PL175304B1 - Tama wodna w górotworze o niskich parametrach geomechanicznych - Google Patents

Abstract

1. Tama wodna w górotworze o niskich parametrach geomechanicznych,jedno lub wielooporowa wykonana z betonu, znamienna tym, że posiada co najmniejjeden rząd wachlarzowo zabudowanych w górotworze (1) kotwi (2) nachylonych pod kątem 40-75° do osi poziomej i skierowanych w stronę (3a) wodną tamy (3), których końce (2a), korzystnie naprzemianległe, połączone są cięgnami (4), korzystnie w postaci łuku stycznego do kierunku kotwi (2), ponadto posiada co najmniej jeden rząd wachlarzowo wykonanych w górotworze pali (5) iniekcyjnych nachylonych pod kątem 20-45° do osi poziomej i skierowanych w stronę (3b) powietrzną tamy, których zbrojenie (5a) ma tak dobraną długość (L) wkorku betonowym tamy, że powierzchnia przekroju poprzecznego tamy zawarta pomiędzyjej konturem zewnętrznym, a obrysem (6) wyznaczonym przez końce zbrojenia wynosi, co najmniej 40% całkowitego przekroju poprzecznego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest tama wodna w górotworze o niskich parametrach geomechanicznych zabezpieczająca czynne wyrobiska kopalni przed gwałtownym dopływem wody.

W praktyce górniczej stosuje się tamy wodne betonowe pełne, które projektowane są i wykonywane w oparciu o normę branżową BN-66/8914-08. W skalach o niskich parametrach wytrzymałościowych wykonuje się tamy wielooporowe, jednakże bardzo często grubość tam sięga do 30 m i więcej. Budowa takich tam jest bardzo kosztowna, a w niektórych przypadkach praktycznie niemożliwa do zrealizowania.

Znane są również rozwiązania, w których górotwór o niskich parametrach wytrzymałościowych w miejscu posadowienia tamy wzmacnia się poprzez iniekcję górotworu środkami chemicznymi, wykonanie obudowy kotwiowej, wstępnej obudowy betonowej. Jednakże modyfikacja górotworu w takim zakresie nie daje możliwości zmniejszenia grubości tamy, zwiększa natomiast szczelność górotworu wokół tamy. Obciążenia tamy pochodzące od naporu wody przenoszone są na górotwór poprzez jej rozparcie we wciosach (wrębach) w górotworze na całym obwodzie siły tarcia na kontakcie tamy betonowej i górotworu.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji tamy eliminującej powyższe niedogodności, pozwalającej na zmniejszenie grubości tamy oraz wciągnięcie do współpracy górotworu, zwłaszcza ze strefy nienaruszonej, o właściwościach mechanicznych zbliżonych do pierwotnych.

Postawiony cel zrealizowano w rozwiązaniu będącym przedmiotem wynalazku.

175 304

Idea rozwiązania polega na tym, że tama posiada co najmniej jeden rząd wachlarzowo zabudowanych w górotworze kotwi nachylonych pod kątem 40-75° do osi poziomej i skierowanych w stronę wodną tamy, tak że początek kotwi sięga do strefy górotworu nienaruszonego i wychodzi poza płaszczyznę przechodzącą przez powierzchnię czołową po stronie wodnej tamy. Końce kotwi wystające do wyrobiska, korzystnie naprzemianległe, połączone są cięgnami, korzystnie w postaci łuku stycznego do kierunków łączonych kotwi. Ponadto tama posiada co najmniej jeden rząd wachlarzowo wykonanych w górotworze pali iniekcyjnych nachylonych pod kątem 20-45°do osi poziomej i skierowanych w stronę powietrzną tamy tak, że ich podstawy sięgają strefy górotworu nienaruszonego i korzystnie wychodzą poza płaszczyznę przechodzącą poprzez powierzchnię czołową tamy od strony powietrznej. Zbrojenie pali wchodzi w światło wyrobiska na taką długość, że powierzchnia przekroju poprzecznego tamy zawarta pomiędzy jej konturem zewnętrznym a obrysem wyznaczonym przez końce zbrojenia wynosi co najmniej 40% całkowitego przekroju poprzecznego.

Kotwie i pale iniekcyjne mają taką długość, że sięgają w strefę górotworu nienaruszonego i są one usytuowane wzdłuż tworzących stożków wierzchołkami skierowanymi do siebie, przy czym wierzchołki te leżą na linii prostej pokrywającej się z kierunkiem wypadkowej naporu na tamę. Drugi rząd kotwi i pali iniekcyjnych i następne są przesunięte względem siebie o połowę rozstawu w rzędzie. Zbrojenie pali wykonane jest ze znanych kształtowników hutniczych jedno lub wieloelementowych, a korzystnie z rury stalowej. Cięgna stanowią odcinki prętów walcowanych lub liny, które łączone są z końcami kotwi poprzez skręcanie, spawanie lub zaciskanie. Po obu stronach tama posiada przylgi na całym obwodzie, doszczelnione na drodze iniekcji chemicznej lub cementacji, wykonane korzystnie za pomocą betonu natryskowego.

Rozwiązanie według wynalazku charakteryzuje się licznymi cechami techniczno-ekonomicznymi.

Przede wszystkim pozwala ono na przekazanie obciążeń występujących w tamie, pochodzących od naporu wody, w głąb górotworu, szczególnie w jego strefę nienaruszoną.

Korzystnie usytuowanie i rozmieszczenie kotwi i pali powoduje, że występuje dodatkowo modyfikacja górotworu i jego konsolidacja w strefach zarówno zabudowanej tamy oraz na zewnątrz od płaszczyzn przechodzących przez powierzchnie czołowe tamy po stronie wodnej i powietrznej. Pale pracują na ściskanie, zaś kotwie połączone cięgnami na rozciąganie, co przy ich kozłowym zestawieniu sprzyja korzystnemu rozkładowi sił w korpusie tamy.

