Obudowy złożone z zestawów metalowych zwykłych

Zestawy zwykłe obudowy metalowej jako odrzwia stalowe są powszechnie stosowanymi zestawami obudowy zarówno wyrobisk korytarzowych jak i wyrobisk wybierkowych. Ze względu na kształt użytych elementów podstawowych odrzwia dzielą się na:

• prosto-linowej złożone z elementów prostoliniowych
• łukowe, których część przylegająca do stropu wyrobiska składa się wyłącznie z elementów łukowych.

Pod względem współpracy z górotworem odróżnia się odrzwia sztywne i odrzwia podatne.

Obudowa metalowa odrzwiami prostokątnymi złożone są ze stojaków pojedynczych metalowych i stropnic metalowych zwykłych. Obudowa taka jest obudową sztywną. Obudowa odrzwiona prostokątna podatna złożona jest z 2 lub więcej stojaków podatnych natychmiast podporowych i stropnicy metalowej zwykłej. Taką obudowę stanowi obudowa odrzwiami złożonymi z dwóch lub trzech stojaków.

Obudowa metalowa odrzwiami łukowymi stanowi obudowę powszechnie stosowaną do obudowy wyrobisk korytarzowych.

Podstawowe odrzwia łukowa podatne złożone są z elementów:
- łuku ociosowych
-łuki stropnicowe
-strzemiona łączące łuki ociosowe z łukiem stropnicowym. 

Strzemiona - wykonane są ze stali St-3, przy czym kłąbak wykonany jest z pręta okrągłego, a jarzmo z kształtownika. Służą do łączenia elementów obudowy, działają jak zamki cierne, zapewniają zsunięcie się połączonych elementów łukowych pod wpływem nacisku górotworu do założonych konstrukcyjnie wymiarów.

1. Łuk stropnicowy o profilu V
2. Łuk ociosowy o profilu V
3. Kabłąk
4. Jarzmo Profilowe
5. Nakrętka ze śrubą

Źródło zdjęcia: http://www.heisi.pl

Rozpory - obok rozparcie oraz zapewnienia współpracy poszczególnych odrzwi ustalają również odległość, w jakiej stawiane są odrzwia. Obecnie stosuje się rozpory stalowe wykonane fabrycznie z profilów korytarzowych jako rozpory o dwustronnym kierunku działania.
Ze względu na liczbę elementów składowych w konstrukcji rozpory rozróżnia się:

• rozpory jednoelementowe wykonane z kątników lub ceowników
• rozpory wieloelementowe składające się z łącznika oraz innych elementów

 Okładziny - stanowią istotny element obudowy odrzwionej podatnej. Zapewniają one zarówno opięcie wyłamu skalnego wyrobiska, jak również rozparcie i powiązanie poszczególnych odrzwi.

Opięcie wyłamu skalnego:

• zabezpiecza ludzi i urządzenia pracujące w wyrobisku przed opadem odłamków skalnych 
• przenosi ciśnienie górotworu na odrzwia
• przeciwdziała odprężeniu się skał za obudową

Okładziny mogą być drewniane, żelbetowe i stalowe. Spośród okładzin stosowanych stalowych są obecnie stosowane okładziny MM oraz siatki okładzinowe, chociaż coraz częściej stosuje się siatki okładzinowe dwuzaczepne, jednozaczepne czy łańcuchowe.

Odmiany obudowy łukowej podatnej:
ŁPZ - łuk podatny zamknięty
ŁPP - łuk podatny podwyższany
ŁPO - łuk podatny o ograniczonej podatności

Stojaki

Stojaki metalowe - są elementem obudowy indywidualnej stosowanej głównie do zabezpieczenia odcinków wyrobisk ścianowych i podścianowych. Stojaki metalowe można podzielić na stojaki pojedyncze i rozsuwne.

