ZESZ YT Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I ŚL ĄSKIEJ Serias GÓ R NI CT WO z. 157
________ 1987 N r kol. 934-
P i o t r G ŁUCH Z dzisław KOS IŃ SK I Tadeusz L I MBURSKI St an i sł aw STACHOW I CZ
I nstytut Pr oj ektowania, B u d o w y K o p a l ń i O c h r o n y Po wi e r z c h n i Pol. Śl.
O B U D O W A Ś CI A N C Z O Ł O W Y C H P O Ł ĄC ZE Ń W Y R O BI SK K O R Y T AR ZO WY C H
S t r e s z c z e n i e . Po łą cz e ni a w y r o b i s k kor y ta rz ow y ch w postaci odga- łęzień I r o z w i d l e ń w y k o n y w a n e często z p rostą śc ianą czoł ow ą w m i e j s c u n aroża oraz z w a c h l a r z o w o r o z m i e sz c zo ny mi odrzwiami stalo
w ym i o b u do wy c h odników w l o t o w y c h nie zawsze są w stanie zapewnić stateczność p o ł ą c z e ń szcze g ól ni e w t rudnych w a r u n k a c h gó rn iczo-geo
logicznych. O b o k s p o s o b u zabezpi ec ze ni a miej s ca naroża połączenia ś c i a n ą p r o st ą znane s ą inne rozwiązania, jak np. z p almowym układem łuków, z łukową ś c ia ną czoł ow ą i w y s u n i ę t y m naroż em lub z dźwigarem środkowym, odgał ę zi en ia belkowe, o dg a łęzienia z ł ukową r a m Ą stalową, o d g a łę zi en i a z o b u d ow ą o k on strukcji żebrowej, odgałęzienia z ra ma mi z bl a ch stalowych.
S t o s ow a ne w tru dn yc h w a r u n k a c h g ór ni c zo -g e o l o g i c z n y c h stalowe ob u
d o w y o dr zwiowe p o ł ą cz e ń w y r o b i s k k o r y ta rz o wy ch k orzystnie jest za
bezpie cz y ć w m i e j s c u n a roża za p o m o c ą łuków w y ks z t a ł c o n y c h w for
mie w y c i n k a c z a s z y kulistej ro zp artej o największe odrzwia. Łuki c z a s z y jako pion ow e i poziome tworzą ruszt stalo w y p r z en os zą c y d u że o bc ią że n ia od d e f o r m u j ą c y c h się skał w n a rożu połączenia. Zapro
jektowane r oz wi ą z a n i e połącz e ni a pozwala skierować obudowę chodni
ków w l o t o w y c h w k i e r u nk u o s t ry m w stos un k u do oc iosu naroża prz ec iw s ta wiając się d od at k ow o jego p r z e m i es z cz en io m do wyrobiska.
1. W ST ęP
P o ł ą c z e n i a w y r o b i s k korytarzowych, do który ch zalicza się odgałęzienia, r o z w i d l e n i a s k r zy żo w an ia j ed no stronne i dwustronne, są w a ż n ym i węzłami k omu n ik ac yj n ym i, k t ór yc h s ta teczność i w ł a ś b i w a funkcjonalność jest nie
z będna dla pr ow a d z e n i a b e z p i e c z n e g o transp o rt u załogi, urob ku i mate ri a
łów.
P oł ąc z e n i e w y r o b i s k k o r y t a r z o w y c h stanowi p r z es tr z en ny złożony układ w y r o b i s k o d uż yc h g ab arytach, g dz i e zwięks zo ne wi el ko ś ci n aprężeń p owodują znaczne d e f o r m a c j e w y ro bi s ka .
V t rudnych w a r u n k a c h g ó r n i c z o - g e o l o g i c z n y c h p ołączenia w y r o b i s k ko ry t ar zowych w y m a g a j ą z a s to so w an ia od p ow i e d n i c h r o z w ią za ń technicznych i tech
n o l o gi cz ny c h z ap e wn i a j ą c y m ty m w a ż n y m w ę z ł o m k o m u n ik ac yj n ym p e łn ą u ż y t ec z
ność.
Wśród przyczyn n ad miernego def or mo wa n ia się obudów p ołączeń w y r o bi sk kory ta r zo wy ch na d u ży c h głę bo k oś ci ac h m oż n a wyróżnić pr zy cz y ny g e o l o gi cz no-górnicze, t echniczne i technologiczne. P r z y c z y n y górniczo- ge ol o gi cz ne aą związane z lokal i za cj ą połączenia i mo ż na w ś ró d nich wyróżnić:
- lokalizację połączenia w ska ła c h o małej wytr zy m ał oś ci pełzających, - w y s tę po wa n ie w rej on ie połączenia zab u rz eń tektoni cz ny c h w postaci usko
ków fałdów i innych,
- zawodnienie skał g ór ot w o r u w o k ó ł połączenia,
- oddział y wa ni e e ks pl oatacji górniczej na obudowę połączenia.
Z w y m i e n i o n y c h przyczyn na etapie pr oj ek t ow an ia po łą c z e ń istnieje m o ż liwość przy d o b ry m ro zp o z n a n i u g eo lo g ic zn o - g ó r n i c z y m takiej lokalizacji połączenia, która og ra n ic zy oddziały wa n ie w y m i e n i o n y c h wyżej czynników.
Pr zy b r a ku takich możliwo śc i istnieje konieczność za s to sowania o dpowied
nich r o z w i ąz ań t e c h n i c z n o- te ch n ol og ic z ny ch konstrukcji połączenia w y r o bi s k korytarzowych.
