Microsoft PowerPoint - OBUDOWA WYROBISK 10-2013 [tryb zgodności]

OBUDOWA WYROBISK

KORYTARZOWYCH W KOPALNIACH

WĘGLA KAMIENNEGO

Dr inż. Jerzy Stasica

Wielkość

Wielkość przekroju

przekroju poprzecznego

poprzecznego wyrobiska

wyrobiska korytarzowego

korytarzowego określa

określa się

się dwoma

dwoma

metodami

metodami::

-- m

metoda

etoda minimalnych

minimalnych przekrojów,

przekrojów,

-- kryterium

kryterium wentylacyjne,

wentylacyjne,

Metoda minimalnych przekrojów: polega na wyznaczeniu minimalnej wysokości i

szerokości wyrobiska w oparciu o zastosowane w tym wyrobisku maszyny i urządzenia. W

tej metodzie aby wyznaczyć minimalną szerokość wyrobiska S

min

należy zsumować

wszystkie szerokości urządzeń oraz minimalne (określone przepisami) szerokości ruchowe

pomiędzy

tymi

urządzeniami

oraz

pomiędzy

urządzeniami

obudową.

Podobnie

wyznaczamy minimalną wysokość wyrobiska H

min

– jednak z tą różnicą, że suma dotyczy

wszystkich wymiarów w jednym (największym) przekroju.

Określenie wymiarów przekroju poprzecznego wyrobiska

korytarzowego

Dla

Dla projektowanego

projektowanego wyrobiska

wyrobiska powinna

powinna zachodzić

zachodzić zależność

zależność::

gdzie:

– rzeczywista prędkość powietrza [m/s],

Q – natężenie przepływu powietrza [m3/s],

S – przekrój użyteczny wyrobiska ( w świetle obudowy) [m3],

dop

– dopuszczalna prędkość powietrza w wyrobisku [m/s],

















dop

OBUDOWA WYROBISK KORYTARZOWYCH

DEFINICJA OBUDOWY

Obudowa górnicza jest to konstrukcja której zadaniem jest

zapewnienie stateczności wyrobiska, polegającej na utrzymaniu

wymiarów jego przekroju poprzecznego oraz zabezpieczenie ludzi,

sprzętu i maszyn przed obrywającymi się odłamkami skalnymi

ze stropu i ociosów lub przed zawałami i obwałami w ustalonym

czasie istnienia wyrobiska.

Uboczne zadania obudowy górniczej:

- zabezpiecza odsłonięte wokół wyrobiska powierzchnie skał

przed oddziaływaniem powietrza kopalnianego, powodującego

osłabienie ich wytrzymałości,

- izoluje wyrobisko przed dopływem gazów ze skał otaczających,

- izoluje wyrobisko przed dopływem wód ze skał otaczających,

- zmniejsza opory powietrza przepływającego przez wyrobisko,

- izoluje wyrobisko od ognisk pożarowych.

PODZIAŁ OBUDOWY GÓRNICZEJ WEDŁUG SPOSOBU PRACY I CECH

KONSTRUKCYJNYCH

Obudowa musi sprostać wymaganiom jej stawianym,

a mianowicie powinna być:

• stateczna – nie może ulegać dowolnym przesunięciom w całości lub w

poszczególnych jej częściach pod wpływem wywieranego na nią nacisku

górotworu, który groziłby jej całkowitym zniszczeniem,

• wytrzymała – poszczególne elementy konstrukcyjne obudowy nie mogą

ulegać deformacjom plastycznym, każdy element obudowy powinien być

obliczony z takim stopniem bezpieczeństwa, aby wytrzymałość elementów była

wyższa lub co najmniej równa panującym w nim naprężeniom, wywołanym

działaniem nacisków zewnętrznych.

