Защитный затвор подземной выработки

Защитный затвор подземной выработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству и может быть использовано при изготовлении и монтаже устройств для перекрытия подземной выработки, например станционного тоннеля метрополитена в целях защиты людей и оборудования от разрушительного воздействия ударной воздушной волны и предотвращения проникновения в защищаемое пространство загрязняющей и агрессивной внешней среды.

К устройствам подобного рода предъявляются жесткие требования в отношении габаритов и размещения в крайне ограниченном полезном пространстве подземной выработки, а также в отношении надежности защитных элементов конструкции.

Известен защитный затвор подземного сооружения, содержащий коробку с петлями, закрепленное в петлях коробки с возможностью поворота в горизонтальной плоскости жесткое полотно, размещенное между полотном и лицевой поверхностью коробки уплотнение из эластичного материала, механизм поворота полотна и запорный механизм со сложным ручным приводом. В данной конструкции полотно взаимодействует с коробкой через единственное уплотнение только по лицевой (рабочей) поверхности коробки (см. например, Общестроительный каталог СК-11, вып.1, изд. ОАО «Центр проектной продукции в строительстве», Москва, 2008, с.125).

Основным недостатком такого затвора является узкая область и небезопасность его применения из-за невозможности полного выведения громоздкой конструкции поворотного полотна из занятого людьми предельно ограниченного пространства подземной выработки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату с точки зрения освобождения дефицитного рабочего пространства в подземной выработке является известный затвор подземной выработки с боковыми камерами, выполненный в виде шахтных дверей и содержащий неподвижно закрепленную по периметру проема подземной выработки коробку с рабочей поверхностью, двухстворчатое полотно, установленное посредством направляющих рельсов в подземной выработке с возможностью размещения каждой из створок в соответствующей боковой камере, и механизм поперечного перемещения створок полотна относительно продольной оси подземной выработки (см., например, авторское свидетельство СССР №127223, кл. 5d, 2₀₁, опублик. в БИ №7 за 1960 г.).

Основным недостатком второго из вышеуказанных известных технических решений является низкая функциональная надежность изготовленного на его основе затвора с точки зрения защиты от внешнего воздействия на подземное сооружение таких факторов, как, например, мощная ударная волна от взрыва или природного катаклизма, сопровождаемая поступлением в подземную выработку вредной для здоровья людей и оборудования агрессивной водной или химически зараженной среды. Данный недостаток обусловлен отсутствием в конструкции затвора технических средств для надежной изоляции защищаемой зоны с герметизацией зазоров и запиранием полотна в месте перекрытия подземной выработки, а также наличием полотна из двух несвязанных между собой створок, воспринимающих ударную нагрузку по отдельности.

Задачей предлагаемого изобретения является создание защитного затвора подземной выработки, лишенного вышеуказанных недостатков известных затворов и обеспечивающего получение нового технического результата, а именно гарантированной надежной изоляции защищаемой зоны подземной выработки с помощью затвора с двухстворчатым выдвижным полотном от одновременного воздействия ударной волны и агрессивной среды, опасных для жизни и здоровья людей и оборудования. Данный результат достигается путем надежной герметизации всех зазоров между полотном и коробкой и в зоне стыка между створками полотна защитного затвора с одновременным осуществлением усиления двухстворчатого полотна и автоматического прижатия его к коробке с запиранием относительно подземной выработки.

Поставленная задача решается тем, что в защитном затворе подземной выработки с боковыми камерами, включающем неподвижно закрепленную по периметру проема подземной выработки коробку с рабочей поверхностью, двухстворчатое полотно, установленное посредством направляющих рельсов в подземной выработке с возможностью размещения каждой из створок в соответствующей боковой камере, и механизм поперечного перемещения створок двухстворчатого полотна относительно продольной оси подземной выработки, имеются механизм прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке и эластичные уплотнения, одно из которых выполнено кольцеобразным и установлено между рабочей поверхностью коробки и лицевой поверхностью двухстворчатого полотна в сомкнутом положении створок, а другое эластичное уплотнение выполнено в виде полосы, установленной вертикально за тыльной поверхностью двухстворчатого полотна с возможностью перекрытия стыка между его створками, при этом механизм прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке одним концом связан со створками, а другой конец установлен с возможностью взаимодействия с упором, закрепленным в нише, выполненной в стенке подземной выработки напротив рабочей поверхности коробки. В одном из вариантов выполнения затвора по настоящему изобретению кольцеобразное эластичное уплотнение выполнено цельным и закреплено на рабочей поверхности коробки. В другом варианте кольцеобразное эластичное уплотнение может быть выполнено из двух полуколец, каждое из которых закреплено на лицевой поверхности соответствующей створки двухстворчатого полотна. Эластичное уплотнение в виде полосы может иметь как прямоугольное, так и Т-образное поперечное сечение и быть закрепленным на тыльной поверхности одной из створок посредством жесткой вертикальной планки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения механизм прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке содержит электромеханический привод из электродвигателя, неподвижно закрепленного на жесткой вертикальной планке, червячного редуктора, двух центральных тяг, соединенных одним концом с червячным редуктором, двух пар боковых тяг, шарнирно связанных одним концом посредством серьги с соответствующей центральной тягой, и подпружиненного штока, установленного напротив упора и шарнирно связанного со свободным концом тяги соответствующей пары тяг.

