PL232903B1 - Okładzina górnicza - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest okładzina górnicza typu AP, to jest lekka i podatna oraz typu BP, to jest ciężka i podatna, przeznaczona do wykonywania obudowy odrzwiowej górniczych wyrobisk korytarzowych we współpracy z obudową chodnikową wykonaną z kształtowników stalowych typu TH oraz V, zwłaszcza V-25, V-29, V-36 i V-44.

Wyrobiska górnicze poddane znacznym obciążeniom statycznym i/lub dynamicznym ulegają deformacji, a elementy obudowy takich wyrobisk stopniowej korozji i różnym zniekształceniom. Zwłaszcza wzmożone ciśnienia niszczą pierwotną strukturę górotworu wokół wyrobisk, co prowadzi do ich zaciskania i utraty drożności. W górniczych wyrobiskach korytarzowych stosowane są obudowy górnicze, których podstawowym celem jest zabezpieczenie przed zawałem wyrobiska i ochrona ludzi przed opadającymi skałami ze stropu i ociosów, a także utrzymanie przez ustalony czas przekroju poprzecznego wyrobiska w wymiarach gwarantujących bezpieczne oraz bezawaryjne prowadzenie przewozu osób, transportu materiałów oraz wentylacji. Czynniki zagrażające deformacjom obudowy muszą być usuwane na bieżąco poprzez prowadzenie remontu obudowy, lub przebudowę wyrobiska. Znane dotychczas w praktyce górniczej sposoby zmniejszające deformację korytarzowych wyrobisk górniczych polegają zwykle na zagęszczeniu odrzwi obudowy, wzmacnianiu ich podciągami drewnianymi lub stalowymi, zabudowanymi pod odrzwiami obudowy, kotwieniu odrzwi obudowy do skał otaczających, a także wzmacnianiu elementami betonowymi, na przykład poprzez zalanie odpowiednio przygotowanych korytek metalowych masą betonową.

Typowa obudowa górnicza wyrobiska składa się z zespołu elementów, w tym elementów podstawowych, takich jak stojak, stropnica, spągownica, łuk oraz elementów pomocniczych, takich jak okorki, rozpory oraz okładziny.

Okładziny stanowią istotny element obudowy odrzwiowej podatnej. Zapewniają one zarówno opięcie wyłamu skalnego wyrobiska, jak również - wspólnie z rozporami - rozparcie i powiązanie poszczególnych odrzwi. Opięcie wyłomu skalnego zabezpiecza ludzi i urządzenia pracujące w wyrobisku przed opadem odłamków skalnych, przenosi ciśnienie górotworu na odrzwia, oraz przeciwdziała odprężeniu się skał za obudową.

Z dotychczasowego stanu techniki znane są okładziny drewniane (okorki, okrąglaki średnicy od 8 do 11 cm), które jednak ze względu na wymogi bezpieczeństwa przeciwpożarowego są obecnie coraz rzadziej stosowane w obudowie górniczych wyrobisk korytarzowych.

Znane są też okładziny stalowe, w tym okładziny MM oraz siatki zgrzewane typ lekki i typ ciężki. Okładziny MM wykonane są z blach stalowych grubości 4 mm odpowiednio nacinanych i rozciąganych. Jest to okładzina wiotka i daje zwisy. Prawidłową jej pracę można uzyskać przez spinanie poszczególnych arkuszy okładzin złączami.

Przykładowo z opisów patentowych PL 198845, PL200129, PL200079 znane są górnicze stalowe okładziny ociosowe, zaczepowe, łańcuchowo-zaczepowe lub nakładkowo-zaczepowe, zakładane i zaczepiane na odrzwiach obudowy wyrobiska chodnikowego, zabezpieczając przestrzeń roboczą przed opadającymi bryłami kopaliny, natomiast z opisu PL200837 znana jest górnicza ociosowa okładzina stalowa, bezzaczepowa. Ponadto z opisu wzoru użytkowego PL59289 znana jest podatna okładzina siatkowa zgrzewana, która składa się z prętów poprzecznych i zakończonych hakami prętów podłużnych. Na końcowych odcinkach prętów podłużnych, pomiędzy hakami i prętami poprzecznymi, są wykonane przetłoczenia upodatniające, których kształt i głębokość pozwalają na zakładanie tych przetłoczeń do wnętrza kształtowników odrzwi obudowy. Do zalet okładzin stalowych należy z pewnością zaliczyć ich lekkość i łatwość montażu, natomiast zasadniczą ich wadą jest szybka korozja, której niszczące działanie powoduje konieczność okresowych wymian siatek i stosowanie tzw. zestawów naprawczych. Często stosuje się dodatkowo beton natryskowy co znacznie podnosi koszty. Tego typu okładziny zdecydowanie nie są preferowane w wyrobiskach przeznaczonych na wieloletnie funkcjonowanie i na skrzyżowaniach.

