Вакуумне охоронне посадкове кріплення (вопк)

1. Вакуумне охоронне посадкове кріплення, яке характеризується тим, що містить щонайменше одну герметичну оболонку (1), виконану з еластичного повітронепроникного матеріалу, і включає щонайменше один герметичний відсік (2), порожнина якого заповнена гранульованим наповнювачем (3) і знаходиться під тиском нижче атмосферного (вакуумом), при цьому оболонка (1) забезпечена щонайменше одним патрубком (4) для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача, перехідником (5) і запірним органом (6), виконаним з можливістю приєднання до зовнішньої системи (7) вакуумування. 2. Вакуумне охоронне посадкове кріплення за п. 1, яке відрізняється тим, що як гранульований на U 1 3 SU 1770577 А1, (Шумко Ю.И. и Шумко Р.Ю) E21D15/48, 23.10.1989] [4]. Штучна охоронна опора, що містить роздрібнювані породи, розміщені між огорожами, що містять опорні стійки, і натяжні анкери, що сполучають протилежні стійки [«Искусственная охранная опора, RU» RU 2162943 СІ, (Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (НПИ), RU) E21D15/48, 10.12.2001] [5]. Відомі кріплення [1-5] мають жорстку, але матеріаломістку конструкцію, а їх монтаж, демонтаж і транспортування на місце дислокації в гірничій виробці характеризується великою трудомісткістю і вимагає великих матеріальних витрат. З рівня техніки також відомі пневматичні кріплення, що містять надувні оболонки, які можуть бути використані як охоронні посадкові кріплення. До них належать наступні відомі пневматичні кріплення. Шахтне пневматичне кріплення, що містить верхню і нижню опори, прикріплені до з'єднаних послідовно секцій, виконаних у вигляді гнучких оболонок -образної форми, сполучені з ніпелем для підведення стислого повітря [«Шахтне пневматичне кріплення» UA 6446 СІ (Комплексний науково-дослідний та проектно-конструкторський інститут з проблем Центрального району Донбасу (ДОННДІ) E21D15/44, E21D15/48,29.12.1994] [6]. Перемичка для перекриття гірничих виробок, що містить горизонтально розташовані надувні оболонки, розташовані одна над іншою, і засоби кріплення, виконані у вигляді стійок, що встановлені з боку, протилежного дії навантаження [«Перемичка для перекриття гірничих виробок» UA 39483 А (Рахутін B.C.) E21F1/00, 15.06.2001] [7]. Перемичка для перекриття гірничих виробок, що містить окремі надувні камери з еластичного матеріалу з нижньою і верхньою основами, виконаними відповідно з пазами і виступами, зв'язаними між собою, і засоби кріплення, виконані у вигляді канатів, протягнутих уздовж кожної надувної камери з боку, протилежному навантаженню, кінці яких закріплені в стінках гірничої виробки [«Перемычка для перекрытия горных выработок» SU 715808 (Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР) E21F1/14, E21F5/00, E21F15/02, 15.02.1980] [8]. Посадкове кріплення для управління крівлею, що містить ряд м'яких оболонок, що містяться в двох П-образних опорах, перевернутих одна до іншої і що входять одна в іншу [«Способ управления кровлей и посадочная крепь для его осуществления» RU 2170826 С1 (Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (Технический университет)) E21D23/00, E21D19/00, 20.07.2001] [9]. Пневматичне кріплення, що містить встановлює в бермі пневмобалони, що розташовані усередині охоплючої їх зверху П-образної опори [«Способ охраны подготовительных выработок при разработке угольных пластов» RU 2188949 С1, (Санкт-Петербургский государственный гор 47042 4 ный институт им. Г.В.Плеханова (Технический университет)) E21D11/00, 10.09.2002] [10]. Пневматичне кріплення, що містить встановлені в бермі пневмобалони, що розташовані усередині, охоплючої їх зверху П-образної опори [«Способ охраны подготовительных выработок» RU 2339817 СІ, (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (Технический университет)) E21D11/00, 27.11.2008] [11]. Пневматичне кріплення, що містить встановлені в бермі пневмобалони, що розташовані усередині, охоплючої їх зверху П-образної опори [«Способ охраны участковых подготовительных выработок» RU 2341657 СІ, (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (Технический университет)) Е21С41/16, 20.12.2008] [12]. Пневматичні кріплення [6-12] мають просту конструкцією, високу технологічність і транспортабельність, оскільки їх монтаж, демонтаж і транспортування на місце дислокації в гірничій виробці характеризується невеликою