Металева міжрамна огорожа

Корисна модель відноситься до гірничої справи, а саме до засобів кріплення підземних виробок, які проведені у важких гірничо - геологічних умовах на великій глибині розробки. Відома „Комбінована міжрамна огорожа [див патент України №63638, Е21D11/15, оприлюднено 15.01.2004]. Суть аналогу полягає в тому, що огорожа виконана у формі повздовжніх стрижнів, що містять мати з металевого дроту, при цьому повздовжні стрижні, що пропущені між чарунками матів, мають на кінцях зачепи без жорсткого поєднання з елементами огорожі, а щільність розміщення повздовжніх стрижнів по контуру кріплення нерівномірна. Недоліком аналогу є те, що зачепи на кінцях повздовжніх стрижнів будуть зруйновані ударами блоків породи, які падають на огорожу, так як стрижні не розраховані на дію ударів. Огорожа буде зруйнована і не буде виконувати своїх функцій. Недоліком аналогу є і те, що мати з металевого дроту мають жорсткість набагато меншу, ніж жорсткість арок кріплення, Під дією ударів блоків породи, які падають, мати будуть зруйновані, що призведе до обвалення порід у виробку. Недоліком аналогу являється і те, що нерівномірна щільність установки повздовжніх стрижнів по контуру кріплення призведе до виникнення локальних вивалів породних блоків у виробку тому, що відсутні методи виявлення по контуру виробки ділянок, на яких можливі вивали породних блоків під дією ударів породних блоків мати огорожі і повздовжні стрижні будуть зруйновані і ціль аналогу не буде досягнута. Аналог не може бути застосований, тому що він має зазначені вище недоліки. Відома „Затяжка для крепи горных выработок", [дивись а.с. СССР, №1303724, Е21D11/15, оприлюднено 15.04.1987]. Сутність аналогу полягає в тому, що затяжка виконана у формі листа із пружного матеріалу з отворами, при цьому на одному боці листа нанесено шар піддатливого матеріалу із садово - паркового сміття, скріпленого пінистим зв'язуючим матеріалом. Недоліком аналогу за [а.с. №1307724 є те, що опір на стискання піддатливого матеріалу на листі затяжки суттєво менший опору рам кріплення, внаслідок чого піддатливий матеріал на листі затяжки під дією невеликого гірничого тиску буде ущільнений і передаватиме силу ударів падаючих блоків на арки кріплення. Арки кріплення, не розраховані на ударні навантаження, будуть зруйновані і ціль аналогу не буде досягнута. Недоліком аналогу є і те, що садово-паркове сміття, змішане з пінистим матеріалом, є горючою сумішшю. Застосування такого матеріалу заборонено діючими Правилами безпеки у вугільних шахтах. Аналог не може бути застосований для кріплення виробок, тому що він має суттєві недоліки. Відома „Затяжка шахтной крепи" [дивись заявка RU №93009727, Е21D11/15, оприлюднено 10.10.1995]. Суть аналогу полягає в тому, що закріпна огорожа виготовлена у формі залізобетонної плити, каркас якої виконано у формі пакета плоских армуючих елементів, розміщених поблизу зовнішніх площин плити, а бетон застосовано мілко зернистий. Недоліком аналогу є те, що тонкі залізобетонні конструкції, як відомо, легко руйнуються в процесі доставки до місця їх установки. Недоліком аналогу є те, що мілко зернистий бетон, розташований між двома рядами армуючих елементів, є крихкий матеріал. Під дією ударних навантажень бетон буде зруйновано і огорожа втратить несучу спроможність. Недоліком аналогу є і те, що арматура, після руйнування бетону плити під дією ударних навантажень, втрачає жорсткість і руйнується. Аналог не може бути застосований для кріплення виробок. Найбільш близьким аналогом по технічній сутності є „Металлическая затяжка рамной крепи" [дивись заявку RU №2001132301, Е21D11/15, оприлюднено 17.08.2003]. Сутність найбільш близького аналогу полягає в тому, що огорожа рамного кріплення виготовлена із металу у формі гофрованої пластини з вузькими щілинами, з опорами на торцевих кромках пластини, які взаємодіють з боковими поверхнями несучих елементів кріплення. Недоліком найближчого аналогу є те, що вузькі щілини, зроблені під прямим кутом відносно гофрів, суттєво зменшують несучу спроможність пластини. Під дією ударів падаючих блоків породи огорожа буде зруйнована, що призведе до завалу виробки. Недоліком найближчого аналогу є і те, що пластина має малу жорсткість в порівнянні з жорсткістю рам кріплення. Під дією ударів блоків породи, які падають із порожнечі у покрівлі виробки, огорожа буде деформована, при цьому торцеві упори вийдуть із взаємодії з боковими поверхнями несучих елементів кріплення і огорожа не буде виконувати своїх функцій, що призведе до завалу виробки. Найбільш близький аналог не може застосовуватися для кріплення виробок, тому що він містить вище перелічені суттєві недоліки. Загальними ознаками найближчого аналогу і корисної моделі, що розробляється, є металева пластина. