RU2173388C2

RU2173388C2 - Tubbing

Info

Publication number: RU2173388C2
Application number: RU97105717A
Authority: RU
Inventors: А.В. Камешков; Ю.А. Апарцев
Original assignee: Индивидуальное частное предприятие Научно-производственная фирма "ИЛОС"
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 2001-09-10

Abstract

FIELD: underground mine working supports, particularly, tubbing; applicable in tunnel lining. SUBSTANCE: tubbing segments are made of cast iron or steel and set of rings comprising the tubbing presenting a sequence of rings of two types strictly alternating with each other. The first type is formed of cylindrical segments whose end flanges having two inlet/outlet channels each made in the form of branches of shaped channels and directed to internal surface of cylindrical segments. Shaped channels on end flanges are located with displacement relative to shaped channels on side flanges. The second type of rings is formed of cylindrical segments on whose perimeter, communicating channels are located and each end flange has one inlet/outlet channel made in the form of branched shaped channels and directed to internal surface of segments. Shaped channels form internal system of channels filled with solidifying mass in the form of composite compound based on silicon resin. Inlet/outlet channels form unit on internal surface of cylindrical segments. Unit is made in the form of bayonet lock for connection with device for forcing under pressure of solidifying mass to system of channels. EFFECT: higher waterproofness of tubbing due to reliable sealing of joints between tubbing blocks and tubbing rings at high seismic activity of mine working region. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области крепления подземных горных выработок, в частности к тюбинговой крепи, и может быть применено для крепления туннелей. The invention relates to the field of fastening underground mine workings, in particular to the tubing lining, and can be used for securing tunnels.

Известен железобетонный тюбинг для возведения крепи (см. описание изобретения к а. с. N 1714143, кл. E 21 D 11/04, опубл. в 1992), который состоит из цилиндрического сегмента с вертикальными и горизонтальными фланцами. В центре горизонтального фланца тюбинга выполнено отверстие под паркер, а на вертикальных и горизонтальных фланцах размещены сообщающиеся каналы для нагнетания твердеющего раствора, соединенные с отверстием, причем сообщающиеся каналы выполнены в виде желобов для соединения тюбингов в кольцо и колец между собой с образованием системы каналов. Known reinforced concrete tubing for the construction of lining (see the description of the invention to a. S. N 1714143, class E 21 D 11/04, publ. In 1992), which consists of a cylindrical segment with vertical and horizontal flanges. A hole for the parker is made in the center of the horizontal tubing flange, and communicating channels for injecting a hardening solution connected to the hole are placed on the vertical and horizontal flanges, and the communicating channels are made in the form of gutters for connecting the tubing into a ring and rings to form a channel system.

Хотя возводимая крепь из этой известной конструкции тюбинга и позволяет повысить ее водонепроницаемость, однако надежная защита от просачивания воды, особенно в местах стыков смежных тюбингов, не обеспечивается. Это объясняется тем, что при нагнетании раствора в системы канала происходит вытекание раствора из последнего кольца со стороны открытых каналов в боковых фланцах, в результате чего падает уровень раствора в системе каналов после снятия давления нагнетания. При этом, даже в том случае, если каналы боковых фланцев последнего кольца и закрыты, они остаются не полностью заполненными после окончания процесса нагнетания раствора в системы каналов, т. к. при большой длине тюбинговой крепи требуется высокое давление нагнетания, а следовательно, при неполном заполнении каналов образуются воздушные "подушки", затрудняющие заполнение раствором системы каналов нового участка тюбинговой крепи. Although the erected lining from this well-known tubing design makes it possible to increase its water resistance, reliable protection against water leakage, especially at the joints of adjacent tubing, is not provided. This is because when the solution is injected into the channel systems, the solution flows out of the last ring from the side of the open channels in the side flanges, as a result of which the level of the solution in the channel system drops after the discharge pressure is relieved. Moreover, even if the channels of the lateral flanges of the last ring are closed, they remain incomplete after the completion of the process of pumping the solution into the channel systems, because with a long length of tubing lining, a high discharge pressure is required, and therefore, with incomplete filling the channels, air cushions are formed, making it difficult to fill the channel system with a solution of a new section of the tubing lining.

