RU2219350C1 - Mine hydraulic insulation bridge - Google Patents

Abstract

FIELD: underground water development works, water proofing of flooded sections and mine workings, for instance, in coal mines. SUBSTANCE: bridge includes concrete wall contacting enclosing rocks, metal tube with limiting ribs, steel space reinforcement and ring seal. The latter comes in the form of heat-insulation elastic material in the form of U- shaped sections and lateral stiffening ribs. Limiting rib of metal tube with ring seal is positioned in face of bridge on side of attack by aggressive mine water. Area of surface of limiting rib of metal tube with ring seal is equal to area of face surface of bridge. Due to this direct contact of concrete with aggressive mine water is avoided. EFFECT: raised water-proofness of body of bridge thanks to prevention of direct contact between face surface of bridge and aggressive mine water. 5 dwg

Description

Изобретение относится к подземным гидротехническим сооружениям и может быть использовано для гидроизоляции затопленных участков и обводненных горных выработок, например, в угольных шахтах.The invention relates to underground hydraulic structures and can be used for waterproofing flooded areas and waterlogged mine workings, for example, in coal mines.

Известна конструкция гидроизоляционной перемычки, состоящая из бетонных стенок, контактирующих с вмещающими породами, металлической трубы-лаза с люком и камеры, выполненной между стенками и трубой-лазом и заполненной сжатым воздухом (Авторское свидетельство СССР № 317809, МКИ Е 21 F 17/14, 1968).A known design of a waterproofing bridge, consisting of concrete walls in contact with the host rocks, a metal manhole pipe with a manhole and a chamber made between the walls and the manhole pipe and filled with compressed air (USSR Author's Certificate No. 317809, MKI E 21 F 17/14, 1968).

Однако данная конструкция не дает возможности достижения непроницаемости для подземных вод, вследствие образования кольцевой полости (по контакту металлической трубы-лаза и бетона перемычки), возникающей в результате температурных колебаний и усадки бетона, а также утечки воздуха из камеры. В этом случае для герметизации контактов обычно осуществляют их многократную опрессовку тампонажным материалом, через многочисленные патрубки, оборудованные в металлической трубе-лазе.However, this design does not make it possible to achieve impermeability to groundwater, due to the formation of an annular cavity (at the contact of a metal pipe-manhole and concrete bridges), resulting from temperature fluctuations and shrinkage of concrete, as well as air leakage from the chamber. In this case, to seal the contacts, they are usually repeatedly pressurized with grouting material, through numerous nozzles equipped in a metal tube-manhole.

Известна также конструкция гидроизоляционной перемычки, включающая бетонную стенку, контактирующую с вмещающими породами, металлическую трубу-лаз с ограничительными ребрами, стальную пространственную арматуру и кольцевое уплотнение, выполненное из теплоизоляционного эластично-упругого материала в виде секций с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости (Авторское свидетельство СССР № 929875, МКИ Е 21 F 17/14, 1982).Also known is the design of the waterproofing bridge, including a concrete wall in contact with the enclosing rocks, a metal pipe-manhole with restrictive ribs, steel spatial reinforcement and an annular seal made of heat-insulating elastic material in the form of sections with a U-shaped profile and transverse stiffeners (USSR author's certificate No. 929875, MKI E 21 F 17/14, 1982).

Недостатком известной конструкции является то, что она решает только вопрос ликвидации кольцевой полости и не повышает водонепроницаемости остальной части тела перемычки, а также ее сложность, обусловленная необходимостью установки ребер жесткости и расположения между ними кольцевого уплотнения на наружной поверхности трубы-лаза по всей ее длине.A disadvantage of the known design is that it solves only the elimination of the annular cavity and does not increase the waterproofness of the rest of the body of the jumper, as well as its complexity, due to the need to install stiffeners and the location between them of the annular seal on the outer surface of the pipe-hole along its entire length.

Целью изобретения является повышение герметичности тела перемычки за счет изоляции торцевой поверхности перемычки от непосредственного контакта с агрессивными шахтными водами.The aim of the invention is to increase the tightness of the body of the jumper due to the isolation of the end surface of the jumper from direct contact with aggressive mine water.

Поставленная цель достигается тем, что в шахтной гидроизоляционной перемычке, ограничительное ребро металлической трубы-лаза с кольцевым уплотнением расположено в торце перемычки со стороны действия агрессивных шахтных вод, при этом площадь поверхности ограничительного ребра металлической трубы-лаза с кольцевым уплотнением равна площади торцевой поверхности перемычки (т.е. предотвращается непосредственный контакт бетона с агрессивными шахтными водами).This goal is achieved by the fact that in the shaft waterproofing lintel, the restrictive edge of the metal pipe-manhole with an o-ring is located at the end of the jumper from the side of the aggressive mine water, while the surface area of the restrictive edge of the metal pipe-manhole with an o-ring is equal to the area of the end surface of the jumper ( i.e. direct contact of concrete with aggressive mine water is prevented).

