PL243205B1 - Sposób wytwarzania górniczej stopy podporowej - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania górniczej stopy podporowej łuków ociosowych obudowy chodnikowej, wykonanych z kształtowników korytkowych, mającej postać bryły przestrzennej o kształcie zapobiegającym wciskaniu obudowy do spągu wyrobiska, z wykorzystaniem formy przedstawiony na rysunku charakteryzujący się tym, że elementy z włókna szklanego przesyca się i wypełnia zaprawą polimerową w postaci spoiwa polimerowego, które stanowi żywica poliestrowa zawierająca 2-etyloheksanian kobaltu (II) oraz nadtlenek metyloetyloketonu, dodając przy tym do spoiwa polimerowego wypełniacze mineralne, opcjonalnie osadzając w stopie co najmniej jeden pręt szklany.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania górniczej stopy podporowej, do podpierania łuków ociosowych obudowy chodnikowej, wykonanych z kształtowników korytkowych, stanowiącej alternatywę dla stopy podporowej stalowej lub betonowej.

Ze stanu techniki znane są stopy podporowe stalowe i betonowe z wkładkami stalowymi. Znane dotychczas stopy podporowe produkowane są w różnych wielkościach, odpowiadających wielkości kształtownika, każdorazowo dostosowanych do odpowiedniego kształtownika korytkowego.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr PL115384, stopa podporowa chodnikowa obudowy górniczej zbliżona kształtem do teownika z wpustowymi szczelinami wykonanymi na całej wysokości środnika dla kształtownika łuku ociosowego lub stojaka obudowy. Stopę tę stanowi płyta, której środnik ma dwie symetryczne szczeliny mieszczące ramiona korytkowego kształtownika obudowy, przy czym wysokość środnika wynosi, co najmniej 1/3 wysokości profilu kształtownika.

W znanej z polskiego opisu patentowego nr PL115385 stalowej stopie podporowej chodnikowej obudowy górniczej płyta ma dolną powierzchnię z oporowymi występami, wykonanymi na jej krawędziach równoległych względem środnika.

Znana jest także z polskiej normy PN-88 G-1 5000/06 stalowa stopa podporowa chodnikowej obudowy górniczej, stosowana dla posadowienia łuków ociosowych wykonywanych z kształtowników korytkowych.

Wadą rozwiązań znanych ze stanu techniki jest duża pracochłonność robót wykończeniowych, przykładowo spawania czy wykrawania, powodująca zwiększenie kosztów wytwarzania górniczych stóp podporowych oraz niska odporność stóp górniczych na szkodliwe czynniki środowiskowe, obniżająca ich trwałość.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu wytwarzania górniczej stopy podporowej zapewniającej stabilne, pewne i rozłączne posadowienie łuku ociosowego, odpornej na korozję i nie wymagającej pracochłonnych robót wykończeniowych typu spawanie czy wykrawanie.

Powyższy cel realizuje sposób wytwarzania górniczej stopy podporowej według niniejszego wynalazku.

Istotą wynalazku w postaci sposobu wytwarzania górniczej stopy podporowej łuków ociosowyc h obudowy chodnikowej, wykonanych z kształtowników korytkowych, mającej postać bryły przestrzennej o kształcie zapobiegającym wciskaniu obudowy do spągu wyrobiska, z wykorzystaniem formy jest to, że elementy z włókna szklanego przesyca się i wypełnia zaprawą polimerową w postaci spoiwa polimerowego, które stanowi żywica poliestrowa zawierająca 2-etyloheksanian kobaltu (II) oraz nadtlenek metyloetyloketonu, dodając przy tym do spoiwa polimerowego wypełniacze mineralne, opcjonalnie osadzając w stopie co najmniej jeden pręt szklany.

Korzystnie spoiwo polimerowe dodaje się w ilości od 10% do 15% wagowych w przeliczeniu na całą ilość zaprawy polimerowej.

Korzystnie 2-etyloheksanian kobaltu (II) dodaje się w ilości 0,2% wagowych w przeliczeniu na 100 g żywicy poliestrowej.

