7. obudowa wyrobisk - Lecture notes 7 PDF

Preview

Summary

WGiG...

Description

⦁

⦁

⦁

Cel stosowania obudowy wyrobisk górniczych ⦁

zabezpieczenie przed zawałem wyrobiska,

⦁

ochrona ludzi przed opadającymi skałami ze stropu i ociosów,

⦁

utrzymanie przez ustalony czas przekroju poprzecznego wyrobiska w wymiarach gwarantujących bezpieczne oraz bezawaryjne prowadzenie: przewozu, transportu materiałów, wentylacji i innych funkcji,

⦁

niedopuszczenie do wyrobiska wód i gazów z górotworu.

Obudowa powinna być: ⦁

dostosowana do warunków górniczo-geologicznych panujących w otoczeniu wyrobiska,

⦁

dostosowana do wielkości, przeznaczenia i czasu istnienia wyrobiska

⦁

wytrzymała oraz łatwa do wykonania i wymiany,

⦁

odporna na gnicie i korozję,

⦁

łatwa do transportu,

⦁

bezpieczna w wykonaniu i eksploatacji,

⦁

bezawaryjna,

⦁

jej zakup i wykonanie powinny być ekonomicznie uzasadnione.

Podział obudowy górniczej Obudowa górnicza to konstrukcja, urządzenie lub zespół urządzeń zabudowanych w wyrobisku górniczym, służących do jego zabezpieczenia przed skutkami ciśnienia górotworu. Obudowa wyrobiska składa się z zespołu powtarzalnych elementów zwanych zestawami obudowy. W zestawie obudowy możemy wyróżnić:

⦁

elementy podstawowe (np. stojak, stropnica, spągownica, łuk),

⦁

elementy pomocnicze (np. okorki, okładzina z siatki zgrzewanej, rozpory). W przypadku obudowy drewnianej zestawem obudowy są odrzwia, a elementem podstawowym są stojaki i stropnica, natomiast elementami pomocniczymi są okorki i rozpory. Sposób rozmieszczenia zestawów obudowy w wyrobisku górniczym nazywa się systemem obudowy (np. podłużny lub poprzeczny w stosunku do czoła przodka). Obudowę górniczą można podzielić:

⦁

Według rodzaju wyrobiska i systemu obudowy na:

1

⦁

obudowę ścian,

⦁

obudowę wyrobisk korytarzowych i komorowych,

⦁

obudowę szybów.

⦁

Według sposobu pracy oraz podstawowych cech konstrukcji na: ⦁

obudowę podatną,

⦁

obudowę sztywną.

⦁

Według stosowanego materiału na obudowę:

⦁

drewnianą,

⦁

metalową,

⦁

kamienną,

⦁

z tworzyw sztucznych,

⦁

mieszaną.

⦁

Według rodzaju i sposobu współpracy z górotworem na:

⦁

podporową – zabezpiecza strop, spąg i ocios wyrobiska poprzez ich podparcie, rozparcie lub podtrzymanie (np. obudowa typu ŁP, sekcja obudowy ścianowej itp.)

⦁

kotwową, zabezpieczającą wyrobisko za pomocą kotwi spinających warstwy skalne,

⦁

natryskową, wykonaną z materiału samowiążącego np. betonu nałożonego na strop i ociosy,

⦁

kombinowaną. Niezależnie od powyższych podziałów wyróżniamy obudowę ostateczną (wykonywana z zamiarem pozostawienia jej na cały czas używalności wyrobiska) oraz obudowę tymczasową (zabezpiecza wyrobisko w trakcie wykonywania obudowy ostatecznej).

