Армоване перекриття для ізоляції ліквідованого вертикального ствола

Реферат: Армоване перекриття для ізоляції ліквідованого вертикального ствола має конусоподібну зрізану форму,а в центрі помосту встановлена газоводовідвідна труба В кріплення ліквідованого вертикального ствола введені анкери, які також забурені у нижчележачий після наносів пласт корінних порід і закріплені до арматурної сітки з поздовжньою й поперечною арматурою першого шару, залитого бетоном. Арматурна сітка наступних бетонних шарів закріплена до анкерів, забурених у нижчележачий бетонний шар. Забезпечується можливість відкачування шахтних вод за допомогою заглибних насосів, підвищуються стійкість приустєвої зони вертикального ствола, міцність і несуча здатність кріплення. UA 108938 C2 (12) UA 108938 C2 UA 108938 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої справи, зокрема до обладнання перекриттів для ізоляції від земної поверхні вертикальних стволів при їхній ліквідації. Відомий пристрій для ізоляції ліквідованих вертикальних стволів, що мають вихід на земну поверхню, шляхом їхньої повної засипки закладним матеріалом і спорудження залізобетонних помостів перекриття устя й ствола на віддалі 10 м від земної поверхні, з вікнами для дозасипки, газовідвідною трубою і які опираються на кріплення (Правила ликвидации стволов угольных шахт. КД 12.12.005-2001, КД 12.12.006-2001. - Донецк: Министерство топлива и энергетики Украины, 2001. - 122 с). Недоліками відомого пристрою для ізоляції ліквідованого вертикального ствола, що має вихід на земну поверхню, є неможливість підтримання рівня затоплення, необхідність періодичної дозасипки закладним матеріалом через постійно триваючу його усадку, а через зниження несучої здатності кріплення, на яке опираються плоскі залізобетонні помости перекриття ствола й устя, у цілому зменшується в часі надійність функціонування ізолюючої будови, що призводить в остаточному підсумку до утворення провалів на земній поверхні. Найбільш близьким по технічному змісту й результату, що досягається, є перекриття для ізоляції ліквідованого вертикального глибокого ствола шахти від земної поверхні, що має вихід на земну поверхню і складається із двотаврових балок (Пат. UА № 101061, МПК E21D 1/00, Е 21 F 15/00, опубл. 25.02.2013, Бюл. № 4). Недоліками відомого перекриття для ізоляції ліквідованого вертикального ствола є те, що для його реалізації використовуються малокеровані й небезпечні буропідривні роботи, наслідком яких є примусове руйнування приустєвої частини кріплення, поява додаткових тріщин, заколів й вивалів у ній, і неконтрольоване заповнення порожнеч скріпним розчином. Бутобетонний матеріал ізоляційної будови під впливом температурного перепаду, постійно наростаючого бічного тиску порід наносів, а також газоповітряного середовища за тривалий проміжок часу втрачає міцність і стійкість, що призводить до деформацій і руйнування земної поверхні навколо устя. Підтримання у випадку потреби рівня підтоплення в ліквідованому вертикальному стволі також неможливе через відсутність доступу до його затопленої частини. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення перекриття вертикального ствола шляхом створення монолітної конструкції конусоподібної зрізаної форми з анкерами, арматурою, бетоном (бетонними шарами) і трубою, призначеної для дренування газу й води. При цьому збільшення тривалості збереження несучої здатності цієї конструкції досягається за рахунок запобігання сповзанню порід наносів шляхом їх часткового попереднього виймання у вигляді котловану й опорою на корінні породи всієї конструкції перекриття, а контроль рівня підтоплення забезпечується шляхом відкачування шахтних вод через спеціально закладену газоводовідвідну трубу, що має необхідні для цих цілей габаритні розміри. Поставлена задача вирішується тим, що в армованому перекритті для ізоляції ліквідованого вертикального ствола, яке містить поміст, що складається із двотаврових балок, згідно з винаходом, перекриття має конусоподібну зрізану форму, у центрі помосту встановлена газоводовідвідна труба, в кріплення ліквідованого вертикального ствола введені анкери, які також забурені у