Korzystnie nadtlenek metyloetyloketonu dodaje się w ilości 0,2% wagowych w przeliczeniu na 100 g żywicy poliestrowej.

Korzystnie jako wypełniacze mineralne dodaje się wypełniacze kwarcowe i/lub dolomitowe, o uziarnieniu od 0,2 mm do 6 mm, najlepiej w trzech różnych wielkościach uziarnienia.

Korzystnie jako wypełniacze mineralne dodaje się wypełniacze suszone w temperaturze od 50°C do 80°C przez 5 h do 24 h.

Korzystnie wypełniacze mineralne o uziarnieniu od 0,2 mm do 1 mm dodaje się w ilości od 25 % do 30% wagowych w przeliczeniu do całkowitej ilości spoiwa polimerowego.

Korzystnie wypełniacze mineralne o uziarnieniu od 1 mm do 4 mm dodaje się w ilości od 30% do 35% wagowych w przeliczeniu do całkowitej ilości spoiwa polimerowego.

Korzystnie wypełniacze mineralne o uziarnieniu od 4 mm do 6 mm dodaje się w ilości od 30% do 35% wagowych w przeliczeniu do całkowitej ilości spoiwa polimerowego.

Korzystnie jako włókno szklane stosuje się matę szklaną.

Zaletą sposobu wytwarzania górniczej stopy podporowej według wynalazku jest brak pracochłonnych robót wykończeniowych typu spawanie czy wykrawanie, co wynika z budowy stopy i zastosowanych materiałów. Stopa charakteryzuje odporność na korozję, w przeciwieństwie do stóp stalowych czy betonowych z wkładką stalową. Ta cecha pozwala znacznie przedłużyć jej trwałość. Górnicza stopa podporowa wytworzona sposobem według wynalazku pozwala także na uzyskanie maksymalnej siły wynoszącej 790 kN, przy pęknięciu stopy podczas badania ściskania owej stopy zgodnie z PN-EN, czyli posiada zapas wytrzymałości 40% wobec wymagań normy.

Sposób wykonania stopy, jej ukształtowanie i zastosowane materiały pozwalają na stabilne umocowanie łuków ociosowych obudowy w wypuście, co uniemożliwia wysunięcie się stopy spod łuków ociosowych. Znacząco wpływa to na poprawę bezpieczeństwa przy eksploatacji obudowy.

Wynalazek opisano w poniższych przykładach realizacji oraz ukazano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia górniczą stopę podporową w widoku z góry, fig. 2 w widoku z boku, fig. 3 w rzucie aksonometrycznym od góry, fig. 4 w rzucie aksonometrycznym od dołu.

Przykład realizacji I

Górnicza stopa podporowa łuków ociosowych górniczej obudowy chodnikowej, wykonanych z kształtowników korytkowych, ma postać bryły przestrzennej o kształcie zapobiegającym wciskaniu obudowy do spągu wyrobiska i wykonana jest z zaprawy polimerowej, w postaci spoiwa polimerowego z wypełniaczami mineralnymi, wzmocnionej włóknem szklanym.

Do wytworzenia górniczej stopy podporowej według wynalazku, konieczna jest forma o określonym, uniwersalnym kształcie pozwalającym na uzyskanie bryły przestrzennej o kształcie zapobiegającym wciskaniu obudowy do spągu wyrobiska.

Przykładowo stopa może mieć kształt bryły przestrzennej ukazanej na fig. 1, mającej powierzchnię górną i usytuowaną do niej równolegle, powierzchnię dolną, oraz łączące je ukośnie powierzchnie boczne. Powierzchnia górna stopy ma postać płaszczyzny, w której wykonane jest wgłębienie umożliwiające posadowienie w niej kształtownika. Powierzchnia dolna stopy ma postać płaszczyzny o polu większym niż pole powierzchni górnej, dobranym tak, by zapobiegać wciskaniu obudowy do spągu wyrobiska.

