PL225680B1 - Typoszereg obudowy stalowej jako element obudowy zespolonej stalowo-betonowej, zwłaszcza do głębienia szybów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest typoszereg obudowy stalowej jako element obudowy zespolonej stalowo-betonowej, zwłaszcza do głębienia szybów.

Zaprojektowanie i głębienie szybu w skałach o średniej lub wysokiej wytrzymałości nawet przy znacznym dopływie wody do szybu nie stwarza w chwili obecnej znaczących problemów. Problemy występują przy projektowaniu i głębieniu szybu w górotworze o niskich parametrach wytrzymałości owych, szczególnie gdy parametry te ulegają dodatkowemu obniżeniu w warunkach górotworu zawodnionego i konieczności zastosowania wówczas kosztownych metod specjalnych.

Znana jest z polskiego opisu patentowego wynalazku nr 106 724 obudowa szybowa stosowana w trudnych warunkach hydrogeologicznych stanowiąca układ elementów przestrzennych połączonych rozłącznie między sobą, przy czym każdy element zbudowany jest z pięciu ścian. Cztery ściany tworzą zarys przestrzenny elementu, ściana piąta wbudowana jest centralnie wewnątrz przestrzeni ograniczonej pozostałymi ścianami.

Dwie ściany poziome każdego elementu mają zarys trapezu, w którym krawędzie boczne są styczne do promienia szybu, a krótsza krawędź czołowa stanowi wycinek okręgu wyznaczonego przez promień szybu. Jedna ściana pozioma elementu ma co najmniej jeden kołek centrujący i co najmniej jeden otwór pod śruby mocujące poszczególne elementy między sobą, druga ściana pozioma ma otwory dla kołka centrującego i dla śrub mocujących. Ściany pionowe elementu zamocowane są trwale do krawędzi ścian poziomych stycznych do promienia szybu i mają co najmniej dwa otwory pod śruby mocujące. Ściana piąta elementu obudowy zamocowana jest trwale do pozostałych czterech ścian, centralnie tak w przekroju poprzecznym jak i wzdłużnym elementu, przy czym jest ona prost opadła do ścian poziomych.

Znana jest z polskiego opisu patentowego wynalazku nr 74 413 obudowa szybowa składająca się z: części zewnętrznej zbudowanej z elementów ukształtowanych tak, że ściana zewnętrzna elementu stanowi jedną ścianę wielościanu foremnego natomiast ściana wewnętrzna elementu jest częścią pobocznicy walca a jego ściany boczne są styczne do promienia szybu, przy czym elementy te ułożone są warstwami tak, że spoiny pionowe warstwy następnej są przesunięte po obwodzie szybu o połowę długości elementu w stosunku do spoin pionowych warstwy poprzedniej, a wszystkie el ementy łącznie z cięgłami zamocowanymi do poprzedniego odcinka obudowy i przylegającymi do zewnętrznych ścian elementów, są spojone z ociosem warstwą betonu oraz z częścią wewnętrznej wykonanej z monolitycznego betonu, ułożonego na hydroizolacji nałożonej na wewnętrznej ścianie części zewnętrznej.

Przedstawione wyżej rozwiązania nie gwarantują całkowitego zabezpieczenia szybu przed trudnymi warunkami hydrogeologicznymi m.in. agresją wody, zwłaszcza w bardzo słabych gruntach nie skalistych posiadających konsystencję na pograniczu półzwartej i zwartej nieodpornej na działanie wody i powodujących konieczność wykonywania obudów szybowych o znacznych grubościach, a w przypadku wyższych ciśnień zastosowania dodatkowo znacznie droższej obudowy tubingowej lub stalowej oraz metod specjalnych np. w postaci zamrażania górotworu. Ponadto zastosowanie obudowy stalowej jako obudowy ostatecznej jest znacznie ograniczone lub wręcz niemożliwe w przypadku gdy jej montaż wymaga prac spawalniczych. Natomiast podwieszanie obudowy tubingowej stanowiłoby znaczący problem ze względu na gabaryty i obciążenie.

Celem wynalazku jest opracowanie typoszeregu obudowy stalowej jako elementu obudowy zespolonej stalowo-betonowej, zwłaszcza do głębienia szybów pozwalającego na bezpieczne, wytrzymałe i pewne wykonanie obudowy stalowo-betonowej oraz na zabezpieczenie szybu przed trudnymi warunkami hydrogeologicznymi, zwłaszcza w bardzo słabych gruntach nie skalistych posiadających konsystencję na pograniczu półzwartej i zwartej nieodpornej na działanie wody, a także możliwość wymiennego stosowania obudowy panelowo-betonowej na odcinkach głębionego szybu nie wymagających obudowy stalowo-betonowej o konstrukcji stalowej tj. gdy obciążenia górotworu nie przekraczają dopuszczalnych dla nich wartości.

