Металеве податливе кріплення

Металлическая податливая крепь, содержащая боковые и верхние панели% о т л и ч а ю щ а я с я гем, чтс панели выполнены из профиля с волновым сечением и соединены внахлест, а по концам панелей выпопнены отверстия под крепеж, причем на «ррхних концах боковых панелей отверстие ппц «репеж объединены клиновидным пазом, размеры которого определяют из требований к податливости и сопротивлению крепи, кроме того, панели соединены таким образом, что образуют сплошное перекпытие. Изобретение относится к горному делу, в частности, к конструкции крепи горизонтальных и наклонных горных выработок. В настоящее время применяют (свыше 90%) рамные (арочные) металлические податливые крепи из специального взаимозаменяемого профиля (СВП), соединяемые между собой стяжками, пространство между которыми перекрывают межрамным ограждением. В сложных условиях на один метр выработки устанавливали две рамы и более, что приводит к большому расходу металла и железобетонной затяжки. Такая металлическая крепь, являясь тонкостенной конструкцией из открытого профиля, слабо сопротивляется действию нагрузок, вызывающих кручение и сложный изгиб. Потеря несущей способности этой конструкции часто происходит до исчерпания ее податливости вследствие пространственной изгибно-крутильной деформации крепи. Установлено, что сопротивление металличе ской крепи из СВП можно существенно увеличить, соединив полки профиля поперечными связями в виде раскосов и планок, а также с помощью межрамных связей, объединяющих отдельные арки в пространственную конструкцию. Именно такую роль выполняют панельные крепи, устанавливаемые в выработках всплошную. Известна конструкция крепи из перфорированных панелей, сформированных из проката обычного назначения путем сварки [Авт.св.СССР № 1317144, кл. Є 21 D 11/14, 1987]. Недостатками этой конструкции являются ее низкая технологичность при изготовлении и необходимость применения межрамного ограждения дополнительно к панелям. Известна также конструкция панелей из спецпрофиля с толщиной стенок 1,2-1,5 мм, собираемая в пределах арки и вдоль выработки без зазоров [Крае Ю.. Гребель К. ю to 2-4722 Применение широких тонкостенных арочных сегментов в сочетании с заполнением з з к р е п н о г о пространства и а н к е р н о й крепью при расширении сечения квершлага - Глюкауф. 1984, № 2, с.3-7]. Недостатком этой конструкции является то, что ее жесткость и несущая способность достаточны только для восприятия нагрузки ог массы твердеющего материала, укладываемого за крепь при толщине слоя до 500 мм т е фактически панельная крепь функционально выполняет роль опалубки Наиболее бпизкой по технической сущнос* ь • редлапемэму техническому реше нию является податливая с п л о ш н а я мс^злписсекая крепь из полосовой стали [Заславский Ю 3. Исспедование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Донецкого бассейна. "НеП І.^ 1966, с 36-37] в которой элементы смежных арок соединяют внахлестку и крепят между собой на концах верхних сегментов с помощью накладок, скрепленных болтами Сегменты смежных арок устанавливают в шахматном порядке, поэтому каждая отдельная арка оказывается незамкнутой. Зя U C имеющегося свободного пространства и проскальзывания в узлах соединения осуществляется податливость крепи. IJ 5 10 15 20 25 T Эта конструкция обладлрт р^дом недостатков. геометрические характрристики сечения проката эквивалентны только двум рамам отечественного профиля СВП-19, что не позволяет использовать крепь из таких панелей в сложных условиях по несущей способности; требуются значительные т р ^ д - з а т ^ а ^ при монтаже, так как на 1 м выработки необходимо устанавливать до 7 панелей; расположение панелей в шахматном порядке обуславливает наличие зазоров между смежными панелями на части кочтура, что требует их перекрытия и герметизации, т е трудозатраты при монтаже увеличиваются Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение несущей способности панельной крепи за счет использования более совершенного профиля проката (эквивалентного по геометрическим характеристикам сечения двум рамам из СВП 27-СВП 33, устанавливаемым на 1 м выработки) и создания специальных узлов податливости нарастающего сопротивления, а также снижение трудоемкости работ при гидроизоляции крепи перед тампонажем ззкрепного пространства за счет исключения зазоров на ее поверхности. 30 35 40 45 50 Эти задачи решены следующим образом R конструкции металпической податливой крепи боковые и верхние члементы (при необходимости эпементы обратного свода) выполнены из панелей, изогнутых по требуемому радиусу на валковой установке из заготовок п р о к а т а в о л н о в о г о профи л і 4x172x696 мм, эквивалентного по геометрическим характеристикам сечения специальному в з а и м о з а м е н я е м о м у ш а х т н о м у профилю с массой одного метра 27-'*3 кг при установке двух рам на 1 м выработки, и соединяются между собой Б пределах каждой собираемой арк^ (кольца) внахлестку заж и м н ы м с п о с о б о м с п о м о щ ь ю двух планок-накладок и пропущенной через них скобы путем накручивания на ее ветви гаек, а смежные арки - за счет перевязки верхних и боковых панелей и вззимоперекоывающих напускез, благодаря «e^v создается сплошное несущее