Способ сборки крепежных конструкций

 

Изобретение относится к области шахтного строительства и позволяет повысить несущую способность конструкции за счет обеспечения лучшего контакта оболочки с арматурой при креплении горных выработок армированными крепями. Вдоль оси выработки устанавливают ячеистую каркасную арматуру-каркас . Для этого поперечные арматурные элементы (АЭ) 2 каркаса А К (Л to 00 со 4 г. ;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А1 (S1) 4 Е 21 D 11/40 ф« i „,, «ц y q

13., „И

Ййб:.«ц йй11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3912808/22-03 (22) 17.06.85 (46) 15.01.87. Бюл. № 2 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л.И.Брежнева (72) 10.Г.Гуляев, О.И.Лев, Н.А.Максимова-Гуляева и В.А.Дяконюк (53) 622.281.5(088.8) (56) Патент США ¹ 3509727, кл. 61-45, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 433267, кл. Е О1 g 5/04, 1972. (54) СПОСОБ СБОРКИ КРЕПЕЖНЫХ КОНСТ-.

РУКЦИЙ (57) Изобретение относится к области шахтного строительства и позволяет повысить несущую способность конструкции за счет обеспечения лучшего контакта оболочки с арматурой при креплении горных выработок армированными крепями. Вдоль оси выработки устанавливают ячеистую каркасную арматуру-каркас. Для этого поперечные арматурные элементы (АЭ) 2 каркаса

1 жестко соединяют с объектом 1 крепления и с продольными АЭ 3 каркаса.

При этом часть поверхности АЭ 3 образует торцовые участки 7 каркаса.

После сборки каркаса в закрепежное пространство (ЗП) вводят эластичную оболочку (ЭО) 5. После установки ЭО

5 к участкам 7 жестко присоединяют тампоны 4 ЗП каркаса. Горловину 9 ЭО

5 муфтой 10 соединяют со шлангом 11 подвода цементного раствора 6 и по283407 дают раствор 6 в полость ЭО 5. При этом объем раствора 6 составляет

1,002-1,160 объема ЗП. Давление раствора 6 плотно прижимает ЭО 5 к поверхности объекта 1 крепления, тампо— нам 4 и АЭ 2 и 3. При превышении объемом закаченного в ЭО 5 раствора 6 объема ЗП поверхность ЭО 5, выпучиваясь, охватывает АЭ 2 и 3. После застывания раствора 6 в ЭО 5 получают крепь. 3 ил.

Изобретение относится к отраслям техники, связанным с изготовлением строительных конструкций и производством сборно-композиционных изделий, например трубчатых конструкций, ар- 5 мированных с целью повышения их несущей способности, жесткости и прочностных характеристик, и может найти применение в шахтном строительстве, в частности в креплении капитальных горных выработок армированными крепями.

Цель изобретения — повышение несущей способности конструкции за счет обеспечения лучшего контакта

f5 оболочки с арматурой.

На фиг.1 приведена капитальная горная выработка при использовании предложенного способа сборки крепежных конструкций, общий вид; на фиг.2— сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 и 4 схемы, поясняющие суть способа.

На схемах приняты следующие обозначения: 1 — объект крепления (в рассматриваемом случае грунт или горная порода); 2 — поперечные арматурные элементы каркаса ячеистой каркасной арматуры; 3 — продольные (осевые) арматурные элементы каркаса ячеистой каркасной арматуры; 4 — тампоны закрепежного пространства, являющиеся составной частью ячеистой каркасной арматуры; 5 — эластичная оболочка;

6 — цементный раствор в эластичной оболочке; 7 — торцовые участки каркаса ячеистой каркасной арматуры, Ф которые в рассматриваемом случае образованы частями осевых арматурных элементов 3; 8 — фиксационные (ан40 керовочные ) участки каркаса ячеистой каркасной арматуры, которые в рассматриваемом случае образованы частями поперечных арматурных элементов