Założony cel został osiągnięty w wyniku dokonania wynalazku, którego istotą jest typoszereg obudowy stalowej jako element obudowy zespolonej stalowo-betonowej, zwłaszcza do głębienia szybów.

Typoszereg obudowy stalowej jako element obudowy zespolonej stalowo-betonowej, zwłaszcza do głębienia szybów to zestaw segmentów pierścieni stalowych przekroju skrzynkowego tworzących wielokąt foremny korzystnie osiemnastokąt umieszczonych poziomo wokół wyrobiska składający się z 18 segmentów montażowych, w tym z elementów zamykających podzielonych dodatkowo na trzy

PL 225 680 B1 części prawy, lewy i środkowy zawierający blachy czołowe usytuowane równoległe do siebie i otwór na rurę wlewową, którą wprowadzana jest mieszanka betonowa pomiędzy ocios a typoszereg obudowy, wypełniająca wnętrze zespolonych elementów stalowych i tworząca jednocześnie zewnętrzną warstwę betonową całej obudowy. W każdym z tych segmentów umieszczone są po cztery otwory pod śruby mocujące. Dodatkowo wokół wnętrza otworów górnego i dolnego pierścienia umieszczone są podkładki do których dłuższych boków równolegle przymocowane są pionowe żebra. Boki każdego z pierścieni stalowych połączone są dodatkową blachą płaszcza wewnętrznego, do której przymocowane jest płaskie użebrowanie poziome lub skośne. Segmenty połączone są rozłącznie między sobą oraz z bezpośrednio wyżej zabudowanymi panelami żelbetowymi lub segmentami stalowymi, a wzdłuż każdego pionowego styku sąsiednich segmentów pierścienia stalowego tworzy się kieszeń, ograniczona prętami stalowymi połączonymi z blachami czołowymi sąsiadujących segmentów. Kieszeń wypełniona jest spoiwem zapewniającym równomierne obciążenie powierzchni blach sąsiednich elementów.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia możliwość sterowania wysokością zabioru jako krotnością pierścienia stalowego bez konieczności lokalnego poszerzania wyłomu oraz dostosowania wysokości kolejnych pierścieni obudowy stalowej do zmieniających się wymagań.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia również możliwość łatwego podwieszania segmentów montażowych konstrukcji stalowej obudowy do bezpośrednio wyżej zabudowanych paneli żelbetowych lub pierścieni stalowych oraz możliwość ich wymiennego podwieszania w zależności od warunków hydrogeologicznych oraz dopuszczalnych obciążeń dla obudów.

Rozwiązanie według wynalazku wykazuje szereg zalet technicznych, technologicznych i ekonomicznych, do których można zaliczyć możliwość łatwego dostosowania nośności obudowy do zmiany warunków jej pracy w kolejnych warstwach poprzez zamianę jakości stali czy zmianę klasy betonu, bądź warsztatowej modyfikacji konstrukcji stalowych.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na uzyskanie pełnego zespolenia obu materiałów, upodabniającego ich pracę do konstrukcji żelbetowych oraz znaczne, bo ponad pięciokrotne zmniejszenie ciężaru pojedynczego elementu montażowego w stosunku do tubingu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia pojedynczy segment typoszeregu w widoku z góry, a Fig. 2 typoszereg obudowy stalowej w szybie w widoku z góry i z przodu.

Typoszereg obudowy stalowej jako element obudowy zespolonej stalowo-betonowej, zwłaszcza do głębienia szybów stanowi zestaw segmentów pierścieni stalowych 1 przekroju skrzynkowego tworzących wielokąt foremny 2, umieszczonych poziomo wokół wyrobiska szybowego, składający się z 18 segmentów montażowych, w tym z 3 zamykających 4 podzielonych dodatkowo na trzy części prawy, lewy i środkowy zawierający blachy czołowe 5 usytuowane równoległe do siebie i otwór na rurę wlewową 6, którą wprowadzana jest mieszanka betonowa 7 pomiędzy ocios 8 a typoszereg obudowy oraz wypełniająca wnętrze zespolonych elementów stalowych 1 i tworząca jednocześnie zewnętrzną warstwę betonową 9 o grubości 30 cm wzdłuż całej obudowy. W każdym z segmentów umieszczone są po cztery otwory pod śruby mocujące 12, a na odcinku z obudową stalowo-betonową umieszcza się dystansowe podkładki 10 dla śrub do podwieszenia segmentów pierścieni stalowych usytuowane pomiędzy blachami poziomymi 11 sąsiadujących pierścieni, w celu wyeliminowania możliwości nadmiernego piętrzenia się ciśnień hydrostatycznych.