⦁

Obudowa drewniana

2

Pomimo pewnych wad (palność, butwienie, niska wytrzymałość, wysoki koszt) obudowa drewniana w pewnych przypadkach znajduje nadal zastosowanie. Sposoby zabudowy obudowy drewnianej: ⦁

stojakami – zabudowanymi pojedynczo (1a),

⦁

krzyżami (1b),

⦁

stropnicami w gniazdach (1c),

⦁

złożone - zabudowane stojakami i stropnicami, biegunami, zastrzałami, rozporami, stosami, itd. (1d),

⦁

inne – stosami, organami. Obudowę stojakami, krzyżami stosuje się przy zwięzłych i mocnych skałach stropowych. Natomiast zabudowa stropnicami w gniazdach wymaga zwięzłych skałach ociosowych. Stropnica umieszczona zostaje pod stropem w gniazdkach z zawodami lub oparta na stalowych wspornikach zakotwionych w ociosie. Obecnie w polskim górnictwie węglowym ten rodzaj zabudowy nie jest praktycznie stosowany.

⦁

Obudowa kamienna

3

Stosuje się ją do obudowy głównych wyrobisk udostępniających, wyrobisk komorowych oraz do obudowy szybów. Obudowa kamienna jest obudową sztywną. Można ją częściowo upodatnić przez stosowanie wkładek upodatniających (z twardego drewna) lub wykonanie podsadzki z drobnego kamienia (poduszki skalnej) między nią a górotworem. Obudowę kamienną wykonuje się z cegły, betonitów, betonu i żelbetu. Zależnie od warunków górniczo-geologicznych i ciśnień, jakie działają na obudowę, stosuje się różne kształty obudowy kamiennej. Obudowę kamienną można podzielić na: murową, natryskową, betonową, żelbetową i prefabrykowaną.

⦁

Obudowa murowa

Powstaje ona przez odpowiednie ułożenie i połączenie ze sobą cegły lub betonitów (bloczki betonowe) na zaprawie cementowej. Można w niej wyróżnić: fundament, mury ociosowe,

4

wezgłowie sklepienia i sklepienie.

Obudowa betonowa

⦁

Stanowi monolit z betonu. Wykonuje się ją odcinkami długości 4 do 6m. Po ułożeniu fundamentów robi się odeskowanie (oszalowanie) wsparte na krążynach drewnianych lub stalowych i stojakach. Przestrzeń odeskowaną wypełnia się betonem.

⦁

Obudowa żelbetowa Można ją podzielić na: - zwykłą, wykonywaną bezpośrednio w wyrobisku w formie monolitu, - prefabrykowaną, złożoną z prefabrykowanych segmentów wykonanych na powierzchni i montowaną w wyrobisku

⦁

Obudowa natryskowa Obudowa natryskowa (torkretowa) stanowi obudowę górniczą wykonaną z warstwy betonu nałożonego przez natryskiwanie na strop i ociosy w celu ich umocnienia lub uszczelnienia. Obudowa betonem natryskowym stanowi obudowę sztywną przystosowaną do przenoszenia obciążeń statycznych, ochrania górotwór przed odspajaniem się odłamków, zapobiega wietrzeniu. Obecnie stosuje się bardzo często połączenie obudowy natryskowej z obudową typu ŁP (łuki podatne) i opinką z siatki zgrzewanej. Jest to rozwiązanie szybkie w wykonaniu i tanie. Istnieją dwie metody wykonywania betonu natryskowego: — metoda sucha - przygotowana uprzednio sucha masa betonowa podawana jest przy

5

pomocy sprężonego powietrza rurociągiem elastycznym do dyszy natryskowej gdzie następuje mieszanie suchej masy betonowej z wodą a następnie tak przygotowany beton z dużą prędkością jest natryskiwany na strop i ociosy; — metoda mokra - dozowanie i mieszanie wszystkich składników betonu następuje w betoniarce a następnie tak przygotowana mieszanina jest transportowana pneumatycznie lub hydraulicznie rurociągiem elastycznym do dyszy natryskowej.

