Водонепроницаемые рудничные перемычки

в

ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЕ РУДНИЧНЫЕ ПЕРЕМЫЧКИ устраиваются для ограждения подземных горных выработок от внезапного затопления водой. Чтобы перемычка удовлетворяла своему назначению, она д. б. сооружена из водонепроницаемого материала, соответствующего по своей прочности ожидаемому давлению на нее воды, и иметь прочные, также водонепроницаемые опоры. В рудничных условиях для размещения опор выбирают устойчивые, нетрещиноватые породы, однако не слишком твердые, для того чтобы врубы для опор могли быть сделаны без взрывных работ, вызывающих появление трещин.

Во всякого рода перемычках через толщу их пропускаются следующие трубы: а) водоотливная, в нижней части перемычки, для стока воды при возведении перемычки и впоследствии, если потребуется, для спуска воды из-за перемычки; труба эта снабжается вентилем; б) воздушная - для вывода воздуха из-за перемычки, по мере заполнения водой изолируемого пространства; трубу располагают возможно выше и наружный конец ее загибают кверху; после выхода воздуха на нее навинчивают манометр, указывающий давление воды на перемычку; в) в виду того, что окончательная заделка перемычки производится со стороны изолируемого пространства, в перемычке устраивают лаз для рабочих, занятых сооружением перемычки; по окончании работ его закрывают либо деревянной пробкой, либо специальной крышкой. В некоторых случаях водонепроницаемая рудничная перемычка не должна препятствовать дальнейшему движению по изолируемой выработке; тогда в перемычке устанавливают раму и на последнюю навешивают достаточной прочности дверь, которая и должна выдерживать ожидаемое давление воды. Чтобы при сооружении водонепроницаемой рудничной перемычки вода, протекающая по выработке, не попадала в углубления, заготовленные для опор, сзади перемычки устраивают невысокую плотинку, через которую пропускают трубу, отводящую воду, минуя перемычку.

В зависимости от срока службы и ожидаемого давления водонепроницаемые рудничные перемычки сооружают из дерева, кирпича, камня, бетона, железобетона и металла. Деревянные водонепроницаемые рудничные перемычки сооружают из прямоугольных брусьев (твердых пород дерева), располагаемых горизонтально либо, вертикально. Концы брусьев заводят в соответствующие врубы, проводимые в стенках выработки. Все щели между брусьями, а также опорами и стенками выработки законопачивают мхом или просмоленной паклей и расклинивают деревянными клиньями. Толщина деревянной водонепроницаемой рудничной перемычки определяется по формуле:

Толщина деревянной водонепроницаемой рудничной перемычки

где I - свободная длина бруса в см, р - давление воды в кг/см2 и k - допускаемое напряжение материала на изгиб. Второй тип деревянных водонепроницаемых рудничных перемычек, выдерживающих значительные давления, - перемычки клинчатые, изготовляемые из брусьев в форме усеченной пирамиды. Брусья укладывают волокнами по направлению давления, образуя перемычку, имеющую вид усеченной пирамиды со сферическими основаниями.

Кирпичные цилиндрические водонепроницаемые рудничные перемычки

Кирпичные водонепроницаемые рудничные перемычки бывают трех типов: а) цилиндрические (фиг. 1), представляющие собой часть полого вертикального цилиндра, ограниченного радиальными плоскостями; б) сферические (фиг. 2),имеющие форму сегмента, вырезанного из полого шара радиальными плоскостями, и в) пирамидальные.

Кирпичные сферические водонепроницаемые рудничные перемычки

Толщина цилиндрической водонепроницаемой рудничной перемычки определяется из формул:

Толщина цилиндрической водонепроницаемой рудничной перемычки

где R и r - наружный и внутренний радиусы кривизны, а - угол наклона опорных плоскостей, b - ширина выработки, k - допускаемое напряжение на сжатие. Для пород средней твердости r = 1,5; b и a/2 ≈ 20°; для твердых пород r = b и a/2 ≈ 30°. Для сферических водонепроницаемых рудничных перемычек:

Для сферических водонепроницаемых рудничных перемычек

Для расчета принимается наибольший из размеров выработки: b (ширина) или h (высота). По наибольшему размеру определяется r из соотношения: r = 2b; r = 1,7b и r = 1,5b, тогда a/2 ≈ 15°; 17°; 19°. Если при расчете сферических и пирамидальных водонепроницаемых рудничных перемычек получаются значительные величины для S, тогда перемычка составляется из нескольких слоев, связанных кладкой или слоем раствора (фиг. 1 и 2). Бетонные водонепроницаемые рудничные перемычки делают пирамидальной формы и рассчитывают по тем же формулам, что и каменные. Железобетонные водонепроницаемые рудничные перемычки устраивают в случае недостаточной устойчивости боковых пород выработки. По Кёнену (Koenen), толщина перемычки определяется из формулы

По Кёнену (Koenen), толщина перемычки

Площадь поперечного сечения железа на единицу высоты

Площадь поперечного сечения железа на единицу высоты

где k - допускаемое напряжение на сжатие бетона - 20—30 кг/см2 и k1 - допускаемое напряжение на растяжение для железа - 900 кг/см2. Во всех случаях, когда боковые породы выработки недостаточно устойчивы, спереди и сзади водонепроницаемой рудничной перемычки на некоторое расстояние возводят бетонную крепь (фиг. 1 и 3).

Спереди и сзади водонепроницаемой рудничной перемычки на некоторое расстояние возводят бетонную крепь

При давлениях свыше 30—40 atm применяются водонепроницаемые рудничные перемычки, состоящие из ряда чугунных колец, располагаемых по выработке на длину 10—20 м с заливкой бетоном зазоров между кольцами и стенками выработки (фиг. 4).

При давлениях свыше 30—40 atm применяются водонепроницаемые рудничные перемычки, состоящие из ряда чугунных колец

Как общее правило, сопротивление материала, из которого сооружается перемычка, д. б. больше ожидаемого давления воды на перемычку.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.