На фиг.1 показана гидроизоляционная перемычка, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - металлическая труба-лаз с кольцевым уплотнением; на фиг.4 - секция кольцевого уплотнения; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4.Figure 1 shows a waterproofing jumper, a General view; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - metal pipe-manhole with an annular seal; figure 4 - section of the annular seal; figure 5 is a section bB in figure 4.

Шахтная гидроизоляционная перемычка включает бетонную стенку 1, контактирующую с вмещающими горными породами, металлическую трубу-лаз 2 и стальную пространственную арматуру 3. На металлической трубе-лазе 2 укреплены ограничительные ребра 4 и 5 с внутренним радиусом r, соответствующим внешнему радиусу трубы-лаза. Ограничительные ребра 4 и 5 исключают возможность сдвига трубы-лаза 2 относительно бетонной стенки 1. На внутренней поверхности ограничительного ребра 4, находящегося со стороны действия агрессивных шахтных вод, расположено кольцевое уплотнение 6, выполненное из эластичного материала, например уретанового эласторола марки СКУ-ПФЛ или СКУ-7. Кольцевое уплотнение 6 состоит из секций 7 с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости 8.The waterproofing shaft includes a concrete wall 1 in contact with the host rocks, a metal pipe-laz 2 and steel spatial reinforcement 3. On the metal pipe-manhole 2, restrictive ribs 4 and 5 with an internal radius r corresponding to the external radius of the pipe-manhole are fixed. The restriction ribs 4 and 5 exclude the possibility of the pipe-hole 2 being shifted relative to the concrete wall 1. On the inner surface of the restriction rib 4 located on the side of aggressive mine water, there is an annular seal 6 made of an elastic material, for example, SKU-PFL urethane elastrol or SKU-7. O-ring 6 consists of sections 7 with a U-shaped profile and transverse stiffeners 8.

Количество ребер жесткости 8 выбирают, исходя из конструктивных соображений, с учетом длины секций 7. Каждая секция 7 кольцевого уплотнения 6 имеет ширину а=300 мм, толщину в=100 мм и поперечные ребра жесткости 8 шириной c=d=e=g=50 мм.The number of stiffeners 8 is selected based on design considerations, taking into account the length of the sections 7. Each section 7 of the O-ring 6 has a width a = 300 mm, a thickness b = 100 mm and transverse stiffeners 8 with a width c = d = e = g = 50 mm

Такое сечение секции 7 кольцевого уплотнения 6, по сравнению с листовым покрытием, позволяет добиться его плотного прилегания к ограничительному ребру за счет действия вертикальных и касательных напряжений. При отсутствии ребер жесткости 8, секции 7 кольцевого уплотнения 6 не могут быть достаточно точно и надежно зафиксированы на поверхности ограничительного ребра 4. Кроме того, в этом случае представляет трудность достижение необходимого сцепления бетона перемычки с кольцевым уплотнением 6.Such a section of section 7 of the annular seal 6, in comparison with the sheet coating, allows to achieve its tight fit to the bounding rib due to the action of vertical and shear stresses. In the absence of stiffeners 8, sections 7 of the annular seal 6 cannot be accurately and reliably fixed to the surface of the restrictive rib 4. In addition, in this case, it is difficult to achieve the necessary adhesion of the concrete of the lintel to the annular seal 6.

В тело бетонной стенки 1 вмонтированы опрессовочные патрубки 9. Для контроля герметичности возведенной перемычки последняя снабжена трубой 10 с манометром 11.In the body of the concrete wall 1, crimping pipes 9 are mounted. To control the tightness of the erected bridge, the latter is equipped with a pipe 10 with a pressure gauge 11.

Металлическая труба-лаз 2 снабжена с обеих сторон металлическими крышками 12, закрепляемыми болтовыми соединениями 13. Между фланцами металлической трубы-лаза 2 и крышками 12 установлены уплотнительные прокладки 14.The metal pipe-laz 2 is equipped on both sides with metal caps 12 fixed by bolt connections 13. Between the flanges of the metal pipe-manhole 2 and the covers 12 are installed gaskets 14.

Гидроизоляционную перемычку возводят следующим образом.Waterproofing jumper is erected as follows.

Для изоляции обводненных, например тупиковых, выработок в месте установки перемычки извлекают горную породу для устройства кольцевого клинового вруба 15. Поверхность вруба зачищают и покрывают торкрет бетоном. Во врубе устанавливают стальную пространственную арматуру 3, обеспечивающую жесткость и прочность бетонной стенки 1, концы элементов арматуры заделывают во вмещающие породы. Внутри пространства, предназначенного для сооружения бетонной стенки, монтируют металлическую трубу-лаз 2.To isolate waterlogged, for example, dead-end, workings at the jumper installation site, rock is removed for the device of the ring wedge cut 15. The surface of the cut is cleaned and covered with shotcrete with concrete. In the cut, steel spatial reinforcement 3 is installed, providing rigidity and strength of the concrete wall 1, the ends of the reinforcement elements are sealed in the enclosing rocks. Inside the space intended for the construction of a concrete wall, a metal pipe-laz 2 is mounted.