Usytuowanie i rozmieszczenie pali i kotwi wzdłuż tworzących stożków o wierzchołkach usytuowanych na linii pokrywającej się z kierunkiem wypadkowej naporu wody na tamę powoduje, że obciążenia rozłożone i przekazywane są równomiernie na górotwór na całym obwodzie tamy.

Wynalazek znacznie zmniejsza obciążenia przekazywane w dotychczasowy sposób na górotwór poprzez wciosy (wręby), co pozwala na wykonawstwo tamy o mniejszej ilości powierzchni oporowych (wciosów) oraz na wielokrotne zmniejszenie jej grubości w stosunku do tradycyjnej tamy.

Rozwiązanie według przedmiotowego wynalazku przedstawiono w przykładowym rozwiązaniu na rysunku, na którym fig. 1 obrazuje tamę w przekroju wzdłużnym, a fig. 2 tamę w widoku od strony wodnej.

Jak uwidoczniono na rysunku, tama 3 wykonana jest jako dwuoporowa z charakterystycznymi znanymi ukształtowaniami powierzchni czołowych po obu jej stronach. Tama w zależności od występujących warunków górniczo-geologicznych może być wznoszona w wyrobisku po uprzednio wykonanej obudowie wstępnej nie zaznaczonej na rysunku lub bezpośrednio w górotworze.

Przykładową tamę wykonano poprzez wachlarzową zabudowę od strony 3a wodnej trzech rzędów kotwi 2 nachylonych do osi poziomej pod kątem a wynoszącym 40° - 75° i skierowanych w górotworze 1 w stronę wodną tamy, przy czym posiadają taką długość, że sięgają w strefę górotworu nienaruszonego. Końce 2a kotwi w świetle tamy, korzystnie naprzemianległe połączone są cięgnami 4 wykonanymi z płaskowników za pomocą spawania lub skręcania. Cięgna stanowią łuki styczne do kierunków kotwi łączonych, których promienie są nie mniejsze niż 1500 mm.

175 304

Ponadto od strony powietrznej 3b tamy 3 zabudowano wachlarzowo dwa rzędy pali 5 iniekcyjnych nachylonych pod kątem β do osi poziomej wynoszącym 20-45° i skierowanych w stronę powietrzną tamy tak, że ich podstawy sięgają strefy górotworu nienaruszonego. Zbrojenie pali 5 wykonane jest w opisanym przykładzie z rury stalowej i ma taką dobraną długość L wchodzącą w światło korka betonowego, że powierzchnia przekroju poprzecznego zawarta pomiędzy konturem zewnętrznym tamy, a obrysem 6 wyznaczonym końcami zbrojenia wynosi co najmniej 40% całkowitego przekroju poprzecznego tamy. Pale i kotwie usytuowane są wzdłuż tworzących stożków skierowanych wierzchołkami do siebie, przy czym wierzchołki te leżą na prostej pokrywającej się z kierunkiem wypadkowej naporu wody na tamę. Po obu stronach tamy wzdłuż całego obwodu wykonane są przylgi 7 z betonu natryskowego. Tama wyposażona jest w niewidoczne na rysunku znane urządzenia kontrolno-pomiarowe i otwory technologiczne jak rura spustowa i inne. Posiadać ona może również dodatkowe rury do wykonania uszczelniania na kontakcie z górotworem lub obudową wstępną, a także z przylgami.

fig. 1 fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (6)

Zastrzeżenia patentowe

1. Tama wodna w górotworze o niskich parametrach geomechanicznych, jedno lub wielooporowa wykonana z betonu, znamienna tym, że posiada co najmniej jeden rząd wachlarżowo zabudowanych w górotworze (1) kotwi (2) nachylonych pod kątem 40-75° do osi poziomej i skierowanych w stronę (3a) wodną tamy (3), których końce (2a), korzystnie naprzemianległe, połączone są cięgnami (4), korzystnie w postaci łuku stycznego do kierunku kotwi (2), ponadto posiada co najmniej jeden rząd wachlarzowo wykonanych w górotworze pali (5) iniekcyjnych nachylonych pod kątem 20-45° do osi poziomej i skierowanych w stronę (3b) powietrzną tamy, których zbrojenie (5a) ma tak dobraną długość (L) w korku betonowym tamy, że powierzchnia przekroju poprzecznego tamy zawarta pomiędzy jej konturem zewnętrznym, a obrysem (6) wyznaczonym przez końce zbrojenia wynosi, co najmniej 40% całkowitego przekroju poprzecznego.

2. Tama według zastrz. 1, znamienna tym, że kotwie i pale iniekcyjne mają taką długość, że sięgają w strefę górotworu nienaruszonego i usytuowane są w nim wzdłuż tworzących stożków, których wierzchołki leżą na linii prostej pokrywającej się z kierunkiem wypadkowej naporu na tamę.

3. Tama według zastrz. 1, znamienna tym, że kolejne rzędy kotwi i pali iniekcyjnych przesunięte są względem siebie o połowę rozstawu w rzędzie.

4. Tama według zastrz. 1, znamienna tym, że zbrojenie (5a) pali (5) iniekcyjnych stanowią znane kształtowniki hutnicze jedno lub wieloelementowe, korzystnie rura stalowa.

5. Tama według zastrz. 1, znamienna tym, że cięgna (4) stanowią odcinki prętów walcowanych lub liny łączone poprzez skręcanie, spawanie lub zaciskanie.

6. Tama według zastrz. 1, znamienna tym, że po obu stronach (3a, 3b) posiada przylgi (7) wykonane na całym obwodzie, korzystnie z betonu natryskowego.