нижчележачий після наносів пласт корінних порід, і закріплені до арматурної сітки з поздовжньою й поперечною арматурою шару, залитого бетоном, а арматурна сітка наступних бетонних шарів закріплена до анкерів, забурених у нижчележачий бетонний шар. Перекриття ствола конусоподібної зрізаної форми представлене у вигляді зведених по зовнішньому периметру конструкцій зі сталевої арматури, закріплених через кріплення, а також у корінні породи анкерів, газоводовідвідної труби й бетонних шарів. На фіг. 1 - аксонометрично зображений вертикальний переріз симетричної половини котловану при спорудженні армобетонного перекриття. На фіг. 2 - сектор котловану з арматурою й анкерами на початковому етапі спорудження перекриття. На фіг. 3 - аксонометричний вертикальний переріз симетричної половини пропонованого перекриття на проміжному етапі його спорудження в котловані. На фіг. 4 - аксонометричний вертикальний симетричний переріз ізолюючого від земної поверхні ліквідований ствол армобетонного перекриття. Армоване перекриття для ізоляції ліквідованого вертикального ствола має конусоподібну зрізану форму та містить поміст 4, що складається з двотаврових балок 5, у центрі помосту встановлена газовідвідна труба 7, анкери 13 закріплюються до арматурної сітки 10 з поздовжньою 11 та поперечною 12 арматурою, до анкерів закріплена арматурна сітка тільки першого бетонного шару, а арматурна сітка наступних бетонних шарів закріплена до забурених у нижчележачий бетонний шар анкерів. Армоване перекриття здійснюють так. 1 UA 108938 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При ліквідації вертикального ствола 1 (фіг. 1) мінімально припустима величина діаметра перекриття його устя Dmin.n прирівнюється діаметру технологічного котловану Dm.к на рівні земної поверхні й становить: Dm.к=Dmin.n=2Ηн/tg γб+Dc+2(bn.б.+bкp), м, Де Н н - товщина порід наносів, м; γб - кут природного укосу борта котловану рівний у наносах 40°; Dc - діаметр ствола у світлі, м; b кр - товщина кріплення в приустєвій зоні ствола, м; bn.б. - технологічна ширина полиці-берми у основи технологічного котловану, що відповідає умові технології ведення робіт b n.б. ≥b a.м. , де b a.м. - довжина анкероустановочного бурильного ручного верстата або самохідної машини в робочому положенні, з розгорнутою маніпулятором-стрілою, м. У ліквідованому вертикальному стволі 1 діаметром у світлі Dc, за допомогою підйомних кранів або пересувних підйомних машин роблять демонтаж елементів армування - провідників 2 і розпорів 3 й оснащення ствола: труб, кабелів, тросів на всю глибину, рівну товщині наносів Н н . По закінченні демонтажних робіт на поверхні за допомогою електрозварювання набирають тимчасовий запобіжний поміст 4, що складається із двотаврових балок 5 і сегментів, які приєднані до них, та представлених складеними металевими листами 6, у центрі помосту встановлюють газоводовідвідну трубу 7 внутрішнім діаметром dm, що відповідає умові 1,5dн  dm  1,2dн, де dн - зовнішній діаметр прийнятого заглибного насоса по максимально виступаючій стороні, м, і висотою 3b кр , що за допомогою фланців з болтовими з'єднаннями кріпиться до помосту в його нижній частині через спеціально пророблені отвори. По закінченні збирання помосту з газоводовідвідною трубою роблять спуск запобіжного помосту і його установлення на висунуті, спеціально залишені в нижній частині ствола, елементи армування й на двотаврові балки, закладені в лунки бетонного кріплення. Після установлення запобіжного помосту навколо вертикального ствола за допомогою екскаватора роблять виймання наносних порід з кутом бортів γб з облаштуванням технологічної полиці-берми 8 шириною bn.