Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa dla udostępniających wyrobisk korytarzowych na dużych głębokościach

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: GÓRNICTWO z. 134

____________1 9 3 5

Nr kol. 835

Zenon SZCZEPANIAK, Piotr GŁUCH Józef STRAŚ, Jan URBAŃCZYK Tadeusz PYRCZEK

PODWÓJNA STALOWA OBUDOWA ODRZWIOWA

DLA UDOSTĘPNIAJĄCYCH WYROBISK KORYTARZOWYCH NA DUŻYCH GŁĘBOKOŚCIACH

Streszczenie. Trudności związane z utrzymaniem udostępniających wyrobisk korytarzowych wykonywanych na dużych głębokościach zmusza­

ją do stosowania konstrukcji obudów o dużej podporności. W artykule przedstawiono konstrukcję podwójnej stalowej obudowy odrzwiowej, która charakteryzuje się większą podpornością od obudowy z odrzwi pojedynczych.

Praktyczne zastosowanie podwójnej stalowej obudowy odrzwiowej po­

winno ograniczyć zaciskanie udostępniających wyrobisk -korytarzowych w tych warunkach, w których ulegały dotychczas deformacjom przy sto­

sowaniu w nich obudowy pojedynczej.

Zaletą przedstawionych rozwiązań konstrukcji podwójnej stalowej obudowy odrzwiowej jest możliwość jej wykonywania z ogólnie dostęp­

nych w górnictwie profili stalowych o^az dość łatwa technologia jej wykonawstwa w warunkach dołowych pr^/ różnym zagęszczeniu odrzwi.

1. WPROWADZENIE

Powszechnie stosowaną w polskim górnictwie konstrukcją obudowy, ze względu na prostą technologię jej wznoszenia jak i możliwość uzyskiwania postępów powyżej 100 m/m, jest odrzwiowa obudowa stalowa.

Najczęściej stosowaną konstrukcją jest obudowa podatna ostatnio wykony­

wana głównie z kształtownika KS/K021, V25i V29. Oprócz obudowy podatnej w la­

tach 1970-1975 zastosowano sztywne obudowy łukowe [5], wykonane z kształ­

townika IG-110, tzw. ŁSG-110.

Funkcjonalne i wentylacyjne wymagania stawiane wyrobiskom korytarzowym drążonym na dużych głębokościach stwarzają konieczność wykonywania ich o

2

dużym przekroju poprzecznym powyżej 12 m , co odpowiada odrzwiom obudowy ŁP-8.

Analiza badań oraz obserwacji w kopalniach wykazała następujące wady obudów podatnych typu ŁP z profili KS/kO-21. Do najważniejszych wad nale­

ży zaliczyć:

- mała podporność obudowy przy równoczesnej nadmiernej podatności, - mała wytrzymałość i odporność na pęknięcia kruche materiału obudowy, - niewłaściwy profil korytka łuków obudowy wynikający z nadmiernej równo­

ległości ścianek bocznych,

150 Z. Szczepaniak i inni

~ wadliwa praca zamków łączących łuki obudowy,

- niedostateczne podparcie obudowy przy spągu wyrobiska,

- brak dostatecznie wytrzymałego powiązania pomiędzy odrzwiami obudowy, - załamanie lub miażdżenie przez przemieszczające się końcówki łuków

stropnicowych okładzin żelbetowych.

Wymienione wady szczególnie intensywnie objawiają się w warunkach sto­

sowania tych obudów na dużych głębokościach w strefach oddziaływania ciś­

nień deformacyjnych, eksploatacyjnych lub w strefach zaburzeń tektonicz­

nych górotworu jak fałdy, uskoki. Liczne deformacje wyrobisk wykonywanych w odrzwiach obudowy ŁP z profili KS/KO-21 wskazały na potrzebę szukania nowych rozwiązań konstrukcyjnych zwiększających znacznie ich podporność i pozwalających na stosowanie ich w warunkach kopalń głębokich.

Głównymi kierunkami zmian konstrukcyjnych podatnych stalowych obudów odrzwiowych wykonywanych z profili korytkowych dokonanymi w ostatnim okre­

sie były:

- zastosowanie nowych gatunków stali konstrukcyjnych ulepszanych cieplnie o podwyższonej granicy wytrzymałości i plastyczności o około 50# w sto­

sunku do dotychczas stosowanych gatunków stali,

- wprowadzenie nowych kształtów profili o wyższych parametrach wytrzyma­

łościowych (profile typu V) ,

- wprowadzenie nowej konstrukcji zamka obudowy charakteryzującego się wła­

ściwym przenoszeniem siły ściskającej w śrubach na siłę tarcia w połą­

czeniu łuków,

- zastosowanie siatek stalowych zgrzewanych pełniących funkcję okładzin żelbetowych,

- zastosowanie betonitów fundamentowych o wzmocnionej konstrukcji lub stóp wykonanych ze stali,

- zastosowanie niepalnych rozpór stalowych dwustronnego działania zapew­

niających sztywność przestrzenną pierścieni obudowy.

