Розпірна перемичка для консервації вертикального стволу

Розпірна перемичка для консервації вертикального стволу, що включає перегородку, що перекриває перетин ствола, що відрізняється тим, що перегородка виконана у вигляді парабо-лоїда 34130 привантаженням переважають розтягуючі і дотичні напруги, що призводять до руйнування матеріалу перегородки в місцях її замуровування в контур ствола і в самому тілі перегородки. В основу винаходу поставлена задача вдосконалити розпірну перемичку для консервації вертикального стволу шля хом виконання перегородки в вигляді параболоїда обертання з розташованим над опуклою частиною перегородки розподіленим привантаженням з можливістю контакту з поверхнею перегородки, що забезпечує досягнення технічного результату - трансформації привантаження параболічної (склепистої) перегородки в стійкий напружений стан об’ємного стиску стовпа порід, що уміщують ствол, в області їхнього контакту з перегородкою і забезпечення тривалої стійкості вертикального стволу в місці настанови перегородки. Поставлена задача вирішується тим, що в відомій розпірній перемичці для консервації вертикального стволу, що включає перегородку, що перекриває перетин ствола, що відрізняється тим, що згідно винаходу, перегородка виконана в вигляді параболоїда обертання зі стрілою підйому в центрі, рівною 0,3-0,5 діаметру ствола і то вщиною в центрі, рівною 0,15-0,3 діаметру ствола, причому товщина перегородки на відстані радіусу ствола від її центру, узята по нормалі до нейтральної осі перегородки в 1,05-1,2 разу більше, ніж в центрі, крім того, в тілі перегородки виконані не менше двох наскрізних каналів, а над опуклою частиною перегородки розміщене розподілене привантаження з можливістю контакту з опуклою поверхнею перегородки і рівного 2,5-6,5% від межі міцності матеріалу перегородки на чистий зріз. Причинно-наслідковий зв’язок ознак, що складають суттєвість винаходу, з досягаємим технічним результатом полягає в наступному. Підібравши оптимальні параметри перемички, можна істотно перерозподілити напруження в сприятливу сторону з точки зору стійкості як самої перегородки, так і контактуючих з нею порід. В результаті встановлені наступні оптимальні параметри перегородки: товщина в центрі 0,15-0,3 діаметра ствола, при цьому нижня межа товщини перегородки в центрі зумовлена можливістю втрати її стійкості, а надужиття верхньої призведе до зайвих витрат матеріалу, з якого виготовлене тіло перегородки; стріла підйому в центрі 0,3-0,5 діаметра ствола, причому заниження означеної межі призводить до зародження розтягуючих напружень в тілі перегородки і призводить до її руйнування в часі, а надужиття межі призводить до втрати стійкості зведення перегородки; товщина на відстані радіусу ствола від центру перегородки, взята по нормалі до нейтральної осі перегородки, повинна в 1,05-1,2 рази перевищувати товщину в центрі перегородки для забезпечення плавного переходу розподілу напружень від привантаженої розподіленим привантаженням перемички на масив порід. У випадку заниження або завищення даної межі, відбувається стрибкоподібне перерозподілення напружень через тіло перегородки, що призводить до втрати нею стійкості в результаті переважання розтягуючих напружень над стискуючими; величина привантаження на опуклу частину перегородки повинна складати 2,5-6,5% від межі міцності ма теріалу перегородки на чистий зріз, причому зменшення привантаження призводить до недостатності тиску на перегородку, а надужиття межі викликає умови для руйнування матеріалу перегородки від дотичних напружень. Відзначимо, що організація в тілі перегородки не менше двох наскрізних каналів захищає перегородку від можливого впливу стовпа рідини над її опуклою частиною, що може призвести до надужиття межі привантаження на опуклу частину перегородки. Зменшення кількості наскрізних каналів збільшує можливість тимчасового перекриття отвору і збільшення припливу рідини із зазначеними вище наслідками. При таких параметрах вертикальні напруження концентруються з боку торців перегородки і направлені вглиб масиву, не провокуючи таким чином віджимання порід на контурі ствола. Подруге, горизонтальні напруження в перегородці залишаються стискуючими, що сприяє її стійкості. Істотно знижуються і дотичні напруження. Потретє, при реалізації активного привантаження перегородка трансформує доданий тиск в позитивний розподіл напружень, що перекладає породи в небезпечному місці в стійкий довгочасний стан. Суттєвість винаходу, що заявляється, а також можливість його здійснення пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний повздовжній перетин дільниці вертикального стволу 1 з встановленою в контур ствола 2 розпірною перемичкою 3 