Do t ec hn icznych p rzyczyn nadmiernej deforma c ji poł ą cz eń w y r o b i s k kor y tarzowych należ y zaliczyć:
- stoso wa ni e k on strukcji o b u d ow y o małej podporności, znacznie mniejszej w m i e j s c u połącze ni a niż w w y r o b i s k u o normalnej wielkości,
- duże ga b ar yt y (szerokość, wysokość) w y r o b is k a w m i ej s cu połączenia, s zc zególnie pr z y odgałęzieniach, ro zw idleniach, a w m n i e j sz ym stopn iu skrzyżowaniach,
- stosow an ie "otwartego", nie za mkniętego k s z ta łt u przekroju- poprzecznego obud o wy połączenia,
- s tosowanie prostej ściany połączenia oraz naroża o małej szerokości po
w o d u j ą c e g o w y s t ę p o w a n i e znacznych pr ze mi e s z c z e ń naroża do wyrobiska, - ni ewłaściwe ustawie n ie odrzwi obudo wy stalowej w chodni ka c h w l o t o wy ch
połącz en ia w tzw, w ac hl a r z s ki e ro wa ny w stronę naroża, a nie odwrotnie, - br a k przestrz en ne g o u s zt yw n ie ni a o b ud ow y w postaci dostatecznej ilości
r oz pó r podłużnych.
Powy ż sz e p r z y c zy ny m o g ą być u sunięte przez opra co wa ni e odpowiedniej k on strukcji połącze n ia w y r o b i s k k o r y t ar zo wy c h i to zarówno pod w z g l ę d e m kształtu, jak i r o d z a j u obudowy.
Do tech no l og ic zn y ch przyczyn nadmiernej defor m ac ji obudów po łączeń w y r obisk kory ta rz o wy ch należy zaliczyć m i ę d z y innymi:
- n ie właściwe powiąz an i e wykony wa ne j obudo wy z g ór ot wo r em oraz z obudową szczególnie pr z y st os ow a ni u b e t o n u n a tr yskowego do w zm o cn ie ni a obudowy o drzwiowej stalowej,
- niew ła śc i wa kolejność pr owadzenia robót gó rn i c z y c h w rejonie węzłów k o m u n ik ac yj n yc h łąc z ąc yc h w sobie kilka po łą c ze ń w y r o b i s k korytarzowych.
Obudowa ścian c zo ło wych...
199
2. S T O S O W A N A K O N S T R U K C J A O B UD ÓW O DG AŁ Ę Z I E Ń I ROZ WI D LE Ń W Y R O B I S K K O R Y T A R Z O W Y C H
W w a r u n k a c h dużej g łę b ok oś ci lokal iz ac j i od ga ł ę z i e ń i r o z w i d l e ń g ł ó w nych w y r o b i s k k o r y t a r z o w y c h w y k o n u j e się je prakty cz ni e w o b ud ow ac h s t a lowych odrzwiowych, które n i e k i e d y są do da t ko wo w z m a c n i a n e przez kotwie
nie skał g ó r o t w o r u lub za p o m o c ą b e t o n u natryskowego.
Z a s a d n i c z y m el em e n t e m d e t e r m i n u j ą c y m r oz wi ą z a n i e k o n s t r uk cy jn e obudowy odga łę zi e ni a czy ro zw i d l e n i a jest kształt ścian y czołowej połączenia. Ze w z g l ę d u na fakt, iż ściana czo ło w a w r az z k o n s t r u k c j ą naroża pra cu j e w m a k s y m a l n y m s ta ni e w y t ę ż e n i a (duża wy so k o ś ć i szerokość w yr obiska), kształt i r o z w i ą z a n i e k o n s t r u k c y j n e tego e l e m e nt u m a j ą zasadnicze z n ac ze nie dla pr ac y całej o b u do wy połą cz en i a. W zn acznym s t o p n i u zależ y od tego równ i eż r o z m i e s z c z e n i e odrzwi na całej dłu go ś ci połączenia, jak też i w c h o d n i k a c h w lo to w yc h.
Wśród s z e r e g u s t o s o w a n y c h r o z w i ą z a ń obudów ścian c z o ł o w y c h po łą cz eń w y r o b i s k k o r y t a r z o w y c h m oż na w y różnić:
1° Od ga ł ę z i e n i e lub r o z w i d l e n i e w ob udowie stalowej z p r os tą ścianą czoł ow ą
K o n s t r u k c j ę tego typu o b u d o w y odgał ę zi en ia w ob udowie stalowej o br az u
je rys. 1. W i d o k odg ał ęz i en ia z z a m u r o w a n ą ścian ą czo ło wą naroża p r z e d
stawia rys. 2 i 3. 3
A-A ' / ~ L ~
B-B
Rys. 1. P oł ą c z e n i a w y r o b i s k k o r y t a r z o w y c h z p r os tą śc ianą czoł ow ą 1 - n a jw ię ks z e odrzw i a połączenia, 2 - odrzwia o b u d o w y chodników w l o t o
wych, 3 - obudowa ś c ia n y czołowej, 4 - beton w i ą ż ą c y łuki naroża Fig. 1. Join ts of h e a d i n g s w i t h s t r ai gh t h ea d w a l l
1 - the h i g h e s t do or frame of the joint, 2 - door frames of entry h e a d i n g lining, 3 - lini n g of h ea d wall, 4 - con cr e te joining corn e r arches
Rys. 2. W i d o k o dg ał ęzienia z p r o st ą ś cianą czoło wą z ab ud o w a n ą dźwig ar am i stalowymi i okład z in am i żelbetowymi
Pig. 2. Vi ew of a branc h w i t h st ra ig h t h e a d w a l l built b y steel girders and r ei n fo rc ed concrete fa cing
Rys. 3. W i d o k odgał ęz ie n ia z p ro st ą śc ianą c z o ł ow ą w obudowie murowej
¡V]
Pig. 3. Vi ew
of
a b ra nc h w i t h s traight h e a d w al l in b r i c k li ning[V]
Z as ad n i c z y m ele me n te m tego ty p u r oz wi ą z a n i a jest r ó wn o le gł e u s y t u o w a nie odrzwi o b u do wy w n aj większej szero ko ś ci p ołączenia do ściany czoło
wej, która jest w y k s z t a ł c o n a w postaci pł as zc z y z n y piońowej o wy so ko śc i równej maksy ma l ne j w y s o k o ś c i po ł ączenia. W ysokość m a k s y m a l n ą połączenia d e t e r m i n u j ą w y m i a r y chodników wl ot ow y ch . N a r o ż e p o łą cz e ni a ma n i ew ielką szerokość, a odrzwia chodników w l o t o w y c h w n a ro ż u są usytu ow an e w a c h l a - rzowo, r o zs z er za ją c się w głąb p oł ączenia. W t rudnych w a r u n k a c h g ór niczo-
Obudowa ścian c zo łowych». 201
- ge ol o g i c z n y c h na dużej gł ę bo k o ś c i o d g ał ę zi en ia z n a r oż e m z a b e z pi ec z on ym prostą ś c i a n ą c z o ł o w ą d o z n a j ą zn ac z n y c h defo rm ac ji . K o n c e n t r a c j a n a pr ę
żeń w n ar o żu oraz w z d ł u ż c h o d n ik ów w l o t o w y c h p rowadzi do silne go pr ze m i e s zc ze ni a sk a ł g ó r o t w o r u do w yr ob i sk , przez co naroże przesuwa się do w y r o bi s ka o z n a c z n ą w i e lk o ś ć d o c h o d z ą c ą do 1,5-2 m. Do wad ro z wi ą z a n i a k on strukcji od ga łę z i e n i a lub r o z w i d l e n i a z p ro s tą ś ci a ną c z o ł o w ą należy zaliczyć d u ż ą szerokość odrzwi w m i e j s c u naroża, w a c h l a r z o w e r o z m i e s z c z e nie o b u d o w y ch o dn ik ów w l ot ow yc h , która nie p r ze ci w s t a w i a się p r z e m i e s z czen iu skał.