трудомісткістю і не вимагають великих матеріальних витрат. Недоліками відомих пневматичних кріплень [612] є пружність і відносна рухливість їх верхніх і нижніх стінок, внаслідок чого спостерігається суттєва рухливість гірничого масиву (крівлі, боків, підошви), що оточує пневматичне кріплення і гірничу виробку, що значно знижує надійність і безпеку пневматичного кріплення. Крім того, надувні пневматичні оболонки є акумулятори тиску, а випадковий прокол оболонки може привести до розриву її стінки і викиду великої кількості кінетичної енергії стислого повітря (вибуху), що підвищує небезпеку ведення гірничих робіт для персоналу і може привести до аварії. З рівня техніки заявник не виявив відомі охоронні посадкові кріплення, що використовують вакуум, внаслідок чого заявник вважає, що вакуумне охоронне посадкове кріплення, що заявляється, за принципом дії корінним чином відрізняється від відомих кріплень і не має аналогів. Задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є створення такого охоронного посадкового кріплення, яке б використовувало вакуум і поєднувало в собі високу жорсткість механічного кріплення, а також простоту, технологічність і транспортабельність пневматичного кріплення. Технічний результат, який досягається при використанні заявленого охоронного посадкового кріплення, полягає в підвищенні надійності і безпеки в порівнянні з пневматичними кріпленнями, а також в зниженні трудомісткості і матеріальних витрат на монтаж, демонтаж і транспортування його на місце дислокації в гірничій виробці в порівнянні з механічними кріпленнями. Поставлена задача вирішується, а технічний результат досягається тим, що вакуумне охоронне посадкове кріплення, характеризується тим, що містить, щонайменше, одну герметичну оболонку, 5 виконану з еластичного повітронепроникного матеріалу, і що включає, щонайменше, один герметичний відсік, порожнина якого заповнена гранульованим наповнювачем і знаходиться під тиском нижче атмосферного (вакуумом), при цьому оболонка забезпечена, щонайменше, одним патрубком для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача, перехідником і запірним органом, виконаним з можливістю приєднання до зовнішньої системи вакуумування. За рахунок такого виконання вакуумне охоронне посадкове кріплення в робочому стані (монтаж), коли заповнена гранульованим наповнювачем порожнина герметичної оболонки знаходиться під тиском нижче атмосферного (вакуумом), стає такою ж жорсткою, як і механічне кріплення. Викликано це тим, що гранульований наповнювач, що знаходиться в порожнині герметичного відсіку герметичної оболонки, під дією зовнішнього тиску обжимається з боків, ущільнюється, верхня стінка герметичної оболонки підводиться, розпираючи крівлю і підошву у вертикальному напрямі, і стає монолітним блоком, що володіє високою жорсткістю і несучою здатністю. В той же час при усуненні вакууму (демонтаж), коли тиск усередині порожнини герметичного відсіку герметичної оболонки стає рівним атмосферному тиску, гранульований наповнювач розпушується і трохи осідає спільно з герметичною оболонкою, розпір між крівлею і підошвою знімається і вакуумне охоронне посадкове кріплення готове до транспортування на іншу ділянку гірничої виробки. Для різних випадків використання і різних модифікацій виконання вакуумне охоронне посадкове кріплення може містити декілька герметичних оболонок, а кожна герметична оболонка може складатися з декількох герметичних відсіків, порожнини яких заповнені гранульованим матеріалом. Наявність, щонайменше, одного патрубка для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача, робить його універсальним для протікання обох середовищ (повітря, гранульований наповнювач), а герметичну оболонку надійнішою, через те, що виключається необхідність герметичного монтажу в ній патрубків для різних середовищ. Наявність перехідника адаптує його приєднання з одного боку до патрубка для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача, а з іншого боку до запірного органу. Наявність запірного органу забезпечує, поперше, відкачування повітря з порожнини герметичного відсіку герметичної оболонки при монтажі вакуумного охоронного посадкового кріплення на ділянці гірничої виробки в положенні, коли запірний орган знаходиться в положенні «відкрито», а система вакуумування до нього підключена, а подруге, герметизацію порожнини герметичного відсіку герметичної оболонки при роботі кріплення під дією зовнішнього навантаження гірничих порід в положенні, коли запірний орган знаходиться в положенні «закрито» і перекриває порожнину герметичного відсіку герметичної оболонки від системи вакуумування (вакуум-насоса). 