б у основи технологічного котловану. Після виймання наносів з полиці-берми в основі утвореного технологічного котловану за допомогою анкероустановочного бурильного ручного верстата або самохідної машини роблять установлення розташованих суцільно трьох рядів анкерів 9, довжиною 2b кр із кроком, рівним товщині кріплення b кр , через яке вони пробурюються наскрізь. Після чого по периметру ствола Dc на віддалі від його кріплення, рівній його подвійній товщині, виконують монтаж арматурної сітки 10, висотою (ярусом) 2b кр , що складається з поздовжньої 11 і поперечної арматури 12, яка для збільшення міцності й створення єдиної нерозривної конструкції закріплюється за допомогою електрозварювання до анкерних болтів 9, безпосередньо до їх нижнього й верхнього ряду, і до перпендикулярно закріплених в перший після наносів пласт корінних порід анкерів 13 із зазором bкр/4 (Фіг. 2). По закінченні збирання арматурної сітки висотою (ярусом) 2,25bкр за допомогою бетононасосів із земної поверхні в ствол й котлован подають бетонну суміш 14. Після твердіння суміші (Фіг. 3), установлюють суцільно через кріплення ствола по його периметру три ряди анкерів 15, поздовжню 16 і поперечну 17 арматуру, прикріплену до забурених у перший бетонний шар анкерів 18 із зазором bкр/4. Після чого нарощують газоводовідвідну трубу 7, перевищення якої над арматурним каркасом-ярусом зберігається постійно й становить 0,75bкр, і знову нагнітають у ствол й котлован бетонну суміш. Роботи з монтажу анкерів, арматури, газоводовідвідної труби й подачі бетонної суміші виконують за вищеописаною технологією до рівня земної поверхні. Навколо монолітного армобетонного перекриття ствола 19 на земній поверхні споруджують водовідвідну канавку 20 для відводу води (фіг. 4). Таким чином масивне монолітне армобетонне перекриття забезпечує тривалу стійкість всієї приустєвої зони ствола і його надійну ізоляцію за рахунок запобігання руйнуванню порід наносів і самої споруди. Слід зазначити основні відмінності від усіх раніше пропонованих ізолюючих будов, що полягають у створенні на етапі ліквідації ствола спеціального котловану, армування приствольної зони й ствола і їх бетонуванні для поліпшення закладання перекриття без порушення суцільності й характеристик міцності кріплення устя ствола, що гарантує надійну ізоляцію ліквідованого вертикального ствола від земної поверхні без його засипання закладним матеріалом. Стійкість породного масиву приустєвої зони ствола досягається за рахунок попереднього надання бортам технологічного котловану кута природного укосу γб, що по величині дорівнює коефіцієнту тертя порід наносів kн, tg γб  kн, а також використання ефекту розклинення конусоподібної армобетонної конструкції ізолюючої будови. 2 UA 108938 C2 5 10 Це перекриття дозволяє при необхідності підтримання рівня підтоплення робити відкачування шахтних вод за допомогою заглибних насосів через спеціально закладену для цих цілей газоводовідвідну трубу, а також забезпечити стійкість приустєвої зони вертикального ствола за рахунок запобігання руйнування його кріплення й наносів у післяліквідаційний період, а також можливість монтажу помосту перекриття без розсікання кріплення в місці його закладення, тобто без зниження характеристик міцності і несучої здатності кріплення. Практичне використання розробленої конструкції перекриття дозволяє значно знизити витрати на ремонт і підтримання в безаварійному стані помостів перекриття за рахунок запобігання руйнуванню приустєвої зони після ліквідації ствола, крім витрат на повне засипання, зведення упорних перемичок на сполученнях ствола з виробками й усунення аварійних ситуацій, пов'язаних з усадкою закладного матеріалу, руйнуванням помостів перекриття й утворенням провалів на земній поверхні. Це перекриття забезпечує мокру консервацію вертикальних стволів і дозволяє підтримувати рівень їхнього підтоплення шляхом відкачування шахтних вод. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Армоване перекриття для ізоляції ліквідованого вертикального ствола, що має вихід на земну поверхню, містить поміст, що складається із двотаврових балок, яке відрізняється тим, що перекриття має конусоподібну зрізану форму, у центрі помосту встановлена газоводовідвідна труба, в кріплення ліквідованого вертикального ствола введені анкери, які також забурені у нижчележачий після наносів пласт корінних порід і закріплені до арматурної сітки з поздовжньою й поперечною арматурою першого шару, залитого бетоном, а арматурна сітка наступних бетонних шарів закріплена до анкерів, забурених у нижчележачий бетонний шар. 3 UA 108938 C2 4 UA 108938 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5