2° O d g a ł ę z i e n i a lub r o z w i d l e n i a w obu do wi e stalowej z tzw. p a l m o wy m ' u k ł a d e m łuków ś c i a n y czołowej
K o n s t r u k c j ę ś c i a n y czołowej w y k s z t a ł c o n e j z łuków w u kł ad z i e tzw. pal
m y p r z e d s t a w i a j ą rys. 4 i 5.
Rys. 4« Układ ł u k ó w ściany czołowej z łukami u st awionymi w t z w . , " p a l m ^ "
1 - łuki stalowe, 2 - naroże z betonu, 3 - okł ad zi n y
Fig. 4. A r r a n g e m e n t of h e a d w a l l a fches w i t h arch e s ar ranged in so called
"palm"
1 - s te el arches, 2 - c o r ne r mad e of concrete, 3 - facings
R o z w i ą z a n i e tego typu pozw al a na u n i k n i ę c i e k i l k u wad ro z wi ą z a n i a po
p rz edniego.
Z a s a d n i c z y m e l e m e n t e m tej ko ns t r u k c j i jest wy ks z t a ł c e n i e śc iany czoło
w ej w spos ób krzywol i ni ow y; u z y s k u j e się to przez zrezygno w an ie z k il ku (2 do 3) odrzw i n a j s z e r s z y c h i p o ł ą c z e n i e w ten sposób o ds un i ęt yc h odrzwi z n a r oż em za p o m o c ą łuków u ł o ż o n y c h jak na rys. 4. Dzię ki tej konstrukcji m o ż l iw e jest z m n i ej sz en i e w y s o k o ś c i odrzwi najszerszych, a także u s t a w i e nie odrzwi w c h o d n i k a c h w l o t o w y c h p r o st o pa dl e do i ch ociosów.
Rys. 5. R o zm ie s z c z e n i e odrzwi przy za be zp i ec ze ni u ściany czołowej łukami u stawionymi w
tzw. "palmę"
1 - łuki palmy, 2 - łuki odrzwi najszerszych, 3 - łuki
chodnika w l o t o we go
Fig. 5. Si tu at i on of door f ra
mes at Protec t io n of hea d wa ll b y arches arranged in so cal
led "palm"
1 - arches of palm, 2 - arches of the w i d e s t door frames, 3 -
arches of e nt ry h e a d i n g
K o n s tr uk cj a palmowa ściany czśłowej o dg ał ęzienia nie usuwa po dstawowej w a dy, jaką jest b r a k o b ud o wy naroża prze
c iwsta wi a ją ce j się jego p rz em i es zc za n iu - w głąb połączenia.
W i d o k odgałęzienia z palm o wy m układem łuków w ścianie czołowej p r z e d st aw io n o
na rys. 6.
3° Odg a łę zi en i e lub r oz wi d l e n i e w o b u dowie stalowej z ł u kową ścianą czo
łową i w y s u n i ę t y m n a ro że m połąc ze nia
K on st r uk cj ę r o zw i ąz an ia o d ga łęzienia p r z e ds t aw io no pr zykładowo na rys. 7 i 8.
W y s u n i ę c i e ścian y naroża uzy sk uj e się przez zastosowanie łukowej ściany czołowej łagodnie obniżającej się w stronę ch o dników wlotowych. Ł u k i p o sado
w i o n e są z jednej s t r o n y na s po d ku w y r o biska, a z drugiej s tr on y na wysuni ęt ej
Rys. 6. W i d o k odga łę zi e ni a z p a l mo wy m u k ł a d e m łuków w ścianie czołowej bez stoso wa n ia b e t on ow a ni a naroża
Fig. 6. Vi e w of the b r a n c h w i t h palm a r r a ng em en t of arches in hea dw al l w i th ou t p l a ci n g co ncrete on the corner
Obudowa ścian czołowych.. 203
Rys. 8. O d ga łę z i e n i e z ł u ko wą ścia ną c z o ł ow ą z w y s u n i ę t y m nar o że m i p o s a d o w i e n i e m łuków na pełny m stosi e d r e w n i a n y m [4]
Pig. 8. B r a n c h w i t h a r c h h e a d w a l l w i t h a dvanced corn er w i t h pla ci n g the a rches on full w o o d e n crib p.]
k on st r uk cj i naroża w yk op a n e j ze sz t yw ne go m u r u lub z up od a tn io ne g o w stro
pie i spągu dr ew ni a n e g o s t o s u u ł o ż o n e g o na szt y wn ym murze. Powyższe r o z w ią za n i e pozwala w ye li m i n o w a ć zna c zn ą ilość odrzwi o najw ię k sz ym przekro
ju oraz wy t wo rz yć k o r z ys tn y kszt ał t łukowy ścia ny czołowej sz czególnie p r z y da t ny dla k o p al ń silnie me tanowych.
