Akademia Górniczo - Hutnicza

Im. Stanisława Staszica

w Krakowie

Temat:

OPRACOWANIE DOBORU OBUDOWY PODPOROWEJ DLA WYROBISKA KORYTARZOWEGO

Wykonał: Sławomir Kaliński

Wydział: GIG

Specjalność: TPEZ rok IV

Rok: 2005/2006

I. Charakterystyka warunków górniczo-geologicznych

Miejsce zalegania wyrobiska:

Przedmiotowe wyrobisko zaliczone zostało do południowo-wschodniej części Kopalni Węgla Kamiennego „ZIEMOWIT”.

Głębokość zalegania wyrobiska i jego rodzaj:

-Średnia głębokość zalegania wyrobiska wynosi 421,5 [m.p.p.m]

- Jest to wyrobisko przygotowawcze, tzn. chodnik wykonany w złożu z przybierką stropu, o kształcie przekroju poprzecznego ze stropem owalnym.

Rodzaj skał stropowych i spągowych w otoczeniu pokładu węgla:

Złoże od stropu otoczone jest trzema warstwami skał:

• Bezpośrednio w stropie występuje łupek ilasty średnio uławicony o miąższości 5 [m], nad nim występuje piaskowiec bardzo grubo uławicony o miąższości 2 [m], nad którym występuje mułowiec o miąższości 2 [m]

• W spągu występuje warstwa łupka ilastego średnio uławiconego

o miąższości 5,4 [m].

Klasyfikacja skał wg GiG:

Rodzaj skał		Wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie Rc[MN/m2]		Zwięzłość [f]
				Skały	Węgla	Skały	Węgla
A1	Bardzo kruche łupki ilaste gęsto uławicone	5-12	-	0,4 -OJ	-
A	Łupki ilaste gęsto uławicone, względnie bardzo mało zwięzły węgiel	13-24	15-24	0,8-1,2	0,6-1,0
B	Łupki ilaste średnio uławicone, względnie zwięzły węgiel	25-39 śr 32	25-35 śr 30	1,3-2,0	1,1-1,4
C	Łupki piaszczyste lub piaskowce średnio uławicone, względnie zwięzły węgiel	40-54 śr 48	36-43 śr 40	2,1-3,0	1,5-1,7
D	Łupki piaszczyste lub piaskowce grubo uławicone, względnie bardzo zwięzły węgiel	55-74 śr 65	44-52 śr48	3,1-4,0	1,8-2,0
E	Piaskowiec bardzo grubo uławicony	75-110 śr 90	-	4,1-6,0	-

II.Profil skał otaczających wyrobisko

Strop:

Rodzaj skały stropowej	Wytrzymałość na ściskanie Rc [MPa]	Wytrzymałość na rozciąganie Rr [MPa]	Wskaźnik zwięzłości skały f [/]	Współczynnik rozmakalności r [/]	Wskaźnik szczelinowatości RQD [%]
Mułowiec	65	5,005	6,5	0,9	75
Piaskowiec	90	6,93	9	1,0	95
Łupek ilasty	32	2,46	3,2	0,8	90

Spąg:

Rodzaj skały stropowej	Wytrzymałość na ściskanie Rc [MPa]	Wytrzymałość na rozciąganie Rr [MPa]	Wskaźnik zwięzłości skały f [/]	Współczynnik rozmakalności r [/]	Wskaźnik szczelinowatości RQD [%]
Łupek ilasty	32	2,46	3,2	0,8	90

III. Charakterystyka obudowy łukowo - podatnej ŁP

Oznaczenie

F

S

W

L1

L2

R1

R2

z

c

[m^2]

[mm]

ŁP1/V25/A

5,5

2500±50

2500±50

2385±20

2470±20

1575±16

1175±12

1060

350±18

ŁP2/V25/A

6,1

2800±56

2500±50

2205±20

3120±20

1725±17

1350±14

920

400±20

ŁP3/V25/A

7,1

3000±60

2700±54

2470±20

3075±20

1850±19

1425±14

990

400±20

ŁP4/V25/A

7,8

3200±64

2800±56

2545±20

3235±20

2000±20

1525±15

970

400±20

ŁP5/V25/A

8,9

3400±68

3000±60

2825±20

3295±20

2000±20

1625±16

1100

450±23

ŁP6/V25/A

9,6

3700±74

3000±60

2925±20

3275±20

2075±21

1775±18

990

450±23

ŁP7/V25/A

11,1

4200±84

3100±62

3120±20

3345±20

2350±24

2000±20

810

450±23

ŁP8/V25/A

13,1

4700±94

3300±66

3205±20

3970±20

2625±26

2250±23

760

500±25

ŁP9/V25/A

14,8

5000±100

3500±70

3490±20

4070±20

2750±28

2400±24

820

550±28

ŁP10/V25/A

17,6

5500±110

3800±76

3540±20

4845±20

3075±31

2650±27

830

550±28

ŁP11/V25/A

19,8

5800±116

4025±81

3320±20

3320±20

3250±33

2850±29

930

600±30

ŁP12/V25/A

21,8

6100±122

4225±85

3460±20

3460±20

3450±35

3000±30

960

600±30

ŁP13/V25/A

24,0

6400±128

4425±89

3605±20

3605±20

3650±37

3150±32

990

600±30

W wyrobiskach narażonych na ciśnienie dynamiczne stosuje się najczęściej obudowę metalową łukowo - podatną ŁP. Odrzwia obudowy ŁP to kształtowniki stalowe walcowane na gorąco o profilu korytkowym MD, TH, ŁK, DS. lub V.

