Металеве податливе кріплення

Металеве податливе кріплення, що включає стійки, складений верхняк, які мають однаковий радіус кривизни, з розташованими на кріпленні вузлами податливості, яке відрізняється тим, що один з вузлів податливості (верхній) розташований у точці перетину верхняка з перпендикуляром до напластування порід, який проходить через центр симетрії кріплення, а два інших (бокових) вузла податливості рівновіддалені від нього, при цьому кут між осями бокових вузлів податливості  знаходиться у межах 98-102°. (19) (21) u201103184 (22) 18.03.2011 (24) 10.11.2011 (46) 10.11.2011, Бюл.№ 21, 2011 р. (72) КАСЬЯН МИКОЛА МИКОЛАЙОВИЧ, НОВІКОВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕГОВИЧ, ПЕТРЕНКО ЮРІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ, ШЕСТОПАЛОВ ІВАН МИКОЛАЙОВИЧ, РЄЗНІК АНДРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 3 тність конструкції в цілому, підвищується стійкість виробок при будь-яких кутах залягання порід, а також знижуються витрати на їх підтримання та виготовлення елементів кріплення. Поставлена задача вирішується тим, що металеве податливе кріплення, що включає стійки, складений верхняк, які мають однаковий радіус кривизни, з розташованими на кріпленні вузлами податливості, згідно корисної моделі, один з вузлів податливості (верхній) розташований у точці перетину верхняка з перпендикуляром до напластування порід, який проходить через центр симетрії кріплення, а два інших (бокових) вузла податливості рівновіддалені від нього, при цьому кут між осями бокових вузлів податливості  знаходиться у межах 98-102°. При розташуванні вузлів податливості без урахування кута залягання порід, у них виникають косонаправлені навантаження. При похилому заляганні порід ці навантаження збільшуються настільки, що перешкоджатимуть нормальному прослизанню у вузлах податливості, далі відбувається їх заклинювання та кріплення переходить у жорсткий режим. При цьому починається деформування елементів кріплення, що посилює нерівномірність навантаження вузлів податливості. Це приводить до втрати працездатності вузлів податливості, і, як наслідок, до руйнування кріплення. Використання пропонованої корисної моделі дозволить виключити можливість виникнення косонаправлених навантажень у вузлах податливості. Це можливо у випадку, коли один з вузлів податливості (верхній) розташований у точці перетину верхняка з перпендикуляром до напластування порід, який проходить через центр симетрії кріплення, працює при сприйнятті кріпленням навантажень, діючих по лінії, паралельній напластуванню, а два інших, рівновіддалених від верхнього вузла податливості - на сприйняття навантажень, діючих у напрямі, перпендикулярному напластуванню. У пропонованій корисній моделі елементи, які утворюють складений верхняк, у місці їх з'єднання верхнім вузлом податливості розташовуються так, що їх кінці розташовуються паралельно напластуванню, внаслідок чого цей вузол податливості працює при дії на нього лише бокових навантажень. Кінці стійок та складеного верхняка у місці їх з’єднання боковими вузлами податливості розташовані по лінії, паралельній напряму дії основних навантажень. Тому бокові вузли податливості працюють тільки при дії на них основних навантажень, діючих у напрямі, перпендикулярному напластуванню. Диференційована робота вузлів податливості виключає виникнення косонаправлених навантажень у вузлах податливості, а також забезпечує їх тривалу погоджену роботу. Якщо кут нахилу між осями бокових вузлів податливості  буде 102°, то при дії на кріплення навантажень у напрямі найбільших зміщень порідного масиву (перпендикулярно напластуванню) у бокових вузлах податливості будуть виникати косонаправлені навантаження, що приведе до їх заклинювання, подальшого розриву хомутів, та, як наслідок, до передчасної втрати 64368 4 працездатності кріплення. Крім того, при куті між осями бокових вузлів податливості /3 більшому, ніж 102°, розміри елементів, які утворюють складений верхняк, збільшаться настільки, що вони будуть деформуватися при навантаженні конструкції у напряму найбільших зміщень. У пропонованій корисній моделі бокові вузли податливості рівновіддалені від верхнього. Внаслідок цього елементи складеного верхняка мають одинакові фіксовані розміри при визначеному радіусі кривизни, причому їх розмір остається незмінним при будь-якому куті нахилу порід - змінюватись будуть тільки розміри стійок. Це дозволить при виготовленні кріплення зменшити витрати на виготовлення його елементів (два із чотирьох елементів при визначеному радіусі кривизни будуть стандартні, на відміну від способу-прототипу, де усі елементи кріплення мають різні розміри). Суть корисної моделі представлена на кресленні, де показаний поперечний перетин виробки. На кресл. показані стійки 1, 2, елементи складеного верхняка 3, 4, вузли податливості 5, 6, 7, кут між осями бокових вузлів податливості  , радіус виробки R. Збірка металічного податливого кріплення здійснювалась наступним чином. Спочатку з'єднали стійку 1 з елементом складеного верхняка 3 за допомогою вузла податливості 5. Після цього пробурили лунки для стійки 2 та для зібраної раніше частини конструкції, встановили їх у проектне положення. Далі підняли елемент складеного верхняка 4 у проектне положення та з'єднали елементи кріплення у єдину конструкцію за допомогою вузлів податливості 6 і 7. Приклад. Пластовий штрек проводився на глибині 800 м. При цьому потужність пласта склала 1 м, кут залягання порід дорівнювався 30°, ширина виробки по підошві складала В=3,5 м, радіус виробки у світлу R=2,5 м. Було визначено, що середньозважена міцність порід по покрівлі виробки склала Rск=25 МПа, по її боках Rсб = 20 МПа. Елементи кріплення виробки були виготовлені їз спецпрофілю СВП-33. Кут між осями бокових вузлів податливості дорівнювався 100°. Спочатку з’єднали стійку 1 з елементом складеного верхняка 3 за допомогою вузла податливості 5. Після цього пробурили лунки для стійки 2 та для зібраної раніше частини конструкції, встановили їх у проектне положення. Далі підняли елемент складеного верхняка 4 у проектне положення та з" єднали елементи кріплення у єдину конструкцію за допомогою вузлів податливості 6 і 7. При цьому вузол податливості 6 був встановлений у точці перетину верхняка з перпендикуляром до напластування порід, який проходить через центр симетрії кріплення. У результаті розрахунків встановили, що для заданих умов кінцеві зміщення покрівлі виробки склали 841 мм, а її боків - 429 мм. При використанні пропонованої конструкції кріплення забезпечувалась тривала погоджена робота протягом всього строку служби виробки. При цьому по трасі виробки завдяки диференційованій роботі вузлів податливості (вузол податливості 6 працював на сприйняття діючих паралель 5 но напластуванню бокових навантажень, а вузли податливості 5 і 7 - на сприйняття навантажень, діючих перпендикулярно напластуванню) не спостерігалось їх заклинювання, розривів хомутів. Використання пропонованої конструкції кріплення дозволить за рахунок погодженої роботи Комп’ютерна верстка Л. Купенко 64368 6 усіх вузлів податливості забезпечити тривалу працездатність кріплення, підвищити стійкість виробки, знизити витрати на її підтримання та виготовлення елементів кріплення. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601