Шахтний затяг

Изобретение относится к горной промышленности, в частности, к элементам рамной крепи горных выработок. Затяжки являются облицовочными элементами, устанавливаемыми своими концами на арки каркаса, как на опоры, и служат для крепления стен горных выработок. Они должны выдерживать давление породы, изгибаясь под ее воздействием. Стыки затяжек не должны допускать просыпания через щели между ними горной породы. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является затяжка для горных выработок [1]. Она представляет собой корытообразный профиль из композитного материала. Ее "коробообразное" сечение обеспечивает большую удельную жесткость и позволяет эффективно использовать материал по сравнению со сплошным сечением плиты. Данное решение имеет следующие недостатки: - используемая в прототипе "коробообразная" форма сечения содержит только одну вертикальную стенку, связывающую силовые пояса. Она не обеспечивает передачи усилий на силовые пояса большой ширины; - затруднительно обеспечить прочность в месте соединения вертикальной стенки и поясов именно в случае применения композитных материалов, т.к. для них прочность на срез невысока; - предложенная конструкция не обладает гибкостью в поперечном направлении, что ограничивает ее ширину условиями укладки по радиусному профилю штрека; - форма сечения затяжки не позволяет осуществи ть ее производительное (например, непрерывное) изготовление и требует приложение давления по всему его периметру; - не обеспечивается плотная стыковка вследствие наличия выемок на боковых сторонах. В основу изобретения поставлена задача эффективного использования композитного материала по прочностным характеристикам за счет оптимальной формы профиля и расположения волокон арматуры композита в слоях, что позволяет создать прочную, легкую и экономически выгодную затяжку с улучшенными эксплуатационными свойствами. Поставленная задача решается тем, что в шахтной затяжке из композитного листа, согласно изобретению, лист выполнен с наружными и внутренними слоями арматуры в виде профиля, состоящего из периодически повторяющегося гофра с гребнем и впадиной одинаковой или различной ширины, связанные боковинами, причем плотность композита в гребнях и впадинах равна или превышает плотность композита в боковинах, при этом в наружных слоях листа волокна арматуры композита сориентированы поперек профиля. Шахтная затяжка из композитного листа может быть выполнена гофрированной с гребнями и впадинами одинаковой ширины, например, волнистой формы, однако расчеты показывают, что затяжка имеет максимальную несущую способность, при одинаковой толщине композитного листа, при выполнении гофров прямоугольной формы, однако затяжку такой формы технологически сложно изготовить, поэтому наиболее оптимальной формой затяжки является трапециевидная форма гофров, гребни и впадины которого выполнены различной ширины с целью ее стыковки по длине листа. При этом впадина (гребень) одной затяжки полностью перекрывается гребнем (впадиной) другой затяжки, при установке затяжек внахлест. При установке затяжек встык ширина гребня и впадины может быть одинакова. С соседними затяжками, в поперечном направлении, стыковка производится путем наложения или совмещения крайних полок профиля (гребень с гребнем, впадина с впадиной), расположенных в различных плоскостях. Форма профиля позволяет создать для изгибающей конструкции силовые пояса, работающие на сжатие (гребень) и растяжение (впадина), которые надежно связаны между собой боковинами (т. к. профиль выполнен из единого листа однослойного или многослойного в зависимости от применяемой арматуры), что позволяет осуществи ть производительное (например, непрерывное) изготовление с заданной прочностью. Шахтная затяжка с гофрированным профилем обладает повышенной несущей способностью за счет максимального (по эксплуатационным условиям) удаления несущих полок (гребня и впадины) композитного листа от нейтральной оси их сечения, т. е. с увеличением момента сопротивления. При этом, чтобы боковины не теряли устойчивость при увеличении высоты, профиль выполняется с различной плотностью слоистого композитного листа, например, в гребнях и впадинах материал максимально спрессован и имеет высокую плотность, а в боковинах материал разрежен, за счет чего они формуются более толще, а, значит, жестче и устойчивее при продольном сжатии. С этой же целью лист, из которого формуется шахтная затяжка, необходимо армировать так, чтобы в его наружных слоях на ходились волокна арматуры композита, ориентированные поперек профиля. Гофрированный профиль обладает гибкостью в поперечном направлении, что позволяет укладывать затяжку любой ширины по криволинейной поверхности арочной крепи, тем самым улучшая ее эксплуатационные качества. Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид ша хтной затяжки, на фиг.2 элемент профиля шахтной затяжки (гофр), на фиг.3 - совмещение крайних полок профиля смежных шахтных затяжек, на фиг.4 - стыковка шахтных затяжек по длине, на фиг.5 - развертка арматуры (условно) с размещением волокон (основы) в наружных слоях композитного листа, совмещенная с поперечным видом профиля. Шахтная затяжка выполнена из листа 1, состоящего из композита 2 с наружными 3 и внутренними 4 слоями арматуры. Профиль 5 состоит из гофров 6 с гребнями 7 и впадинами 8, связанные боковинами 9. Край 10 листа 1 заканчивается впадиной 8, а край 11 - гребнем 7. Шахтная затяжка изготавливается методом прессования в пресс-формах следующим образом. В матрицу (на рисунке не показано) с определенной формой профиля укладывают несколько слоев арматуры (стеклоткани) пропитанной связующим (смола эпоксидная или лак бакелитовый). После прессования материала пуансоном, образуется лист из композитного материала заданного профиля. При этом за счет того, что композит 2 спрессован в гребне 7, впадине 8 и боковине 9 с одинаковой плотностью (см. фиг.1), или различной (см. фиг.2, 3, 4), т. е. плотность композита в гребнях и впадинах превышает плотность композита в боковинах, то прочностную характеристику шахтной затяжки можно регулировать, создавая прочную, легкую и экономически выгодную затяжку. С целью увеличения ее жесткости укладку наружных слоев композита производят с ориентацией волокон арматуры поперек профиля, что значительно увеличивает жесткость конструкции, работающей на сжатие (гребень 7) и растяжение (впадина 8). В эксплуатационных условиях стыковку ша хтных затяжек производят как показано на фиг.3 и фиг.4. Стыковка 12 (фиг.3) - показано совмещение концевых полок профиля смежных затяжек, а стыковка 13 (фиг.4) - совмещение по длине при установке затяжек внахлест, за счет выполнения гребня 7 шире впадины 8. Гофрированный профиль шахтной затяжки решает кроме того эксплуатационные задачи, позволяя укладывать ее любой ширины по криволинейной поверхности арочной крепи, что способствует быстроте монтажа, а следовательно, уменьшению трудозатрат. Таким образом, предложенная конструкция шахтной затяжки комплексно решает прочностные и эксплуатационные задачи.