Кроме того, в такой тюбинговой крепи даже наличие разжимного паркера не позволяет надежно удерживать шланг для раствора в процессе его нагнетания в системы каналов. In addition, in such a tubing lining, even the presence of an expandable parker does not make it possible to reliably hold the solution hose during its injection into the channel systems.

Известна также тюбинговая крепь, возводимая из тюбинговых блоков, представленных в рекламном проспекте АО "ТРЕСТ Спецтоннельстрой", которая выбрана в качестве прототипа. Also known is the tubing lining, erected from the tubing blocks presented in the brochure of TREST Spetstonnelstroy JSC, which is selected as a prototype.

Эта тюбинговая крепь состоит из набора колец, образованных из тюбинговых блоков, которые выполнены в виде цилиндрических сегментов из железобетона и имеют боковые и торцевые фланцы с расположенными на них профильными каналами. This tubing lining consists of a set of rings formed of tubing blocks, which are made in the form of cylindrical segments of reinforced concrete and have side and end flanges with profile channels located on them.

Одним из недостатков известной крепи является то, что тюбинговые блоки выполнены высокоточными со специальными шпильками-стяжками для их соединения в кольца, при этом для отливки блоков требуются дорогостоящие высокоточные формы. Кроме того, стягивание блоков в кольца производится шпильками и удлиненными специальными гайками, располагающимися под углом к внутренней поверхности блока и имеющими выходы к внешним поверхностям блоков. Для повышения герметизации тюбинговой крепи в профильные каналы вкладываются резиновые уплотняющие ленты, выполненные из специальной резины, обладающей достаточной прочностью и долговечностью. Однако резина теряет свою эластичность во времени и при активности горных пород не обеспечивает надежную герметизацию, при этом просачивающаяся через нее влага подвергает коррозии резьбовые соединения блоков, при этом ослабляется стягивание колец. One of the disadvantages of the known lining is that the tubing blocks are made high-precision with special studs-ties for their connection into rings, and expensive high-precision molds are required for casting blocks. In addition, the blocks are pulled together into rings by studs and elongated special nuts located at an angle to the inner surface of the block and having exits to the outer surfaces of the blocks. To increase the sealing of the tubing lining, rubber sealing tapes made of special rubber with sufficient strength and durability are inserted into the profile channels. However, rubber loses its elasticity over time and, when the rocks are active, does not provide reliable sealing, while the moisture seeping through it corrodes the threaded joints of the blocks, and the ring tightening is weakened.

Для дополнительной герметизации крепи предлагается внутреннюю поверхность тюбинговых блоков выполнять из стального листа, приваренного к анкерным креплениям внутри тюбинговых блоков, а после сборки тюбинговых блоков в кольца и колец между собой возникает необходимость электрической сварки в местах стыков стальных листов. For additional sealing of the lining, it is proposed that the inner surface of the tubing blocks be made of steel sheet welded to the anchor fasteners inside the tubing blocks, and after assembling the tubing blocks into rings and rings, there is a need for electric welding at the joints of steel sheets.

Задача предлагаемого технического решения направлена на создание конструкции тюбинговой крепи, позволяющей повысить водонепроницаемость крепи за счет обеспечения надежной герметизации стыковых соединений между тюбинговыми блоками и тюбинговыми кольцами при повышенной сейсмической активности горных выработок. The objective of the proposed technical solution is aimed at creating the design of the tubing lining, which allows to increase the waterproofness of the lining by ensuring reliable sealing of the butt joints between the tubing blocks and the tubing rings with increased seismic activity of the mine workings.

