Стояк шахтного кріплення

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления рабочего пространства в очистных забоях при выемке угля или други х пород. Совершенствование техники подземной добычи угля связано с новыми техническими решениями крепления выработок .шахт, при этом для новых конструкций крепей используется широкий спектр современных конструкционных материалов (стали, легкие сплавы, композитные материалы, бетон, пенобетон и др.). Известна стойка рудничная деревянная (см. ГОСТ §16-83 "Стойки рудничные деревянные. Технические условия"), широко применяемая для крепления очистных выработок (прототип). Стойку можно условно разделить на три "зоны по превалирующим в них нагрузкам в процессе эксплуатации: а) несущая часть; б) боковая поверхность; в) опорные участки. Несущая часть стойки работает на сжатие в условиях равномерной осадки и обеспечивает требуемую величину податливости. Боковая поверхность стойки подвергается повышенному абразивному износу, ударам, а также воздействию влаги и микроорганизмов. От твердости, влагостойкости и качества боковой поверхности в значительной мере зависит долговечность стойки. Опорные участки дополнительно испытывают воздействие контактного давления, именно в них начинается смятие древесины и инициируются очаги разрушения стойки. Деревянные стойки монолитны, просты по конструкции, удобны в установке, транспортабельны, легко обрабатываются, обладают податливостью и сравнительно небольшим удельным весом, универсальны в применении, так как используются и для индивидуальных призабойных стоек и для костровой крепи. Вместе с тем деревянная крепь разбухает в воде и теряет свою первоначальную прочность под воздействием влаги, пожароопасна, склонна к повреждению микроорганизмами, недолговечна, быстро выходит из строя при эксплуатации в условиях повышенного абразивного износа, имеет значительный разброс прочностных показателей из-за неоднородности древесины и является остродефицитной для угольной промышленности Украины. В основу изобретения поставлена задача создания стойки шахтной крепи, в которой в результате выполнения монолитного блока из композитных материалов обеспечивается оптимальный комплекс физикомеханических свойств, учитывающий специфичность нагрузок в выделенных зонах стойки, и за счет этого высокая сопротивляемость возгоранию, абразивному износу, воздействию влаги и микроорганизмов, большая прочность и меньший по сравнению с деревянной стойкой, удельный вес. Поставленная задача решается тем, что в стойке шахтной крепи, содержащей монолитный блок с несущей частью, боковой поверхностью и опорными участками, согласно изобретению, несущая часть блока выполнена из полимерной матрицы и наполнителя - стеблей тростника, ориентированных комлями в противоположные стороны, а боковая поверхность выполнена из слоя армированного пластика повышенной прочности, причем опорные длиной 10-20% от высоты стойки участки содержат дополнительный предохранительный слой. Стебли тростника могут быть расплющены. Применение стеблей тростника в качестве наполнителя полимерной матрицы обеспечивает стойке, наряду с высокой прочностью, податливость под нагрузкой и возможность создания распорного усилия при установке. Материал несущей части имеет малый удельный вес, дешев, недефицитен, легко обрабатывается ручным инструментом крепильщика непосредственно в лаве, менее горюч, чем древесина, нетоксичен, стоек к воздействию микроорганизмов и влаги. Ориентация стеблей тростника комлями в противоположные стороны уравнивает площади, занимаемые тростником в полимерной матрице в любом поперечном сечении несущей части и, как следствие, обеспечивает однородность размеров и механических свойств по длине стойки. Применение на боковой поверхности стойки слоя армированного пластика повышенной по сравнению с тростопластом прочности (например, стеклопластика) повышает влагостойкость стойки, обеспечивает высокую сопротивляемость абразивному износу и создает барьер проникновению микроорганизмов в несущую часть стойки. Применение на боковой поверхности опорных участков дополнительного, предохранительного слоя армированного пластика, во-первых, предохраняет от ударного разрушения тростопласт (по технологии крепления крепильщик наносит удары кувалдой сбоку по одному из опорных участков, забивая стойку по месту в распор), во-вторых, удерживает тростопласт от быстрого смятия на торцевых поверхностях стойки под воздействием контактного давления, обеспечивая равномерную осадку и замедляя тем самым процесс разрушения несущей части. Для полимерной матрицы могут быть использованы различные синтетические связующие (например, бакелитовый лак ЛБС-1 или смолы: эпоксидные, карбамидные или фенолформальдегидные). На фиг.1 изображена стойка шахтной крепи; на фиг.2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг.3 - сечение А - А фиг.1 (вариант). Стойка состоит из несущей части 1, состоящей из наполнителя - стеблей тростника, ориентированных комлями в противоположные стороны 2 и 3 и полимерной матрицы 4; боковой поверхности 5 из армированного пластика повышенной прочности и опорных участков 6 с дополнительным предохранительным слоем пластика 7. Стебли тростника могут быть расплющены, как показано в варианте сечения А - А (фиг.3 позиции 2 и 3). Стойка работает в соответствии с паспортом управления кровлей в очистных забоях угольных шахт как индивиуальная призабойная и как костровая крепь. Размер стоек легко регулируется с помощью пилы непосредственно на рабочем месте крепильщика. Призабойную стойку устанавливают перпендикулярно напластованию пласта путем забивки ее под верхняк, создавая при этом первоначальный распор. Затем под действием горного давления несущая часть 1 призабойной стойки равномерно осаживается, обеспечивая требуемую величину податливости, причем слой армированного пластика повышенной прочности на боковой поверхности 5 препятствует абразивному износу несущей части в процессе добычи угля, а дополнительный предохранительный слой 7 на опорных участках 6 удерживает материал на торцах стойки, испытывающий контактное давление, от быстрого смятия, замедляя процесс разрушения несущей части, и предохраняет ее от ударов при забивке стойки под верхняк. При использовании предлагаемых стоек в качестве костровых их укладывают в костер таким образом, чтобы они соприкасались между собой опорными участками 6, при этом выступающие из костра консольные части на каждой стойке должны быть не менее 50 мм. Для костров предпочтительнее стойки с плющеным тростником в несущей части 1, так как они, обладая высокой податливостью, выдерживают большие сжимающие нагрузки в поперечном направлении, чем стойки из цельного тростника.