Stalowe obudowy odrzwiowe z profili dwuteowych wykonywane są w wersjach sztywnej i upodatnionej. Obudowy te, np. w RFN stanowiły (wg danych z 1975 r.) około 27# ogólnej liczby zabudowanych odrzwi [i] . W Polsce po próbnym okresie ich stosowania w kopalniach ROW obecnie nie są seryjnie produkowane.

Profile dwuteowe w porównaniu z profilami korytkowymi charakteryzują się przy takim samym ciężarze jednostkowym wyższymi parametrami wytrzy­

małościowymi. Korzystne parametry wytrzymałościowe obudów z profili dwu­

teowych pow-inny stanowić podstawę szerszego ich zastosowania w polskim górnictwie.

Pomimo wprowadzenia wyżej przedstawionych zmian konstrukcyjnych stalo­

wych obudów odrzwiowych ulegają one znacznym deformacjom głównie w wyro­

biskach?

- zlokalizowanych na dużych głębokościach przy występowaniu ciśnień de- formacyjnych,

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa.. 151

- zlokalizowanych w strefach zaburzeń tektonicznych występujących w po­

staci fałdów i uskoków,

- poddanych wpływom eksploatacji górniczej.

Zjawiska nadmiernego zaciskania wyrobisk są najbardziej niekorzystne w przypadku wyrobisk kapitalnych stanowiących główne arterie komunikacyjne, wentylacyjne i energetyczne kopalni. Zmuszają one do dokonywania częstych pobierek spągu, prowadzenia przebudów zaciśniętych wyrobisk, co wpływa na wzrost kosztów wydobycia. Powyższe problemy stanowiły punkt wyjścia do opracowania konstrukcji obudowy na bazie istniejących rozwiązań i doświad­

czeń z stosowania stalowych obudów odrzwiowych.

Zdaniem autorów artykułu konstrukcją obudowy pozwalającą na złagodze­

nie problemu zaciskania wyrobisk w wyniku występowania deformacyjnych ciśniem górotworu - może być podwójna stalowa obudowa odrzwiowa.

Powyższe stwierdzenie potwierdzają badania belgijskie [8] , w których podwójne odrzwia zamknięte (wykonane z profili dwuteowych IG120 oraz V 56) o kształcie kołowym i eliptycznym przedzielone rozporami drewnianymi pod­

dano czynnemu obciążeniu w stanowisku badawczym na 1/4 obwodu.

Uzyskane wyniki (tablica 1) świadczą o wysokiej podporności konstrukcji obudowy złożonej z podwójnych odrzwi stalowych.

Tablica 1 Zestawienie wyników badań stalowej obudowy z odrzwi podwójnych

przeprowadzonych w Belgii

Za- Parametry odrzwi Obcią­

żenie nisz­

czące

[kH]

Obcią­

żenie nisz­

czące

[kN/m]

Prze­

miesz­

czenie pod wypad­

kową obcią­

żenia Lp. ob­

cią­

żenia

Stopień upodat- nienia

Producent Rodzaj profili

[k«/*]

Kształt odrzwi

śred­

nica wew­

nętrz­

na odrzwi

[-]

1 1/4 sztywna Rheinstahl -Wannheim

I 29,5 kołowy 4,32 2980 830 110- -2800 2 1/4 podat-

no- -sztywns

Rheinstahl- -Wannheim

X 29,5 kołowy 4,32 2800 780 305- -2800 500- -2800 odrzwia podat­

ne 3 1/4 sztywna Heintzmann V 36 kołowy 4,32 3200 890 260-

-3200 4 1/4 podatna Heintzmann V 36 kołowy 4,32 3170 880 530-

-3170 5 1/4 podatna Heintzmann V 36 elip-,

tyczny

4,29- -3,78

3920 1170 530- -3360 osi dużej Uwaga: Wysokość drewnianych rozpór radialnych

(1 2 0 -1 5 0 ) . 1 0 -5 m.

zas tosowanych w

152 Z. Szczepaniak i Inni

2. KONSTRUKCJA PODWÓJNEJ STALOWEJ OBUDOWY ODRZWIOWEJ

Konstrukcję nośną obudowy podwójnej stanowią odrzwia stalowe wewnętrz­

ne i zewnętrzne połączone w jednej płaszczyźnie poprzez rozpory poprzecz­

ne jarzmami. Odrzwia stalowe mogą być wykonane w wersji podatnej lub sztyw­

nej z profili korytkowych lub dwuteowych, których parametry zamieszczono w tablicy 2.

Tablica 2 Parametry techniczne i wytrzymałościowe profili .

stosowanych w wykonawstwie podwójnych stalowych obudów odrzwiowych

Profil

Wymiary

Masa 1 m [kg]

Wskaźnik wytrzymałości na zginanie Wysokość

h [m]

Szerokość S [m]

Pow » przekr.