Popularne w górniczych obudowach odrzwiowych wyrobisk korytarzowych są również okładziny żelbetowe, które stanowią zwykle płyty żelbetowe wykonane z betonu i cementu portlandzkiego. Standardowe ich wymiary wynoszą: szerokość 11 cm, grubość 6 cm i długości 70, 75, 95, 100, 120 i 125 cm. W praktyce stosuje się okładziny żelbetowe różnego typu, różniące się od siebie przede wszystkim długością, która jest dostosowana do rozstawu odrzwi obudowy chodnikowej. Standardowo stosowane są żelbetowe prefabrykowane okładziny wykonane zgodnie z normą PN-G-06021. Wskazane okładziny mają kształt

PL 232 903 B1 prostopadłościanu i wykonane są ze zwykłego betonu o klasie co najmniej B30 (bez dodatków poprawiających właściwości wytrzymałościowe). Jako zbrojenie stosuje się zwykle cztery pręty stalowe ze stali węglowej konstrukcyjnej zwykłej jakości lub stali niskostopowej o podwyższonej wytrzymałości, rozłożone symetrycznie względem obu osi symetrii przekroju poprzecznego okładziny. Do niekorzystnych cech znanych okładzin należy przede wszystkim fakt, że w wyniku normalnego użytkowania w trudnych warunkach kopalnianych, gdzie okładziny narażone są na duże obciążenia, dochodzi po pewnym czasie do ich deformacji, a następnie pęknięć masy betonowej, w wyniku których pręty zbrojeniowe zostają odsłonięte. W następstwie tego, pręty narażone na działanie niekorzystnych czynników korodują i tracą swoje właściwości wytrzymałościowe, pękają, a w efekcie elementy okładziny wypadają za odrzwi obudowy chodnikowej, co stwarza zagrożenie dla przebywających tam osób lub urządzeń. Niewystarczająca odporność na obciążenia powoduje również szybsze zużywanie się okładzin i konieczność ich częstej wymiany, co zwiększa koszty. Znane dotychczas okładziny mają również ostre krawędzie, co stwarza ryzyko zranienia się osób dokonujących ich transportu czy montażu lub uszkodzenia odzieży roboczej, zwłaszcza rękawic.

Dobór i sposób zabudowy okładzin zależy od wielkości profilu, z którego wykonane są odrzwia. Przy profilach V-21 i V-25 zwykle stosuje się do opinania stropu okładziny żelbetowe lub siatki zgrzewane, a ociosów - siatki MM lub zgrzewane, przy profilach V-29 strop i ociosy opina się zwykle okładzinami żelbetowymi lub siatkami zgrzewanymi typ ciężki, a przy V-36 i V-44 ociosy opina się zwykle okładzinami żelbetowymi lub siatkami zgrzewanymi typu ciężkiego.

Celem twórców wynalazku było opracowanie rozwiązania pozbawionego powyższych niedogodności, to jest umożliwienie otrzymywania okładzin górniczych o podwyższonej wytrzymałości na obciążenia oraz o polepszonych parametrach użytkowych związanych z ich bezpiecznym transportem, montażem i późniejszym użytkowaniem.

Istotę wynalazku stanowi okładzina górnicza, przeznaczona do wykonywania obudowy odrzwiowej górniczych wyrobisk korytarzowych, charakteryzująca się tym, że ma kształt graniastosłupa czworokątnego prostego o podstawie prostokąta lub rombu i wykonana jest z mieszanki betonowej o klasie wytrzymałości na ściskanie co najmniej C 25/30 oraz stopniu wodoszczelności co najmniej W 2 według normy PN-EN 206-1:2003, przy czym mieszanka betonowa zawiera zbrojenie rozproszone w postaci włókien szklanych i/lub polipropylenowych i/lub polietylenowych i/lub korzystnie bazaltowych, w ilości od 0,1 do 2,0% w stosunku do masy mieszanki betonowej. Ponadto okładzina zawiera zbrojenie główne w postaci co najmniej jednego pręta zbrojeniowego, o średnicy w przedziale od 6 do 16 mm i długości dopasowanej do długości okładziny, wykonanego z kompozytu bazaltowego lub z włókien szklanych, lub w postaci co najmniej jednego pasa kompozytowego, wykonanego na bazie rowingu bazaltowego lub szklanego, o szerokości od 30 do 45 mm, grubości od 3 do 5 mm oraz długości dopasowanej do długości okładziny.