Поставленная задача достигается тем, что в тюбинговой крепи, состоящей из набора колец, образованных из тюбинговых блоков, которые выполнены в виде цилиндрических сегментов, на боковых и торцевых фланцах которых имеются профильные каналы для заполнения их твердеющей массой, тюбинговые сегменты выполнены из чугуна или стали, а набор колец представляет собой последовательность колец двух типов, строго чередующихся друг с другом, при этом первый тип колец образован из цилиндрических сегментов, на торцевых фланцах которых имеются по два входных/выходных канала, выполненных в виде разветвлений профильных каналов и направленных к внутренней поверхности цилиндрических сегментов, причем профильные каналы на торцевых фланцах расположены со смещением относительно профильных каналов на боковых фланцах, а второй тип колец образован из цилиндрических сегментов, у которых по периметру расположены сообщающиеся профильные каналы и на торцевых фланцах имеется по одному входному/выходному каналу, выполненных также в виде разветвлений профильных каналов и направленных к внутренней поверхности сегментов. The task is achieved in that in a tubing lining, consisting of a set of rings formed of tubing blocks, which are made in the form of cylindrical segments, on the side and end flanges of which there are profile channels for filling them with a hardening mass, the tubing segments are made of cast iron or steel, and the set of rings is a sequence of rings of two types, strictly alternating with each other, while the first type of rings is formed of cylindrical segments, on the end flanges of which there are two inputs bottom / output channels, made in the form of branches of the profile channels and directed to the inner surface of the cylindrical segments, and the profile channels on the end flanges are offset relative to the profile channels on the side flanges, and the second type of rings is formed of cylindrical segments, which are connected around the perimeter profile channels and on the end flanges there is one input / output channel, also made in the form of branches of profile channels and directed to the inside surface segments.

Поставленная задача достигается также тем, что профильные каналы на боковых и торцевых фланцах цилиндрических сегментов, а также входные/выходные каналы выполнены для соединения цилиндрических сегментов в кольца и колец между собой с образованием внутренней системы каналов, а все входные/выходные каналы обоих типов колец выполнены таким образом, что при стыковке цилиндрических сегментов в кольцо образуют на их внутренней поверхности узел, выполненный в виде байонетного замка для соединения с устройством нагнетания под давлением твердеющей массы, в качестве которой использован твердеющий до заданной прочности и обеспечивающий необходимую степень адгезии с материалами цилиндрических сегментов композиционный состав на основе силиконовой смолы. The task is also achieved by the fact that the profile channels on the side and end flanges of the cylindrical segments, as well as the input / output channels are made to connect the cylindrical segments into rings and rings with each other with the formation of an internal channel system, and all input / output channels of both types of rings are made so that when the cylindrical segments are joined into a ring, a knot is formed on their inner surface in the form of a bayonet lock for connection with a pressure device eyuschey mass, which is used as the hardening to the desired strength and provides the necessary degree of adhesion with the materials of cylindrical segments of a composite structure of silicone resin.

Новым является выполнение конструкции тюбинговой крепи, состоящей из набора колец двух типов, которые последовательно чередуются друг с другом, а также наличие входных/выходных каналов на торцевых фланцах, направленных к внутренней поверхности цилиндрических сегментов, на которой входные/выходные каналы образуют узел в виде байонетного замка для соединения устройства нагнетания твердеющей массы. New is the design of the tubing lining, consisting of a set of rings of two types that are alternately alternating with each other, as well as the presence of input / output channels on the end flanges directed to the inner surface of the cylindrical segments, on which the input / output channels form a node in the form of a bayonet a lock for connecting a hardening mass injection device.

В отличие от прототипа и известных аналогов предлагаемая конструкция тюбинговой крепи позволяет повысить водонепроницаемость всей тюбинговой крепи. In contrast to the prototype and well-known analogues, the proposed design of the tubing lining allows to increase the water resistance of the entire tubing lining.

Это достигается, во-первых, тем, что предлагаемая конструкция позволяет исключить герметизацию стыков между кольцами с помощью свинцовых пластин. This is achieved, firstly, by the fact that the proposed design eliminates the sealing of joints between the rings using lead plates.

Обычно в известных тюбинговых крепях герметизация на стыках двух колец осуществляется с помощью свинцовых уплотнителей, забиваемых по периметру в специальные щели, выполненные у внутренней поверхности тюбинговых блоков. Typically, in well-known tubing supports, sealing at the joints of two rings is carried out using lead seals, driven around the perimeter into special slots made at the inner surface of the tubing blocks.

Исключение такой герметизации объясняется выполнением надежной герметизации в предлагаемой тюбинговой крепи. The exclusion of such sealing is due to the implementation of reliable sealing in the proposed tubing lining.