Rys. 7. R o z w i d l e n i e z łuko wą ś c i a n ą czo ło w ą z w y s u n i ę t y m naro ż em i p o s a d o w i e n i e m łuków na u p o d a t n i o n y m m ur ze [4]
Pig. 7. P o r k w i t h a r c h h e a dw a ll w i t h advanced c or n er w i t h p l ac i ng the a rches on susc e pt ib le w a l l [4]
4° Odgałęzienie lub rozwidlenie w obudowie stalowej z łukową ścianą czołową i łukowym dźwiagarem środkowym
R oz wiązanie konstrukcji połą
czenia wyr ob i sk a korytarzowego w e d ł u g wyżej podanej konstrukcji
jest bard z o zbliżone do r o zwią
zania poprzedniego. Łuki ściany czołowej o kształcie krzywoli
niowym są posadowione na spodzie wy r ob is ka z jednej strony, a z drugiej s t ro n y wsp ar t e o łukowy d źwigar stalowy p osadowiony w m i e j sc u naroża oraz do ram y sta
lowej lub wz m oc n i o n y c h odrzwi w yr obiska głównego. Rozwi ą za ni e k onstrukcji obrazuje rys. 9, a w i d o k zmontowanego odgałęzienia na powierzchni przedstawia rys.
10 .
Rys. 10. W idok łukowej ściany czołowej odgałęzienia skonstruowanej za po
mocą łukowego dźwigara czołowego i d ź wigara łukowego w yk o na ne go w pł as z
czyźnie odrzwi
Pig. 10. View of arch headwall of the b r a nc h constructed by means of arch head girder and arc h girder made in door frame plane
5° Odgałęzienie belkowe z łukowymi lub prostymi łukami stropowymi
Belki stalowe w y k on an e z p r o f iii dwuteow yc h- l ub z-blachownie stanowią podparcie dla odrzwi obudowy w m i e j sc u w y r o b i sk a odgałęziającego się. Pod
parcie belek s tanowią mur y żelbetowe', ru ry stalowe wypełnione bet on em lub stojaki cierne. Strop w przestrzeni odgałęzienia może być w y k sz ta ł co ny
A=A
fi=JiRys. 9. K onstrukcja odgałęzienia z łu
kową ścianą czoło w ą i łukowym d ź wi ga rem c zołowym Qfl
Pig. 9. St ructure of the branc h wi t h arch h eadwall and arc h head gird er [4]
Obudowa ścian czołowych.. 205
.jako strop łukowy lub płaski. Wysokość tak w y ko na n e g o odgałęzienia jest niewiele w i ę ks za od w y so k o ś c i chodników wloto w yc h. Strop wzm ac ni a belka stalowa, którą ustaw ia się w m i e j s c u odgałęzienia się w y r o b is ka (rys.
11). Belka ta o bc iążona jest znacznymi siłami (duży mome nt zginający i siły normalne w podporach) związanymi z jej długością.
Rys. 11. O d g a łę zi e ni e bel ko we z pos ad o wi en ie m belki na r u r ac h stalowych Fig. 11. B e a m b r an ch w i t h placing the b e a m on steel pipes
Rys. 12. K o ns tr uk c ja o dg ał ęzienia b el ko we g o z dwust r on ny m po sadowieniem łuków na belce sta lo we j
Fig. 12. St ru c tu re of be am branch w i t h two-sided placing the arches on steel beam
O dg ał ę z i e n i e belk o we może być ro zw ią z an e z je dnostronnym lub d w u s t r o n nym osadze ni e m łuków na belce (rys. 12). I stotnym el ementem tak r o z w i ą z a nych po łą cz eń są sł up y podporowe dla belek nożnych. S ł u p y te najczęściej są wy ko n y w a n e z rur st a lowych w y p e ł n i o n y c h b e to ne m lub z kształtowników stalowych.
I n t e re su j ąc ym r o z w i ą z a n i e m słupów p o dp o ro wy ch jako ko nstrukcji podat
nej jest w y k o n an ie ich profili korytkowych, tak j a k proponuje to firma
"Bergbaustahl" (RFN) - rys. 13.
Rys. 13. R o z wi ąz an i e p os adowienia belki odgałęzienia oraz rozwi ą za ni e na
roża podatnego (wg firmy Bergbaustahl)
Fig. 13. Solution of b r a n c h b e a m p l a ci ng and solution of susceptible cor- ner (according to Be rg b au st ah l *s firm)
Do wad odgałęz ie ń be lk ow y ch na leży zaliczyć du żą trudność w ich w y k o n a n i u przy d użych p r om ie ni a ch torów dla wozów ciężkich, gdzie długość belki dochodzi do 10 m. W p r aktyce mimo w y ko ny w a n i a belek o d użym w s k a ź n ik u na zginanie u l e g a j ą one pęk ni ę ci u lub skręceniu, a słupy rozerwaniu.
Obudowa ścian czołowych. 207
6° O d ga łę z ie ni e z ł u ko wą r a n ą s t a l o w ą
K on st r uk cj a o dg a łę z i e n i a z łukową r a m ą stal ow ą montowana w m i e j s c u od
gałęzienia eię c h o dn ik a p o l eg a na tym, że łuki zarówno obudowy chodnika głównego, jak i o dg ał ę z i a j ą c e g o o pierają się o ramę łukową tworząc w efek
cie powi e rz ch ni ę k r z y w o l i n i o w ą w stropie wyrob is ka . K o nstrukcja z łukową ramą s t a lo wą jest r o z w i n i ę c i e m kons tr uk c ji odgałęzienia be l kowego p o w od u
jącą likwidację n i ek or z y s t n e g o r o z k ł a d u n a p r ę ż e ń w y s t ę p u j ą c ą w belce pro
stej z astępując tę belkę r a m ą w y k s z t a ł c o n ą w postaci łukowej (rys. 14).