Korzystnie, jeden bok okładziny stanowiący bok podstawy graniastosłupa ma długość od 8 do 20 cm, natomiast drugi bok okładziny stanowiący drugi bok podstawy graniastosłupa ma długość od 4 do 8 cm.

Korzystnie, co najmniej dwie, najkorzystniej cztery krawędzie boczne okładziny są zaokrąglone, a promień zaokrąglenia wynosi korzystnie 5 mm.

Korzystnie, włókna stanowiące zbrojenie rozproszone mają długość od 15 do 40 mm.

Korzystnie, pręty zbrojeniowe lub pasy kompozytowe stanowiące zbrojenie główne okładziny rozłożone są symetrycznie względem obu osi symetrii przekroju poprzecznego okładziny.

Długość okładzin dopasowana jest do osiowego rozstawu odrzwi górniczych wyrobisk korytarzowych. W praktyce najczęściej stosowane będą okładziny lekkie, podatne typu AP o długości 1,20 m dla rozstawu odrzwi 1,00 m lub o długości 0,95 m dla rozstawu odrzwi 0,75 m lub o długości 0,70 m dla rozstawu odrzwi 0,50 m oraz okładziny ciężkie, podatne typu BP o długości 1,25 m dla rozstawu odrzwi 1,00 m lub o długości 1,00 m dla rozstawu odrzwi 0,75 m lub o długości 0,75 m dla rozstawu odrzwi 0,5 m.

Gotową okładzinę zakłada się za odrzwia obudowy górniczego wyrobiska korytarzowego, przy czym zależnie od planu robót okładziny można zakładać na płasko lub rębem.

W porównaniu do znanych dotychczas okładzin górniczych rozwiązanie według wynalazku posiada wiele zalet, z których najważniejsze to:

- istotne zwiększenie plastyczności i wytrzymałości na obciążenia okładzin, poprzez zastosowanie odpowiedniej mieszanki betonowej zawierającej podwójne zbrojenie, to jest zbrojenie rozproszone oraz zbrojenie główne z pręta/prętów wykonanego/nych z kompozytu bazaltowego lub z włókien szklanych, bądź z pasa/pasów kompozytowego/ych wykonanego/nych na

PL 232 903 Β1 bazie rowingu bazaltowego lub szklanego, oraz dodanie dodatków chemicznych poprawiających plastyczność betonu; porównanie wytrzymałości podstawowych typów okładzin stosowanych dotychczas z okładzinami według wynalazku pokazano w tabeli 1 poniżej:

Tabela 1

Porównanie wytrzymałości podstawowych typów okładzin (N/cm)

Dotychczas stosowane wg PN

Rozwiązanie według wynalazku

A-95	Na płasko	300	AP-95	Na płasko	600
Rębem	1000	Rębem	1300
B-100	Na płasko	600	BP-100	Na płasko	700
	Rębem	1850	Rębem	2000

- polepszenie parametrów użytkowych okładzin związane z ich bezpiecznym transportem, montażem i późniejszym użytkowaniem, dzięki zaokrąglonym (nieostrym) krawędziom,

- większa wytrzymałość na docisk (wyższa klasa wytrzymałości betonu - praktycznie osiągająca wytrzymałości betonu na poziomie klasy B50),

- większa plastyczność i zwartość mieszanki betonowej; okładzina pod wpływem działania sił górotworu nie pęka i nie łamie się całymi fragmentami i odpryskami elementów betonu, a jej deformacja następuje płynnie poprzez rozciąganie i sukcesywne przerywanie zbrojenia rozproszonego, a tym samym późniejsze odkrycie zbrojenia zasadniczego,

