ИНВЕНТАРНАЯ ЗАТЯЖКА КРОВЛИ ЗАБОЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

Полезная модель относится к области строительства подземных сооружений и может быть наиболее эффективно использована при проходке различного рода тоннелей, в частности, метро.
Известна конструкция инвентарной затяжки (марчевана) кровли для забоя горной выработки, являющаяся элементом временной крепи. Традиционно, затяжка представляет собой панелеобразную балку, в качестве которой, в подавляющем числе случаев, используется толстая деревянная доска, снабженная на переднем конце грунтозацепом в виде заостренного торца [].
Недостатки инвентарной затяжки в виде деревянной доски становятся очевидными, если рассмотреть технологию сооружения кровли забоя, которая представляет собой дугу сегмента с углом 100 - 110 градусов. При диаметре тоннеля в 8,5 м длина дуги составляет около 8,5 м, а это значит, что для сооружения кровли потребуется не менее 85 досок шириной 100 мм и толщиной 50 мм, так как они обладают хорошими эксплуатационными свойствами, в частности, повышенной прочностью на изгиб. При сооружении кровли, необходимость которой появляется сразу же после установки первого несущего кольца из тюбингов (далее кольцо), осуществляют разработку верхнего сегмента забоя на заходку 0,75 м и практически одновременно начинают установку марчеван. Для этого вырубаются штрабы по своду забоя несколько выше наружного диаметра кольца, что выражается в удалении со свода дополнительного объема грунта на глубину не менее 100 мм, для облегчения последующей работы по установке марчеван. После окончания подготовительной работы, доску задним концом рабочий укладывает на внешнюю поверхность кольца и, наклонив марчевану под незначительным углом, передним концом вводит в штрабу. Затем отбойным молотком, упираясь пикой в доску, частично внедряет заостренный конец доски в грунт до задней стенки штрабы. По окончании формирования кровли под концы досок у поверхности лба забоя подводят страхующую дугообразную опору (далее страхующая опора), в свою очередь, опирающуюся на расстрел, перемещенный на величину выполненной заходки. После полной выработки грунта забоя, в результате последовательного выполнения нескольких этапов, в пристеночном пространстве тоннеля монтируют очередное кольцо. Наступает очередь разработки грунта следующего забоя. Естественно, процесс начинается со свода забоя и сооружения новой кровли. Возникает необходимость перемещения марчеван, что сопряжено со значительными трудностями, так как доски частью своей длины находятся в пространстве между кольцом и грунтовой поверхностью, часто прижатые к поверхности кольца осыпавшимся грунтом, что увеличивает нагрузку на них и, соответственно, усилие на их перемещение при перестановке. Как показывает практика, вручную переместить доску не представляется возможным, поэтому рабочий использует отбойный молоток и, упираясь пикой в доску, перемещает ее в новое положение. Такой труд малопроизводителен и физически тяжел. Более того, часть досок не поддается извлечению и их свободные концы отпиливают, а остальную часть оставляют за кольцом навечно. С другой стороны, пика отбойного молотка разрушает непрочную древесину и доска, пройдя две-три кровли, разрушается и ей требуется замена. Если учесть, что длина тоннеля метро может измеряться тысячами метров, а число заходок и того более, то необратимые потери древесины измеряются сотнями кубометров, что значительно сказывается на экономике (стоимости) строительства. Кроме того, процесс установки марчеван, как указано выше, требует удаления грунта со свода, увеличивая, таким образом, образующийся зазор между кольцом и грунтовой стенкой, что повышает риск возможной осадки грунта, уменьшающей надежность объекта строительства. При этом объемы разрабатываемого и удаляемого грунта исчисляются сотнями кубометров, снижая общую производительность работ.
Таким образом, задачей полезной модели является повышение производительности труда при сооружении кровли забоя, улучшение условий труда, экономия материальных средств, а также повышение надежности сооружаемого объекта.
Поставленная задача решается за счет того, что в инвентарной затяжке кровли забоя горной выработки, которая представляет собой панелеобразную балку с грунтозацепом на переднем конце, эта балка выполнена из двух взаимноподвижных, телескопически связанных между собой частей. При этом первая часть балки содержит направляющие для второй части, которая на переднем конце несет грунтозацеп, а направляющие выполнены в виде пары, установленных по краям и вдоль первой части балки, уголков, полки которых обращены друг к другу. Грунтозацеп выполнен в виде планки с пилообразной режущей кромкой, закрепленной на переднем конце второй части балки. Первая часть балки выполнена из металлического тонкостенного листа, а вторая - в виде толстостенной панели из древесно-слоистого пластика. Кроме того, уголки направляющих связаны между собой рядом элементов жесткости в виде полос, а элемент, ближайший к забою, выполнен в виде уголка.