47042 6 Прокол герметичної оболонки вакуумного охоронного посадкового кріплення не супроводжується викидом енергії стислого повітря (вибухом), що підвищує надійність і безпеку її використання в порівнянні з пневматичним кріпленням. Таким чином запропонована конструкція вакуумного охоронного посадкового кріплення підвищує надійність і безпеку а також знижує трудомісткість і матеріальні витрати на монтаж, демонтаж і транспортування його на місце дислокації в гірничій виробці. Вакуумне охоронне посадкове кріплення має і додаткові відмінності, які розвивають і/або уточнюють вище приведену сукупність головних ознак корисної моделі, ознаками, що характеризують її лише в окремих випадках виконання і використання. До додаткових ознак корисної моделі відносяться наступні ознаки. У вакуумному охоронному посадковому кріпленні, згідно корисної моделі, як гранульований наповнювач використаний матеріал з групи матеріалів: керамзит, роздроблене вугілля, роздроблена порода, деревна тирса, перлітовий пісок, гранульований очисний бетон і гранульований поліетилен. Такий перелік дозволяє мати широкий вибір матеріалів для застосування як гранульований наповнювач. У вакуумному охоронному посадковому кріпленні, згідно корисної моделі, як еластичний повітронепроникний матеріал герметичної оболонки використаний матеріал з групи матеріалів: гума, армована гума і прогумована тканина. Згадані матеріали дозволяють розширити номенклатуру матеріалів для виготовлення надійної герметичної оболонки з еластичного повітронепроникного матеріалу. У вакуумному охоронному посадковому кріпленні, згідно корисної моделі, перехідник для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача виконаний у вигляді зв'язаних між собою двох штуцерів різного діаметру, при цьому штуцер більшого діаметру за допомогою герметичного роз'ємного з'єднання сполучений з патрубком герметичної оболонки, а штуцер меншого діаметру за допомогою герметичного роз'ємного з'єднання сполучений із запірним органом і із зовнішньою системою вакуумування. Перехідник такої конструкції є адаптером між патрубком для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача і запірним органом. При роз'єднанні перехідника і патрубка для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача, оператор проводить завантаження гранульованого наповнювача в кожну порожнину герметичного відсіку герметичної оболонки через згаданий патрубок, який має діаметр, який відповідає діаметру штуцера більшого діаметру перехідника. А після завантаження гранульованого наповнювача в кожну порожнину герметичного відсіку герметичної оболонки і після з'єднання перехідника і патрубка для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача, оператор шляхом 7 включення системи вакуумування створює розрядження (вакуум) в заповненій гранульованим матеріалом порожнині герметичного відсіку герметичної оболонки. При цьому штуцер меншого діаметру вільно пропускає повітря із згаданої порожнини в систему вакуумування, але затримує гранули гранульованого наповнювача, оскільки їх розмір перевищує діаметр прохідного отвору штуцера меншого діаметру. Надалі корисна модель пояснюється прикладом її здійснення з посиланнями на креслення, що додаються. На Фіг.1 зображене вакуумне охоронне посадкове кріплення (ВОПК), загальний вид. На Фіг.2 зображений розріз А-А на Фіг.1. На Фіг.3 зображено сполучення виїмочної виробки, в якій встановлено металеве багатоланкове рамне податливе кріплення, з лавою, в бермі якої встановлене вакуумне охоронне посадкове кріплення (ВОПК). На Фіг.4 зображений розріз Б-Б на Фіг.3. Вакуумне охоронне посадкове кріплення (ВОПК) (Фіг.1-4) містить, щонайменше, одну герметичну оболонку 1 (Фіг.1,4), виконану з еластичного повітронепроникного матеріалу, і що включає, щонайменше, один герметичний відсік 2, порожнина якого заповнена гранульованим наповнювачем 3 і знаходиться під тиском нижче атмосферного (вакуумом). Оболонка 1 (Фіг.2) забезпечена, щонайменше, одним патрубком 4 для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача, перехідником 5 і запірним органом 6, виконаним з