2; 9 — горловина для подачи жидкого цементного раствора в эластичную оболочку; 10 — соединительная муфта;

11 — шланг подвода цементного раствора от источника подачи; 1 — ячеистый участок каркаса ячеистой каркасной арматуры (длина ячеистого участка вдоль оси контура объекта крепления); х — ось контура объекта крепления;

D> — диаметр выработки (внепнии диаметр закрепежного пространства); t— толщина эластичной оболочки; S — характерный размер ячейки, образованной арматурными элементами на ячеистом участке каркаса; d — диаметр арматурных элементов, из которых собран каркас ячеистой каркасной арматуры;

h, h — соответственно реальное и условное выпучивание оболочки; Н толщина слоя цемента в закрепежном пространстве; с1- угол охвата оболочкой арматурного элемента; D — внутренний диаметр закрепежного пространства;, — углы, характеризующие форму выработки.

Ячеистая каркасная арматура состоит из собственно каркаса, образованного продольными 3 и поперечными

2 арматурными элементами, и тампонов

4 закрепежного пространства. На длине L арматурные элементы 2 и 3 форми руют ячеистую часть каркаса; торцовые участки 7 каркаса образованы частью поверхности продольных 3 (фиг.1) или поперечных 2 арматурных элементов. Торцовые участки 7 каркаса жестко соединены (сваркой, 3 128340 склейкой, механическим креплением и т.п.) с тампонами закрепежного пространства 4, имеющими форму, подобную форме сечения закрепежного пространства диаметральной плоскостью кон. тура выработки (плоскостью, перпендикулярной оси х контура выработки).

Данный способ сборки крепежных конструкций при использовании предлагаемой ячеистой каркасной арматуры 10 осуществляется следующим образом.

Одна из групп арматурных элемен,тов (например, поперечные арматурные элементы 2, как это показано на фиг.1) фиксационными участками 8, яв- 15 ляющимися частью поверхности арматурных элементов данной группы, жестко (например, путем бетонированной заделки) соединяется с объектом 1 крепления. Группа арматурных элементов, 20 жестко соединенных с объектом I крепления, жестко соединяется (сваркой, механическим соединением и т.п.) с группой ортогональных к ней арматурных элементов (в рассматриваемом 25 случае, фиг.1, с продольными арматурными элементами 3), часть поверхности которых образует торцовые участки 7 каркаса ячеистой каркасной арматуры. Таким образом из арматурных 30 элементов 2 и 3 получают каркас ячеистой каркасной арматуры с ячеистым участком, длина которого равна L u торцовыми участками 7. Размеры каркаса выбирают такими, чтобы разность диаметров D и D позволила ввести в закрепежное пространство эластичную оболочку

 — D(,>2(H + 2t)

40 где Н определяется необходимой несущей способностью крепи, а t — прочностью материала оболочки.

После сборки каркаса с учетом условия (1) в закрепежное пространство, 45 ограниченное поверхностями с образующими D< и D вводят эластичную оболочку 5. При этом горловину 9 пропускают через одну из ячеек каркаса, как это показано на фиг.1. После ус- ур тановки эластичной оболочки в закрепежном пространстве с торцовым участком 7 каркаса жестко соединяют тампоны 4 закрепежного пространства. Ячеистая каркасная арматура из составных 55 элементов 2, 3 и 4 собрана. После этого горловину 9 муфтой 10 соединяют со шлангом 11 подвода цементного раствора и начинают подачу раствора (2) P cosa< f P sina, где P — осевое усилие, вызывающее взаимное смещение арматурных элементов и поверхности оболочки;

f — коэффициент трения для взаимно смещаемой пары эластичная оболочка — арматурный элемент.