- zbrojenie kompozytowe (zarówno pręty jak i pasy) są odporne na działanie korozji i wód agresywnych występujących w podziemnych wyrobiskach górniczych; zwiększone tym samym jest bezpieczeństwo przebywania ludzi i sprzętów pod obudową wyłożoną tego typu okładziną.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia okładzinę górniczą w formie prostopadłościanu, w widoku perspektywicznym, z centralnie umiejscowionym prętem zbrojeniowym; fig. 2 - okładzinę przedstawioną na fig. 1, w przekroju podłużnym; fig. 3 - okładzinę przedstawioną na fig. 1 i 2, w przekroju poprzecznym A-A; fig. 4 - okładzinę w formie prostopadłościanu, w widoku perspektywicznym, z centralnie umiejscowionym prętem zbrojeniowym oraz z zaokrąglonymi dwoma krawędziami; fig. 5 - okładzinę przedstawioną na fig. 4, w przekroju poprzecznym, z zaznaczonymi przykładowo korzystnymi wymiarami; fig. 6 - okładzinę w formie prostopadłościanu, w widoku perspektywicznym, z zaokrąglonymi dwoma krawędziami oraz z symetrycznie umiejscowionymi dwoma pasami zbrojeniowymi; fig. 7 - okładzinę przedstawioną na fig. 6, w przekroju podłużnym; fig. 8 - okładzinę przedstawioną na fig. 6 i 7, w przekroju poprzecznym A-A; fig. 9 - okładzinę w formie prostopadłościanu, w widoku perspektywicznym, z zaokrąglonymi czterema krawędziami oraz z symetrycznie umiejscowionymi dwoma pasami zbrojeniowymi; fig. 10 - okładzinę przedstawioną na fig. 9, w przekroju poprzecznym, z zaznaczonymi przykładowo korzystnymi wymiarami.

Przykład 1

Zgodnie z pierwszym przykładem wykonania okładzina górnicza 1 ciężka, podatna typu BP, przeznaczona do wykonywania obudowy odrzwiowej górniczych wyrobisk korytarzowych ma kształt graniastosłupa czworokątnego prostego o podstawie prostokąta o bokach 11 cm na 6 cm, w którym dwie dolne krawędzie boczne są zaokrąglone, a promień zaokrąglenia wynosi 5 mm, natomiast długość okładziny wynosi 1,25 m dla rozstawu odrzwi 1,00 m. Okładzina 1 wykonana jest z mieszanki betonowej o konsystencji gęsto plastycznej, o klasie wytrzymałości na ściskanie C 25/30 oraz stopniu wodoszczelności W2 według normy PN-EN 206-1:2003, przy czym mieszanka betonowa zawiera zbrojenie rozproszone 2 w postaci równomiernie rozmieszczonych włókien bazaltowych o długości 25-30 mm, w ilości 1,0% w stosunku do masy mieszanki betonowej. Ponadto okładzina 1 zawiera zbrojenie główne w postaci jednego centralnie umiejscowionego pręta zbrojeniowego 3, wykonanego z kompozytu bazaltowego, o średnicy 10 mm i długości dopasowanej do długości okładziny.

PL 232 903 B1

P r z y k ł a d 2

Zgodnie z drugim przykładem wykonania okładzina górnicza 1 lekka, podatna typu AP, przeznaczona do wykonywania obudowy odrzwiowej górniczych wyrobisk korytarzowych ma kształt graniastosłupa czworokątnego prostego o podstawie rombu o bokach 11 cm na 6 cm, natomiast długość okładziny wynosi 1,20 m dla rozstawu odrzwi 1,00 m. Okładzina 1 wykonana jest z mieszanki betonowej o konsystencji gęsto plastycznej, o klasie wytrzymałości na ściskanie C 25/30 oraz stopniu wodoszczelności W2 według normy PN-EN 206-1:2003, przy czym mieszanka betonowa zawiera zbrojenie rozproszone 2 w postaci mieszanki równomiernie rozmieszczonych włókien bazaltowych i polipropylenowych o długości 25-30 mm, w ilości 1,2% w stosunku do masy mieszanki betonowej. Ponadto okładzina 1 zawiera zbrojenie główne w postaci dwóch symetrycznie umiejscowionych prętów zbrojeniowych 3, wykonanych z kompozytu bazaltowego, o średnicy 10 mm i długości dopasowanej do długości okładziny.