W praktyce wyróżnia się kilka etapów podporności obudowy:



podporność

podporność

wstępna

–

wielkość

docisku

pomiędzy

stropem

górną

powierzchnią

powierzchnią obudowy,

obudowy, który

który można

można wytworzyć

wytworzyć podczas

podczas jej

jej stawiania,

stawiania,



podporność

podporność robocza

robocza –

– wielkość

wielkość siły

siły oporu

oporu obudowy

obudowy w

w chwili

chwili gdy

gdy płaszczyzna

płaszczyzna

odsłonięcia

odsłonięcia skały

skały zaczyna

zaczyna się

się deformować

deformować (sprężyście

(sprężyście lub

lub plastycznie),

plastycznie), a

obudowa

obudowa przejmuje

przejmuje na

na siebie

siebie częściowy

częściowy nacisk

nacisk skały

skały.. Obudowa

Obudowa wówczas

wówczas

zaczyna

zaczyna się

się deformować

deformować sprężyście,

sprężyście, a

a następnie

następnie plastycznie,

plastycznie, gdy

gdy jej

jej konstrukcja

konstrukcja

jest

jest sztywna

sztywna lub

lub też

też ulega

ulega podatności

podatności konstrukcyjnej,

konstrukcyjnej,



podporność

podporność szczytowa

szczytowa –

– wielkość

wielkość reakcji

reakcji obudowy

obudowy na

na naciski

naciski otaczającego

otaczającego

górotworu,

górotworu, po

po przekroczeniu

przekroczeniu której

której ulega

ulega ona

ona zniszczeniu

zniszczeniu.. Przekroczenie

Przekroczenie tej

tej

wytrzymałości

wytrzymałości powoduje

powoduje naruszenie

naruszenie stateczności

stateczności obudowy

obudowy..

1 – podporność  wstępna,
2 – podporność  robocza,
3 – podporność  szczytowa

Rodzaje podporności obudowy

Charakterystyki pracy obudowy

a). obudowa sztywna
b). obudowa podatna

1-podporność wstępna,
2-podporność robocza,
3-podporność wzrastająca,
4-podporność malejąca,
5-podporność stała

• obudowy podpierające,
• obudowy podtrzymujące,
• obudowy odgradzające,
• obudowy izolujące,
• obudowy kotwiące,
• obudowy sklejające.

Podział ze względu na sposób

oddziaływania obudowy na górotwór:

Podział ze względu na sposób współpracy obudowy

z górotworem:

• obudowa sztywna - monolityczna lub złożona z elementów
sztywnych, pozbawiona elementów upodabniających,
wykazująca podatność na obciążenia jedynie w granicach
odkształceń materiałowych,

• obudowa podatna, obudowa w której na skutek działania
określonego obciążenia występuje wzajemne przemieszczanie
jej elementów konstrukcyjnych, ale bez trwałych odkształceń,

• obudowa podatna o ograniczonej podporności – obudowa
podatna o złożonej granicznej wartości wzajemnego
przemieszczania się jej elementów konstrukcyjnych, po
osiągnięciu której obudowa pracuje jako sztywna,

• obudowa sztywna upodatniona – obudowa sztywna
wyposażona w elementy upodatniające, wykonane z materiału
o odkształcalności znacznie większej od odkształcalności
nośnej elementów konstrukcyjnych obudowy.

Podział ze względu na czas istnienia

obudowy:

• tymczasowa – obudowa zabezpieczająca wyrobisko w czasie jego

drążenia i usuwana przed wykonaniem obudowy ostatecznej

(np. obudowa przecinek ścianowych),

• wstępna – wykonywana w przodku wyrobiska i stanowiąca część

obudowy ostatecznej (np. obudowa kotwiowa w obudowie mieszanej),

• uzupełniająca – wykonana poza przodkiem wyrobiska i stanowiąca

część obudowy ostatecznej,

• ostateczna – przeznaczona do zabezpieczenia wyrobiska górniczego

podczas całego okresu jego użytkowania.

Ze względu na rodzaj materiału z którego wykonano

obudowę oraz konstrukcję obudowy można wyróżnić

następujące typy obudów:

- obudowę drewnianą,

- obudowę murową (z cegły lub betonitów),

- obudowę betonową

- obudowę torkretową,

- obudowę stalową prostą,

- obudowę stalową łukową,

- obudowę kotwiową,

- obudowę mieszaną (murowo-stalowa, stalowo-

betonowa, stalowo-drewniana),

- obudowę kombinowaną.

Wybór rodzaju obudowy uzależniony jest od następujących

czynników:

- warunków górniczo-geologicznych (rodzaj skał, ciśnienie, głębokość),

- wymiarów poprzecznych wyrobiska,

- przeznaczenia wyrobiska (np. transportowe, wentylacyjne, itp.),

- czasu trwania (istnienia) wyrobiska,

- warunków ekonomicznych.