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення металевої огорожі рамного кріплення шляхом збільшення її піддатливості і стійкості на дію розтягуючи зусиль від ударних навантажень блоків породи, які падають із закріпної порожнечі, що забезпечить підвищення надійності кріплення і стійкості виробки. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що затяжка металевої міжрамної огорожі у формі металевої пластини з гофрами, у відповідності до корисної моделі, містить замкнуту раму із рифлених повздовжніх і поперечних стрижнів, які з'єднані між собою, захвати з хомутами і гайками на кінцях повздовжніх стрижнів, рифлену металеву пластину, яка жорстко закріплена на рамі, при цьому система рифів орієнтована паралельно сегментам арки. Зазначені ознаки складають сутність корисної моделі тому, що є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату - збільшення піддатливості закріпної огорожі, підвищення надійності кріплення і стійкості виробки у важких умовах на великій глибині. Сутність аналогу пояснюється кресленнями, на яких показано: на Фіг.1, 2 - арка кріплення з міжрамною огорожею, на Фіг.2, 3, 4, 5 - міжрамна огорожа. Застосування огорожі розглядається на прикладі горизонтальної виробки, яку проводять у важких гірничогеологічних умовах на великій глибині розробки. Особливістю проведення виробки у важких гірничо-геологічних умовах є наявність порожнеч 1 і порожнеч 2 у покрівлі і боках виробки - Фіг.1. Глибина порожнеч 1 у покрівлі виробки досягає двох - трьох метрів. Із порожнеч 1 випадають блоки породи 3 до установки і після установки арок кріплення - Фіг.1. Піддатливу арку кріплення в прохідницькому вибої монтують із верхняків 4 і стояків 5, а простір між ними перекривають міжрамною огорожею 6, яка включає окремі затяжки - Фіг.2. Кожна затяжка міжрамної огорожі містить: замкнуту раму із рифлених повздовжніх 7 і поперечних 8 стрижнів з рифами 9, з'єднаних між собою, захвати 10 на кінцях стрижнів 7, які виконані у формі хомутів з планками і гайками, металеву пластину 11 з рифами 12, жорстко закріплену на стрижнях 7, 8 (див. Фіг.3). Затяжка міжрамної огорожі шарнірно з'єднується з сегментами арок за допомогою захватів 10, в які входять хомути з гайками і планками, Фіг.4. Довжина рифлених стрижнів 7 огорожі визначається кроком установки арок кріплення. Геометричні параметри рифів на пластині і стрижнях вибираються такими, при яких глибина жолобу 13 після прогину затяжки, не буде перевищувати висоту профілю сегменту, на якому закріплено огорожу. Робота огорожі. Блоки породи, які падають із порожнеч у покрівлі виробки, ударяють по вершинам рифів 12 пластини 11 і стрижнів 7 міжрамної огорожі. Під дією ударів рифи розгинаються, огорожа опускається і приймає форму жолоба 13, Фіг.5. Стрижні 7, 8 і пластина 11 не розриваються під дією розтягуючих зусиль, які на них діють. По внутрішньому периметру жолоба 13 затяжки зостаються виступи 14 від неповністю розігнутих рифів 9, 12., Фіг.4. Ці виступи сприяють переміщенню блоків породи вздовж жолобу 13 міжрамної огорожі зверху вниз під дією своєї ваги. Порода накопичується на підошві виробки у закріпній порожнечі 2, Фіг.1. Затяжки огорожі з'єднують зі стояками арки захватами 10, які містять хомути з планками і гайками. На прямолінійних ділянках стояків арки затяжкам огорожі форму жолоба придають шляхом штампування на заводі. Породу, накопичену у закріпній порожнечі, періодично частково випускають у виробку з метою зменшення її тиску на арки кріплення. Для часткового випуску породи із закріпної порожнечі знімають декілька затяжок закріпної огорожі на тих ділянках виробки, де глибина порожнечі найбільша. Таким чином, наявність нових суттєвих ознак: „рифи 9, 12 на стрижнях 7 і пластині 11"., „захвати 10 на кінцях стрижнів 7", забезпечують підвищену деформативність між рамної огорожі. Наявність нових суттєвих ознак „замкнута рама із рифлених стрижнів 7", "металева рифлена пластина 11, жорстко закріплена на стрижнях 7, 8", "жолобчата форма затяжок огорожі", забезпечують підвищену стійкість огорожі на дію ударних навантажень. Застосування нової піддатливої міжрамної огорожі забезпечить підвищення надійності кріплення, стійкості виробки і зменшення витрат на підтримку виробки на 20-30 відсотків.