P r z y k ł a d 3

Zgodnie z trzecim przykładem wykonania okładzina górnicza 1 ciężka, podatna typu BP, przeznaczona do wykonywania obudowy odrzwiowej górniczych wyrobisk korytarzowych ma kształt graniastosłupa czworokątnego prostego o podstawie prostokąta o bokach 12 cm na 7 cm, w którym cztery krawędzie boczne są zaokrąglone, a promień zaokrąglenia wynosi 5 mm, natomiast długość okładziny wynosi 1,00 m dla rozstawu odrzwi 0,75 m. Okładzina 1 wykonana jest z mieszanki betonowej o konsystencji gęsto plastycznej, o klasie wytrzymałości na ściskanie C 30/37 oraz stopniu wodoszczelności W2 według normy PN-EN 206-1:2003, przy czym mieszanka betonowa zawiera zbrojenie rozproszone 2 w postaci równomiernie rozmieszczonych włókien szklanych o długości około 30 mm, w ilości 1,5% w stosunku do masy mieszanki betonowej. Ponadto okładzina 1 zawiera zbrojenie główne w postaci dwóch symetrycznie umiejscowionych pasów zbrojeniowych 4, wykonanych na bazie rowingu bazaltowego, o szerokości 40 mm, grubości 4 mm oraz długości dopasowanej do długości okładziny.

Długość okładzin dopasowana jest do osiowego rozstawu odrzwi górniczych wyrobisk korytarzowych. W praktyce najczęściej stosowane będą okładziny lekkie, podatne typu AP o długości 1,20 m dla rozstawu odrzwi 1,00 m łub o długości 0,95 m dla rozstawu odrzwi 0,75 m lub o długości 0,70 m dla rozstawu odrzwi 0,50 m oraz okładziny ciężkie, podatne typu BP o długości 1,25 m dla rozstawu odrzwi 1,00 m lub o długości 1,00 m dla rozstawu odrzwi 0,75 m lub o długości 0,75 m dla rozstawu odrzwi 0,5 m.

Okładziny górnicze według wynalazku znajdą zastosowanie do wykonywania obudowy odrzwiowej górniczych wyrobisk korytarzowych we współpracy z obudową chodnikową z kształtowników stalowych typu TH oraz V, zwłaszcza V-25, V-29, V-36 i V-44.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Okładzina górnicza, przeznaczona do wykonywania obudowy odrzwiowej górniczych wyrobisk korytarzowych, znamienna tym, że ma kształt graniastosłupa czworokątnego prostego o podstawie prostokąta lub rombu i wykonana jest z mieszanki betonowej o klasie wytrzymałości na ściskanie co najmniej C 25/30 oraz stopniu wodoszczelności co najmniej W2, przy czym mieszanka betonowa zawiera zbrojenie rozproszone (2) w postaci włókien szklanych i/lub polipropylenowych i/lub polietylenowych i/lub korzystnie bazaltowych, w ilości od 0,1 do 2,0% w stosunku do masy mieszanki betonowej, ponadto okładzina (1) zawiera zbrojenie główne w postaci co najmniej jednego pręta zbrojeniowego (3), o średnicy w przedziale od 6 do 16 mm i długości dopasowanej do długości okładziny, wykonanego z kompozytu bazaltowego lub z włókien szklanych, lub w postaci co najmniej jednego pasa kompozytowego (4), wykonanego na bazie rowingu bazaltowego lub szklanego, o szerokości od 30 do 45 mm, grubości od 3 do 5 mm oraz długości dopasowanej do długości okładziny.
2. 2. Okładzina górnicza według zastrz. 1, znamienna tym, że jeden bok okładziny (1) stanowiący bok podstawy graniastosłupa ma długość od 8 do 20 cm, natomiast drugi bok okładziny stanowiący drugi bok podstawy graniastosłupa ma długość od 4 do 8 cm.
3. 3. Okładzina górnicza według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej dwie, najkorzystniej cztery krawędzie boczne okładziny (1) są zaokrąglone, a promień zaokrąglenia wynosi korzystnie 5 mm.
4. 4. Okładzina górnicza według zastrz. 1, znamienna tym, że włókna stanowiące zbrojenie rozproszone (2) mają długość od 15 do 40 mm.

   PL 232 903 Β1
5. 5. Okładzina górnicza według zastrz. 1, znamienna tym, że pręty zbrojeniowe (3) lub pasy kompozytowe (4) stanowiące zbrojenie główne okładziny (1) rozłożone są symetrycznie względem obu osi symetrii przekroju poprzecznego okładziny.