Dodatkowo wokół wnętrza otworów górnego i dolnego 23 pierścienia umieszczone są podkładki 13, do których dłuższych boków równolegle przymocowane są pionowe żebra 14. Boki każdego z pierścieni stalowych połączone są dodatkową blachą płaszcza wewnętrznego 15, do której przymocowane jest płaskie użebrowanie ukośne 16 dla lepszego powiązania stalowej obudowy z materiałem wypełniającym przestrzeń pomiędzy tą obudową a ociosem. Segmenty połączone są rozłącznie śrubami mocującymi M24 3 między sobą oraz z bezpośrednio wyżej zabudowanymi panelami żelbetowymi 17 lub pierścieniami stalowymi 1. Wzdłuż każdego pionowego styku sąsiednich segmentów pierścienia stalowego tworzy się kieszeń 19 o rozwarciu około 2 cm, której wnętrze 21 wypełniane jest zaprawą lub żywicą epoksydową 20 i ograniczone prętami stalowymi 22 0 20 mm połączonymi z blachami czołowymi 18 sąsiadujących segmentów.

PL 225 680 B1

WYKAZ oznaczeń na rysunkach

1. pierścienie stalowe

2. wielokąt foremny

3. śruby mocujące

4. segment zamykający

5. blacha czołowa segmentu zmykającego

6. rura wlewowa

7. mieszanka betonowa

8. ocios

9. warstwa betonowa

10. dystansowe podkładki

11. blacha pozioma

12. śruba mocująca

13. podkładka

14. pionowe żebra

15. blacha płaszcza wewnętrznego

16. płaskie użebrowanie ukośne

17. panele żelbetowe

18. blachy czołowe

19. kieszeń

20. spoiwo

21. wnętrze kieszeni

22. pręty stalowe

23. otwór górny i dolny pierścienia

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Typoszereg obudowy stalowej jako element obudowy zespolonej stalowo-betonowej, zwłaszcza do głębienia szybów rozmieszczony na obwodzie wokół wyrobiska szybowego składający się z elementów pierścieni stalowych, znamienny tym, że stanowi zestaw segmentów pierścieni stalowych (1) przekroju skrzynkowego tworzących wielokąt foremny (2) korzystnie osiemnastokąt umieszczonych poziomo wokół wyrobiska składający się z 18 segmentów montażowych, w tym z segmentów zamykających (4) podzielonych dodatkowo na trzy części prawy, lewy i środkowy zawierający blachy czołowe (5) usytuowane równoległe do siebie i otwór na rurę wlewową (6), którą wprowadzana jest mieszanka betonowa (7) pomiędzy ocios (8) a typoszereg obudowy oraz wypełniająca wnętrze zespolonych elementów stalowych (1) i tworząca jednocześnie zewnętrzną warstwę betonową (9) wzdłuż całej obudowy, przy czym każdy z tych segmentów (1) jest wyposażony wewnątrz w płaskie użebrowania ukośne (16) i pionowe (14), połączony rozłącznie między sobą oraz z bezpośrednio wyżej zabudowanymi panelami żelbetowymi (17) lub pierścieniami stalowymi (1 poprzez otwory (23) śrubami (3) mocującymi, a wzdłuż każdego pionowego styku sąsiednich segmentów pierścienia stalowego tworzy się kieszeń (19), której wnętrze (21) wypełniane spoiwem (20) ograniczone jest prętami stalowymi (22) połączonymi z blachami czołowymi (18) sąsiadujących segmentów.
2. 2. Typoszereg według zastrz. 1, znamienny tym, że wokół wnętrza otworów (23) górnego i dolnego pierścienia umieszczone są podkładki (13), do których dłuższych boków równolegle przymocowane są pionowe żebra (14).
3. 3. Typoszereg według zastrz. 1, znamienny tym, że boki każdego z pierścieni stalowych połączone są dodatkową blachą płaszcza wewnętrznego (15), do której przymocowane jest płaskie użebrowanie ukośne (16).