Взрывозащитная монолитная перемычка

(51) 21 5/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ того, для повышения устойчивости перемычки за счет перераспределения напряжений в теле перемычки при воздействии на нее ударной волной взрыва, она снабжена не менее чем двумя,предварительно заполненными жидкостью, Гобразными герметичными гофрированными рукавами, имеющими горизонтально и вертикально расположенные участки, установленные между опорными щитами опалубки, при этом каждый вертикальный участок гофрированных рукавов снабжен защитным корпусом, состоящим из двух вертикально установленных швеллерных балок, а каждый горизонтальный участок уложен на почву выработки и пропущен через щит опалубки навстречу действию взрыва, отличается тем, что диаметр горизонтальных рукавов не менее чем в 1,1 раза превосходит диаметр вертикальных рукавов,торцы которых заглушены металлическими крышками равнопрочно соединенными между собой тросами. Техническим результатом изобретения предложенного устройства является повышение надежности работы преграды и избирательного перераспределения напряжений в ее теле.(72) Плотников Валерий Михайлович Токарев Алексей Сергеевич Стефлюк Юрий Михайлович Силинский Геннадий Юрьевич Мозер Дмитрий Владимирович(57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при изоляции пожарных участков в шахтах, опасных по взрывам газа и пыли, а также для защиты объектов гражданской обороны, размещенных в горных выработках, от разрушения взрывом. Задачей данного изобретения является разработка более надежной конструкции взрывозащитной монолитной перемычки. Взрывоустойчивая монолитная перемычка,включающая заполненную быстротвердеющим раствором опалубку, состоящую из двух опорных щитов, установленных в горной выработке, кроме 25888 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при изоляции пожарных участков шахтах, опасных по взрывам газа и пыли, а также для защиты объектов гражданской обороны, размещенных в горных выработках, от разрушения взрывом. Известно устройство для локализации ударных волн аварийных взрывов в шахтах представляющее собой монолитную преграду, возведенную между щитов опалубки. Причем, толщина перемычки (Н) зависит от максимального давления, действующего на перемычку от ударной волны взрыва (Ротр),предела прочности материала перемычки на растяжение (р) и определяется по расчетной зависимости 0 ,5 где- высота или ширина перемычки(принимается большое сечение), м Ротр максимальное давление, действующее на перемычку от ударной волны взрыва, МПа р - расчетное сопротивление материала перемычки на растяжение. МПа (см. А.А.Мясников,Ю.А.Миллер, Н.Е.Комаров, - Вентиляционные сооружения в угольных шахтах. -М, Недра, 1983,1 238-239). Однако такие монолитные перемычки трудоемки при возведении и требуют больших материальных и трудовых затрат, включая повышение надежности их эксплуатации. Наиболее близкой к предложенному техническому решению является конструкция монолитной перемычки, в теле которой под воздействием ударной волны происходит перераспределение напряжений (см. А 1362140 МКП 21 5/00 Взрывоустойчивая монолитная перемычка). Такая перемычка содержит заполненную быстротвердеющим раствором опалубку,состоящую из двух опорных щитов,смонтированных в горной выработке. Между ними установлено не менее двух Г-образных герметичных, заполненных жидкостью рукавов. Каждый вертикальный участок рукавов имеет защитный корпус, состоящий из двух вертикально установленных швеллерных балок. Каждый горизонтальный участок рукавов уложен на почву выработки и пропущен через щит опалубки навстречу действия взрыва. При взрыве ударная волна вначале оказывает давление на горизонтальный участок рукавов, заполненных водой. Это давление передается вертикальному участку, который передает его на стенки балок. Создается дополнительный распор в конструкции перемычки, способствуя ее работе на сжатие в растянутой зоне,что повышает несущую способность перемычки. Недостатком этого устройства является его низкая надежность работы, обусловленная тем, что при одинаковых диаметрах вертикальных и горизонтальных прочных эластичных рукавов,заполненных водой, нагрузка от отраженной от 2 перемычки волны передается через воду одинаково. Величина возникающего в воде давления зачастую недостаточна для возникновения необходимого разгружающего момента в перемычке, создающего перераспределения напряжений в теле перемычки. Надежность работы в таких конструкциях не всегда обеспечивается из-за того, что трудно создать равнопрочное соединение металлических пробок с торцами рукавов, заполняемых водой, через стенки которых передается нагрузка от отраженной ударной волны. Задачей данного изобретения является разработка более надежной конструкции взрывозащитной монолитной перемычки. Техническим результатом изобретения предложенного устройства является повышение надежности работы преграды и избирательного перераспределения напряжений в ее теле (в зоне растягивающих напряжений в теле перемычки создаются сжимающие напряжения). Это достигается тем,что диаметр горизонтальной части Г-образных элементов выполнен не менее, чем в 1,1 раза больше вертикально расположенных между швеллерными