Stojaki rozsuwne - złożone z kilku części, można je rozsuwać na określoną długość. Sztywne lub podatne.
Podatne: dzielą się na cierne i hydrauliczne. W stojakach ciernych nacisk stropu przejmowany jest przez zamek działający na zasadzie tarcia, w stojakach hydraulicznych przez ciecz którą stanowi olej lub emulsja olejowo wodna. Istotną cechą stojaków jest ich podporność - czyli zdolność do podpierania stropu.
Podporność:

• zaciskowa : która nadaje się stojakowi przez rozparcie go pod stropnicą
• roboczą: czyli nominalną którą osiąga stojak pod naciskiem stropu po zsunięciu go o pewną długość zależna od typu stojaka
• maksymalną: czyli szczytową, równa wytrzymałości stojaka na wyboczenie, po jej przekroczeniu stojak ulega zniszczeniu. 

Stojaki cierne - podobnie jak stojak rozsuwny, złożony jest z trzech zasadniczych części:
-rdzennika
-spodnika
-zamka z klinami

 Źródło obrazka: http://epyjtrus.pl


Stojaki hydrauliczne - złożone są z cylindra, rdzennika, zaworów i elementów układu hydraulicznego.
Zadanie zamka w stojaku hydraulicznym spełnia zawór przelewowy, przy czym podporność stojaka zależy od ustalonego ciśnienia otwierającego ten zawór. Rozparcie stojaka następuje przy wytworzeniu ciśnienia cieczy w komorze roboczej przez pompę hydrauliczną, przez co stojak uzyskuje podporność wstępną.

Po rozparciu stojaka odcina się morę roboczą od zasilania.
Stojaki hydrauliczne dzieli się na dwa typy:

• stojaki z zasilaniem własnym o zamkniętym obiegu cieczy 
• stojaki z zasilaniem centralnym

Praca stojaków zasilanych centralnie, polega na doprowadzeniu z zewnątrz medium hydraulicznego znajdującego się pod odpowiednim ciśnieniem.

Stropnica zwykła - sztywna belka przeznaczona do podtrzymywania stropu wyrobiska górniczego, nieprzystosowana do łączenia jej z innymi stropnicami w ciągu, pracuje na zginanie.

Stropnica giętka- może być wykonana z liny stalowej, łańcucha itd. Po namocowaniu jej  punktach podtrzymuje ona strop wyrobiska, pracując na rozciąganie.

Stropnica członowa - jest stropnicą przystosowaną do łączenia jej z innymi stropnicami tego samego typu w sposób umożliwiający wzajemne ich usztywnienie, oraz mocowanie wysięgników. Stropnice tego typu stosowane są wyłącznie jako element obudowy wyrobisk ścianowych.
Można je podzielić na strzemionowe i bezstrzemionowe. 

Obudowa metalowa

Obecnie w wyrobiskach chodnikowych stosuje się głównie obudowę chodnikową stalową. Jest ona znacznie wytrzymalsza na ciśnienie górotworu niż obudowa drewniana, trwalsza, szybsza w montażu, można jej użyć wielokrotnie co w efekcie powoduje, że jest tańsza w eksploatacji. Rozróżniamy obudowę stalową sztywną i podatną.

Obudowa stalowa sztywna

Obudowa sztywna ma sporadyczne zastosowanie w skałach sztywnych, gdzie nie jest dopuszczalne obniżenie stropu. zastosowanie w skałach sztywnych, gdyż nie dopuszcza ona do pękania i obniżania się stropu.

Obudowa stalowa sztywna może być zbudowana z:

¾    odrzwi prostokątnych złożonych ze stropnicy podpartej sztywnymi stojakami, całość połączona jest na sztywno tzw. butami,

¾    odrzwi łukowych połączonych ze sobą przy pomocy złączy sztywnych. 