[m2 ] Wx [10-6 m 3] Wy[l0-6 m 3]

G-110 0,11 0,084 0,00311 24,5 100 24,5

a-120 0,12 0,092 0,00376 29,5 136 32,6

G-140 0,14 0,11 0,0053 41,6 227 57,3

T-25 0,119 0,137 0,0032 25,0 79 86

V-29 0,124 0,15 0,0037 29,0 93 103

Połączenie odrzwi obudowy wzdłuż osi wyrobiska może się odbywać poprzez oddzielne i niezależne rozpory podłużne lub przez rozpory będące równo­

cześnie rozporami poprzecznymi. Drugie rozwiązanie daje korzystniejszą pracę obudowy jako konstrukcji przestrzennej, ponieważ rozpory podłużne spełniają równocześnie funkcję rozpór poprzecznych i przenoszą obciążenie górotworu z odrzwi zewnętrznych na wewnętrzne, jak również na odrzwia są­

siednie.

2.1. Obudowa podwójna o kształcie łukowym otwartym OPP

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa przeznaczona jest głównie do stoso­

wania w udostępniających wyrobiskach korytarzowych w strefach dużego ciś­

nienia górotworu, w rejonach uskoków i innych zaburzeń tektonicznych oraz w warunkach występowania ciśnień eksploatacyjnych. Obudowa (rys. 1) składa się z odrzwi zewnętrznych i wewnętrznych ustawionych w jednej płaszczyźnie prostopadłej do osi wyrobiska. Odrzwia rozdzielone są dystansowymi rozpo­

rami radialnymi (będącymi równocześnie rozporami podłużnymi) skręconymi jarzmami stalowymi (rys. 1) w celu wywołania siły tarcia pomiędzy rozpora­

mi a odrzwiami wewnętrznymi i zewnętrznymi.

Długość rozpór podłużnych zalety od przyjętej odległości między odrzwiami wzdłuż osi wyrobiska, a ich wysokość decyduje o wzajemnym odstępie każdej pary odrzwi podwójnych. Rozpory podłużne powinny obejmować jak największą

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa.,, 155

x>

CO EH

I

>

id(0

.M

CO

0) r-

? IO Cb

•H M

5 3

P r-»

T3 -H O VI O

>7 P

? P .

na N O P j o ar

o p

• o p , o

to N ł OO P

r-l

CO C4

4»

'O

T3O P

>7 P (0 Pa) cb

S5 r— i■p

ta L® J

co to to to to to to to to to to

to e r O CT o vX) O to LO o O o

1----1 CM O <«*- CT» T— T- O o CM

■ 0 C\J tO LO lO LO lO CO OJ CM CO CM to

1----1

tO tO to to to to CM to to to to to

O CO O to O to [*• o r - o t'- o

r—“ i 00 O co O CM LO co LO co CT CM

PS B

i— J CM to OJ to to to CM CM CM CM CM to

o CM o o O o CO O CT' O CT o

i— i OJ CM o to f - o r— CM LO O r -

r-l co CM o to O o 00 to O lO o

i——i

tO LO to to to to -«*■ LO

O ro o to o to o- o t> o C - O

i "“i CM ■<#- ■*d- lO co o co CM T— to 00

P , B , •>

i____i CM OJ CM OJ OJ to T_ CM CM CM CM CM

to to LO lO lO o LO to to O LO

r— in LO LO LO LO ■M- "tf- to LO to

N , ai___ i O O O O o o O O O O O O

tO r - to o-

n vD CM LO o to Ch O lO CT to f - to

Cb 3 to f - CT' o CM to LO r - r - O

i_ _ j OJ OJ OJ OJ to to CM CM CM CM CM to

O to o to o to c - O C— o O

r —i tO ŁO LO t - co o o to CM LO to 00

=B B

1— 1 to to to to to to to to to to to

lO v0 ■M" O ■'d- •M- O

r— i o 0 “ CM c - to O CM r -

CO a

1____1 co lO LO LO lO to to 'd- to LO LO

co LO OJ LO CO to to CO CM

1— 1 r - to r - o CM O c - ■M- CM O

C\J •>

P l 0 OJ •M- c*~ co CO CM i— LO CO

i___j T_ T~ T— T— T~ OJ T— r " r~ T~

0) 4! 4> 4) 4> to

P 4-5 o P -P ■P -P O

CO ar CT 0>* ▼- Ot* a>* CO 07- CT 4P r-

1 •H 1 •H 1 r l •H 1 •H 1 ■H 1

Ph 40 to 40 P i 40 40 to 40 to 40 to

CO P O O O O O kJ O

*H T3 'O T3 T3 T3 na

?ta

T3P • • • • • • •

O ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

OJ 4) 0) 0) 0> 0) 0) 0) 4) to to to

? ca ? ta ? ca ? ca ? ca ? ca

o O

>7 o O O O T—

? T— v T— r— T-

O x— — 1 T—■ ▼— 1

T3 1 I cb 1 1 cb

P cb cb M cb cb M

P M M \ M w \

O \ \ o \ \ to

CO e r r— P i P i to

P* 1 l 1 O to O

S- P i P i to O O 1

EH Pi to to 1 1 o

O O o GO ON T”

•

HłP i CM to to LO

'Ca

•h ja S O O CO P -H

•Pi?