перекрытие поверхности выработки. Конструктивную податливость в узчах соединения реализуют благодаря взаимному проскальзыванию элементов крепи а обойме из дв\х плачок-нэкпадок за счет того, что _ча верхних концах боковых панелей пр-ореезны клиновидные пазы обьедин я ю щ и е о т в е р с т и я под к р е п е ж и оказывающие нарастающее сопротивление при перемещении в них ветвей скобы под Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая металлическая податливая крепь из панелей волнового профиля отличается использованием для ее изготовления более эффективного с точки зрения несущей способности профиля проката, конструкцией узла податливости нарастающего сопротивления, размещением этих узлов в пределах каждой собираемой арки, а не между смежными панелями, отсутствием зазоров на поверхности крепи, которые необходимо перекрывать и гидроизолировать, что позволяет механизировать сборку и уменьшить тоудоемкость работ На фиг.1 изображена металлическая податливая крепь, поперечное сеченле выработки; на фиг 2 - то же, продольный разрез, на фиг.З - узел податливости указанной крепи; на фиг.4 - клиновидные пазы в боковой панеле (план). Металлическая податливая крепь состо55 ит из верхних 1 и боковых панелей 2 (в прототипе - сегменты), соединенных между собой внахлест в узлах податливости 3, где их концы сжаты в обойме из двух планок-накладок 4, стянутых скобой 5 с помощью накрученных на ее ветви гаек 6, ветви скобы 5 24722 м при установке 2 рам/м и железобетонной затяжки необходимо погрузить, опустить в шахту, доставить, разгрузить, а затем собрать в конструкцию элементы с общей массой 2,05-2,36 тонн. Для сравнения, по заявляемой панельной крепи для выработок того же назначения масса элементов, устанавливаемых на 1 м выработки, составит 0,59-0,64 тонн, т.е. в 3,5 раза меньше. Традиционная металлическая крепь из СВП является многооперационной Для указанных выше сечений на 1 м выработки необходимо установить 6 металлических элементов массой 106,6-139,9 кг, 100-112 железобетонных затяжек массой 10 кг каждая и 6 межрамных стяжек. Для сравнения, по заявляемой панельной крепи на 1 м выработки устанавливают, только 4,31 однотипных по массе и геометрическим размерам панелей, а такая трудоемкая операция, как гидроизоляция крепи перед тампонажными работами, практически исключена. Из многооперационности вытекает один из главных недостатков рамной (арочной) крепи, устанавливаемой вразбежку сложность полностью механизировать процесс крепления: в лучшем случае это удается сделать только при установке металлических арок. По правилам техники безопасности работы в забое выработки могут вестись только тогда, когда ее кровля полностью Установка верхних 1 и боковых 2 панезатянута межрамным ограждением. лей с перевязкой на половину их ширины 8 и с взаимоперекрывающими напусками Так как установка 1,43 панелей в кровлю смежных панелей 9 обеспечивает сплош- 35 выработки занимает гораздо меньше временость конструкции под воздействием на нее ни, чем двух верхняков из СВП и 28-38 затянагрузки. В конкретном примере выполнежек, применение панельной крепи ния крепи принят размер перевязки верхних способствует повышению безопасности и боковых элементов на половину ширины производства работ по креплению, так как панели, что обусловлено конфигурацией ис- 40 уменьшает вероятность травмирования рапользуемого профиля (две волны). При друбочих. гом сечении профиля возможны иные Применение панельной крепи вместо варианты перевязки. металлокрепи из СВП 33 позволяет сократить: Массово применяемая в капитальных 45 расход металла - на 25-30%; горных выработках металлическая крепь из расход ж.б. затяжки (или иного межрамного ограждения) - полностью; СВП с железобетонной затяжкой обладает трудозатраты на крепление (включая высокой материалоемкостью. Так, в вырагидроизоляцию) - на 30%. ботках сечением в свету до осадки 14.4-17,2 50 проходят через отверстия под крепеж, которые объединены клиновидным пазом 7. При сборке боковые панели устанавливают относительно верхних со сдвижкой на половину ширины панели 8, а смежные па- 5 нели - с взаимоперекрывающими напусками 9. Под действием смещающегося породного массива формируется нагрузка на крепь, состоящую из верхних панелей 1 и боковых 10 панелей 2, соединенных между собой внахлестку в узлах податливости 3, где их концы при сборке сжаты в обойме из двух планокнакладок 4, стянутых скобой 5 с помощью накрученных на ее ветви гаек 6. Когда вели- 15 чина внешней нагрузки превзойдет сопротивление конструкции в узлах податливости 3, произойдет' взаимное проскальзывание верхней 1 и боковой панели 2, а ветви скобы 5, жестко связанные с верхней панелью 1, 20 переместятся в, клиновидном пазе 7, после чего потребуется формирование нового уровня нагрузок на крепь для того, чтобы снова преодолеть сопротивление в узлах податливости 3. Так как ветви скобы 5 вынуж- 25 дены двигаться в клиновидном пазе, ширина которого уменьшается, каждое их новое перемещение может произойти при большей нагрузке со стороны массива пород, т.е. крепь работает в податливом режи- 30 ме нарастающего сопротивления. 24722 Фиг. і Фиг. І ' 21722 Упорядник Замовлення 4604 Техред М Келемеш Коректор М Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна. 101