На внешней стороне металлической трубы-лаза 2 укрепляют ограничительное ребро 4, на котором монтируют секции 7 кольцевого уплотнения 6 посредством торцевого соединения. Для этих целей в торцевых частях секций 7 предусматривают отверстия 16.On the outside of the metal pipe-hole 2 reinforce the restrictive rib 4, on which are mounted sections 7 of the annular seal 6 by means of an end connection. For these purposes, holes 16 are provided in the end parts of sections 7.

После установки металлической трубы-лаза 2 и ограничительного ребра 4 возводят опалубку, и сооружают бетонную стенку 1. Затем по специально пробуренным шпурам 17 через опрессовочные патрубки 9, скрепляющими растворами, например, на основе эпоксидных смол марки ЭПС-1, осуществляют опрессовку контактов бетонной стенки 1 с окружающими горными породами. По окончании опрессовки этих контактов производят контроль герметичности основных узлов перемычки. Для этого к герметично установленной в бетонной стенке 1 трубе 10 с манометром 11 подводят сжатый воздух, который подают за тело перемычки в тупиковую выработку. Испытания производят под давлением, равным возможному гидростатическому давлению. В случае утечки воздуха, фиксируемой по показанию манометра 11, разбуривают шпуры 17 и осуществляют повторную опрессовку контактов бетонной стенки 1 с окружающими горными породами до полной их герметизации.After installing the metal pipe-manhole 2 and the restrictive rib 4, the formwork is erected and the concrete wall 1 is built. Then, using specially drilled holes 17 through the crimping nozzles 9, fastening solutions, for example, based on epoxy resins of the EPS-1 brand, the contacts of the concrete wall are pressed 1 with surrounding rocks. At the end of the crimping of these contacts, the tightness of the main jumper nodes is checked. To do this, compressed air is supplied to a pipe 10 with a pressure gauge 11 which is hermetically installed in the concrete wall 1 and is supplied to the dead end for the bulkhead body. Tests are performed under pressure equal to the possible hydrostatic pressure. In the event of an air leak recorded by the pressure gauge 11, drill holes 17 and re-pressurize the contacts of the concrete wall 1 with the surrounding rocks until they are completely sealed.

Секции 7 кольцевого уплотнения 6 с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости 8 обладают высокими физико-механическими свойствами, хорошей адгезией с металлом и бетоном и позволяют надежно изолировать контакт между трубой-лазом и бетонной стенкой от проникновения агрессивных шахтных вод в кольцевую полость, возникающую по контакту металлической трубы-лаза и бетона перемычки в результате температурных колебаний и усадки бетона.Section 7 of the O-ring seal 6 with a U-shaped profile and transverse stiffeners 8 have high physical and mechanical properties, good adhesion to metal and concrete and can reliably isolate the contact between the pipe-manhole and the concrete wall from the penetration of aggressive mine water into the annular cavity, arising from the contact of a metal pipe-manhole and concrete bridges as a result of temperature fluctuations and shrinkage of concrete.

Предлагаемая конструкция шахтной гидроизоляционной перемычки позволяет не только надежно изолировать кольцевую полость, но и повысить водонепроницаемость всего тела перемычки.The proposed design of the shaft waterproofing bridge allows not only to reliably isolate the annular cavity, but also to increase the water resistance of the entire body of the bridge.

Claims (1)

Шахтная гидроизоляционная перемычка, включающая бетонную стенку, контактирующую с вмещающими породами, металлическую трубу-лаз с ограничительными ребрами, стальную пространственную арматуру и кольцевое уплотнение, выполненное из теплоизоляционного эластично-упругого материала в виде секций с П-образной формой профиля и поперечными ребрами жесткости, отличающаяся тем, что ограничительное ребро металлической трубы-лаза и кольцевое уплотнение расположены в торце перемычки со стороны действия агрессивных шахтных вод, при этом площадь поверхности ограничительного ребра металлической трубы-лаза с уплотнением равна площади торцевой поверхности перемычки.Mine waterproofing bridge, including a concrete wall in contact with the host rocks, a metal pipe-manhole with restrictive ribs, steel spatial reinforcement and an annular seal made of heat-insulating elastic material in the form of sections with a U-shaped profile and transverse stiffeners, characterized the fact that the restrictive edge of the metal pipe-manhole and the O-ring are located at the end of the bridge on the side of the action of aggressive mine water, while the area the surface of the restrictive rib of the metal pipe-manhole with a seal is equal to the area of the end surface of the jumper.

Images