Из (2) получаем условие отсутствия проскальзывания арматурных элементов и оболочки в виде соотношения

<à tea (3) с учетом геометрических соотношений (фиг.3) h )

2 — + — — — 1

d cosa g б

d (4) Реальным условиям соответствуют допущения — — - -1МО h = (0 7 — О 8)h

1 I

cos a

Э Э от его источника, например нагнетательного насоса. Цементный раствор, заполняя полость эластичной оболочки, вызывает ее деформацию. При этом осевая деформация оболочки 5 ограничена длиной L, на которой установлены тампоны 4, препятствующие осевой деформации оболочки. Давлени" цементного раствора 6 плотно прижимает оболочку к поверхности объекта 1 крепления, тампонам 4 и арматурным элементам 2 и 3. С момента, когда объем закачанного в оболочку 5 цементного раствора 6 превысит объем закрепежного пространства, начинается выпучивание оболочки в сторону свободной поверхности оболочки на ячеистом участке каркаса (фиг.2). В результате выпучивания арматурные элементы 2 и 3 охватываются поверхностью оболочки 5.

Охарактеризуем количественно охват арматурного элемента оболочкой через угол с (фиг.3). Для предотвращения последующего проскальзывания в готовой конструкции арматурных элементов относительно оболочки необходимо выполнение условия естественного заклинивания арматурных элементов и поверхности оболочки, которое имеет вид

5 1283407 с учетом которых выражения (3) и (4) сводятся к соотношению

11 )(0,35-0,40)

f (5) (6) rpe Vp, V>

Соотношение объемов закачанного в оболочку цементного раствора и закрепежного пространства можно представить в виде выражения, получаемого из геометрических соотношений (фиг.2 и 3) S h

Vp и 5, V Н

3>i(1 — — — --) (1 + -) в в н объем раствора, введенного в эластичную оболочку и объем закрепежного пространства соответственно.

Интервал значений, определяемых выражением (8) является оптималь— ным. При V (1,002 не будет обеспечиваться сцепление оболочки и арматур5 ных элементов, что приведет к их взаимному проскальзыванию и снижению несущей способности крепи. При V ) 1,160 надежность сцепления оболочки и арматурных элементов не повышается и, следовательно, увеличение указанного соотношения в этом интервале нецелесообразно, так как оно приводит к повышению материалоемкости конструкции в целом.

После того, как в оболочку 5 закачан объем цементного раствора 6, составляющий 1,002-1,160 объема закрепежного пространства, а именно

V = (1, 002 — 1, 160) (— P -ó — ) — — (9)

Da 14?.

Рассматривая выражение (5) как равенство, преобразовываем выражение (6) к окончательному виду

S S От35 О?40

v„,, нв, V,— Н

3 11(1 — -- — --) (1 + -) в о, н (7) Подставим в (7) реальные значения входящих в это выражение величин

0,5-2,0; — = 0,15-0,20;

S S

Р

f = Оэ35 Оь5 = = От03 0 10

0,0006 — 0,01; — = 0,02-0,1.

t С

V = 17р/Ч-„ = 1,002 — 1,160, (8) С учетом приведенных соотношений выражение (7 ) позволяет определить искомый интервал значений соотношения объемов цементного раствора, подаваемого в эластичную оболочку, и закрепежного пространства: подачу цементного раствора по шлангу 11 прекращают и отсоединяют горловину 9 оболочки 5 от муфты 10, герметизируя горловину 9 заглушкой.

После застывания цементного раствора в эластичной оболочке .получают крепь прочно связанную с арматурными элементами ячеистого участка каркаса ячеистой каркасной арматуры силами внешнего трения.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ сборки крепежных конструкций, включающий установку ячеистой каркасной арматуры вдоль оси выработки, введение в закрепежное пространство эластичной оболочки, закрепле40 ние ее от перемещений в продольном направлении и заполнение оболочки цементным раствором, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения несущей способности конструкции

45 за счет обеспечения лучшего контакта оболочки с арматурой, цементный раствор подают в объеме 1,002-1,160 объема закрепежного пространства.

1283407

1 283407

Корректор А.Обручар

Редактор М.Дылын

Заказ 7398/30 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Косква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель Л.Березкина

Техред А. Кравчук

cf 1

2 Сто