⦁

Obudowa metalowa wyrobisk korytarzowych

1) Obudowa stalowa sztywna Obudowa sztywna ma sporadyczne zastosowanie w skałach sztywnych, gdzie nie jest dopuszczalne obniżenie stropu. Dodatkowo nie dopuszcza ona do obniżania się stropu. Obudowa stalowa sztywna może być zbudowana z: ⦁

odrzwi prostokątnych złożonych ze stropnicy podpartej sztywnymi stojakami, całość połączona jest na sztywno tzw. butami,

6

⦁

odrzwi łukowych połączonych ze sobą przy pomocy złączy sztywnych. 2) Obudowa stalowa podatna Najpopularniejszym przedstawicielem tego typu obudowy stosowanym w wyrobiskach korytarzowych są odrzwia wykonane z łuków podatnych (inaczej obudowa ŁP). Obudowa ta znalazła w górnictwie bardzo szerokie zastosowanie. Stosowana jest do obudowy wyrobisk korytarzowych, gdzie występują duże ciśnienia pionowe i boczne. Jest w znacznym stopniu odporna na duże ciśnienia statyczne pionowe i boczne oraz ciśnienie dynamiczne. Odrzwia składają się z łuku stropnicowego i dwóch łuków ociosowych, łączonych strzemionami. Przy większych przekrojach odrzwi stosuje się obudowę czteroczęściową, składającą się z dwóch łuków ociosowych i dwóch łuków stropnicowych. W skład obudowy łukami podatnymi wchodzą również okładziny, rozpory, a przy miękkich spągach płyty spągowe (betonowe tzw. pestki lub stalowe).

⦁

Obudowa skrzyżowań wyrobisk korytarzowych Skrzyżowania wyrobisk korytarzowych są narażone na wzmożone ciśnienie statyczne i dynamiczne górotworu. Wzrost ciśnienia potęguje duży przekrój poprzeczny samego skrzyżowania. O wyborze rodzaju obudowy połączeń wyrobisk korytarzowych decydują: — warunki geologiczno-górnicze, — czas użytkowania wyrobiska, — przyjęte metody drążenia. Najprostszym typem skrzyżowania jest skrzyżowanie wyrobisk chodnikowych w obudowie drewnianej pod kątem prostym. W miejscu przewidywanego rozpoczęcia nowego wyrobiska zakłada się podciąg pomocniczy, podpierając nim stropnice, następnie usuwa się stojaki w miejscu rozpoczęcia wybierki calizny. Z kolei zabudowuje się podciąg ostateczny i usuwa podciąg pomocniczy. W przypadku zwiększonego ciśnienia górotworu lub większej szerokości nowego wyrobiska stosuje się szyny kolejowe lub profile stalowe korytkowe lub „V”.

⦁

Obudowa mieszana Obudowa mieszana jest to obudowa górnicza, której elementy wykonane są z różnego rodzaju materiału (np. stojaki drewniane a stropnice metalowe). W wyrobiskach korytarzowych stosuje się: — obudowę stalowo-drewnianą - w wyrobiskach korytarzowych stanowią odrzwia proste złożone ze stojaków drewnianych i stropnic stalowych. Stropnice wykonuje się z szyn, lub prostych profili stalowych takich jak do łuków obudowy ŁP, — obudowę stalowo-kotwową - w wyrobiskach korytarzowych stanowią najczęściej odrzwia stalowe złożone z profilu stalowego korytkowego lub „V”, który podparty jest stojakami stalowymi. Dodatkowo strop jest zakotwiony, — obudowę stalowo-murową (również w wyrobiskach komorowych) - stawia się w

7

wyrobiskach, których czas istnienia jest długi. W celu zmniejszenia pracochłonności wykonywania obudowy murowej stosuje się mury ociosowe proste, na których opierają się stalowe stropnice. Stropnice stalowe opierają się na murach. ⦁