Obecnie najpowszechniej stosuje się odrzwia z kształtowników typu V21, V25, V29, V36 i V44, typoszeregu A. Inne profile spotkać można w starych wyrobiskach korytarzowych. Liczba przy symbolu oznacza przybliżoną masę jednostkową kształtownika (kg/1mb), a typoszereg A charakteryzuje się tym, że proste odcinki łuków ociosowych odrzwi, wielkości większej niż 6 są prostopadłe do spągu. Odrzwia zwykle składają się z łuków ociosowych i łuków stropnicowych połączonych na zakładkę i skręconych strzemionami.

Połączenie takie nosi nazwę zamka.

Łuki stropnicowe posiadają jednakowy promień krzywizny na całej długości. Łuki ociosowe w dolnym końcu posiadają odcinek prosty. W wyniku obciążenia górotworem i przemieszczania się konturu w kierunku wyrobiska może nastąpić zsuwanie elementów odrzwi na złączach i zmniejszenie przekroju wyrobiska, ale kształt łukowy powinien zostać zachowany. Stąd nazwa obudowa łukowa - podatna. Produkuje się różne wielkości odrzwi, a wraz ze wzrostem powierzchni przekroju przypisuje się im kolejne numery wielkości, np. ŁP6, ŁP7, ŁP8 itd. W odrzwiach zwykłych wyróżnia się dwie podstawowe odmiany:

- odrzwia trzyczęściowe - bez wyróżnika w oznaczeniu (np. ŁP8/V25/A),

- odrzwia czteroczęściowe - z wyróżnikiem 4 w oznaczeniu (np. ŁP18/V44/4/A).

W zależności od wielkości odrzwi szerokość S może wynosić od 2,5m (ŁP1) do 8,0m (ŁP19), a wysokość W odpowiednio od 2,5m do 5,465m. W warunkach wszechstronnego ciśnienia górotworu w tym wypiętrzania spągu stosuje się obudowy podatne zamknięte. Odrzwia zamknięte skutecznie zmniejszają wypiętrzenia spągu.

Jeżeli w stropie zalegają skały o dobrych parametrach wytrzymałościowych, to można stosować odrzwia łukowo - proste. Odrzwia te wykazują znacznie niższą nośność od odrzwi łukowych (o, około 50%), ale płaski obrys stropu jest korzystny z punktu widzenia technologicznego.

Odstępy między odrzwiami obudowy podatnej wynoszą praktycznie od 0,5m do 1,0 m W wyrobiskach o nachyleniu do 25˚ odrzwia należy budować prostopadle do płaszczyzny spągu, a przy większych nachyleniach odchylać je w kierunku wzniosu o kąt do 5˚.

Obudowę łukową wyrobisk korytarzowych stanowią odrzwia oraz następujące elementy nośne:

- elementy zamka - strzemiona

- stopy podporowe

- rozpory międzyodrzwiowe

- elementy okładzinowe - opinka między odrzwiami oraz wykładka między opinką, a konturem wyrobiska w wyłomie.

Prawidłowy dobór i współdziałanie wymienionych elementów powinien tworzyć odpowiedni przestrzenny układ wytrzymałościowy i zapewniać stateczność wyrobiska w wymaganym okresie czasu.

Gdy w spągu wyrobiska zalegają skały wytrzymałe (piaskowce, wapienie), to odrzwia obudowy można ustawić bezpośrednio na spągu. Zaleca się jednak wykonanie gniazd (zagłębień) w spągu, w miejscach posadowienia łuków ociosowych. Gniazda zwiększają stabilność odrzwi i siłę oporu obudowy względem ciśnień poziomych. Jeżeli w spągu zalegają skały o niskich parametrach wytrzymałościowych, to odrzwia należy ustawić na stopach podporowych.

Mogą to być stopy z twardego drewna, metalowe lub żelbetowe, umieszczone w wykutych gniazdach. Stopy zapobiegają wciskaniu elementów stojakowych w spąg wyrobiska, wykorzystuje się rzeczywistą nośność obudowy i ogranicza zmniejszanie przekroju wyrobiska.

Rozpory są to prętowe elementy konstrukcyjne służące do stabilizacji odrzwi w kierunku osi wyrobiska. Stosuje się rozpory drewniane i metalowe. Rozpory drewniane to okrąglaki o średnicy około 8-10cm zakładane między odrzwiami na styk, których zadaniem jest utrzymanie stałego odstępu między odrzwiami oraz usztywnienie obudowy. Usztywnienie jest konieczne zwłaszcza w sąsiedztwie przodku, gdzie nieobciążone odrzwia mogą ulec zwichrowaniu np. w wyniku robót strzałowych. Obecnie zaleca się stosowanie rozpór stalowych wykonanych przykładowo z kątownika. Rozpory metalowe łączy się z odrzwiami za pomocą zamków i mogą one przenosić obciążenia ściskające, rozciągające i zginające. Zaleca się rozmieszczenie rozpór równomiernie na całym obwodzie odrzwi w odstępach do 1,2m. Rozpory metalowe stanowią trwały element zespalający odrzwia obudowy i poprawiają ich stabilność i wytrzymałość. Okładzinę obudowy stanowi zwykle siatka stalowa zgrzewana o oczkach 0,1x0,1 m, wykonana z drutów o średnicy 8 mm, spiralnie rowkowanych oraz drutów poprzecznych o średnicy 5 mm. Szerokość okładzin wynosi 0,5m, a ich długość jest większa od odstępu odrzwi. Opinkę mogą stanowić również okrąglaki drewniane lub płaskowniki betonowe zbrojone stalowymi drutami. Puste przestrzenie między opinką, a obrysem wyrobiska w wyłomie należy wypełnić bryłami skalnymi lub spoiwem wiążącym, co zapewnia lepszą współpracę obudowy z górotworem. Wypełnienie takie nazywa się wykładką.

---