Rys. 14. K o n s t r u k c j a odga łę z ie ni a z łukową ram ą stalową Fig. 14. St ru c tu re of b r a n c h w i t h arcłi steel frame
7° O d g a ł ę z i e n i e z o b u do wą o k on s tr u k c j i żebrowej I
Od g ał ę z i e n i e żebrowe s p r o w a d z a się do w y k o n a n i a konstrukcji żebra s t a lowego p o s a d o w i o n ó g o z jednej s t r o n y na podporze w r e jo n ie naroża, a z d rugiej s t ro ny na w z m o c n i o n y c h łu kach stalowych, ł u k i odrzwi obudo wy po
s ad ow i on e są na żebrze s t a l o w y m oraz na p o d p o ra ch u s podu (rys. 15).
A
B\ s , A l
A - A B- B
!
Rys. 15. Odgał ęz i en ie w obudowie o konstrukcji żebrowej 1 - konstrukcja żebra, 2 - rama podporowa, 3 - słup po dp orowy żebra
w narożu, 4 - łuki stalowe, 5 - żebra stalowe Fig. 15. B ra n ch in the lining of rib structure
1 - st ructure of a rib, 2 - su p po r t i n g frame, 3 - su pp or t i n g post of a rob om tje c o r m e r - 4 - Steel arches, 5 - Steel ribs
8° O d g a łę zi en i e z ramam i w yk on an y mi z blach st alowych
W o dg a łę z i e n i u mont uj e się ramę lub układ ram s t alowych w y k o n a n y c h z blach stalowych, na który ch p os adawia się odrzwia obudo wy stalowej. R a m y ze w z g l ę d u na s wą m o c n ą konstrukcję m o g ą przejmować znaczne obciążenie.
K o n s tr uk cj ę r a m można d o da tk ow o upodatnić, jednakże najczęściej stosowana jest sztywna ko nstrukcja r a m wra z ze s z t yw n ą obudo w ą o dgałęzienia. R o z wiąz a ni a takie p rz ydatne są jednak w skała ch o znacznej w y t r z y m a ł o ś c i (rys.
16) .
Rys i 16. W id ok odgałęzienia z ramami w yk on a ny mi z b l a c h st alowych Fig. 16. A b r a n c h w i t h frames ma de of steel sheets
Obudowa ścian czołowych.. 209
3. R O Z W I Ą Z A N I A P O Ł Ą CZ EŃ W Y R O B I S K K O R Y T A R Z O W Y C H W T R U DN YC H W A R U N K A C H G E O T E C H N I C Z N Y C H
3.1. Ko ns t r u k c j a o b ud ow y połącze n ia na jego długości
Analiza p rzyczyn de fo r ma cj i po łą cz eń w y r o b i s k k o r y ta rz ow y ch wsk a zu je na potrzebę w p r o w a d z e n i a s z er eg u zmian w za kresie k s z t ał tu wyrobiska, kon
strukcji o b u d o w y oraz te chnologii w y k o n a n i a . Z m ia ny te b y ł y prze dm io t em szeregu p r a k t y c z n y c h zastosowań, które z re al iz o wa no ^w kop al n i "Bogdanka".
Do n a j i s t o t n i e j s z y c h zmian, które w p r o w a d z o n o w s t o su nk u do typowych ro z wiązań o dg a ł ę z i e ń i rozwidleń, można zaliczyć:
- stosowanie na całej d ługości połącz en ia w zm o cn i o n e j konst ru kc j i obudowy polegającej na m a k s y m a l n y m z a g ę s z c z e n i u o b u d ow y do r o z s t a w u co 0,3 m i s to so w an iu p o d w ó j n y c h profili typu 7 2 9 lub p r o j e k t o w a n y c h p o j e d yn cz yc h profili V36 i V44,
- z akładanie od s t r o n y s p ą g u sp ąg ownic o pi e ra j ą c y c h się na prostki m o c o wane do łuków ociosowych. Do s ze ro k oś ci 5,§ m należ y zakładać _łuki po
jedyncze V29, a powyżej tej s ze ro ko ś ci łuki pod wó j ne 2 x V 2 9 lub p o j e d yncze pr zy s t o s o w a n i u profili V36, V44. Cał y sp ąg w y r o b i s k a po w y k o n a niu i s p ię ci u podłużn y mi ro zporami z szyn n ależy zabetonować z siatkami s ta lowymi z a m oc o wa ny mi do w e w n ę t r z n e j s t r o n y łuków,
- odrzwia o b ud o wy w c h o d n i k a c h o d g a ł ę z i a j ą c y c h się, tj. w tzw. c ho dn i ka ch wlotow yc h, na leży w y k o n y w a ć z odrzw;i za mk ni ę t y c h po d wó j n y c h 2 x V29 lub p oj ed y n c z y c h V 3 6 lub V44 pr z y i ch r oz s t a w i e 0,3 m na dług o śc i 5 m.
O drzwia n ależy tak u sytuować, a b y b y ł y s ki er o w a n e pod k ąt e m ostr y m do osi w yr ob i sk a, a tym s a my m naroża (patrząc w jego stronę),
- ścianę c z o ł o w ą p oł ąc ze n ia n al e ży wy k sz t a ł c i ć w postaci krzywoliniowej c zaszy kulistej, która powi nn a opierać się o ostatnie najwięk sz e odrzwia obudowy. C z a sz o we zakoń cz en ie ś ci a ny czołowej powi nn o ograniczyć p r z e m i e s z c z e n i e naroż a ,. ja k i o c i os u sk al ne g o powyżej c ho dników w l o t o w y c h do w yr ob is k a,
- na całej dłu go śc i p oł ąc ze n ia n a le ży stosować podł u żn e podciągi stalowe z szyn (ryszpyj w ilości dwie r y s z p y na jeden łuk przy w za jemnej o d l e g łości 2, 0 - 3,0 m, łączone z łukami śrubami hakowymi,
- w części s t r o p ow o- oc i os ow ej o b u do wy nie n a le ży wyk o ny wa ć b e t o n u n at ry skowego,
-- w m i e j s c u na jwiększej sz e ro ko śc i odrzwi obudowę n al eż y wzm o cn ić p o d c i ą giem r o z p a r t y m ruram i stalowymi.