Сущность предлагаемого изобретения, а также его преимущества перед известными техническими решениями станут более понятными и очевидными из нижеследующего подробного описания примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

Фиг.1 - общий вид в вертикальном продольном разрезе защитного затвора, выполненного по настоящему изобретению.

Фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1 (со стороны зоны внешнего воздействия на подземное сооружение).

Фиг.3 - вид в сечении Б-Б по фиг.1, иллюстрирующий элементы герметизации зазоров в защитном затворе по настоящему изобретению.

В описываемом примере осуществления изобретения защитный затвор установлен в подземной выработке в виде тоннеля с железобетонной обделкой 1. В месте перекрытия тоннеля 1 по периметру его проема смонтирована коробка 2 с рабочей поверхностью 3, выполненная из закладных элементов уголкового стального профиля. Сзади коробки 3, т.е. в защищаемой зоне тоннеля 1, выполнена поперечная выработка 4 (фиг.3) с левой 5 и правой 6 боковыми камерами (фиг.2). Сверху и снизу тоннельной выработки выполнены ниши 7 и 8 с задними опорными стенками, соответственно 9 и 10, выполненнми из стальных уголков, вмонтированных в обделку тоннеля 1 напротив коробки 2.

В поперечной выработке 4 закреплены направляющие рельсы 11 и 12, в которых установлено двухстворчатое полотно 13 с механизмом 14 поперечного перемещения створок 15 и 16 относительно продольной оси тоннеля 1. Левая 15 и правая 16 створки двухстворчатого полотна 13 установлены с возможностью размещения в соответствующей боковой камере 5 или 6, а также напротив коробки 2 в их сомкнутом положении.

Между коробкой 2 и двухстворчатым полотном 13 в сомкнутом положении створок 15 и 16 размещено кольцеобразное эластичное уплотнение 17, выполненное из термо-влагостойкой армированной резины. Как показано на фиг.1, уплотнение 17 выполнено в виде цельного кольца, закрепленного на рабочей поверхности 3 коробки 2. В другом варианте эластичное уплотнение 17 может быть выполнено в виде двух полуколец, закрепленных на лицевой поверхности 18 соответствующих створок 15 и 16 двухстворчатого полотна 13 (на чертежах не показано).

За тыльной поверхностью двухстворчатого полотна 13 размещено другое (дополнительное) эластичное уплотнение 19, выполненное в виде полосы (на фиг.1 - прямоугольного поперечного сечения), установленной вертикально с перекрытием стыка между створками 15 и 16 в их сомкнутом положении. Уплотнение 19 неподвижно закреплено на левой створке 15 двухстворчатого полотна посредством жесткой вертикальной планки 20. В другом варианте осуществления настоящего изобретения дополнительное уплотнение 19 имеет Т-образное поперечное сечение и частично размещено между створками 15 и 16 (фиг.3 чертежей).

Согласно настоящему изобретению защитный затвор снабжен также механизмом одновременного прижатия створок 15 и 16 двухстворчатого полотна 13 к рабочей поверхности 3 коробки 2. В описываемом примере данный механизм содержит электромеханический привод из кинематически связанных между собой электродвигателя 21, червячного редуктора 22, двух центральных тяг 23, двух пар боковых тяг 24 с серьгой 25, подпружиненных относительно полотна 13 штоков 26 и упоров 27, закрепленных на опорных стенках 9 и 10 в нишах 7 и 8 тоннеля 1. При этом один конец механизма одновременного прижатия створок 15 и 16 к коробке 2, а именно электродвигатель 21, неподвижно закреплен на жесткой вертикальной планке 20, а на другом конце подпружиненные относительно двухстворчатого полотна 13 штоки 26 установлены в нерабочем положении с зазором относительно упоров 27.

Работа изготовленного по настоящему изобретению и смонтированного в подземной выработке защитного затвора осуществляется следующим образом.

В случае отсутствия угрозы внешнего воздействия на подлежащее защите подземное сооружение затвор постоянно открыт при размещении створок 15 и 16 двухстворчатого полотна в соответствующих боковых камерах 5 и 6 тоннеля 1.