Obudowa drewniana - stosowana jest w coraz

mniejszym

zakresie

(jako

samodzielna

obudowa

drewniana) ze względu na szereg wad, jak: palność,

szybkie butwienie i próchnienie, stosunkowo (w

porównaniu z innymi materiałami) niska wytrzymałość

drewna oraz duży koszt jak również z uwagi na

ochronę środowiska.

Znajduje ona zastosowanie szczególnie jako

obudowa wzmacniająca inne typy obudów.

Zalety: lekka, łatwa obróbka drewna, obciążona

trzeszczy dzięki temu ostrzega o niebezpieczeństwie

zawału.

Obudowa drewniana

1 - stojaki
2 - stropnica
3 - rozpory
4 - klamry
5 – okładzina (opinka)

Obudowa drewniana

1 - stropnica
2 - stojaki
3 - spągnica
4 - okładzina

Obudowa drewniana

Upodatnienie stojaka drewnianego

Obudowa drewniana

Sposoby połączenia stojaka ze stropnicą

polskie niemieckie szwedzkie

Obudowa drewniana

Sposoby połączenia stojaka ze stropnicą

Wiązanie polskie

a – olunek dobrze wykonany
b – olunek źle wykonany

Obudowa drewniana

OBUDOWA DREWNIANA

Kaszt LINK-N-LOCK

Obudowa murowa lub betonowa - wszystkie ważniejsze wyrobiska

korytarzowe udostępniające jak: przekopy, przecznice, komory oraz

połączenia tych wyrobisk wykonuje się w obudowie kamiennej

murowanej z cegły lub betonitów lub obudowie betonowej.

Obudowy te posiadają sztywną konstrukcję, najlepiej współpracują z

górotworem

nienaruszonym

eksploatacją

lub

górotworem

odprężonym. W wykonaniu są bardzo pracochłonne, są jednak

bardzo trwałe oraz szczelne. Z uwagi na gładkość ścianek

zmniejszają opory przepływającego powietrza.

OBUDOWA MUROWA

(KAMIENNA)

OBUDOWA MUROWA

OBUDOWA MUROWA LUB BETONOWA

OBUDOWA MUROWA LUB BETONOWA -

upodatnienie

Etapy wznoszenia obudowy murowej
- Przykład obudowy tymczasowej i
ostatecznej.

Deskowanie do wykonania obudowy betonowej.
a – drewniane

1 – krążyła drewniana

b – z krążyny metalowej

2 – stojaki drewniane
3 – deskowanie
4 – krążyny metalowe

Obudowa

Obudowa torkretowa

torkretowa „B”

„B”

Torkretowanie

Torkretnica SSB 14

Obudowa torkretowa

Wyrobisko korytarzowe w obudowie ŁP po dokonaniu wzmocnienia warstwą betonu natryskowego

yrobisko korytarzowe w obudowie ŁP po dokonaniu wzmocnienia warstwą betonu natryskowego

OBUDOWA STALOWA

Obudowa metalowa jest obudową najczęściej stosowaną w kopalniach
węgla kamiennego. Wykonana jest z elementów stalowych lub ze
stopów metali lekkich.

Do jej zalet należą:
- duża wytrzymałość,
- trwałość i możliwość wielokrotnego stosowania,
- łatwość oraz szybkość montażu i demontażu,
- mała pracochłonność wykonywania,
- możliwość regeneracji,
- niepalność.

Do jej wad należą:
- duża waga,
- brak odporności na korozję,
- brak szczelności.

OBUDOWA STALOWA

Z uwagi na charakter pracy obudowy te możemy podzielić na:

- podwieszane,

- odrzwiowe: sztywne, podatne, przegubowe,

- kotwiowe,

- zmechanizowane.

1 – stojaki natychmiast podporowe cierne

2 – stropnica z profilu dwuteowego, z szyny,
lub prostki V

Stojak Valent

Stojak cierny SV

Stojak hydrauliczny

SHC

Stojak Valent

OBUDOWA STALOWA

www.hutalab.com.pl

OBUDOWA ŁUKOWA PODATNA typu ŁP

OBUDOWA STALOWA

Schemat obudowy podporowej typu ŁPSpA

Schemat obudowy podporowej typu ŁPSpA--V32/4/6,5

V32/4/6,5×

×3,5.