Is t ot ny m n ow ym e l e m e nt em r o z w i ą z a n i a jest zas to so wa n ie czaszowego
• I . "V *
ks z ta łt u ścianiy czołowej połączenia, które pozwala, obok zwiększenia no
śności, w y ks zt a łc ić k o r z y s t n y rozk ła d n ap r ęż e n i a oraz Zapewnili b e z p i e c z ne w a r u n k i p ra cy załogi w fazie w y k on y wa ni a. W i d o k o dg ał ęzienia R1-1 w czasie p o s z c z e g ó l n y c h faz jego r ea li z ac ji pr z ed st aw i on o na rys. 17 i 18.
Rys. 17. Widok o dg ał ęzienia R11 w fazie w y k o n y w a n i a w yr ob i s k a gł ównego r o z s z er za ją c eg o się z w i d o c z n y m u g i ę c i e m pokł ad u w ę g l a nad ch od n ik ie m
głów n ym
Fig. 17. View of b ranch R11 d u r i n g m a k i n g the m a m h e a d i n g w i t h is w i d e ning, w i t h visible coal bed deflec ti on over main entry
Rys. 18. W i d o k od g ał ęzienia R11 w fazie zamykania spągu po w y k o n a n i u g ó r nej c z ę ś c i wy ro bi sk a
Fig. 18. Vi ew of b r a nc h R 1 l - d u ę i n g c l o s in g the f loor a f t er m a k i n g the upper har t of h e a d i n g
Prze d st aw io n e powyżej zaleceiiTs— dial k on strukcji połączenia w y r o b i s k ko ry t ar zo wy c h w y c z e r p u j ą pr aktycznie m oż li w o ś c i w prz yp a dk u stoso w an ia typowych r o z w i ą z a ń połączeń.
O budowa ścian czołowych...__________________________________________________2^2
I stniejące jeszcze do dyspozy cj i takie możliwości, jak: kotwienie skał g ó r o t wo ru oraz stosow a ni e b e t o n u natr ys ko w eg o nie zawsze p rowadzą dc znacz
nego zw iększenia po d porności obudowy,
W zwią zk u z p o w y ż s z y m istnieje k on ieczność po sz ukiwania nowych rozwiązań, które s p r o w a d z a j ą się zasadn ic zo do d wó ch kierunków podstawowych:
- stoso wa ni e k o ns tr uk c ji obudowy na p oł ąc z e n i u wyr ob is k a korytarzowego, która zapewni pełną st a teczność wyrob i sk a. W zakresie tym m o g ą być w y korzys ta ne s p ec jalne obudo wy wz mocnione, jak np. obudowa stalowo-beto- nowa z po dw ó j n y c h odrzwi stalowych, r a mo we obudowy stalowe z k sz tałtow
ników s ta lo w yc h (dwuteowników, ceowników łączonych w przekrój sk rzynko
wy) , r ur s t a l o w y c h p r o s t o k ą t n y c h lub okrągłych,
- z a s to so w an ie specj al ne g o k s z ta łt u ko nstrukcji połączenia spełniającego nast ęp u ją ce funkcje:
- k o r z ys tn y rozkł a d naprę że ni a w m i e j s c u połączenia w y r o b is ka mi n im a l i zują cy naprężenie, a przez to j. obciąż en i a obudowy,
- u mo żl i w i e n i e w y k o n a n i a k on strukcji obudo wy o wys ok ic h param et ra ch w y tr z ym a ł o ś c i o w y c h zb li ż o n y c h do w yt rz y m a ł o ś c i obud o wy w yk onanej w s a m o d z i e l n y m w yrobisku,
- ogra ni cz e ni e w i e l k o ś c i p r z e k r o j u p op rz e c z n e g o osłanianej c a li zn y skal
nej pr z y r ó w n o c z e s n y m z a p e w n i e n i u o budowie dostatecznej możliwości d e formacji.
3.1. Ko n st r u k c j a ś ciany czołowej odgał ę zi en ia lub r oz widlenia o kształcie c za szowym
K on st r u k c j ę ś c i a n y czołowej o d ga ł ęz ie ni a o kształcie cz a sz ow ym w y k o n a no p r ak ty cz n ie na k i l k u od ga łę z i e n i a c h w kopalni "Bogdanka". Przykładowy w i d o k ścia ny czołowej na o dg ał ę z i e n i u R11 prz ed st aw i on o na rys. 19.
Dla zwię ks ze ni a s ta te czności odgałęzienia, a w szczegó l no śc i ograni
czenia m oż l iw o ś c i jego p r z e m i es zc za n ia się do w y r o b is ka ścianę czołową o d g a łę zi en i a r o z w i ą z a n o w taki sposób, że maks ym a lp ie p rz esunięto naroże po ł ąc ze ni a w stronę c a l iz n y tak, b y uzyskać jego grubość w y n o s z ą c ą od 1-1,3 m (rys. 20, 21).
Ś c ia ni e c zołowej nada no kształt k u l i s t y łącząc część stropowo- o ci os ow ą w y r o b i s k a z c z ę ś c i ą s p ą g o w ą za p o m o c ą łuków pionowych, a części boczne za p o m o c ą łuków p o z i o m y c h (rys. 21, 22).
O b ud ow a w y k o n a n a jest z profili ko r yt k o w y c h typu V. Na szerokości n a roża są za łożone c z t e r y łuki pion ow e z po dw ój n yc h profili V29, które o p i e ra ją się o najwię ks z e odrzwia o b u d ow y w y r o b is ka od g ał ęziającego się.
P o z o s t a ł a p o w i e r z c h n i a ś c iany czołowej jest zabezpieczona łukami p ozio
mymi, z ałożonymi za łuki pion ow e d o d a t ko w o opierające się swymi końcami o najwi ęk sz e odrz wi a obud o wy oraz łukami p i onowymi opierającymi się o odrzwia ch od n ik ów w l o t o w y c h i najwięk sz e odrzwia chodnika odgałęz i aj ąc e
go się (rys. 22).
