Металеве рамне податливе кріплення

Металеве рамне податливе кріплення, що містить дві прямолінійні вертикальні стійки і криволінійний верхняк, з'єднані між собою, яке відріз няється тим, що верхняк виконано з двох частин із прямолінійними ділянками на кінцях і криволінійними ділянками, радіус R * яких залежить від проектної площі поперечного перерізу S * , що враховує величину прогнозованої вертикальної конвергенції, висоти прямолінійних стійок h * , довжини прямолінійних ділянок верхняка l * і визначається за формулою: Корисна модель рамного металевого податливого кріплення відноситься до гірничодобувної промисловості і може бути використана для кріплення гірських виробок, що споруджуються в геомасиві. Кріплення призначене для виконання двох завдань: захистити працюючих від вивалів шматків породи і вугілля, а також за рахунок достатньої несучої здатності і піддатливості не піддаватися неприпустимим деформаціям чи руйнуванню. Крім того, кріплення повинно забезпечити надійне функціонування виробок на протязі проектного терміну їхньої служби і виключити ситуації, що обмежують навантаження на очисні вибої. На шахтах України до 90% виробків підтримуються сталевими триланковими податливими кріпленнями аркової форми. Кріплення цієї форми через обмежену піддатливість у складних гірничогеологічних умовах не забезпечують задовільний стан гірських виробок і практично не підлягають удосконалюванню. Аркове триланкове кріплення, взято за прототип, складається з трьох криволінійних ланок - верхняка і двох стійок, що з'єднуються в напуск за допомогою болтових замків [Оглядова інформація і довідкові матеріали "Рамні кріплення гірських виробітків" ДонУГІ., Донецьк, 1992, с.2-3]. Недоліком аркової триланкового кріплення є те, що її конструктивна піддатливість не перевищує 500мм, і, вичерпавши зазначену величину піддат ливості, кріплення руйнується. Тому для великих глибин ведення гірських робіт, в умовах яких конвергенція порід у виробках досягає більше 1,0м, доцільна розробка кріплення піддатливістю до 1000мм і більш. Можна вважати, що основний принцип проектування податливого кріплення і вибір її параметрів повинен полягати не в тому, щоб знизити конвергенцію, а в тому, щоб кріплення без деформацій і ушкоджень могло сприймати очікувану конвергенцію при мінімальних матеріальних ресурсах на її виготовлення. Установлено, що при використанні податливих кріплень збільшувати їхню масу можна тільки у певних границях, тому що зайва жорсткість їхніх елементів приводить до розриву замків. Як було визначено при натурних спостереженнях, що існують у даний час розходження в масі профілів і відстаней між податливими кріпленнями у виробках шахт і рудників не мають помітного впливу на конвергенцію. Це відноситься до виробок, закріплених арковим кріпленням при забутуванні закріпного простору вручну. При навантаженні аркового кріплення зверху в одній точці і відсутності забутовки з боків його несуча здатність знижується в 4 і більше разів, кріплення деформується, втрачає працездатність при відносно невеликих зсувах порід. Цей недолік і відзначені вище, відсутні в розробленому чотириланковому металевому податливому кріпленні КП U (l * h*) , м . (13) S* 2 14764 h*l* (11) (l * h*)2 UA 2 (19) R* 3 14764 4 4П, призначеному для кріплення магістральних і рамними стяжками (1). Таке конструктивне викопідготовчих виробок, що споруджуються в нерознання кріплення дозволяє забезпечити піддатливантаженому масиві і масиві розвантаженому від вість його до 1000мм і більше. Так, конструктивна впливу гірського тиску, а також підданому надробіпіддатливість кріплення, що має площу поперечтці. Корисна модель спрямована на збільшення ного перерізу 14,74м2 до 1000мм, а піддатливість 2 піддатливості кріплення і збереження висоти, некріплення площею поперечного перерізу 18,3м до обхідної ПБ, за рахунок того, що металеве