•H N

? I P

N T3 PPS O

P — P CO CO O

•N C >r

<& N ?

•Hp O 0 -P .*

«yp

1 CrM

Cb 0) ?*

? 'O

• c

•H > 7 0)

? o B N -H 4) P C r-l

n & i) o o

'O -P 'CP oO ' CO 10 o

O r-l

-id 'O *H

0 -<n

CO o I

>> M

1 'O •

> I "co c r-l N

• P

•H -P

? • a>*

NOC

POOI '0 0)0

o ? ? O w 'O P * 'CO o o

o p 00

ijp ®

O CO i

p o

0 3 CD

Nid O

03 Pi -H

tM O

1 O

n ® 3 vp

•H id B P

• O «M

•H P

? P O N >CQ P I O

TO w

>7 'O c • N -HI

■P MP Tł ^ a>* co C |M

• id • a> co o

? ca 40

<L

•r-»«0 ?

'O'{0 O

P o co

id id O 0) r-l H Nto O

P *H O

° * * P I I id

P N WP

154 2. Szczepaniak i Inni

to <D P to N « 0

1 U -H P CD

03 P 1 3

U r—4

ca IT\

9 >>

P • C

O 0) -H E N

■N T3 3 O

£ fM iM O TD ii ii O O

3 Pu

*4

>» 1 0) U

•H O O fxoo fM N

ca O p P •

N >?

03 1 Pu

ii O

M- P

O ca

f-» &T 0) 9 P i O o o td aT -H

s 3 n ,o aj

fe

O ii <D i e -H O

>> CO 9 r-<

N P (S

o 3 P

T5 1 ©

3 a>

fO H Cd O

. i - “ i~9 ₀) o

0) C M

9 N

O N

H p 1

« a>*

P c

CO

<d -r-j 9

<D C CO 0) T-a •H jC 'O 9 O

9 N P T3 P O O T3 P.

P- O T3 O 09 1 p- 1-9

O OJ >f

ii

to

3 * o U 0) P P c ca CO N c P 1 o P W a n o

c

• £

T_

• 9

00 CO O

>> •H H Pd * CO

U m

•o0 (0

c 1 o•H

n

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa. 155

liczbę odrzwi; w przypadku kiedy technologicznie jest to niemożliwe roz­

pory podłużne mogą łączyć dwoje sąsiednich odrzwi i wówczas mogą być za­

kładane naprzemianlegle. Odległość pomiędzy odrzwiami uzależniona jest od spodziewanej wielkości ich obciążenia i nie powinna przekraczać 1 m.

Rozpory podłużne przenoszą obciążenia górotworu z odrzwi zewnętrznych na wewnętrzne,jak również na odrzwia sąsiednie powodując przestrzenną pracę obudowy.

Odrzwia obudowy posadowione są na stopach stalowych o powierzchni kontaktu ze spągiem wyrobiska zapobiegającej wgniataniu obudowy w spąg (rys... 2) . W przypadku spągów słabych pod stopę należy zakładać bale drewniane zwięk­

szające powierzchnię nacisku na spąg. Dla zwiększenia stateczności obudo­

wy przed deformacją łuków ociosowych w kierunku wyrobiska pod wpływem wy­

ciskanych skał, zaleca się prowadzić kotwienie stóp podporowych. Rozpory usztywniające odrzwia wzdłuż wyrobiska mogą być wykonane z I&-110, z zu­

żytych szyn lub innych profili o żądanej wysokości.

Rys. 2. Konstrukcja stopy podwójnej stalowej obudowy odrzwiowej

Obudowa od strony zewnętrznej wyłożona jest okładzinami żelbetowymi typu Samson układanymi ażurowo na rąb, zgrzewaną siatką stalową typu ciężkiego lub stalowymi płytami okładzinowymi.

Najkorzystniejszym rozwiązaniem podwójnej stalowej obudowy odrzwiowej jest stosowanie typowych odrzwi obudowy typu ŁP oraz odpowiednie doginanie łu­

ków odrzwi wewnętrznych lub zewnętrznych na promień większy lub mniejszy o wysokość zastosowanej rozpory stalowej między odrzwiami (tablica 3).

W praktyce istnieje również możliwość stosowania typowych rozmiarów odrzwi obudowy stalowej, np. ł P 8 i I P 9, jednak wymaga to stosowania roz­

pór o zmiennej wysokości na obwodzie między odrzwiami zewnętrznymi a wew­

nętrznymi (rys. 3.).

156 Z. Szczepaniak i inni

Gabaryty

S

Lp. Typ obudowy Hz [-]

Hw [“ ]

Rsz

W

Rsw [»]

Łsz

M

Lsw [.]