Rys. 19. W i d o k śc iany czołowej o ks zt ał c ie c z as z y kulistej z u k ła de m łuków
Fig. 19. View of h e a d w a l l of sp he ri c al cap shape w i t h arches arran ge me nt
Rys. 20. Przekrój pozio my przez o dg ał ęzienie z k o n s t r u k c j ą ściany czoło
wej o k sz t ałcie cza s zo wy m
1 - w y r o b i s k o główne, 2 - c hodniki wlotowe, 3 - o statnie największe odrzwia w ch o dn ik u głównym, 4 - łuki pionowe w narożu, 5 - łuki poziome,
fe - odrzwia skier ow a ne ukośn ie do naroża
Fig. 20. H or iz o nt al section through the b r a n c h w i t h h e a dw al l of cap shape 1 - main heading, 2 - entry headings, 3 - last bigges door frames in main entry, 4 - vertical arches in the corner, 5 - h o r i z o n t a l arhes, 6 - door
frames directed d i ag on a l l y to the corner
Obudowa ścian c zo ł owych... 2 1 1
Rys. 21. Przekrój p o d ł u ż n y - p i o no w y przez o d g ał ęz i en ie 7 - ru sz t s t a l o w y (pozostałe oznacz en ia jak na rys. 20) Fig. 21. L o n g i t u d i n a l - v e r tical section through the
b r a n c h
7 - steel grid (other d e n o t a tions the same as in f i g . 20)
Rys. 22. Ś ciana czołowa połączenia 1 - n a jw ię ks z e odrzwia w y r o b i s k a głó w
nego, 2 - ch odniki wlotowe, 3 - łuki pion ow e w narożu, 4 - pionowe łuki r u s z tu stalowego, 5 - poziome łuki r u s z t u
stalowego, 6 - zamkni ęc i e spągu Fig. 22. H e a d w a l l of the joint
1 - the h i g h e s t door frames of main h e a ding, 2 - e ntry headings, 3 - ve rtical arches in the corner, 4 - v ertical a r ches of steel gird, 5 - h o r i z o n t a l a r ches of steel grid, 6 - c l o s in g of the
floor
Łuki pionowe ł ą c z ą się z łukami po zi om y mi za p o m o cą śrub h a k o w y c h i two
r z ą s t a l o w y ruszt.
T ec hn o lo gi a w y k o n a n i a ś c ia ny c z ołowej polega na u s t a w i e n i u w pierwszej kolejn oś c i łuków p io no w y c h naroża, a na stępnie z a ł o ż en i u łuków poziomych śc iany czołowej. W ten sposób uz ys k u j e się za be zp i ec ze ni e ścia ny czołowej o d g ał ę zi en ia przed p r z y s t ą p i e n i e m do w y k o n y w a n i a chodników wlotowych.
Po w y k o n a n i u c ho dników w l o t o w y c h zakłada się łuki pionowe i w y k o n u j e w y - kładkę k a m i e n n ą za okład zi n am i żelbetowymi. Ścianę czoł o wą w s pągu w y r o b is ka w y k o n u j e się po z a m k n i ę c i u całej obudowy. I st ot n y m el em en t em r o z w i ą z a n i a jest zał o że ni e o s t a t n i c h n a j s z e r s z y c h odrzwi obud ow y w c hodniku
o d g a łę zi a ją cy m się o dwa odstę py o b u d o w y do tyłu w st os un k u do naj wi ęk szej sz er ok o śc i naroża, z k t ó r y ę h m oż na p o prowadzić do niego linie pro
stopadłe. Takie u ł o ż en i e n a j s z e r s z y c h odrzwi pozwala uzyskać odpo wi e dn ią krzywiznę o b u d o w y oraz założyć odrz wi a cho dn ik ó w w l o t o w y c h pod kątem o strym do na roża o g r a ni c za ją c mo żl i wo ść ich p r z e m i es zc z en ia się do w y r o biska. P r ze pr o w a d z o n e d wu le t ni e obser w ac je za st os ow a ny ch r o z w i ąz ań od
g a ł ę z i e ń z c z a s z o w ą ś c ia n ą c z o ł o w ą w y k a z u j ą pełną jej przydatność przv za b ez p i e c z a n i u s t at ec z no śc i poł ąc ze ń w y r o b i s k korytarzowych.
4. WNIOSKI KOLCOWE
1. W trudnych w a r u n ka c h g ó rn ic z o- ge ol o gi cz ny c h p ołączenia w y r o bi s k ko
ryta rz o wy ch w postaci o dgałęzień i r o z w i d le ń w y ko ny wa n e są głównie w s t a lowej obudowie odrzwiowej podatnej z kształtowników typu V. Obserwacje praktyczne po łączeń wykazały, że ich najsła bs z ym elementem jest naroże wraz ze ścianą czoł ow ą oraz odcinkami w y r o b i s k o największych gabarytach i chodnikami wlotowymi.
2. W praktyce projektowej stosowane rozw i ąz an ia typowe po łączeń w y r o bisk korytarz o wy ch nie zawsze zdają egzamin, a szczególnie m a ł ą p r z y da t
ność wyk az uj ą połączenia z prostą ścianą czoł ow ą i w a c h l a r z o w y m u s t a wi e
niem obudowy w chodni ka ch wlotowych.
2. Praktyczna realizacja połą cz e ń wy ro b is k korytar zo w yc h w L Z W w y k a z a ła, że korzy s tn ym r oz w iązaniem jest z aprojektowanie ścia n y czołowej połą
czenia jako fr ag mentu powierzchni kulistej z ru sz to w ym ukła de m łuków w pełni zabezpiec za ją c yc h całą ścianę czołową. Zast os o wa na zwiększona sze
rokość naroża zabezpieczona łukami pionowymi rozpartymi w stropie i spą
gu na o dr z wiach na j szerszych oraz z ab e zpieczenie ściany połączenia nad chodnikami wlotowymi łukami poziomymi zapewnia tej konstrukcji dużą w y trzymałość na obciążenia poziome. R oz wi ą za ni e umożliwia założenie odrzwi chodników wlo to w yc h pod kątem os trym w sto su n ku do naroża p r z e c iw st aw i a
jąc się jego przemieszczeniom.