Техническая сущность усовершенствования заключается в том, что предлагаемая конструкция инвентарной затяжки может быть применена многократно при сооружении кровли забоя за счет телескопичности своей конструкции и используемых для нее материалов, при этом она позволяет значительно снизить трудоемкость при перестановке и в процессе подготовительных работ на своде забоя, повысить производительность труда и полностью исключить использование древесины, снизив, таким образом, стоимость строительства в целом. Важным фактором является уменьшение вероятности осадки грунта.
На чертежах, прилагаемых к описанию полезной модели, даны изображения:
- фиг.1 - продольное осевое сечение по балке в сборе;
- фиг.2 - поперечное сечение А - А балки;
- фиг.3 - вид по стрелке Б (сверху) на грунтозацеп;
- фиг.4 - фрагмент кровли.
Инвентарная затяжка кровли забоя горной выработки представляет собой панелеобразную балку, состоящую из двух взаимноподвижных, телескопически связанных друг с другом частей: первая 1 и вторая 2 (фиг.1). Часть 1 выполнена из металлического тонкостенного листа с загнутыми краями 3, с внутренней стороны которых установлены направляющие для части 2, представляющие собой стандартные, выполненные из проката, уголки 4, вертикальной полкой соединенные с краями 3, а горизонтальные полки, обращенные друг к другу, служат опорами части 2 (фиг.2). Для придания жесткости конструкции с внешней стороны краев 3 части 1 балки установлены уголки 5 и ряд элементов жесткости в виде полос 6, связывающих между собой уголки 4 и 5 с обеих сторон части 1. Параллельно полосам 6, ближе к забою, на части 1 закреплен уголок 7, выполняющий роль упора и предназначенный для взаимодействия со страхующей опорой 8. Часть 2 представляет собой толстостенную панель, выполненную из древесно-слоистого пластика, на переднем конце которого, обращенного к забою, прикреплен грунтозацеп 9, представляющий собой планку с пилообразной режущей кромкой. Для удобства использования, в частности, смены грунтозацепа, планкой может служить горизонтальная полка уголка, в то время как вертикальная полка крепится к торцу передней части панели (фиг.1 и фиг.3). При этом планка располагается на уровне верхней поверхности панели, а на ее нижней поверхности закреплен упор 10, выполненный также из уголка с удлиненной вертикальной полкой. Фрагмент кровли, представленный на фиг.4, дает возможность показать использование инвентарной затяжки (марчеваны) в процессе сооружения кровли забоя. На этом схематическом чертеже изображены: поз.П - заходка; поз.12 - расстрел; поз.13 - тюбинг несущего кольца; поз.14 - тюбинг облицовочного кольца; поз.15 - кровля забоя.
Используют инвентарную затяжку следующим образом.
В качестве примера рассматривается начальная стадия разработки забоя. После установки несущего кольца 13 осуществляют разработку первого забоя традиционным методом и в качестве марчеваны при сооружении кровельной части забоя используют инвентарную затяжку в собранном виде, т.е. марчеваной служит часть 1 балки. При этом с одной стороны марчевана опирается на тюбинг 13 несущего кольца, а с другой на страхующую опору 8, упираясь в нее уголком 7. После установки тюбинга 14 облицовочного кольца марчевана оказывается в нише между поверхностью тюбинга 14 и поверхностью грунтовой кровли 15, размер которой по высоте сопоставим с высотой инвентарной затяжки в сборе. При дальнейшей разработке забоя, на первом этапе осуществляют выемку грунта в кровельной заходке 11, где в качестве марчеваны используют уже часть 2 (показана на фиг.4 штриховой линией), которую вручную выдвигают из части 1 балки и перемещают к новой поверхности забоя. Затем, рабочий, не пробивая штрабы, с помощью ручника (молоток средней тяжести) или, в крайнем случае, отбойным молотком, ударяя по упору 10, внедряет грунтозацеп 9 в грунт забоя, формируя временную опору для панели части 2. Таким образом, формируется вся кровля забоя. После этого, под часть 2 в зоне упора 10 устанавливается опора 8, в свою очередь, опирающаяся на расстрел 12 (также показаны штриховой линией). Следует отметить, что перемещение панели части 2 вручную обусловлено низким коэффициентом трения взаимодействующих материалов: железа направляющих части 1 и древесно-слоистым пластиком панели части 2. После окончательной разработки лба забоя часть 1 затяжки подтаскивается рабочим вручную в направлении забоя и устанавливается в исходное положение (в собранном виде) до упора уголком 7 в опору 8, опираясь частично на нее и на край ближайшего тюбинга. В описанной последовательности цикл сооружения кровли забоя горной выработки повторяется многократно по мере строительства тоннеля.
Предлагаемое усовершенствование намечено к опытному внедрению в ЗАО «СМУ-N13Метрострой».