Z

W

1 ZOPP-8 0,627 0,396 3,927 3,696 2,841 2,465 0,40 2 ZOPP-9 0,960 0,730 4,460 4,230 3,221 2,758 0,40 3 ZOPP-10 1,112 0,882 4,912 4,682 3,637 2,158 0,45 4 8-ZOPP 0,541 0,317 3,617 3,381 4,106 2,975 0,40 5 9-ZOPP 0,868 0,638 4,138 3,908 2,969 2,499 0,40 6 10-Z0PP 1,019 0,789 4,589 4,359 3,358 2,901 0,40 Objaśnienia:

Hz - strzałka zewnętrzna łuku spągowego, Hw - strzałka wewnętrzna łuku spągowego, Rsz - promień łuku spągowego zewnętrznego, Raw - promień łu­

ku spągowego wewnętrznego, Lsz - długość łuku spągowego zewnętrznego, Lsw, długość łuku spągowego wewnętrznego, Z - założenie łuków spągo­

wych

2.2. Obudowa podwójna o kształcie łukowym zamkniętym ZOPP

Konieczność prowadzenia wyrobisk udostępniających przy słabych skałach spągowych mających tendencje do wyciskania pod wpływem ciśnienia górotwo­

ru lub pęcznienia pod wpływem działania wody wymaga stosowania konstruk­

cji obudowy zapobiegającej ww. zjawiskom.

Wymagania te może spełnić podwójna stalowa obudowa odrzwiowa ze skle­

pieniem spągowym (rys. 4. tab. 4). Konstrukcja obudowy składa się z odrzwi podwójnych oraz sklepienia spągowego, którego krzywiznę wykreślono z klu­

cza obudowy. Sklepienie spągowe rozpierane jest o stopy stalowe i może być wykonane z łuków podwójnych z podłużnymi rozporami (np. z 16-110 lub szy­

ny S-24) - w przypadku wzmożonego ciśnienia spągowego lub z łuku pojedyn­

czego - w przypadku mniejszego ciśnienia spągowego. Konstrukcję stopy obu- Tablica 4 łuków spągowych podwójnej stalowej obudowy odrzwiowej

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa.. 157

•H O i l JX e 1

ffl 1

n cr>

1 • C9

" g

• P 0) o C P

•63 «O

N P o

tr\ rM P C\J T3

> O CO 1 P P

O co >>■**

P 03

N O

m p 1

00 N

> ^{O CO}

•H ^ *

* ł <U

N s

P **- o

T3 -p

O •> <1) N

0) 43 O r-t

•r-3t^{Of 03}-j-N 0) CO

$ c >>

O •H C

•H P 'H

? 03 63

N T3 0^

P CO CO P T3 C rM O O O Jrl- P

>>

•H O 00 S S 03 43 CO O N P O TJ P r4 ar 3 ■P -r-3 03 CO CO

O » N

■rs ^{l o}_{c p}

<D fl)

s N -H

o •'O i f—1 O) CO -P

CO C rM 3

-p N

co P O *

•r-5^■_q^P _{>> co -P}⁰⁾ 03 C i l C $ -P T-3 0) CO 'O 63 -H .

* 03

X3 40 . O •H 1 p § C"

CO P

•r~3 'O •>

O O CD

M _C

P ^{1 r-ł}

P co

-P C\J H

(0 T3

c • CO o 0) P

w c

• P P^{M >»}

fO\ -P O

• ^oyc ^P ta 0} * o

03 P

* .

1 - odrzwia obudowy, 6 •

A-A

158 Z. Szczepaniak i inni

i

•h

&

(b co O

N CO

c

B o

& •H P B .

0)

•H N

C p

A l p

e 03

£0N 1

s ^m

c 0) r-C *

CO o

* r-*

O CO P R ⁰⁰

* >»

o £t A l o P P* 0) r*H N * O O 0) p p

•H o

O 1 p- fM T J

CO tJ- o P P<

tsj CO >> >>

A ! ? P . O o o rO P P CO f » -o

a> O 1 o • H h

•H A l 5 B - N co a>

P N s

T3 o

O I tt) a r

>> KN P*

£ CO

O *

T3 0) -H P C Al -O N P

O P .M P

•r-3 _0>* | 0) c

? * vO O 0) H > *

CO 0)

P _{CO O} CO •h « r

•«“a ar00 00 0) P C C T3

•r-a _O 'O

* 1

•oO CM p*

(0 0)

•r-a c O co A l p

3 p

P o*

P c

co 5 c 0)

o N

M

• _•HCO

*

• _pCO

Podwójna a talowa obudowa odrzwiowa. 159

dowy podwójnej z zamkniętym sklepieniem spągowym wykonaną z ceownika sta­

lowego przedstawia rys. 5.

¡aataa

/ i

IS S

m-T-T

50 50

, 9 0 . 250

Rys. 5. Stopa podporowa zamkniętej podwójnej obudowy stalowej o kształcie łukowym owalnym

Sklepienie spągowe może zostać wykonane bezpośrednio w czole przodka lub w pewnej odległości za czołem przodka, a nawet przy pobierce w przy­

padku zaobserwowania wzmożonego wyciskania lub pęcznienia spągu.