Obudowa wyrobisk ścianowych Warunki, w jakich pracuje obudowa wyrobisk wybierkowych (ścianowych) różnią się od warunków, w jakich pracuje obudowa wyrobisk korytarzowych. Wyrobiska wybierkowe charakteryzują się krótkim czasem istnienia i dużą powierzchnią odkrytego stropu. Obudowa tych wyrobisk narażona jest na duże ciśnienie górotworu, dlatego powinna być wykonywana bardzo starannie i w jak najkrótszym czasie, aby strop nie zdążył popękać. Musi być ona zawsze doprowadzona do samego przodku, aby praca odbywała się pod zabudowanym stropem. Powyższe kryteria spełnia obudowa zmechanizowana. Z tej to przyczyny rezygnuje się z innych typów obudów ścian na korzyść obudów zmechanizowanych współpracujących z kombajnami i przenośnikami zgrzebłowymi. W wyrobiskach ścianowych przez szybki postęp przodku uciekamy przed wzrostem ciśnienia, gdyż obudowa ścianowa potrafi utrzymać strop przez kilka dni. Po tym okresie w przypadku obudowy zmechanizowanej może nastąpić jej „zaciśnięcie”, a w przypadku obudowy indywidualnej jej zniszczenie. Obudowa wyrobisk ścianowych powinna być wykonywana zgodnie z książką obudowy oraz dokumentacją ściany, w krótkim okresie czasu, tak aby strop nie zdążył popękać. Musi być ona zawsze doprowadzona do samego przodku, aby praca odbywała się pod zabudowanym stropem. W obudowie ścian możemy wyróżnić: - obudowę pola ściany, czyli obudowa właściwa ściany, - obudowę wylotów ściany, a więc skrzyżowań chodników przyścianowych z wyrobiskiem ścianowym,

⦁

obudowę wnęk. Pole ściany można obudować obudową indywidualną albo sekcjami obudowy zmechanizowanej. Obudowa indywidualna to odrzwia, które mogą być drewniane, metalowe lub mieszane.

⦁

Obudowa drewniana wyrobisk ścianowych Obudowę drewnianą stosowano wyłącznie w ścianach niezagrożonych dużymi ciśnieniami i tąpaniami, a więc głównie przy wybieraniu do głębokości 500m oraz w ścianach o dużym nachyleniu. Stosowanie w pokładach o nachyleniu większym od 300 obudowy drewnianej uzasadnione jest niebezpieczeństwem i uciążliwością, jakie stwarza inny typ obudowy ze względu na swoją masę. Po zatem ze względu na sposób zabudowy stojaki (stawia się je na ogół prostopadle do upadu) przenoszą znacznie mniejsze ciśnienia, spełniają tu tylko zadanie rozpór. Obudowa ścianowa drewniana może być podłużna lub poprzeczna.

8

Obudowa podłużna. Obudowa podłużna może być stosowana przy dostatecznie mocnych skałach stropowych. Polega ona na tym, że stropnice długości 4 do 5m zabudowuje się równolegle do przodka i podpiera trzema lub czterema stojakami. Odległość między stropnicami wynosi 1 do 1,2 m. W celu zabezpieczenia stropu do samego czoła ściany, stropnice nad przenośnikiem zabudowuje się na udźwigach. Takie rozwiązanie umożliwia przesuwanie przenośnika zgrzebłowego pancernego w całości i może być stosowane przy mocnym stropie. Obudowa poprzeczna. W obudowie poprzecznej zabudowuje się stropnice prostopadle do linii czoła ściany. Stropnice mają długość 1,5 do 3,5m i są podparte dwoma lub trzema stojakami. Zabudowuje się je w odstępach około 1 m. Obudowa taka lepiej zabezpiecza strop w czole przodku ścianowego, gdyż stropnice dochodzą do samej calizny węglowej. Obudowa poprzeczna może być wykonywana na styk lub na zakładkę. Obudowa drewniana podłużna i poprzeczna jest stosowana w ścianach prowadzonych z podsadzką suchą i z podsadzką hydrauliczną. Natomiast w ścianach zawałowych stosujemy ja rzadko. Przyczyną ograniczania stosowania obudowy drewnianej w ścianach zawałowych jest jej duża podatność, a mała sztywność, która utrudnia wywołanie zawału. Wady tej jest pozbawiona obudowa oporowa. Obudowa oporowa. Jako obudowę oporową w przypadku obudowy ścianowej drewnianej stosuje się zawsze stosy przenośne ustawione na granicy pola roboczego i zawału w linii prostej w odstępach przeważnie co 1,5 m. Stosy (kaszty) mogą być drewniane, stalowe lub kombinowane. Obudowa ta ma zastosowanie w ścianach prowadzonych na zawał. Jest stawiana na linii zawału ze względu na dużą wytrzymałość i sztywność. Cechy te ułatwiają wywołanie zawału. Zalet tych nie posiada obudowa drewniana odrzwiowa. ⦁