3,5.

OBUDOWA STALOWA

KSZTAŁTOWNIKI TYPU TH i V

OBUDOWA STALOWA

SPOSOBY ŁĄCZENIA ELEMENTÓW

SPOSOBY ŁĄCZENIA ELEMENTÓW OBUDOWY

OBUDOWY --

zamki (strzemiona)

OBUDOWA STALOWA

Dokręcanie śrub kluczem dynamometrycznym (około 350 kNm)

OBUDOWA STALOWA

Rozpora stabilizacyjna rurowa.

1. Łącznik, 2. Kabłąk, 3. Obejma, 4. Nakrętka M 20.

Ogólny widok

Ogólny widok rozpór wieloelementowych

rozpór wieloelementowych obudowy ŁP

obudowy ŁP

Ogólny widok rozpór obudowy ŁP

OPINKA OBUDOWY – siatki stalowe

Siatka okładzinowa typu zaczepowego

i łańcuchowego

OBUDOWA STALOWA

OPINKA OBUDOWY – siatki stalowe

Siatka

Siatka zgrzewana typu

zgrzewana typu zaczepow

zaczepowego

ego

OBUDOWA STALOWA

b - okładzina żelbetowa na zakładkę
c - okładzina żelbetowa ażurowa
d - okładzina żelbetowa ze zrębem bocznym
e - okładzina ażurowa z okrąglaków drewnianych, desek lub okorków

OKŁADZINY ŻELBETOWE i DREWNIANE

OBUDOWA STALOWA

OKŁADZINY ŻELBETOWE

OBUDOWA STALOWA

OKŁADZINY ŻELBETOWE

OKŁADZINY ŻELBETOWE
i z BLACH STALOWYCH

i z BLACH STALOWYCH

Blachy stalowe

okładziny żelbetowe

OBUDOWA STALOWA

Stopa podporowa

OBUDOWA STALOWA

Stopa podporowa

Wykonywanie izolacji

OBUDOWA ŁP- uszczelnianie

OBUDOWA

OBUDOWA -- kotwiowa

kotwiowa

OBUDOWA - kotwiowa

Kotew wklejana

Kotew mechaniczna – rozprężna

OBUDOWA

OBUDOWA -- kotwiowa

kotwiowa

Kotew rurowo-cierna

OBUDOWA

OBUDOWA –

– kotwowa (kotwy linowe i

kotwowa (kotwy linowe i

strunowe)

Długie kotwie linowe i strunowe

OBUDOWA

OBUDOWA–

– kotwowa

kotwowa

ładunki klejowe

Schemat przykotwienia stropnic obudowy podporowej

OBUDOWA

OBUDOWA -- kotwiowa

kotwiowa

OBUDOWA METALOWA

OBUDOWA METALOWA -- kotwiowa

kotwiowa

Technologia instalowania kotwi wklejanych z wykorzystaniem spoiw

żywicznych w postaci ładunków klejowych

kotwiarka

OBUDOWA METALOWA

OBUDOWA METALOWA -- kotwiowa

kotwiowa

Technologia instalowania kotwi

z wykorzystaniem płynnych

spoiw żywicznych

Technologia instalowania kotwi

z wykorzystaniem spoiw

cementowych w postaci pasty

OBUDOWA MIESZANA

Obudową mieszaną nazywa się obudowę wykonaną z różnego

rodzaju materiału np: stropnice metalowe i stojaki drewniane lub

mury wykonane z cegły. Stosuje się ją w warunkach dużych ciśnień

stropowych,

przy

większych szerokościach

wyrobisk

lub

miejscach wykonania skrzyżowań wyrobisk.

Do ważniejszych typów tej obudowy zaliczamy:

- obudowę stalowo-drewnianą,

- obudowę stalowo-murową,

OBUDOWA MIESZANA

OBUDOWA KOMBINOWANA

Obudowa kombinowana jest odmianą obudowy

mieszanej. Wykonana jest zazwyczaj z więcej niż

dwóch rodzajów obudów (i często materiałów) i

stosowana

jest

bardzo

trudnych

warunkach

górniczo-geologicznych.

OBUDOWA KOMBINOWANA

Ko tw ie struno we 13m

Prostki o kraczające

Sto jaki stalow e

OBUDOWA KOMBINOWANA