Ze względu na małą wysokość podsypki od łuków spągowych do poziomu podto­

rza w rozwiązaniu tym istnieją trudności z lokalizacją w przekroju wyro­

biska ścieku wodnego. Możliwe są tutaj dws rozwiązania polegające na uło­

żeniu koryta ściekowego w środku przekroju wyrobiska lub zastosowanie ście­

ku z rur perforowanych oraz studzienek ściekowych w odległościach 100-200 m

2.5. Obudowa podwójna o kształcie kołowym zamkniętym ZOKPP

Występujące coraz powszechniej problemy z zachowaniem stateczności w y ­ robisk spowodowane wszechstronnym ciśnieniem górotworu wymagają stosowania kołowych konstrukcji obudów.

Oprócz znanej konstrukcji obudowy kołowej z pojedynczego profilu koryt­

kowego ZOKP można w trudnych warunkach zastosować obudowę kołową o wyższej podporności wykonaną z odrzwi podwójnych. Konstrukcję powyższą i jej gaba­

ryty przedstawiono na rys. 6 i w tab. 5.

160 Z* Szczepaniak i inni

i

&

ù

tS3

&

* Lf\

M - O

O 4)

*O

4> «-I

• H £0 O P

rM0)

T-SOJ

*O

>>

HO

P . N CO

0 * u o i—ł

1 CO 09

1 ¿ 2

P £ P

TJ O 03 O T3 *H

3 03

>r 43

£ 043 O p TJ *H f—4

2 4*i

43 B >»

o a) c

■>~3N ■N

<D I T J

» (0

O K> rM

n-t 4*j aj - o

P 4) 00 C I T-? N^ vO

OL) P C «D1 •

■r-3 C 0)

'O » O

» 4) a r 'O 9 f->

O CO

a a) a

« £•H

*■» N

O p 4»d -O 3 O P

U

MO 4)

• C

KÛ N

• PM

a>*

ce; »c

Gabarytypodwójnejstalowejobudowyodrzwiowejo kształciekołowymZOKPP z kształtownika V25z rozporądystansowąz IG-110

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa.. 161

.O

CO E H

GO to Os o o-

C"-to O to to v0

” 1 CM to t Osto

N S •> • • • • t-3 tO to to^{to to to}

O r~-to to o-

“ i tO ^T— r- s— Os T—

£ B tO GO CT. ”«*-^LfS o-

• » • * • to to to to to to

to to to o to to

? LO to to

0)

ta O o o O

o

i---- 1 a '—

1

#

esa i ■«tf- LO to

a>

£ O o

o o

to to to to to to ta 1---1 OJ to to tO r -

to B ^{» •* • » »}

OJ OJ OJ OJ OJ OJ

O o o O o O

P ? fl T O O l to to

1

1

tO OS OJ o o

i— i LO CO w— tO T - to

OJ

to B OJ to to tO co Os

r->

.

£0) to to to to to t0

'O ta

o +>

-0)o ⁾ ł"H 3

M 0

H .

l> *

a> ^ł- to to

£

> f OJ \D co o

£

O to

3 1 1 1 1 ł 1

43

O PH Ph PM

to

PM

to

P * W M W w «

O O O o o O

EH CS3 tSJ N c*a e-a N

to

Objaśnienia: P - przekrójużytecznywewnętrzny, Rw- promieńodrzwiwewnętrznych, Rz- promieńodrzwizewnętrznych, Z - zakładkałuków, Lw- długośćłukówwewnętrznych,Lz- długośćłukówzewnętrznych

162 Z. Szczepaniak i inni

3. WPŁYW SPOSOBU WZAJEMNEGO POŁĄCZENIA ŁUKÓW PODWÓJNEJ STALOWEJ OBUDOWY ODRZWIOWEJ NA JEJ PODPORNOŚĆ

Elementem decydującym o wielkości podporności podwójnej stalowej obu­

dowy odrzwiowej jest sposób powiązania odrzwi, wewnętrznych i zewnętrz­

nych przedzielonych wkładką dystansową, zapewniający uzyskanie dużych na­

prężeń stycznych na kontakcie wkładek dystansowych z łukami (rys. 7).

Przy dokładnym wykonaniu obudowy można uzyskać taką współpracę łuków jak dla przypadku przekroju jednorod­

nego, składającego się z dwu profili.

Ocenę wzrostu podporności dla takiego przekroju można przeprowadzić w na­

stępujący sposób. Dla przekroju obu­

dowy składającego się z dwóch kształ­

towników rozdzielonych wkładki j a tar- sową wskaźnik zginania wyraża wzo- R y s . 7. Obliczany przekrój po­

dwójnej stalowej obudowy odrzwio­

wej

W x =

2IX0 + 2Fa

(

)

gdzie

I.x0 moment bezwładności względem osi własnej przekroju korytka, P - powierzchnia przekroju pojedynczego profilu obudowy, a

b

- odległość osi własnej przekroju korytka do osi całego przekroju - odległość włókna skrajnego przekroju od osi całego przekroju.

