Рамне кріплення для гірничих виробок

Винахід відноситься до гірничої промисловості, зокрема до кріплення гірничих виробок. Відомим є кріплення для гірничих виробок, яке включає верхняк, складені стояки із замками піддатливості, вузли з'єднання верхняка із складеними стояками, при цьому верхні кінцівки складених стояків виконані загостреними та обладнані оголовниками, кожен вузол з'єднання верхняка зі складеним стояком виконано у вигляді стержня, встановленого вертикально та, який має розширену нижню кінцеву частину та філь'єри, що охоплюють стержень Для підвищення бічного опору кріплення, складені стояки обладнані складеними криволінійними елементами (А. с СРСР № 1276818, 05 08 85; публ. 15 09.86, бюл. № 46) Недоліками цього аналогу є: - при знятті бічних стояків кріплення в створі з лавою верхняк втрачає свою несучу властивість, крім того в створі з лавою буде велике оголення бічних порід, що сприяє їх обвалюванню; - масив гірничих порід буде зруйнований вертикальними стояками кріплення, тобто порушиться цілісність порід покрівлі; елементи кріплення покрівлі не взаємозамінні, потребують додаткового обладнання для вигону бічних елементів; - нерівномірність опущення верхняків на поруч розташованих рамах (у піддатливому режимі) викличе деформацію та випадіння стягнень покрівлі та часткове обвалювання зруйнованих кріпленням порід покрівлі у виробці; - значна трудомісткість виготовлення елементів кріплення. За прототип нами обране рамне кріплення, яке включає рами, кожна з яких виконана із елементів шахтного профілю, з'єднаних за допомогою планок та скоб (Каретников Б. Η. та інші, Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник, -М: Недра, 1989, - 571 с. (стр.53 - 74). Вирішення поставленої задачі досягається за рахунок того, що елементи шахтного профілю виконані прямими, планки виконані у вигляді перфорованих фігур, кожна з яких створена шляхом її вигину під кутом, який визначено з урахуванням кількості елементів шахтного профілю та необхідності компенсації прояву тиску гірничих порід на кріплення. Крім того кут вигину з'єднувальної планки визначають за формулою: В = 180° - 360°/n, де В - кут вигину в градусах, n - кількість елементів шахтного профілю, причому кріплення виконане замкненим, а його елементи однакової довжини. Вищенаведені конструктивні зміни елементів шахтного профілю, скоб та з'єднувальних планок дозволяють при використанні винаходу забезпечити технічний результат - рівномірний розподіл знакоперемінних навантажень між елементами рами, що пов'язані з проявом вертикального та бічного тиску гірничих порід та відносно однакової реакції кріплення в усіх напрямках. Перелік фігур винаходу, що заявлено, подано нижче. Фіг. 1 – Загальний вигляд рамного кріплення для гірничих виробок для звичайних гірничо-геологічних умов. Фіг. 2 – Загальний вигляд рамного кріплення для гірничих виробок для складних гірничо-геологічних умов. Фіг. 3, 4, 5, 6, - вигляд деталей для з'єднання елементів шахтного профілю. Рамне кріплення представлене на Фіг. 1 та 2, містить елементи шахтного профілю 1, які з'єднані один з одним за допомогою деталей: фігурної планки 2, скоби 3 та гайки 4. Елементи шахтного профілю 1 готують на поверхні таким чином, щоб вони були прямими та рівної довжини. Фігурні планки також готують на поверхні із листового металу шляхом їх перфорації та вигинання під кутом, який визначають з урахуванням кількості елементів шахтного профілю та фактичного стану гірничо-геологічних умов, щоб, якщо необхідно, компенсувати прояв тиску гірничих порід на кріплення. Також на поверхні готують скоби. Заготовлені елементи шахтного профілю та з'єднувальні деталі складують у шахтну вагонетку, або на площадку та доставляють їх до гірничої виробки. Кращий варіант втілення винаходу У гірничій виробці доставлені з поверхні елементи шахтного профілю 1 монтують (з'єднують) фігурними планками 2, які закріплюють скобами 3 та гайками 4. Спочатку на кінцях одного з елементів шахтного профілю 1 монтують два інших елементи шахтного профілю 1 та, оскільки планки вигнуті, наприклад, під кутом 130 - 140° (найкраще 135°) формується рамне кріплення у вигляді арки з трьох елементів шахтного профілю 1. Якщо геолого-гірничі умови більш складні, на кінцівках трьохелементного кріплення із шахтного профілю монтують ще по одному елементу шахтного профілю 1 за допомогою тотожної фігурної планки 2, тобто під таким же кутом як і попереднє з'єднання (див. фіг. 1). У цьому випадку кількість елементів шахтного профілю дорівнює 5. Для замкненого рамного кріплення, що показане на фіг. 2, кількість елементів шахтного профілю дорівнює 8, а кут вигину в цьому випадку дорівнює, як це обчислюється з наведеної вище формули, також 135°. З'єднані таким чином елементи шахтного профілю 1 установлюють у гірничій виробці за допомогою відомої технології шляхом підведення під горизонтальний елемент шахтного профілю 1 зібраної рами кріплення спряження (на фігурах не показано), які розпирають гідродомкратами, що призводить до перекриття незахищених від обвалу гірничої породи у виробці. Рамне кріплення з прямолінійними елементами шахтного профілю установлюють·послідовним з'єднанням усіх елементів кріплення знизу догори з обох сторін виробки та замикають у стрісі за допомогою верхніх елементів кріплення. Змонтований таким чином у гірничій виробці ряд рамних кріплень створює аркаду кріплень, чим досягається технічний результат - запобігання обрушенню гірничої породи у простір гірничої виробки при проходці та експлуатації. З'єднання елементів шахтного профілю 1 планками 2, скобами 3 та гайками 4 формує вузол податливості, який дає можливість керувати перетином кріплення, що дозволяє пристосовувати кріплення до змінного перетину гірничої виробки, та рівномірно компенсувати прояви тиску гірничих порід на кріплення. Рамне кріплення з прямолінійними елементами шахтного профілю, з'єднані фігурними планками та скобами, забезпечують опір кріплення за рахунок вирівнювання навантаження на кріплення, що призводить до зменшення фронту руйнування гірського масиву навколо гірничої виробки. Незамкнене рамне кріплення, що заявляється, може використовуватись для закріплення гірничих виробок виймальних дільниць та виробок головного напряму (наприклад, панельних, квершлагів та таке інше) із незначним проявом гірничого тиску. Для запобігання інтенсивного прояву тиску гірничої породи при довготривалій експлуатації гірничих виробок для зменшення фронту руйнування гірського масиву навколо гірничої виробки необхідно використовувати замкнене рамне кріплення(фіг. 2). Використання запропонованого кріплення не потребує спеціального обладнання для вигину шахтного профілю, спрощує транспортування від заводу до вибою, не потребує маркування елементів кріплення, легко демонтується при погашенні гірничих виробок та легко відновлюється для повторного використання. Експериментальна реалізація запропонованого арочного трьохелементного кріплення на шахті у Західному Донбасі показала значну економічну ефективність.