Obudowa stalowa podatna

Najpopularniejszym przedstawicielem tego typu obudowy stosowanym w wyrobiskach korytarzowych są odrzwia wykonane z łuków podatnych, inaczej  krótko obudowa ŁP. Obudowa ta znalazła w górnictwie bardzo szerokie zastosowanie. Stosowana jest do obudowy wyrobisk korytarzowych, gdzie występują duże ciśnienia pionowe i boczne. Jest w znacznym stopniu odporna na duże ciśnienia statyczne pionowe i boczne oraz ciśnienie dynamiczne.

Odrzwia składają się z łuku stropnicowego i dwóch łuków ociosowych, łączonych strzemionami (rys. 23). Przy większych przekrojach odrzwi stosuje się obudowę czteroczęściową, składającą się z dwóch łuków ociosowych i dwóch łuków stropnicowych.

W skład obudowy łukami podatnymi wchodzą również okładziny, rozpory, a przy miękkich spągach płyty spągowe ( betonowe tzw. pestki lub stalowe).

Źródło: Czek.eu

Rodzaje wiązań obudowy drewnianej

Wiązanie polskie 

Wymaga wykonania w grubszym końcu stojaka półokrągłego wycięcia, tzw. olunku, w którym to wycięciu spoczywa stropnica. Olunek (rys. 3) wykonuje się cylindryczną piłą mechaniczną na powierzchni lub siekierą na miejscu zabudowy.

 

 

Rys.3. Wiązanie polskie

a) olunek dobrze wykonany

b) olunek źle wykonany

Wiązanie polskie jest łatwe do wykonania i pracuje dobrze przy nacisku pionowym na stropnicę. Przy nacisku bocznym stojaki mają tendencję do zsuwania się do wyrobiska. W takich przypadkach zabezpiecza się odrzwia rozporą zwaną podstropnicą (rys.4).

Do błędów najczęściej spotykanych przy wykonywaniu w przodkach olunku należą: wykonanie olunku piłą ręczną, wykonanie olunku wąskiego i głębokiego, niewłaściwy dobór średnicy stojaka do średnicy stropnicy, wykonanie olunku w płaszczyźnie skośnej do osi stojaka.

Wiązanie niemieckie

Wiązanie niemieckie (rys. 5) wymaga dokładnego wykonania. Wiązanie to pracuje dobrze zarówno przy ciśnieniu pionowym z góry, jak i przy ciśnieniu z boku.  

Rys. 5. Wiązanie niemieckie

a) na ciśnienie z góry,

b) na ciśnienie z boku,

c, d)— wadliwe wykonanie wiązania

Wiązanie szwedzkie

Wiązanie szwedzkie (rys. 6), stosowane przy ciśnieniach występujących od stropu i ociosów. Polega na styku płaszczyzny stojaka i stropnicy pod pewnym kątem.  

 Materiały ze strony czek.eu

Obudowa podporowa

Drewniana jest obudową, której elementy podstawowe (stojaki i stropnice) wykonane są z drewna. Zestawami obudowy drewnianej są odrzwia i stosy. Ze względu na właściwości drewna obudowa drewniana jest stosowana jako tymczasowa głównie do wzmacniania istniejącej obudowy, przebudowy wyrobisk oraz jako wzmocnienie wyrobisk przyścianowych w postaci stosów.

Stojaki - tzw krzyże stosowane są rzadko samodzielne jako obudowa górnicza i tylko tam gdzie strop jest odpowiednio zwięzły oraz wytrzymały.

Stropnice - wraz z okładzinami stosuje się jako obudowę górniczą wówczas, gdy strop jest słaby a ociosy wytrzymałe. Stropnice osadzone są w gniazdkach wykutych w mocnych skałach ociosowych lub oparte na stalowych wspornikach zakotwionych w ociosie.

Odrzwia - stanowią pojedynczy zwykły zestaw obudowy złożonej ze stropnicy, co najmniej dwóch stojaków i elementów pomocniczych. Rozróżnia się odrzwia zwykłe otwarte lub zamknięte, stosowane tam gdzie występuje wyciskanie spągu. Stojaki ze stropnicą łączone są za pomocą wiązań.