Rozwią za n ie obudowy posiada przy tym o kr eśloną podatność ni ez będną do w y r ównania obciążenia d zi a łającego na obudowę.
L ITERATURA
Chudek M.: Bu downictwo podziemne kopalń. Cz. 1. Obudowa w y r o b i s k ko
rytarzowych, komorowych i ich połączeń. Skrypt Politechniki Śląskiej nr 1046, Gliwice 1982.
p j C h ud e k M., Głuch P., S z cz e pa ni ak Z.: P r o je kt o wa ni e i wykon yw an ie w y robisk komorowych. Skry pt Po l it echniki Śląskiej nr 1299, Gliwice 1987.
[3] G łuch P., Limhurski T.: P r z y kł a dy u tr z ym an ia stateczności połączeń wyro b is k korytarzowych. B u d o wn ic tw o Węglowe. Proj e kt y- Pr o bl em y Nr 5
1987.
[4] S tahl R.: Der A usbau von S t r e c k e n v e r z w e i d u n g e n . Gluckauf. Maj 1967.
[5] Wo j tusiak A.: Żebrowa, stalowa obudowa połączenia w y r o bi sk k o r y t a r z o wych. Mat er i ał y K on ferencyjne. 1975.
Recenzent: Prof. dr hab. inż. J ó ze f Ma łoszewski
W płynęło do Redakcji w lutym 1987 r.
Obudowa ścian czołowych... 215
KPEIIb TOPIÍiábHX CTEHOK COEAHHEHHH Y3KEX BEPAEOTCK
? e 3 ¡o m e
OoeaMHOHHS BbipafiOTOK B BHfle OTBeTBJleKHX H p a
3B eT BJieHBii BblIIOJIHHlOT CH --iaCTO
c n p a a o i i T o p i;e B o il cxeHKOfi B y r j i o s o ñ n a c í a a c BeepHHM p a
3Mex;eHaeM cTaJibK bix
4
B e p H u x OKviHjiOB a p e n a BXOiHHix m x p e x o B , h t o He Bcerj,a n o * e T r a p a H T H p o B a T b
CTaea-ibHOcxb c o e jia H e H H ii, o co beH H O b T p y a a u x r o p H C - r e o J i o r a n e c K a x ycjiosaax.
.-ipoMe cnocoba npe^oxpaHeHHH yracB oro wecTa coe^MHeHHH npocToii CTeKxoa, H3aecTHa ra x ace HHue pememiH, rax ae xaKt c naJibMOBtaia apxaMa, c aponHoii Topue30il cieHKOii h buabhh / tum yrjiOBhEM Meci'oM, a-xa co cpe^nea Hecyineii Saji
no», CaxonHue OTBeTBJieHaa, oiseTBjieHHB; c aponHo» cTajibHo» paMoa, oTBeTBJie- HHH C KpenbM peSpoaoa KOHCTpyKUHB, OTBeTBjieHHH 0 pHMaMil H3 CTajIbHtlX JIH0TO3.
FIpHMeHHeMbie b T p y ^ H u x r o p H o - r e o . i o r a n e c K H X y c j i o B H a x c T a jib H a e xB epH bie OK.jiajibi £ j i n c o e a H H e H H ñ y
3k h x B H p a S o r o K , x o p o m o n p e x o x p a H H T b b M e c x a x y r j
!03c noM onbio a p o n b cpopiie c e x T o p a n a p o s o r o c e r M e H i a p a c n p o c T e p T o r o n a caMbix S o jib m a x XBOpHbiX O K Jiafiax. x p x a nanja
3e p T aK a jib H b ie H r c p H
30HTajibKbie c o c T a a J i.H - iox C T axbH y io p e iq e T K y , K O TO paa n e p e H o c a T S o jib m a e H a r p v
3k h o t xec&opMHpyiOiUHXCfl c x a j i b y r j i
03bix M e c T a x c o e n a H e H Z H ,
b a n p o e x T H p o B a H H o e p e m e H a e c o e x a H e H a H n o
3BojiHeT H a n p a s a x b x o e n b B xoxiH ax mTpeKOB
bH napaBJieH H H o T o T p o r o y r j i a k o c ii y r m o B o r o M e c x a , np oT H B ocxaB JiH H oxH OB peM eH H o e e nepeM eixeH H io k B b ip a S o T x e .
H E A L WA LL L I N I N G OF L OG H E A L I N G J OINTS
S u m m a r y
L og h e a d i n g joints in the f or m of b ranches and forks u s u al ly w i t h a straight h e a d wa l l in the place of a corner and w i t h a fan-shaped steel door frame of entry h e a d i n g cannot always provide s ta bility of joints, p a r t i c u l a r y in dif fi c ul t m i n i n g - g e o l o g i c a l conditions. Besides the pro
tection of joint corn er b y a str ai g ht wall, there are known other sol u tions, e.g. w i t h a palm y s y s t e m of arches, w i t h an ar ch hea d wa ll and ad- w anced corn er or mi ddle girder, b e a m branches, br anches w i t h ar ch steel frame, branches w i t h lini ng of r i b b i n g structure, br anches w i t h frames ma de of stell sheet.
Used in di ff i cu lt m i n i n g - g e o l o g i c a l c onditions the steel door frame linings of d o g h e a d i n g joints should be protected at the corne r b y ar- chep b e i n g in the fo r m of a sect or of sp he rical cap supported on the bigg es t door frames. A rches of the cap, vertical and horizontal, make a s teel grid ca r ry i n g b i g loads fro m b e i n g deformed rocks in the joint corner.
The designed solution of the joint allows for d i r e c t in g e n t r y h e a d i n g l i n i n g to the sharp direction in re lation to t he corn er side w a l l oppo
si ng a d d i t i o n a l l y its dis p la ce me n t to the heading.