виконаною в вигляді параболоїда обертання, що в перетині має вигляд аркоподібної конструкції, в якій розташовані наскрізні канали 4. Перемичка знаходиться під розподіленим привантаженням 5. До привантаження перемичка розташується на штирях 6, замурованих в контур ствола 2. На фіг. 2 показаний аналогічний перетин дільниці ствола 7 з перемичкою 3, що знаходиться під розподіленим привантаженням 5. До привантаження перемичка замурована своєю п’ятою в контур ствола 2. Для настанови запропонованої в винаході розпірної перемички, з метою надійної консервації вертикального стволу, визначають місця настанови перемички по довжині ствола, після цього по периметру ствола встановлюють металеві стрижні в контур ствола на що встановлюють опалубку для перемички, яка повторює її контури і передбачають наявність не менше двох наскрізних отворів. Далі підготований розчин бетону заливають в опалубку, після чого залишають отриману конструкцію на деякий час для висихання бетону. Після того, як бетон досягне номінальної міцності, над опуклою частиною перегородки розташовують розподілене привантаження, що складає 2,5-6,5% від межі міцності матеріалу перегородки на чистий зріз. Приклад 1. Після обстеження вертикального стволу, що підлягає довгочасної консервації були виявлені місця для розташування розпірної перемички запропонованої в винаході. Після цього в контур ствола по його периметру були встановлені металеві стрижні, на які згодом була встановлена опалубка з дотриманням вписаних вище параметрів тіла перегородки і з наявністю двох наскрізних отворів. Далі в готову форму заливався бетон високої якості. Після цього, отримана конструкція витримувалася не менше 28 діб з доступом 2 34130 відкритого повітря для висихання бетону і досягнення їм номінальної міцності. Після висихання бетону, над опуклою частиною перегородки було розміщене розподілене привантаження для створення розпірного ефекту. Такий тиск створювався засипкою ствола перегорілою породою над перегородкою на висоту дво х-трьох діаметрів ствола. При такій висоті створюється необхідний рівень тиску. Штучними мірами істотно збільшували горизонтальну компоненту цього тиску, що надто сприятливо відбивається на тривалій стійкості слабких дільниць ствола. Приклад 2. Після обстеження вертикального стволу, що підлягає довгочасної консервації, були виявлені місця для розташування розпірної перемички запропонованої в винаході. Після цього в контурі ствола по його периметру була вийнята ніша на глибину 0,3 діаметра ствола з метою розташування в ній опорної п’яти параболічної перегородки. Ширина опорної п’яти 0,3 діаметра ствола, кут нахилу п’яти до горизонту 35-40°. Далі на підставу ніші була встановлена опалубка з дотриманням описаних ви ще параметрів тіла перегородки і з наявністю двох наскрізних отворів. Далі в готову форму заливався бетон високої якості. Після цього, отримана конструкція витримувалася не менше 28 діб з доступом відкритого повітря для висихання бетону і досягнення їм номінальної міцності. Після висихання бетону, над опуклою частиною перегородки було розміщене розподілене привантаження для створення розпірного ефекту. Такий тиск створювався засипкою ствола перегорілою породою над перегородкою на висоту двох-трьох діаметрів ствола. При такій висоті створюється необхідний рівень тиску. Штучними мірами істотно збільшували горизонтальну компоненту цього тиску, що надто сприятливо відбивається на тривалій стійкості слабких дільниць ствола. Аналіз розподілу напружень показав, що при таких параметрах перегородки вертикальні напруги концентруються з боку торців перемички і направлені вглиб масиву, не провокуючи таким чином віджим порід. По-друге, горизонтальні напруження в тілі перегородки залишаються стискаючими, що сприяє її стійкості. Істотно знизилися і дотичні напруги. В цілому перегородка знаходиться в стані стиску, що сприяє її тривалій стійкості. Дослідження засобом кінцевих елементів показали, що навіть в випадку виникнення обвалу кріплення ствола під місцем замуровування перемички, формується склеписта тривка область природної рівноваги. Форма цієї області немов би продовжує форму самої перегородки. Ще однією позитивною чинністю параболічної перегородки є те, що вона подавляє причину виникнення зсуву конуса порід в місцевості наносів (устя ствола). Підтискуюча дія п’яти перегородки усуває мож ливість такого зсуву. Використання описаної розпірної перемички дасть можливість не тільки тривало зберігати стійкість ствола, але і через певний проміжок часу легко розібрати перемичку і використати ствол для зберігання твердих, рідких і газоподібних речовин. 3 34130 Фіг. 1 Фіг. 2 __________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4