Formę, przykładowo o kształcie opisanym powyżej, wyściela się odpowiednio przygotowanym wzmocnieniem z włókna szklanego w postaci maty szklanej. Korzystne, aby forma była wyściełana jednym kawałkiem maty. W celu wzmocnienia konstrukcji stopy, w obszarze płaszczyzny dolnej stopy (przy podłożu) oraz w 2/3 wysokości stopy, można wprowadzić dodatkowe arkusze i paski maty z włókna szklanego. Jako spoiwo polimerowe stosuje się żywice chemoutwardzalne poliestrowe lub epoksydowe.

Przygotowanie spoiwa polimerowego wykonuje się w ten sposób, że w mieszalniku łączy się żywicę poliestrową z 0,2% wagowych 2-etyloheksanianu kobaltu (II) jako przyspieszacza kobaltowego oraz 0,2% wagowych nadtlenku metyloetyloketonu jako inicjatora w przeliczeniu na 100 g żywicy poliestrowej. Ilość spoiwa polimerowego wynosi od 10% do 15% wagowych w przeliczeniu na całą ilość zaprawy polimerowej.

Po wymieszaniu w opisany powyżej sposób, częścią spoiwa polimerowego (mniej niż 35% wagowych w przeliczeniu do całkowitej ilości spoiwa polimerowego) przesyca się wzmocnienie z włókna szklanego w postaci maty szklanej, wyścielające formę.

Do pozostałej części spoiwa polimerowego (około 65% wagowych wyjściowej ilości) wprowadza się wypełniacze mineralne o odpowiedniej granulacji i miesza do uzyskania zaprawy polimerowej o jednorodnej konsystencji.

W skład wypełniaczy mineralnych wchodzą wypełniacze mineralne kwarcowe lub dolomitowe, o co najmniej 3 różnych wielkościach ziarna. Korzystnie, aby w skład masy wchodziły następujące ilości (procent wagowy w przeliczeniu do całkowitej ilości spoiwa polimerowego) wypełniacza mineralnego o odpowiednim uziarnieniu:

- 25% - 30% uziarnienie 0,2 mm -1 mm,

- 30% - 35% uziarnienie 1 mm - 4mm,

- 30% - 35% uziarnienie 4 mm - 6mm.

Korzystnie, aby wypełniacze mineralne przed zastosowaniem były suszone w temperaturze 80°C przez 5 godzin.

Otrzymaną w powyższy sposób zaprawą polimerową, wypełnia się następnie formę, wyścieloną wzmocnieniem z włókna szklanego, przesyconym spoiwem polimerowym.

Korzystnie aby podczas wypełniania zaprawą polimerową, forma znajdowała się na stole wibracyjnym.

Formę wypełnioną zaprawą polimerową, utrzymuje się w warunkach wysokiej próżni w czasie do 30 min.

Następnie formę wygrzewa się w temperaturze poniżej 80° przez okres 5 h, w celu utwardzenia. Po utwardzeniu, odpowiednio ukształtowany materiał, zostaje wyjęty z formy.

Otrzymana w powyższy sposób górnicza stopa podporowa ze spoiwem polimerowym, wzmacniana włóknem szklanym, pozwala na uzyskanie maksymalnej siły wynoszącej 790 kN przy pierwszym pęknięciu stopy podczas badania ściskania owej stopy zgodnie z PN-EN.

Przykład realizacji II

Stopę wykonano jak w przykładzie realizacji I, przy czym wzmocniono ją matą z włókna szklanego w ten sposób, że górę stopy pokryto włóknem o rozmiarach górnej powierzchni stopy, brzegi wzmocniono dwoma paskami o wymiarach 80 mm x 600 mm, przesączonymi żywicą poliestrową, na głębokości ok. 50 mm umieszczono kolejny płat włókna szklanego wyciętego na wymiar stopy. Wypełniacze mineralne w postaci żwiru, nie zostały poddane dodatkowym procesom przygotowawczym, tzn. nie zostały poddane procesowi suszenia.

