Кріплення рамне із коробчастого профілю

Реферат: UA 79033 U UA 79033 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої галузі та підземного будівництва і її слід використовувати для кріплення гірничих виробок та підземних об'єктів. Відомі металеві рамні кріплення із спеціального взаємозамінного профілю СВП, які складаються з верхняка, двох стояків і міжрамних стяжок. Всі ланки арки з'єднані між собою скобами з планками і гайками [Каретников В.Н. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник / В. Н. Каретников, В.Б. Нуждихин, А.Г. Клейменов. - М.: Недра, 1989. - С. 52-74]. Основними недоліками цього кріплення є: відкрита форма профілю, з якого воно виготовлено; втрата місцевої стійкості при вигині, крутінні та стиску; інтенсивне руйнування профілю від корозії, оскільки він є відкритим і незамкнутим, з відносно тонкими стінками; невелика несуча спроможність зі сторони боків виробки. Крім цього це кріплення потребує великих витрат металопрокату і має значну вартість. Для підвищення несучої спроможності кріплення та протидії боковим зміщенням порід запропоновано ряд конструктивних рішень кріплення рамного з спецпрофілю, які складаються з верхняка та двох стояків і міжрамних стяжок [Патент України № 52272, E21D 11/14, від 25.08.2010; Патент України № 41873, E21D 11/14, від 17.09.2001; Патент України № 52340 A, E21D 11/14, від 16.12.2002]. Однак спільним недоліком цих конструкцій рамного кріплення є ускладнення технології виготовлення та зведення кріплення, висока його собівартість та трудомісткість робіт по його зведенню у гірничий виробці. Крім цього пропоновані конструкції не усувають недоліків рамних кріплень, описаних вище. Найбільш близьким за технічною суттю та ефектом, що досягається, є кріплення КМП-Т(П) із профілю СВП, яке має трапецієподібну або прямокутну форму поперечною перерізу і складається з двох піддатливих стояків, верхняка і міжрамних стяжок [Литвинский Г.Г. Стальные рамные крепи горных выработок / Г.Г. Литвинский, Г.И. Гайко, Н.И. Кулдыркаев. - К.: Техника, 1999. - С. 100-130]. Суттєвим недоліком цього кріплення є необхідність встановлювати третій додатковий стояк під верхняк при підвищеному гірському тиску зі сторони покрівлі, що пояснюється невідповідністю несучої здатності верхняка, підданого вигину, та стояків, які працюють в основному на стиск. Додатковий стояк зменшує корисну площу поперечного перерізу, заважає шахтному транспорту, підвищує аеродинамічний опір. Крім цього цьому типу кріплення притаманні всі недоліки рамних кріплень, зазначені вище, а саме: при деформації часто розходяться бокові стінки профілю кріплення, що веде до втрати його несучої спроможності; концентрація дотичних напружень в місцях сполучення стінок з днищем профілю сприяє відриву днища і руйнуванню кріплення; при стискаючих навантаженнях, вигині та крутінні часто втрачається місцева стійкість профілю, тому така конструкція має недостатню несучу спроможність. Слід відзначити швидке руйнування профілю кріплення від корозії, оскільки він є відкритим і незамкнутим, має відносно тонкі стінки з двома відкритими поверхнями. Це потребує великих витрат металопрокату, збільшує трудомісткість і вартість кріплення. Задачею корисної моделі є розробка такого рамного кріплення, яке завдяки замкнутій формі профілю, конструкції сполучень стояків з верхняком, геометричним параметрам верхняка та можливості заповнення кріплення матеріалом, що твердіє, має велику несучу спроможність, підвищену стійкість до корозії, зручну та швидку технологію зведення кріплення у виробці, зменшену металоємність, трудомісткість і вартість. Поставлена задача вирішується тим, що кріплення рамне із коробчастого профілю, що складається з верхняка, який своїми кінцями шарнірно спирається на торці стояків, згідно з корисною моделлю, виконано з несучого профілю прямокутного поперечною перерізу, до верхньої частини кожного стояка закріплені відрізки швелера, які виступають над торцями стояків на висоту профілю верхняка, а верхняк