Надежность герметизации в предлагаемой конструкции достигается возможностью осуществлять контроль за равномерным, гарантированным заполнением системы каналов в кольцах и между кольцами. Эта возможность контроля достигнута за счет выполнения входных/выходных каналов на торцевых фланцах цилиндрических сегментов. В процессе нагнетания твердеющей массы воздух, находящийся в каналах, вытесняется через следующий входной/выходной канал, который заполняется затем массой. Это позволяет исключить появление воздушной "подушки" в каналах и обеспечить равномерное распределение массы по всей системе каналов, постоянно контролируя этот процесс путем последовательного заполнения всех входных/выходных каналов твердеющей массой. Reliability of sealing in the proposed design is achieved by the ability to control the uniform, guaranteed filling of the channel system in the rings and between the rings. This control ability is achieved by performing input / output channels on the end flanges of the cylindrical segments. In the process of injection of the hardening mass, the air in the channels is displaced through the next input / output channel, which is then filled with mass. This eliminates the appearance of an air "cushion" in the channels and ensures uniform mass distribution throughout the channel system, constantly monitoring this process by sequentially filling all the input / output channels with a hardening mass.

Во-вторых, повышение влагонепроницаемости обеспечивается также надежным закреплением устройства для нагнетания твердеющей массы к входным/выходным каналам. Надежное закрепление стало возможным в результате выполнения входных/выходных каналов на внутренней поверхности цилиндрических сегментов такой формы, которая при их стыковке образует узел, выполненный в виде байонетного замка, для соединения устройства для нагнетания твердеющей массы. Кроме того, такой узел позволяет автоматизировать процесс герметизации, а соответственно, сократить время герметизации. Secondly, the increase in moisture resistance is also ensured by reliable fastening of the device for pumping a hardening mass to the input / output channels. Reliable fastening became possible as a result of the input / output channels on the inner surface of the cylindrical segments of such a shape that, when joined, forms a node made in the form of a bayonet lock for connecting the device for pumping a hardening mass. In addition, this site allows you to automate the sealing process, and accordingly, reduce the time of sealing.

И в-третьих, не менее важным обстоятельством для повышения влагонепроницаемости тюбинговой крепи является использование твердеющей массы, удовлетворяющей по своим свойствам требованиям заданной прочности и необходимой степени адгезии с материалами, из которых выполнены цилиндрические сегменты. В качестве такой массы может быть использован композиционный состав на основе силиконовой смолы, например типа СКТН, который достаточно эластичен, быстротвердеющий и легко принимающий форму канала, образуя неразъемное соединение. And thirdly, an equally important circumstance for increasing the moisture resistance of the tubing lining is the use of a hardening mass that meets the requirements of a given strength and the necessary degree of adhesion with the materials of which the cylindrical segments are made. As such a mass, a composite composition based on silicone resin, for example, SKTN type, which is sufficiently elastic, quick-hardening, and easily taking the form of a channel, can be used to form an integral compound.

Такое соединение обеспечивает необходимую степень герметизации тюбинговой крепи при повышенной сейсмической активности и вибрации подземных горных выработок. Such a connection provides the necessary degree of sealing of the tubing lining with increased seismic activity and vibration of underground mine workings.

Кроме того, такой состав является надежной герметизирующей прокладкой для просачивающейся через щели между цилиндрическими сегментами грунтовой воды и обеспечивает защиту болтовых соединений, стягивающих цилиндрические сегменты, поскольку система каналов расположена до болтовых соединений у наружной поверхности колец, а использование стали, например конструкционной, для изготовления цилиндрических сегментов позволило существенно снизить стоимость сегмента и тюбинговой крепи в целом по сравнению с известными аналогами в связи с тем, что стоимость исходного сырья, а именно стали, ниже исходного материала (железобетона), из которого выполнены цилиндрические сегменты в аналогах. In addition, this composition is a reliable sealing gasket for seeping water through the cracks between the cylindrical segments of ground water and provides protection for bolted joints tightening the cylindrical segments, since the channel system is located up to the bolted joints on the outer surface of the rings, and the use of steel, for example structural, for the manufacture of cylindrical segments allowed to significantly reduce the cost of the segment and tubing lining as a whole compared with well-known counterparts in connection with t m, that the cost of the feedstock, namely steel below starting material (concrete), from which the cylindrical segments in the analogues.