балками. Кроме того, равнопрочное соединение торцевых металлических крышек между собой единым тросом в Г-образных (гофрированных) рукавах с водой предотвращает отказы в их работе при взаимодействии с отраженной ударной волной,что повышает несущую способность перемычки. Предложенное конструктивное решение соответствует критериям новизна и существенные отличия. На фиг.1 показан общий вид перемычки на фиг.2 - узелна фиг.3 - разрез А-А с фиг.1 на фиг.4- узелна фиг.5 - расчетная схема перемычки при действии на нее нагрузки от взрыва. Перемычка состоит из опорных щитов 1 опалубки, между которыми установлены не менее двух Г-образных гофрированных рукавов 2,образующих вертикальные и горизонтальные участки, которые предварительно заполнены жидкостью. Каждый вертикальный участок гофрированных рукавов предварительно сжат и заключен в защитный корпус, состоящий из двух вертикально установленных швеллерных балок 3,связанных между собой мягкой проволокой 4. Швеллерные балки 3 установлены в лунки 5,выполненные в кровле и почве выработки на расстояние не менее 0,2 м от стенки опалубки со стороны, противоположной действию взрыва. Каждая горизонтальная ветвь гофрированного рукава на 3-4 м. выходит за опалубку и уложена на почву выработки со стороны предполагаемого действия взрыва и закреплена с ней. Диаметр горизонтальной ветви рукава превосходит диаметр вертикальной части не менее чем в 1,1 раза. Торцы гофрированного рукава, заполненного водой, герметично закрыты металлическими крышками 6, равнопрочно закрепленными к рукавам 2 при помощи зажимов 7 и фиксирующих тросов 8. После установки Г-образных рукавов в опалубку перемычки,последняя заполняется 25888 быстротвердеющим раствором (гипсом). Для осуществления нормального режима проветривания в опалубку перемычки устанавливается проемная труба 9 с лядой. Перемычка работает следующим образом. При возникновении взрыва ударная волна,набегая на перемычку, первоначально оказывает давление на горизонтальный участок заполненного водой гофрированного рукава 2, диаметр которого в 1,1 раза превышает диаметр вертикальной ветви и,согласно закону Паскаля, передает это давление вертикальному участку пропорционально отношению диаметра горизонтального участка к диаметру вертикального участка, который в свою очередь передает давление стенкам швеллерных балок 3,установленным в теле монолитной перемычки и тем самым создает дополнительный распор в конструкции перемычки, способствуя ее работе на сжатие. Длинагоризонтальной ветви рукава 2 определяется по формулеВ/, (м) где С - скорость распространения нагрузки от ударной воздушной волны по воде, м/с (или скорость звука в воде) В - половина расстояния между вертикальными участками рукава, м- скорость распространения волны в теле перемычки, м/с. Расчеты показывают, что длина горизонтального участка ветви должна быть не менее 3 м. Диаметр горизонтального участка гофрированного рукава должна превосходить диаметр вертикального участка не менее, чем в 1,1 раза. В результате взаимодействия ударной воздушной волны с перемычкой, наряду с основным изгибающим моментом возникает разгружающий момент, вызванный эксцентриситетом приложения нагрузки(см. фиг.5). Максимальный изгибающий момент в теле перемычки определяется из выраженияпл где Мпл - момент, вызванный действующей на перемычку нагрузкой от ударной волны взрыва,КНм- усилия распора, КН- момент вызванный приложением силыс эксцентриситетом , (м) (см. фиг.5) гор - внутренний диаметр горизонтальной ветви рукава, мвер - внутренний диаметр вертикальной ветви рукава, м. Эксцентриситеты,проведенные методом сравнения на моделях перемычек, показали, что использование предлагаемого технического решения в моделях монолитных перемычек позволяет при прочих одинаковых условиях проведения экспериментов снизить возникающее напряжение в теле перемычки от действия взрыва примерно на 20-25. При этом увеличивается площадь сжатой зоны в теле модели перемычки, что положительно влияет на прочность конструкции в целом. Это позволяет уменьшить поперечные размеры новой перемычки по сравнению с существующей и снизить ее материалоемкость. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Взрывоустойчивая монолитная перемычка,включающая заполненную быстротвердеющим раствором опалубку, состоящую из двух опорных щитов, установленных в горной выработке, кроме того, для повышения устойчивости перемычки за счет перераспределения напряжений в теле перемычки при воздействии на нее ударной волной взрыва, она снабжена не менее чем двумя,предварительно заполненными жидкостью, Гобразными герметичными гофрированными рукавами, имеющими горизонтально и вертикально расположенные участки, установленные между опорными щитами опалубки, при этом каждый вертикальный участок гофрированных рукавов снабжен защитным корпусом, состоящим из двух вертикально установленных швеллерных балок, а каждый горизонтальный участок уложен на почву выработки и пропущен через щит опалубки навстречу действию взрыва, отличающийся тем,что диаметр горизонтальных рукавов не менее чем в 1,1 раза превосходит диаметр вертикальных рукавов, торцы которых заглушены металлическими крышками равнопрочно соединенными между собой тросами.