Obudowa metalowa wyrobisk ścianowych Głównymi elementami obudowy metalowej są stojaki i stropnice, wykonane najczęściej ze stali lub z lekkiego metalu o dużej wytrzymałości. Stojaki metalowe dzielą się na dwa zasadnicze typy, tj. cierne i hydrauliczne. W stojakach ciernych nacisk stropu jest przejmowany przez zamek działający na zasadzie tarcia, zaś w stojakach hydraulicznych przez emulsję to jest mieszaninę wody z olejem. Ważną cechą charakteryzującą pracę stojaków metalowych jest ich podporność, czyli zdolność podpierania stropu. Rozróżniamy: - podporność wstępną, którą osiąga stojak po rozparciu go pod stropnicą, - podporność roboczą, czyli nominalną, którą osiąga stojak pod naciskiem stropu po zsunięciu się na pewną wielkość zależną od typu stojaka, - podporność maksymalną (szczytową), po przekroczeniu której stojak wskutek wyboczenia może ulec uszkodzeniu. Podporność szczytowa jest z zasady o 50°/o większa od podporności roboczej. Ze względu na zachowanie się stojaków pod ciśnieniem stropu rozróżnia się stojaki: - późnopodporowe o zsuwie 80 do 150 mm - wczesnopodporowe o zsuwie do 20 mm

9

- natychmiast podporowe, czyli sztywne o zsuwie do 2mm. Stropnice metalowe stosowane w obudowie ścianowej indywidualnej możemy podzielić na zwykłe i członowe. Stropnica zwykła jest to sztywna belka przeznaczona do podtrzymywania stropu wyrobiska górniczego, nieprzystosowana do łączenia jej z innymi stropnicami. Obecnie jest to najczęściej stropnica wykonana z prostego profilu korytkowego KS, KO, lub „V” o długości do 5 m. Dodatkową zaletą tych stropnic jest to, że bardzo dobrze współpracują z obudową kotwową. Stropnica członowa jest stropnicą przystosowaną do łączenia jej z innymi stropnicami tego samego typu w sposób umożliwiający wzajemne ich usztywnienia oraz mocowanie wysięgników. Stropnice członowe składają się z belki stropnicowej o profilu dwuteowym lub skrzynkowym. Usztywnienie stropnicy z sąsiednią stropnicą odbywa się przez założenie i zabicie strzemienia. Taki typ stropnicy członowej jest najpopularniejszy w polskich kopalniach. Istnieją również inne konstrukcje techniczne stropnic członowych, które maja zastosowanie w polskim i światowym górnictwie.

⦁

Zestawy obudowy zmechanizowanej

10

Z podziałem zmechanizowanych obudów ścianowych wiąże się również sposób ustalenia symbolu obudowy. W symbolu obudowy zawarte są informacje dotyczące obudowy, takie jak: producent obudowy, minimalna wysokość obudowy, maksymalna wysokość obudowy, rodzaj obudowy, sposób likwidacji wybranej przestrzeni za obudową. ⦁

Obudowa zmechanizowana Obudowa z układem lemniskatowym w całym zakresie pracy obudowy zapewnia prawie jednakową odległość końca stropnicy do czoła ściany, którą nazywamy potocznie ścieżką kombajnową. Nie zapewnia tego obudowa z przegubem centralnym, dlatego ten typ obudowy nie jest już produkowany.

Obudowa podporowa Obudowa podporowo - osłonowa a) z układem lemniskatowym jednoszeregowa, b) z układem lemniskatowym wieloszeregowa, c) z przegubem centralnym jednoszeregowa, d) z przegubem centralnym

wieloszeregowa.

11

Obudowa osłonowo podporowa a) z przegubem centralnym, b) z układem lemniskatowym

Obudowa osłonowa a) z przegubem centralnym, b) z układem lemniskatowym.

12...