Obudowy wyrobisk górniczych

Zadania i znaczenie obudowy wyrobiska górniczego:

• ochrona ludzi przed uderzeniem odłamkami skał
• zabezpieczenie przed zawałem
• zapewnienie przez ustalony czas stateczności wyrobiska 

Inne zadania:

• niedopuszczenie do wypływu do wyrobiska gazów lub wód ze skał otaczających
• izolacja wyrobiska od ognisk pożarowych
• zmniejszenie oporów powietrze przepływającego przez wyrobisko

 Po względem technicznym obudowa powinna być:

• wytrzymała oraz łatwa do wykonania i wymiany
• odporna na gnicie i korozję
• łatwa do transportu
• tania, wykonana z dostępnych na rynku materiałów krajowych, przy możliwie małym nakładzie robocizny.

Prawidłowe dobranie i wykonanie obudowy górniczej ma duże znaczenie dla:

• bezpieczeństwa ludzi pracujących pod ziemią
• bezawaryjnego prowadzenia ruchu
• ekonomicznych wyników kopalni

Rodzaj obudowy górniczej dla danego wyrobiska dobiera się ze względu na:

• wielkość, rodzaj i kierunek spodziewanego ciśnienia górotworu
• rodzaj skał
• wymagany przekrój poprzeczny wyrobiska
• przeznaczenie wyrobiska
• przewidywany czas użytkowania wyrobiska

 Zasadniczo wszystkie dostępne wyrobiska podziemne powinny być zabezpieczone obudową górnicza przed obrywaniem się skał.

Wybór materiałów do obudowy: drewno, stal, beton, stopy metali lekkich, mur, tworzywa sztuczne.

Drewno-zalety:

• ma znaczną wytrzymałość przy niewielkiej stosunkowo gęstości 
• jest łatwe do obróbki, transportu i składowania 
• suche drewno trzeszczy zanim się złamie

Drewno-wady:

• ograniczona trwałość w skutek niszczącej działalności organizmów roślinnych, powodujących butwienie i próchnienie
• palność i jednorazowość pełnowartościowego użycia

 Stal i stopy metali lekkich-zalety:

• duża wytrzymałość
• niepalność 
• trwałość i możliwość wielokrotnego zastosowania
• możliwość łatwego dostosowania kształtu obudowy do kształtu wyrobiska

  Stal i stopy metali lekkich-wady:

• wrażliwość na działanie wód agresywnych
• duża masa elementów obudowy

 Mur i beton-zalety:

• ogniotrwałość
• długotrwałość
• duża odporność na obciążenia statyczne i czynniki atmosferyczne

  Mur i beton-wady:

• mała wytrzymałość na obciążenia dynamiczne
• mała wytrzymałość na rozciąganie i zginanie
• duży ciężar objętościowy

Żelbet-zalety:

• ogniotrwałość i długotrwałość
• odporność na ciśnienie statyczne i dynamiczne 
• mały koszt utrzymania
• możliwość wykonania konstrukcji o dowolnym kształcie

 Żelbet-wady:

•  duży ciężar objętościowy
• trudność w dokonaniu przebudów

Obudowa górnicza - to konstrukcje, urządzenie lub zespół urządzeń zabudowanych w wyrobisku górniczym, służącym do jego zabezpieczenia przed skutkami ciśnienia górotworu.

Zestaw obudowy - stanowi komplet elementów składowych obudowy, przeznaczonych do zabezpieczenia wyrobiska.

Element obudowy - urządzenie stanowiące część składową zestawu lub kompletu obudowy.

Element podstawowy - element podpierający, podtrzymujący lub osłaniający pułap, ociosy i spodek wyrobiska.

Element pomocniczy - element obudowy stanowiący uzupełnienie elementów podstawowych w zakresie zabezpieczenia wyrobiska.