Przykład realizacji III

Stopę wykonano jak w przykładzie realizacji I, przy czym wypełniacze mineralne w przypadku tej stopy zostały poddane procesowi suszenia w temperaturze 50°C przez 24 h w suszarce. Zastosowano tkaninę szklaną przesyconą żywicą, jednak w tym przykładzie realizacji wycięto duży płat o wymiarach 570 mm x 570 mm, który został ułożony na górnej powierzchni stopy, naddatek tkaniny szklanej został ułożony na ściankach bocznych i dopasowany poprzez ułożenie pierwszej warstwy wypełnienia. Następnie cztery pasy tkaniny o wymiarach 80 mm x 310 mm ułożono na kształt kwadratu i pokryto następną warstwą wypełniaczy mineralnych w postaci żwiru. Na głębokości 50 mm od spodu stopy, zastosowano kolejny kawałek maty szklanej o wymiarach 250 mm x 250 mm. Całość wypełniono resztą zaprawy polimerowej, a wystające kawałki dużego płatu zawinięto na spodnią część stopy. Całość została dodatkowo poddana działaniu próżni.

Przykład realizacji IV

W tym przykładzie realizacji materiał wsadowy nie został poddany uprzedniemu suszeniu. Wszystkie tkaniny szklane zastosowano w sposób identyczny jak w przykładzie realizacji III. Dodatkowo na głębokości ok. 40 mm od górnej części stopy (środek i szersza część) umieszczono równolegle dwa pręty z włókna szklanego o długości 205 mm i grubości 8,5 mm oraz w węższej części jeden pręt z włókna szklanego o długości 155 mm i grubości 7,5 mm.

Przykład realizacji V

Wykonanie stopy było identyczne jak w przykładzie realizacji III i IV, zastosowano wypełniacze mineralne w postaci żwiru, nie wykorzystano prętów z włókna szklanego.

Przykład realizacji VI

Wykonanie stopy jak i zastosowane materiały identyczne jak w przykładzie realizacji V, wypełnienie mineralne zostało poddane procesowi suszenia w temperaturze 50°C przez 24 h w suszarce.

Claims (10)

1. Sposób wytwarzania górniczej stopy podporowej łuków ociosowych obudowy chodnikowej, wykonanych z kształtowników korytkowych, mającej postać bryły przestrzennej o kształcie zapobiegającym wciskaniu obudowy do spągu wyrobiska, z wykorzystaniem formy, znamienny tym, że elementy z włókna szklanego przesyca się i wypełnia zaprawą polimerową w postaci spoiwa polimerowego, które stanowi żywica poliestrowa zawierająca 2-etyloheksanian kobaltu (II) oraz nadtlenek metyloetyloketonu, dodając przy tym do spoiwa polimerowego wypełniacze mineralne, opcjonalnie osadzając w stopie co najmniej jeden pręt szklany.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że spoiwo polimerowe dodaje się w ilości od 10% do 15% wagowych w przeliczeniu na całą ilość zaprawy polimerowej.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że 2-etyloheksanian kobaltu (II) dodaje się w ilości 0,2% wagowych w przeliczeniu na 100 g żywicy poliestrowej.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nadtlenek metyloetyloketonu dodaje się w ilości 0,2% wagowych w przeliczeniu na 100 g żywicy poliestrowej.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wypełniacze mineralne dodaje się wypełniacze kwarcowe i/lub dolomitowe, o uziarnieniu od 0,2 mm do 6 mm, najlepiej w trzech różnych wielkościach uziarnienia.

PL 243205 Β1

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako wypełniacze mineralne dodaje się wypełniacze suszone w temperaturze od 50°C do 80°C przez 5 h do 24 h.

7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wypełniacze mineralne o uziarnieniu od 0,2 mm do 1 mm dodaje się w ilości od 25% do 30% wagowych w przeliczeniu do całkowitej ilości spoiwa polimerowego.

8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wypełniacze mineralne o uziarnieniu od 1 mm do 4 mm dodaje się w ilości od 30% do 35% wagowych w przeliczeniu do całkowitej ilości spoiwa polimerowego.

9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wypełniacze mineralne o uziarnieniu od 4 mm do 6 mm dodaje się w ilości od 30% do 35% wagowych w przeliczeniu do całkowitej ilości spoiwa polimerowego.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako włókno szklane stosuje się matę szklaną.