можливістю приєднання до зовнішньої системи 7 вакуумування. Як гранульований наповнювач 3 використаний матеріал з групи матеріалів: керамзит, роздроблене вугілля, роздроблена порода, деревна тирса, перлітовий пісок, гранульований очисний бетон і гранульований поліетилен. Як еластичний повітронепроникний матеріал герметичної оболонки 1 використаний матеріал з групи матеріалів: гума, армована гума і прогумована тканина. Перехідник 5 (Фіг.2) для відкачування повітря і засипки гранульованого наповнювача 3 виконаний у вигляді зв'язаних між собою двох штуцерів 8, 9 різного діаметру, при цьому штуцер 8 більшого діаметру за допомогою герметичного роз'ємного з'єднання сполучений з патрубком 4 герметичної оболонки 1, а штуцер 9 меншого діаметру за допомогою герметичного роз'ємного з'єднання сполучений із запірним органом 6 і із зовнішньою системою 7 вакуумування. Як запірний орган 6 може бути використаний триходовий кран або клапан. Між патрубком 4 і штуцером 8 перехідника 5 встановлена запобіжна сітка 10, що оберігає попадання гранул гранульованого матеріалу 3 в прохідний отвір перехідника 5. Штуцер 9 меншого діаметру перехідника 5 за допомогою герметичного роз'ємного з'єднання може бути сполучений із запірним органом 6 через трубопровід 11. 47042 8 Зовнішня система 7 вакуумування включає вакуум-насос, трубопроводи і ніпельні з'єднання (на кресленнях не позначені) із запірними органами 6 герметичних відсіків 2 кожної герметичної оболонки 1 вакуумного охоронного посадкового кріплення. У модифікації 1 (Фіг.1) вакуумне охоронне посадкове кріплення містить одну оболонку 1, щонайменше, з одним герметичним відсіком 2. У модифікації 2 (Фіг.3) вакуумне охоронне посадкове кріплення містить декілька оболонок 1, розташованих в плані в лінію, в шаховому або іншому порядку, щонайменше, з одним герметичним відсіком 2. У модифікаціях 1, 2 герметичні відсіки 2 оболонок 1 можуть бути сполучені між собою перепускними каналами (на кресленнях не зображено). Вакуумне охоронне посадкове кріплення встановлюють (Фіг.3) на бермі 12 (горизонтальному майданчику) лави 13, зв'язаної з виїмочною виробкою 14, в якій встановлене металеве багатоланкове рамне податливе кріплення 15. У лаві 13 між примикаючим гірничим масивом 16 і бермою 11 встановлені стояки 17. Систему 7 вакуумування встановлюють уздовж берми 12 лав 13 зовні стійок металевого багатоланкового рамного податливого кріплення 15. Вакуумне охоронне посадкове кріплення (ВОПК) може мати наступні геометричні характеристики: діаметр d=500мм, висота h=800мм. Працює вакуумне охоронне посадкове кріплення (ВОПК) таким чином. У міру просування забою в бермі 12 лав 13 проводять монтаж оболонок 1. Для цього герметичні відсіки 2 герметичних оболонок 1 заздалегідь заповнюють гранульованим наповнювачем 3, переважно керамзитом, через патрубок 4. Потім до кожного патрубка 4 кожної оболонки 1 штуцером 8 більшого діаметру приєднують перехідник 5 через запобіжну сітку 10. До штуцерів 9 меншого діаметру перехідників 5 через трубопроводи 11 приєднують запірні органи 6. Потім всі запірні органи 6 приєднують до системи 7 вакуумування і включають останню. Система 7 вакуумування створює розрядження, внаслідок чого повітря з порожнин відсіків 2 оболонок 1 відсисається і внутрішній тиск Pв оболонках 1 встановлюється нижче за зовнішній тиск Рз, який рівний атмосферному тиску 2 Рз=Ра=1,0кГсм . При цьому внутрішній тиск Рв в оболонках 1 встановлюється рівним приблизно Рв=0-0,1кГ7см2. Таким чином вакуумне охоронне посадкове кріплення (ВОПК) спільно з гранульованим наповнювачем 3, що знаходяться в герметичних відсіках 2 герметичних оболонок 1 випробовуватиме зовнішній надмірний тиск Рн, який буде в цьому випадку рівний Рн=Ра-Рв-(1,0-0,1)-(1,0-0)-0,9-1,0кГ/см2. Тиск (Рв) в системі 7 вакуумування і в порожнинах відсіків 2 оболонок 1 контролюється вакуумметром (на кресленнях не показані). Оболонки 1 вакуумного охоронного посадкового кріплення (ВОПК) можуть мати і автономно вбу 9 довані вакуумметри, які контролюють тиск (Рв) (вакуум) в порожнинах відсіків 2 після відключення системи 7 вакуумування за допомогою запірних органів 6. Вакуумне охоронне посадкове кріплення (ВОПК) в робочому стані (монтаж), коли заповнені гранульованим наповнювачем 3 порожнини герметичних відсіків 2 герметичних оболонок 1 знахо2 дяться під внутрішнім тиском Рв=0-0,1кГ/см менше зовнішнього тиску Рв