тюбинговая чугунно-бетонная крепь

Формула изобретения

ТЮБИНГОВАЯ ЧУГУННО-БЕТОННАЯ КРЕПЬ, состоящая из тюбингов, имеющих концентрические стенки, связанные ребрами, а зазоры между стенками и между наружной поверхностью тюбингов и породой заполнены бетоном, отличающаяся тем, что, с целью расширения области использования, повышения устойчивости и герметизации без увеличения металлоемкости, тюбинги выполнены по периметру с отгибами и соединены между собой внахлест, при этом ребра расположены в плоскости, перпендикулярной оси крепи, а стенки имеют сквозные тампонажные отверстия, центры которых расположены на равном расстоянии друг от друга и от углов тюбинга на линии, проходящей через противоположные углы тюбинга, при этом количество отверстий равно количеству ребер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к креплению вертикальных стволов в сложных горногеологических условиях, характеризующихся наличием высоконапорных водоносных горизонтов, плывучих или текучих пород, оказывающих давление на крепь.

Известна конструкция тюбинговой чугуннобетонной крепи, включающая одностенную чугунную стенку и слой бетона между стенкой и породой (1,2).

Недостатком крепи в условиях значительных напоров подземных вод, фильтрующихся через бетон и оказывающих высокое гидростатическое давление на стенку тюбинга, является возможность отделения ее от бетона, что приводит к потере устойчивости.

Недостатком известной конструкции является также недостаточно несущая способность и гидроизоляция в местах соединения тюбингов, а также трудоемкость монтажа. Кроме того, наличие на внутренней поверхности стенки ребер повышает аэродинамическое сопротивление. Элементы известной конструкции в процессе эксплуатации работают порознь, что также снижает устойчивость и несущую способность крепи.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является крепь, состоящая из двухстенного тюбинга, соединенного ребрами, с заполнением бетоном между стенками и между внешней стенкой и породой. Внутренняя поверхность стенки выполнена гладкой (2). Известная конструкция выбрана за прототип.

Опыт эксплуатации известной конструкции показал, что ее недостатком является то, что все элементы конструкции работают порознь, что снижает устойчивость крепи и не дает возможность использовать ее в вертикальных выработках в сложных горногеологических условиях, в которых она не обеспечивает достаточную гидроизоляцию.

Целью изобретения является расширение области использования и повышение устойчивости и герметизации без увеличения металлоемкости.

Как показали проведенные исследования, выполнение тюбингов с огибами по краям и наличие горизонтальных ребер, соединяющих тюбинги в колонне, а также наличие сквозных тампонажных отверстий, расположенных на одной линии, проходящей через противоположные углы тюбинга, на равном расстоянии друг от друга, с количеством этих отверстий, равным количеству горизонтальных ребер, позволяет повысить устойчивость и герметизацию без увеличения металлоемкости. Кроме того, предлагаемая конструкция более технологична при сборке в шахтном стволе.

На фиг.1 изображен фасад; на фиг.2 - боковой разрез; на фиг.3 - план.

Тюбинговая чугуннобетонная крепь состоит из двух концентрических чугунных стенок 1, образованных соединенными внахлест друг с другом тюбингами 2, имеющими по краям отгибы 3. Чугунные стенки 1 связаны горизонтальными ребрами 4 и имеют сквозные отверстия 5, центры которых лежат в одной плоскости, проходящей через противоположные углы тюбинга на равном расстоянии друг от друга, при этом количество отверстий равно количеству ребер. Зазоры между стенками 1 и между внешней поверхностью стенки 6 и породой 7 заполнены бетоном 8.

Повышенная устойчивость и герметизация предлагаемой крепи без повышения металлоемкости обеспечивается за счет рационального с точки зрения использования свойств чугуна, серого или высокопрочного, и напряженно-деформированного состояния распределения металла и бетона в поперечных сечениях крепи, что также позволяет выполнить внутреннюю стенку гладкой и уменьшить аэродинамическое сопротивление, при этом металлоемкость крепи не увеличивается.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции крепи, состоящей из тюбингов, имеющих концентрические стенки, тюбинги друг с другом соединяются внахлест за счет отгибов, выполненных по периметру каждого тюбинга, стенки соединены ребрами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси крепи, и имеют сквозные тампонажные отверстия, центры которых лежат на равном расстоянии друг от друга и от углов тюбинга на линии, проходящей через противоположные углы тюбинга, при этом количество тампонажных отверстий равно количеству ребер.

Выполненные исследования напряженно-деформированного состояния предлагаемой конструкции тюбинговой чугуннобетонной крепи, а также расчеты несущей способности показали, что все элементы предложенной конструкции работают совместно, усиливая друг друга, при этом максимально используется прочность каждого из элементов крепи, все это способствует повышению устойчивости крепи без увеличения металлоемкости, а также повышает надежность гидроизоляции крепи.

Сопоставительный анализ предлагаемой конструкции крепи и известной показывает, что предлагаемая конструкция отличается от известной тем, что тюбинги по краям имеют отгибы и соединяются внахлест, стенки связаны горизонтальными ребрами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси крепи, и имеют сквозные тампонажные отверстия, центры которых лежат на равном расстоянии друг от друга, при этом количество отверстий равно количеству ребер.