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - представлен фрагмент тюбинговой крепи; на фиг. 2 - тюбинговые блоки первого (а) и второго (б) типов колец тюбинговой крепи. The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 - presents a fragment of tubing lining; in FIG. 2 - tubing blocks of the first (a) and second (b) types of tubing support rings.

Тюбинговая крепь состоит из набора колец, представляющего собой последовательность колец двух типов, строго чередующихся друг с другом. Первый тип колец образован из тюбинговых блоков (фиг. 1), выполненных в виде цилиндрических сегментов 1. Второй тип колец образован из тюбинговых блоков, выполненных также в виде цилиндрических сегментов 2. На торцевых фланцах 3 цилиндрических сегментов 1 и 2 имеются профильные 4 и входные/выходные 5 каналы. На боковых фланцах 6 цилиндрических сегментов 1 и 2 расположены профильные каналы 7. Входные/ выходные 5 каналы направлены к внутренней поверхности 8 цилиндрических сегментов 1 и 2 и образуют на ней при стыковке сегментов 1 и 2 узел 9, выполненный в виде байонетного замка, цилиндрические сегменты 1 и 2 (фиг. 2 а, б) содержат выступающие стенки 10 и впадины 11. Tubing lining consists of a set of rings, which is a sequence of rings of two types, strictly alternating with each other. The first type of rings is formed from tubing blocks (Fig. 1) made in the form of cylindrical segments 1. The second type of rings is formed from tubing blocks made in the form of cylindrical segments 2. On the end flanges 3 of cylindrical segments 1 and 2 there are profile 4 and input / output 5 channels. On the lateral flanges 6 of the cylindrical segments 1 and 2, profile channels 7 are located. Input / output 5 channels are directed to the inner surface of the 8 cylindrical segments 1 and 2 and form on it, when the segments 1 and 2 are joined, a node 9 made in the form of a bayonet lock, cylindrical segments 1 and 2 (Fig. 2 a, b) contain protruding walls 10 and depressions 11.

Каналы 4, 5 и 7 выполнены на цилиндрических сегментах 1 и 2 по половинке и расположены строго друг против друга относительно соседних цилиндрических сегментов 1 и 2 и при их стыковке совпадают друг с другом, образуя в целом общий канал. Channels 4, 5 and 7 are made in half on cylindrical segments 1 and 2 and are strictly opposite to each other with respect to adjacent cylindrical segments 1 and 2 and, when they are joined, coincide with each other, forming a common channel as a whole.

Тюбинговая крепь возводится следующим образом. Tubing lining is constructed as follows.

Начинается сборка цилиндрических сегментов 1 в кольцо первого типа путем последовательного их набора и стыковки между собой по торцевым фланцам, при этом между цилиндрическими сегментами образуются общие профильные 4 и по два входных/выходных 5 канала. The assembly of the cylindrical segments 1 into the ring of the first type begins by sequentially dialing them and joining each other along the end flanges, while common profile 4 and two input / output 5 channels are formed between the cylindrical segments.

Затем аналогичным способом осуществляется сборка цилиндрических сегментов 2 в кольцо второго типа. Оба кольца укладывают один за другим и закрепляют их между собой натяжными болтами, вставленными в отверстия, выполненные в цилиндрических сегментах 1,2 со стороны внутренней поверхности 8 (на чертежах не показаны). При соединении колец друг с другом профильные каналы 7 на боковых фланцах цилиндрических сегментов 1,2, а также профильные 4 и входные/выходные 5 каналы образуют единую систему каналов. Then, in a similar manner, cylindrical segments 2 are assembled into a ring of the second type. Both rings are stacked one after the other and fastened to each other by tension bolts inserted into holes made in the cylindrical segments 1.2 from the side of the inner surface 8 (not shown in the drawings). When the rings are connected to each other, the profile channels 7 on the side flanges of the cylindrical segments 1,2, as well as the profile 4 and input / output 5 channels form a single channel system.