Porównując wskaźnik zginania pojedynczego przekroju korytka nikiem

nia

ze wskaź- wg wzoru (1) otrzymujemy współczynnik wzrostu wskaźnika zgina-

x

xp ⁽

2)

Ponieważ podporność obudowy jest głównie zależna od momentu plastyczności przekroju, a moment jest proporcjonalnie zależny od wskaźnika Wx można stąd z dużym przybliżeniem wnioskować, że podporność obudowy odrzwi po­

dwójnych (w których oba profile zachowują się jak przekrój jednorodny) jest kw -krotnie większa od podporności obudowy z odrzwi pojedynczych (ta­

blica 6) .

Różne sposoby połączenia łuków zewnętrznych i wewnętrznych obudowy po­

dwójnej przedstawiono na rys. B. Najbardziej zbliżonym sposobem połącze­

nia łuków zapewniającym ich współpracę jak w przekroju jednorodnym jest rozwiązanie przedstawione na rys. 9 [1oJ*

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa. 163

•H O

f * P 4* P

>?

•H C T3 O -r-» P 0) O

% C

O TJ 00 0) C r s

<0

■P f-a m S D

>> P TJ

<D

>> 63

P P

O P

P

N O

O P CO

f i

•H O 'fi

>03 0) O P

o 00

>> 63 P P

•o

o 1

•H 'fi O t>

'CO 5

O O

C -H

■63 ? 0) 63 r-l P

<0 'O

N O

* >»

(O O

*H 73 C P CO 43

c o

■H CjOt-3 63 4)

* CO o

^ r-4

•HCC C -P '63 CO CO M f i

co 0>

r c f i

•H 'O

O *

■CO T3

O O

c p

c 0)

•H B N

O l a

00 o>

a- oo O 00

CM CO

T—

O• 1---- 1

o IA

B LA CM CM O A*

X vX) O CA VO v0

^ 1 l a *M- vD a- CA

O L-^U

CA LA O CM ŁA

o V0 A- A-

V_/

CM r—

O

•» i j

o ŁA

B V0 CA o vO IA

X l0 IA r- V0 vD IA

S* 1 IA v0 00

O t_H_)

_„

B LA

■

— •*

* *

JA *- C" vO O

o vD a- v0 v0 v0

■r~z r—

O T“

O 1 '1

o ŁA

c o B |C\ CO ■"a- IA ao

CO X vO CA ŁA ŁA ▼“

+-> i* 1 ■M- (A IA v0 co

CO O

>?

TJ L Z J

>>

P A- ŁA O LA

O K

p i a cD v0 IA IA

63

o o

P CA

o 1---- |

>o * JA

'01 o B 00 CM T- IA LO

o X v0 vD LA 00 A-

> 1 (A »A ^ł- IA A-

O O

03

>» i— ZZ_j

!*

J*

^ -M- o

l ao 1---- 1

o ŁA

u B

X vD fA LA T_ O A*

S* 1 CO CO CO vD O

O CM CM ŁA LO

i — i

J *

LA a- CA C^ 00

»A (A JA ŁA ŁA

o

CM i |

O ŁA

•> B LA CO CM CA t—

O X v0 CM O ł— A- T—

^ 1 CM ŁA ŁA ŁA IA

O

T—

3 CM

H

•H O

M IA CA LO

P D \ CM CM ŁA

>> -ł co

EH 3. M > > >

164 Z. Szczepaniak 1 inni

• n 00 4) B

* a>

O •H

•H »

% T J

N

P 4>

T J 04 O

O cO-

• o

>> Ï » co

* ? c

O O •H

T J X J P L

2 03

JO JO

O o QT

•H

• n •H B

r—ł 4)

* ■H 04

O V i P

r~ i O P

CÖ P 03

P P - 00

4) 1

T-» •H M"

4) C

c 4) •*

T-3 N C0

'O O C

? « r r—i

TD rM CO

O o •H

P - p * X J C0

43 1 P

O •H

! » c

C0 N - c Po P OT.-« PL P C CO N 4>* i—l *H O C 00 X» P

? *H (O d> •O P 1 3* (0

P -H K \

•H B

a r c o • 43 P P ! »

O o o B

>7 p l P * N c 04 CSJ P

N O O P

P P P 43*

P C

4>* « r »

C c 4)

» T3 £

4) 4)

N T J 4d

P

» CSJ rM

'O

! » 1

*

rM O

X3 OJ

C0 9 •>

■H 43 > ,

c O C

4) N

N •H P

O H P

ct •H ûh

rM «M C

O O ï

PL p 4)

PL 04

>»

JO 4)

o

»

•H

C 5

o 43

p» N 1

co O

« r T—

• rM

00 o

Pu

• 09 1

> r 05 CO

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa. 165

Rys. 9. Sposób zespolenia łuków podwójnej stalowej obudowy odrzwiowej 1 - łuk odrzwi wewnętrznych, 2 - łuk odrzwi zewnętrznych, 3 - pręt sta­

lowy, 4 - beton, 5 - siatka rapowa

Łuki obudowy obok połączenia strzemionami w miejscach założonych rozpór stalowych są ze sobą połączone betonem. Przestrzeń między łukami wypeł­

nia się betonem po założeniu odpowiedniego odeskowania stalowego między zewnętrzne a wewnętrzne odrzwia obudowy. Dodatkowe wzmocnienie stanowi wygięty pręt stalowy oraz cienka siatka stalowa (rapówka) zapobiegająca wypadaniu kawałków betonu w razie ewentualnego jego skruszenia.