змонтовано між цими швелерами. Доцільно, щоб висота профілю верхняка перевищувала висоту профілю стояків. Доцільно, щоб у верхній частині стояків та посередині верхняка було виконано на нейтральній осі профілю отвори, які закриті пробками. Конструкцію кріплення показано на фіг. 1, загальний вид, на фіг. 2 - вузол А, вид збоку, на фіг. 3 - вузол А, вид зверху. Кріплення складається з двох стояків 1, на яких шарнірно закріплено верхняк 2 за допомогою приварених до верхньої частини стояків 1 відрізків швелерів 3. Верхняк 2 спирається на стояки 1, а своїми торцями взаємодіє з відрізками швелерів 3. У верхній частині стояків 1 та посередині верхняка 2 на нейтральних осях коробчастого профілю виконано отвори 4 для заповнення кріплення матеріалом, що твердіє, які закриті пробками. Кожна рама кріплення 1 UA 79033 U 5 10 15 20 25 30 з'єднується з сусідньою за допомогою міжрамних стяжок 5, дві з яких розташовано на стояках 1, а одна - у центрі верхняка 2. Завдяки тому, що кріплення виконано з профілю замкнутого прямокутного перерізу, значно збільшується його несуча спроможність, загальна та місцева стійкість. Особливості геометрії поперечного перерізу запропонованого профілю та можливості сполучення елементів між собою забезпечують уникнення концентрації дотичних напружень в місцях сполучення стінок з днищем профілю, що виключає відрив днища профілю і руйнування кріплення. Оскільки висота профілю верхняка перевищує висоту профілю стояків, значно зростає несуча спроможність верхняка та усувається невідповідність несучої здатності верхняка, підданого вигину, та стояків, які працюють в основному на стиск. Доцільно висоту перерізу верхняка зробити у 1,1-2 рази більшою, ніж висота профілю стояка. Це дозволяє відмовитися від встановлення третього додаткового стояка навіть при значному прольоті виробки (більше 34 м) та підвищеному гірському тиску зі сторони покрівлі, зменшує матеріаломісткість та вартість кріплення. Завдяки тому, що у верхній частині стояків 1 та посередині верхняка 2 виконано тампонажні отвори 4, кріплення може бути заповнено матеріалом, що твердіє (наприклад глинистопіщаним, цементно-піщаним розчином, бетоном і т.і.), що суттєво підвищить несучу здатність і стійкість запропонованого рамного кріплення із коробчастого профілю КРК, крім того це дозволить істотно знизити корозію через неможливість доступу кисню у внутрішню порожнину несучого профілю. Оскільки до верхньої частини кожного стояка 1 закріплено відрізок швелера 3, який виступає над верхнім зрізом стояка на висоту, яка дорівнює висоті профілю верхняка 2, усувається можливість витікання матеріалу, що твердіє через торці верхняка 2 при його заповненні через отвір 4. Крім цього це сприяє зручному та швидкому монтажу кріплення у гірничій виробці, призводить до зниження трудомісткості робіт. Використання коробчастого профілю в запропонованому кріпленні замість спецпрофілю СВП дозволяє одержати значну економію металу (30 % - 40 %). Таким чином, корисна модель усуває суттєві недоліки, притаманні найближчому аналогу (кріплення КМП-Т(П), вирішує поставлену задачу і дозволяє значно підвищити несучу спроможність кріплення, знизити трудомісткість, збільшити швидкість його зведення та досягти значної економії металу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 1. Кріплення рамне із коробчастого профілю, що складається з верхняка, який своїми кінцями шарнірно спирається на торці стояків, яке відрізняється тим, що несучий профіль кріплення виконано прямокутного поперечного перерізу, до верхньої частини кожного стояка закріплені відрізки швелера, які виступають над торцями стояків на висоту профілю верхняка, а верхняк змонтовано між цими швелерами. 2. Кріплення за п. 1, яке відрізняється тим, що висота перерізу коробчастого профілю верхняка перевищує висоту профілю стояків, а у верхній частині стояків та посередині верхняка виконано на нейтральній осі профілю отвори, які закриті пробками. 2 UA 79033 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 3