Так последовательно укладывается необходимое для возведения тюбинговой крепи количество колец двух типов, строго чередующихся друг с другом. Thus, the number of rings of two types strictly alternating with each other is necessary for erecting the tubing lining.

По завершении возведения тюбинговой крепи из колец осуществляется герметизация между кольцами путем нагнетания твердеющей массы в систему каналов. Нагнетание твердеющей массы осуществляется до того момента, когда твердеющая масса, последовательно заполняющая все профильные 4 и 7 и входные/выходные 5 каналы, не заполнит последний входной/выходной 5 канал последнего кольца второго типа. Каждый входной/выходной канал 5 по мере его заполнения твердеющей массой закрывают крышкой. Это позволяет продвинуть массу в следующие цилиндрические сегменты 1,2. После окончания процесса герметизации между кольцами осуществляется герметизация между цилиндрическими сегментами 1 первого типа колец, при этом герметизируются только горизонтальные стыки путем нагнетания твердеющей массы через входной/выходной 5 канал в профильный 4 и второй входной/выходной 5 каналы. При заполнении твердеющей массой второго входного/выходного 5 канала его закрывают крышкой, при этом масса попадает также в стык между смещенными каналами, и заканчивают нагнетание массы, когда будет заполнен ею первый входной/выходной 5 канал, через который производили нагнетание массы, и его также закрывают крышкой. Upon completion of the construction of the tubing lining from the rings, the sealing between the rings is carried out by injection of the hardening mass into the channel system. The hardening mass is pumped up until the hardening mass, sequentially filling all profile 4 and 7 and input / output 5 channels, does not fill the last input / output 5 channel of the last ring of the second type. Each input / output channel 5 as it is filled with a hardening mass is covered with a lid. This allows you to promote the mass in the following cylindrical segments 1,2. After the end of the sealing process between the rings, the sealing is carried out between the cylindrical segments 1 of the first type of rings, and only horizontal joints are sealed by injecting a hardening mass through the input / output 5 channel into the profile 4 and the second input / output 5 channels. When the second inlet / outlet 5 channel is filled with a hardening mass, it is closed with a lid, while the mass also falls into the joint between the displaced channels, and the mass injection is stopped when the first inlet / outlet 5 channel through which the mass was injected is filled, and also close the lid.

Таким образом, предлагаемая конструкция тюбинговой крепи позволила решить актуальную задачу, заключающуюся в повышении водонепроницаемости тюбинговой крепи. Thus, the proposed design of the tubing lining made it possible to solve the urgent problem of increasing the water resistance of the tubing lining.

Claims

1. Tubing lining, consisting of a set of rings formed of tubing blocks, which are made in the form of cylindrical segments, on the side and end flanges of which there are profile channels for filling them with a hardening mass, characterized in that the tubing segments are made of cast iron or steel, and a set of rings is a sequence of rings of two types, strictly alternating with each other, while the first type of rings is formed of cylindrical segments, on the end flanges of which there are two input / output channels a, made in the form of branching of profile channels and directed to the inner surface of the cylindrical segments, moreover, the profile channels on the end flanges are offset with respect to the profile channels on the side flanges, and the second type of rings is formed of cylindrical segments in which communicating profile channels are located around the perimeter and on the end flanges there is one input / output channel, also made in the form of branches of profile channels and directed to the inner surface of the segment Comrade.

2. Tubing lining according to claim 1, characterized in that the profile channels on the side and end flanges of the cylindrical segments, as well as the input / output channels are made to connect the cylindrical segments into rings and rings with each other with the formation of an internal channel system.

3. Tubing lining according to claim 1, characterized in that all the input / output channels of both rings are made so that when the cylindrical segments are joined into the ring, a knot is formed on their inner surface, made in the form of a bayonet lock for connecting to a pressure pump hardening mass into the channel system.

4. Tubing lining according to claim 1, characterized in that the hardening mass used is hardening to a given strength and providing the necessary degree of adhesion with materials of cylindrical segments of a composite composition based on silicone resin.