Арочне замкнуте кріплення з компенсаторами навантажень

Арочне замкнуте піддатливе кріплення, яке включає верхняк і бокові стояки, з'єднані в піддатливих вузлах хомутами з планками і гайками, та опорні елементи, жорстко закріплені на сегментах по зовнішньому периметру арки, виконані у формі клинів, кожний із яких містить між плоскими гранями пружний елемент, а грані клина з'єднані у їх вершині шарніром, виконаним у формі осі, з'єднаної по кінцях зі стояками, жорстко закріпленими на сегментах арки, яке відрізняється тим, що арка 3 39116 жких геологічних і виробничих умовах тому, що кріплення не забезпечує зменшення частоти заміни зруйнованих арок і підвищення стійкості виробки. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю є "Крепь подземных выработок" [див. а.с. СССР, №1666744, Е21 Д 11/14, опубліковано 30.07.91, бюл. №28]. Арочне не замкнуте кріплення для виробок на глибоких горизонтах в умовах підвищеного гірничого тиску та інтенсивного зрушення породного масиву містить верхняк і бокові стояки, з'єднані у піддатливих вузлах хомутами з планками і гайками. Суть аналогу полягає в тому, що по зовнішньому периметру арки на сегментах жорстко закріплені опорні елементи, виконані у формі клинів, кожний із яких має між площинами пружний елемент, а грані клину з'єднані у вершинах шарніром, виконаним у формі вісі, зв'язаної на кінцях з опорами, які жорстко закріплені у середині сегментів. Кріплення працює таким чином. У важких геологічних і промислових умовах на великій глибині розробки породний масив руйнується крихко. В процесі проведення виробки за кріпленням виникають порожнечі, із яких випадають блоки породи і ударяють по клинам. Під дією ударів клини руйнуються тому, що вони не розраховані на дію ударів. Клини жорстко закріплені на сегментах і передають повністю ударні навантаження на арку, яка руйнується. Заміна зруйнованих арок призводить до вивалів із масиву великих об'ємів породи. Підошва виробки інтенсивно піднімається тому, що арка не замкнута лежнем. Найбільш близький аналог не може бути застосований для кріплення виробки у важких геологічних і виробничих умовах на великій глибині розробки тому, що кріплення не забезпечує зменшення частоти заміни арок і підвищення стійкості виробки. Загальними ознаками найбільш близького аналогу і корисної моделі, що розробляється, є клин з плоскими гранями і пружний елемент. В основу корисної моделі покладена задача удосконалення кріплення шляхом заміни вузлів руйнування породи на компенсатори ударних і статичних навантажень з можливістю руйнування масиву породи за кріпленням (далі - компенсатор). Поставлена задача вирішується за рахунок того, що арочне піддатливе не замкнуте кріплення, яке включає верхняк і бокові стояки, які з'єднані в піддатливих вузлах хомутами з планками і гайками, та опорні елементи, жорстко закріплені по зовнішньому периметру арки, виконані у формі клинів, кожний із яких містить між плоскими гранями пружний елемент, а грані клину з'єднані у їх вершині шарніром, виконаним у формі вісі, з'єднаної по кінцям стояками, жорстко закріпленими на сегментах арки, відрізняється тим, що арка додатково замкнута лежнем, а кожний компенсатор містить клин у формі трьохгранної призми, гостре ребро якої спрямовано у бік породного масиву, та розміщений у направляючій трубі пустотілий клин у формі стрижня, верхній загострений торець якого проходить через отвір у вершині призми, а нижній його сферичний, або іншої форми, торець взаємо 4 діє з плоским верхнім торцем розміщеного у цій же трубі суцільного стрижня із низькомодульного матеріалу, а нижній плоский торець суцільного стрижня взаємодіє з дном сегменту, при цьому направляюча труба жорстко закріплена на днищі призми, яке взаємодіє з фланцями сегменту через пружні елементи, закріплені на зовнішній поверхні днища призми, яка закріплена на сегментах арки хомутами з планками і гайками. Зазначені ознаки складають суть корисної моделі тому, що є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату - зменшення частоти заміни зруйнованого кріплення і підвищення стійкості виробки. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких показано: на Фіг.1- поперечний перетин виробки, загальний вид, на Фіг.2 - перетин за А-А на Фіг.1, на Фіг.3 - компенсатор, перетин за ББ на Фіг.1, на Фіг.4 - перетин за В-В на Фіг.3, на Фіг.5 - перетин за Г-Г на Фіг.4. До складу корисної моделі входить арка кріплення, яка включає верхняк 1, бокові стояки 2, піддатливі вузли 3, 6, 7, лежень 4, з'єднаний з боковими стояками 2 короткими сегментами 5. Одні кінці сегментів 5 з'єднані піддатливими вузлами 6 з боковими стояками 2, а другі кінці з'єднані піддатливими вузлами 7 з лежнем 4. До складу кожного компенсатора 8 входить клин у формі трьохгранної призми, гостре ребро 9 якої спрямоване у бік породного масиву (Фіг.3, 4). Грані 10, 11 призми (Фіг.3) мають загнуті кінці 12, 13, які жорстко закріплені на днищі 14 призми. В отворі днища призми жорстко закріплена направляюча труба 15, один кінець якої виступає над внутрішньою поверхнею днища 14, а другий кінець взаємодіє з поверхнею днища 16 сегментів 1, 2, 4. Клин 17 у формі пустотілого стрижня з клиноподібним, або другої форми, торцем 18 встановлено у направляючій трубі 15, при цьому його торець 18 пропущено через отвір 19 у вершині призми, а другий його торець 20, сферичної, або другої форми, взаємодіє з плоским торцем 21 циліндричного стрижня 22 із низькомодульного матеріалу (дерево, резина інше), який також розміщено у направляючій трубі 15. Другий плоский торець 23 стрижня 22 взаємодіє з дном 16 сегментів . Компенсатори закріплені на сегментах 1, 2, 4 планками з хомутами і гайками, а днище 14 призми взаємодіє з фланцями 25 через пружні елементи 26, 27, закріплені на зовнішній поверхні днища 14 призми. До складу кріплення входить піддатлива міжрамна огорожа [див. Патент України №32401, Е21Д11/15, опубліковано 12.05.2008, бюл. №9], яка включає окремі затяжки. Кожна затяжка містить металеву раму із рифлених повздовжніх і поперечних стрижнів, хомути з планками і гайками на кінцях повздовжніх стрижнів, металеву рифлену пластину 27, закріплену на рамі (Фіг.2). Під дією ударів падаючих на кріплення блоків породи 28 рифи розгинаються і затяжка приймає форму жолоба 29 (Фіг.2). Блоки породи, та їх частини, якщо вони розколюються, переміщуються по жолобам 29 і накопичуються на підошві виробки (Фіг.1). Робота корисної моделі розглядається на прикладі горизонтальної виробки, яку проводять у 5 39116 важких геологічних і виробничих умовах на великій глибині розробки В процесі проведення виробки із покрівлі випадають блоки породи, що призводить до збільшення її розмірів. Після встановлення кріплення за ним зостаються порожнечі. Ці порожнечі є однією із причин вивалів породи і руйнування кріплення на відстані 10-30м від прохідницького вибою виробки. Встановлено, що завали виробок виникають, якщо висота порожнеч над кріпленням перевищує 0,4м. [див. Б.Б. Луганцев, И.И. Мартыненко "О влиянии пустот за крепью на смещения кровли штреков". // Уголь Украины. - 1994. - №10. С.11-12]. Суцільні вивали вздовж виробки виникають, якщо відношення gH/R