В ситуации, обуславливающей необходимость применения защиты людей и оборудования в подземной выработке (например, перед проведением взрывных работ в окрестностях подземной выработки или при наличии угрозы стихийного катаклизма в виде горного обвала, наводнения и т.п. явлений), защитный затвор закрывают путем выдвижения из камер 5 и 6 створок 15 и 16 по рельсам 11 и 12 с помощью механизма 14. При смыкании створок 15 и 16 происходит перекрытие стыка между ними с помощью уплотнения 20.

После этого включают электродвигатель 21 и осуществляют равномерное (т.е. с компенсацией погрешностей изготовления и монтажа элементов конструкции затвора, а также неровностей подземной выработки) прижатие двухстворчатого полотна 1 целиком к коробке 2 защитного затвора с использованием эластичных уплотнений 17, 19 и внешней опоры в виде упора 27. При этом благодаря наличию в конструкции затвора особо закрепленных двух эластичных уплотнений 17 и 19 и внешнего упора 27 происходит надежная герметизация всех зазоров между зоной внешнего воздействия и защищаемой зоной подземной выработки. Одновременно с этим явлением благодаря зажатию двухстворчатого полотна между эластичными уплотнениями 17 и 19 автоматически происходит запирание в рабочем положении створок 15 и 16 от самопроизвольного раскрытия защитного затвора. Кроме этого, благодаря наличию указанных признаков защитный затвор по настоящему изобретению приобретает новое свойство, заключающееся в том, что двухстворчатое полотно в прижатом к коробке положении работает на ударную нагрузку как цельное (т.е. одностворчатое) с дополнительной центральной опорой, взаимодействующей с внешним упором, не загромождающим полезное пространство подземной выработки.

Для восстановления нормального режима работы подземной выработки затвор открывают путем совершения вышеописанных действий в обратном порядке.

Из вышеизложенного описания следует, что в случае использования совокупности существенных признаков, перечисленных в формуле предлагаемого изобретения, гарантируется получение высокотехнологичного и надежного защитного затвора с новым техническим свойством для особо важных подземных сооружений.

1. Защитный затвор подземной выработки с боковыми камерами, включающий неподвижно закрепленную по периметру проема подземной выработки коробку с рабочей поверхностью, двухстворчатое полотно, установленное посредством направляющих рельсов в подземной выработке с возможностью размещения каждой из створок в соответствующей боковой камере, и механизм поперечного перемещения створок двухстворчатого полотна относительно продольной оси подземной выработки, отличающийся тем, что он снабжен механизмом прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке и эластичными уплотнениями, одно из которых выполнено кольцеобразным и установлено между рабочей поверхностью коробки и лицевой поверхностью двухстворчатого полотна в сомкнутом положении створок, а другое эластичное уплотнение выполнено в виде полосы, установленной вертикально за тыльной поверхностью двухстворчатого полотна с возможностью перекрытия стыка между его створками, при этом механизм прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке одним концом связан со створками, а другой конец установлен с возможностью взаимодействия с упором, закрепленным в нише, выполненной в стенке подземной выработки напротив рабочей поверхности коробки.

2. Защитный затвор по п.1, отличающийся тем, что кольцеобразное эластичное уплотнение выполнено цельным и закреплено на рабочей поверхности коробки.

3. Защитный затвор по п.1, отличающийся тем, что кольцеобразное эластичное уплотнение выполнено из двух полуколец, каждое из которых закреплено на лицевой поверхности соответствующей створки двухстворчатого полотна.

4. Защитный затвор по п.1, отличающийся тем, что эластичное уплотнение в виде полосы имеет прямоугольное поперечное сечение.

5. Защитный затвор по п.1, отличающийся тем, что эластичное уплотнение в виде полосы имеет Т-образное поперечное сечение и частично размещено между внутренними торцами створок двухстворчатого полотна.

6. Защитный затвор по п.4 или 5, отличающийся тем, что эластичное уплотнение в виде полосы неподвижно закреплено на тыльной поверхности одной из створок двухстворчатого полотна посредством жесткой вертикальной планки.

7. Защитный затвор по п.6, отличающийся тем, что механизм прижатия створок двухстворчатого полотна к коробке содержит электромеханический привод из электродвигателя, неподвижно закрепленного на жесткой вертикальной планке, червячного редуктора, двух центральных тяг, соединенных одним концом с червячным редуктором, двух пар боковых тяг, шарнирно связанных одним концом посредством серьги с соответствующей центральной тягой, и подпружиненного штока, установленного напротив упора и шарнирно связанного со свободным концом тяги соответствующей пары тяг.