4. ZAKOŃCZENIE

Podwójna stalowa obudowa odrzwiowa charakteryzuje się dużą podporno- ścią i może być wykonywana na bazie stosowanych powszechnie w górnictwie profili korytkowych.

Obudowa ta powinna być stosowana na tych odcinkach wyrobisk, które wy­

konane w pojedynczych odrzwiach stalowych wymagają przeprowadzenia jednej lub kilku przebudów. Obudowa ta może być równie przydatna przy przechodze­

niu wyrobiskiem przez pokłady tąpiące, gdy od obudowy wymagana jest duża podporność.

Przedstawione w opracowaniu rozwiązania konstrukcji podwójnej stalowej obudowy odrzwiowej charakteryzują się korzystnymi parametrami techniczny­

mi i wytrzymałościowymi.

Podstawowymi zaletami przedstawionej do praktycznego zastosowania po­

dwójnej stalowej obudowy odrzwiowej są:

- wysoka podporność przy ograniczonej podatności,

- owalny (otwarty albo zamknięty) lub kołowy kształt obudowy korzystny w warunkach występowania ciśnień z dowolnego kierunku,

- przekrój poprzeczny od 8-18 m pozwalający na szeroki zakres stosowania o obudowy,

166 Z. Szczepaniak i inni

- odrzwiowy typ obudowy pozwalający na uzyskanie dużych postępów w drąże­

niu wyrobiska,

- możliwość przykotwienia stóp (w obudowie otwartej) ograniczająca zaci­

skanie wyrobiska przy występowaniu obciążeń od strony ociosów,

- usztywnienie poszczególnych odrzwi wzdłuż osi wyrobiska zapewniające przestrzenną pracę obudowy,

- możliwość wykonywania obudowy etapami 1) obudowa wstępna - odrzwia zewnętrzne,

2) obudowa ostateczna - dokręcenie odrzwi wewnętrznych.

Podwójna obudowa stalowa dla oceny jej rzeczywistych parametrów wytrzyma­

łościowych w najbliższym okresie zostanie przebadana w stoisku wytrzyma­

łościowym IPBKiOP oraz wprowadzona eksperymentalnie w jednej z K W I . Podwójna odrzwiowa obudowa stalowa może znaleźć praktyczne zastosowanie

nie tylko w udostępniających wyrobiskach korytarzowych, ale również w w y ­ robiskach komorowych o dużych wymiarach poprzecznych.

LITERATURA

[1] Bretner - Obudowa chodnikowa w górnictwie. Duisburg, 8 lipca 1976.

Praca niepublikowana.

[2] Chudek M. - Obudowa wyrobisk górniczych. Cz. 1. Obudowa wyrobisk ko­

rytarzowych i komorowych. Śląsk, Katowice 1975.

[3] ęhudek M. - Budownictwo podziemne - Obudowa wyrobisk korytarzowych i komorowych oraz ich połączeń. Skrypt Politechniki śląskiej, Gliwice 1982.

("4I Chudek 1(., Słoma I. - Badanie i projektowanie obudowy sztywnej ŁS-G.

Budownictwo Węglowe Projekty - Problemy nr 6, 7/1982.

[5] Dziedzic T., Mateja J., Słoma I. - Kierunki rozwoju stalowych obudów łukowych. Projekty - Problemy. Budownictwo Węglowe 1/78.

TóJ IPBKiOP - Opracowanie obudowy dla poziomych wyrobisk kapitalnych KWK "Halemba" narażonych na deformacyjne ciśnienie górotworu. Pro­

blem resortowy nr 119. Gliwice 1982.

[7] Matuszewski J. - Podatna obudowa łukowa chodników z kształtowników V. Konferencja naukowo-techniczna. Nowoczesne Technologie w Budowni­

ctwie Górniczym. Kokotek 1978.

[8j Stassen P., Duyse H. - Evolution du soutenement dans les galeries au rocher du Bassin de Campine. Extrait des mines de Belgique 1978.

[9] Szczepaniak Z. - Podporność segmentowej obudowy żelbetowej oraz jej wpływ na stateczność wyrobisk udostępniających na dużych głęboko­

ściach. ZN Pol. Śl. Górnictwo 121, Gliwice 1982.

[1 0] Głuch P. - Rozwiązania stalowych obudów odrzwiowych o zwiększonej podporności. Budownictwo Węglowe. Projekty - Problemy nr 9/1983.

Recenzent: Prof, dr hab. inż. Kazimierz Rułka

Wpłynęło do Redakcji w grudniu 1984- r.