Арочне податливе кріплення гірничої виробки

Винахід відноситься до гірничої промисловості та призначений для виконання кріплення гірничих виробок в різноманітних та особливо важких гірничо-геологічних умовах. Відоме арочне податливе кріплення гірничої виробки, що містить стійки з прямолінійними нижніми частинами, які розташовані під кутом до вертикальної осі кріплення, та криволінійними верхніми частинами, а також з'єднаний з ними податливими вузлами кріплення арочний верхняк [Авторское свидетельство СССР №1548451, кл. E21D 11/14, Бюлетень изобретений № 9, 1990]. В цьому кріпленні, куг a - нахилу криволінійних верхніх частин стійок до вертикальної осі кріплення в містах їх приєднання до верхняка, визначається за допомогою співвідношення tg a = Uk (1) Uб де Uk - деформація порід кровлі, м, Uб - деформація порід в боках виробки, м Кут b , нахилу прямолінійних нижніх частин стійок до вертикальної осі кріплення дорівнює b= a (2) 2 Прямолінійні нижні частини стійок виконуються з подовженими кінцями, довжини яких дорівнює LУДЛ=UП, (3) де UП - деформація порід грунту, м Однак у відомому арочному податливому кріпленні гірничої виробки геометричні параметри стійок не є оптимальними, внаслідок чого не в повній мірі реалізується здатність спецпрофілю, з якого виробляються складові частини кріплення, витримувати навантаження. Таким чином, не забезпечується в максимальному значенні стійкість кріплення. Крім цього, при експлуатації арочного податливого кріплення гірничої виробки в особливо слабких породах (межа міцності порід на стиск 20кг/см 2, або навіть нижче) має місце занурення стійок кріплення у почву. Це не вра ховано при визначенні величини подовження нижніх частин стійок. Як наслідок - не забезпечується необхідний технологічний проміжок при експлуатації цього кріплення. В основу винаходу арочного податливого кріплення гірничої виробки, поставлено задачу шляхом раціонального визначення геометричних параметрів стійок кріплення максимально реалізувати здатність спецпрофілю, з якого виготовлені стійки, витримувати навантаження, та забезпечити потрібний експлуатаційний технологічний проміжок, який незалежить від гірночогеологічних умов. Суть винаходу полягає у тому, що у арочному податливому кріпленні гірничої виробки, що містить стійки з прямолінійними нижніми частинами, які розташовані під кутом до вертикальної осі кріплення, та криволінійними верхніми частками, а також з'єднаний з ними податливими вузлами кріплення арочний верхняк відповідно до винаходу кут b - нахилу прямолінійних нижніх частин стійок до вертикальної осі кріплення, лежить в межах від 6 до 12 , радіус згину криволінійних верхніх частин стійок у мм, дорівнює R = k × R B × 4 e , (4) де k - коефіцієнт пропорційності, що лежить в межах від 0,85 до 1,1; RB - радіус верхняка, мм, e - основа натурального логарифму. Довжина прямолінійних, нижніх частин стійок у мм, дорівнює æ g × hö LП = K × ç1 + ÷ × L , (5) s ø è де K - коефіцієнт запасу, що лежить в межах від 1 до 1,5, g - щільність породи, т/м 3; h - глибина, па якій розташована виробка, м, 3 s - межа міцності порід на стиск, т/м ; L - номінальна довжина прямолінійної нижньої частини стійки типового кріплення, мм. Технічний ефект досягається за рахунок того, що нова геометрична форма та співвідношення розмірів стійок кріплення, на відміну від раніше відомого, е раціональною та оптимізованою в залежності від гірничо-геологічних умов для різних типів порід, а це і дозволяє забезпечити високу спроможність кріплення витримувати навантаження, та необхідні технологічні проміжкі. Вибір кута нахилу прямолінійної нижньої частини стійок до вертикальної осі кріплення в межах від 6 до 120, с експериментальне обгрунтованим для застосованої конструкції кріплення. В ціх межах, забезпечується оптимальне поєднання рівномірності розподілу навантажень бічного гірничого тиску та необхідною прохідного перетину виробки. Зменшення цього кута до рівня, менш ніж 6 0, призводить до передчасної втрати стійкості кріплення, а збільшення за межи в 12 - до невиправданого збільшення металоємкості кріплення. Формули (1, 5) є емперичними, та визначені шляхом статистичної обробки експериментальних, даних, при їх використанні досягається найбільш рівномірний розподіл навантаження по периметру кріплення при забезпеченні його оптимальної метало місткості Коефіцієнти, що входять до формул є оптимізованими та їх вибір за встановленими меж ні не є доцільним. Встановлення коефіцієнту k