кріп1500мм. Кріплення, при зазначених величинах лення (див. фігуру) містить дві прямолінійні стійки піддатливості, зберігають однакову висоту до 2,5м. (4) і верхняк, що складається з двох криволінійних При піддатливості 1000мм мінімальна площа почастин (3), що мають по кінцях прямолінійні ділянперечного перерізу кріплення для виконань КПки, що з'єднуються між собою і зі стійками подат4П000 і КП-4П000-01 становить 10,5м2, для виколивими вузлами зв'язку (2), у якості яких можуть нань КП-4П000-02 і КП-4П000-03 дорівнює 10,9м2. застосовуватися існуючі болтові замки. Рами кріпГеометричні параметри виконань кріплення КП-4 лення з'єднуються між собою стандартними міжта його маса наведені в таблиці. Таблиця Геометричні параметри кріплення Зазначення Площа перерізу кріплення, м2 H КП-4П000 КП-4П000-01 14,74 КП-4П000-02 18,30 КП-4П000-03 B 3440 ± 40 4000 ± 40 2 (l * h*)2 h*l* S* 2 B1* R* L* b h* h1* l* l1* +150 800 394,0 4750 101 1840 1000 506 1800 600 400 720 398,6 2 -50 СПВ27 +150 445,1 800 114 1900 571 2100 600 600 770 5000 2 -50 1000 449,7 У шахтах вугільних басейнів одночасно з опусканням покрівлі спостерігається проникнення стійок кріплення в породи ґрунту, що не враховувалося конструкцією аркового кріплення. У результаті технологічні зазори при експлуатації виробок не відповідають експлуатаційним вимогам. Тому була поставлена задача оптимізувати геометричну форму кріплення так, щоб реалізувати піддатливість до 1000мм і більше, достатній опір спецпрофілю, забезпечити технологічні зазори при експлуатації кріплення в різних гірничогеологічних умовах. Поставлена задача вирішена шляхом створення чотириланкового металевого податливого кріплення КП-4П (див. фігуру). Металеве податливе кріплення містить дві прямолінійні вертикальні стійки і криволінійний верхняк, з'єднані між собою, відрізняється тим, що верхняк виконано з двох частин з прямолінійними ділянками на кінцях і криволінійних ділянок, радіус R* яких залежить від проектної площі поперечного перерізу S*, що враховує величину прогнозованої вертикальної конвергенції, висоти прямолінійних стійок h*, довжини прямолінійних ділянок верхняка l* і визначається за формулою: R* ТипоМаса, розмір кг профілю Розміри, мм (l * h*) , м Приклад S*=14,74м2; h*=1,8м2; l*= 0,4м, тоді R*=1,84м. S*=18,3м2; h*=2,1м; l*=0,6м, тоді R*=1,9м. S*=14,74м2; h*=1,8м; l*=0м, тоді R*=2,12м. З даних останнього прикладу випливає, що при R*=2,12м, радіус верхняка кріплення дорівнює 2,12м, а його форма набуває півкола. У цьому випадку кріплення складається з двох прямолінійних стійок висотою 1,8м, верхняка радіусом 2,12м, має висоту 3,76м і ширину 4,06м. Висота кріплення цієї форми збільшується в 1,1 рази в порівнянні з висотою кріплення, що має радіус 1,84м і аналогічну площу. Створена конструкція дозволяє змінювати співвідношення між висотою і шириною (H:В) кріплення за рахунок зміни довжини прямолінійних ділянок верхняка і прямолінійних стійок. Це дозволяє проектувати висоту кріплення, що враховує величину прогнозованої конвергенції. У зв'язку з цим кріплення КП-4П може без ушкоджень сприймати очікувану конвергенцію і забезпечувати стійкий стан виробок протягом передбаченого проектом часу їхньої експлуатації. Невелика прямолінійна частина верхняка дозволяє забезпечити навантаження на кріплення, близьке до рівномірно розподіленого, виключити динамічне навантаження кріплення внаслідок раптових обвалень порід крівлі, а також її підривання. При пересувці приводу конвеєра лави в порожнині штреку від кріплення (див. фігуру) "відстібається" тільки криволінійна частина верхняка (3), а не знімається весь верхняк, як у триланкового аркового кріплення. Це дозволяє знизити трудомісткість робіт на сполученні лави і час на пересувку забійного конвеєра. 5 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 14764 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601