Арочне піддатливе кріплення

Арочне піддатливе кріплення, яке включає несучі елементи прямокутної форми, із зрізаними кутами на одній із довгих сторін, з утворюванням похилих торців, з поздовжніми отворами у верхніх та нижніх частинах, крізь котрі з'єднують несучі елементи, і круглими отворами, вузли піддатливості із з'єднаних поміж собою несучих елементів з орієнтуванням похилих торців до контуру виробки, з'єднання яких з уставленими в лунки підошви виробки несучими елементами, які є нижніми, являє собою арку, міжрамні стяжки з ~b " ( R k " bmax Д е bmin ' мінімально допущений зазор поміж порідним контуром виробки і крайньою частиною несучого елементу, в який розміщують затяжку, а кут зрізу похилого торця визначають за виразом а = 90° - А , (3) де - А - кут, синус якого визначають за виразом (О 0.5L - І SinA = 0,48 'max 'max - 2 (b, (b, -b, -2I, (4) поздовжні отвори у верхніх частинах несучих елементів розміщені під кутом а , а у нижніх частинах паралельно поздовжній осі, нижні несучі елементи виконані з розміщенням поздовжніх отворів і утворенням похилих торців під кутом а тільки у верхніх частинах Винахід відноситься до гірничої промисловості, зокрема до кріплення гірничих виробок піддатливим кріпленням Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є арочне піддатливе кріплення, яке включає несучі елементи прямокутної форми зі зрізаними кутами на одній із довгих сторін з утворюванням похилих торців з поздовженими отворами у верхніх та нижніх частинах, крізь котрі з'єднують несучі елементи і круглими отворами, вузли піддатливості із з'єднаних поміж собою несучих елементів з орієнтуванням похилих торців до контуру виробки, з'єднання яких із вставленими в лунки підошви виробок несучими елементами, ю o> ю 59756 які є нижні, являє собою арку, міжрамні стяжки з чих елементів здійснюється прямолінійно під курізьбовими з'єднаннями на кінцях Несучі елементами, ВІДПОВІДНИМИ їх розміщенню При цьому торти виконані із листової сталі однакових розмірів, ці несучих елементів із зрізаними кутами під 45° кути в них зрізані під 45°, поздовжні отвори розмізміщуються не по кривої контуру виробки, а у ВІДщені паралельно поздовжньої ВІСІ ДЛЯ з'єднання ПОВІДНОСТІ зі зміщенням несучих елементів і висопоміж собою арок, тобто для утворювання системи вуються за контур кріплення, врізаються у затяжку, арок, яка уявляє собою закріплену ділянку виродеформуючись і деформуючи та руйнуючи матерібок, у круглі отвори несучих елементів установал затяжки Крім того, в результаті вказаних змілюють міжрамні стяжки і нагвинчують на їхні КІНЦІ щень довжина поздовжніх отворів використовуєтьгайки ся недостатньо, що знижує як величину піддатливості кріплення, так і строк и роботи в режимі підПісля монтажу арок у закріпний простір заводатливості Указане знижує надійність кріплення, дять та закріплюють затяжку і роблять забутуванзменшує строк служби її, погіршує санітарноня кріплення Під ВПЛИВОМ зміщення порід контуру ппєнічні умови праці гірників виробки несучі елементи зміщуються у вузлах піддатливості, в результаті чого кріплення стискуєтьВ основу винаходу поставлено задачу удоскося (подається) і працює в режимі піддатливості до налити арочне піддатливе кріплення, в якому шляупору торців поздовжніх отворів у болти Потім хом забезпечення можливості максимального кріплення переходить у жорсткий режим робота приближения зовнішнього контуру кріплення до (Україна, ДП 38279, 7Є21Д15/00, опубл породного контуру виробки, а також спрямованості 16 06 2000) зміщення несучих елементів в вузлах піддатливості, котрі повторюють кривизну контуру виробки, Недоліками відомої конструкції є наступні досягають підвищення ЩІЛЬНОСТІ контакту системи Несучі елементи конструкції кріплення, що "порода-кріплення", повного використовування розглядається, виконані з листової сталі прямокудовжини поздовжніх отворів із підвищенням піддатної форми Для виконання їх потрібно прокатаний тливості кріплення і , крім того, шляхом забезпелист сталі розкроїти і розрізати на заготовки ВІДчення можливості вишукування найбільш спрощеПОВІДНИХ розмірів, що пов'язано з високою трудоного профілю матеріалу для несучих елементів місткістю та енергоємністю прокатки металу та кріплення досягають виготовлення її з безвідходзначними (до 20%) відходами при розкрої та розріним виробництвом, зменшення КІЛЬКОСТІ виробнизанні стандартних стальних листів чих процесів, підвищенням міцносних характерисУ зв'язку з тим, що несучі елементи кріплення тик, що в цілому дозволяє підвищити надійність мають однакові розміри, то для наближення арки кріплення, спростити її виготовлення з зниженням кріплення до контуру виробки, котрий по периметметаломісткості, трудомісткості, знизити вартість ру має різні радіуси кривини, необхідно уменшити виготовлення та спорудження у виробітках, а тадовжину несучих елементів, що потребує збількож підвищити санітарно-гігієнічні умови праці гіршення їх КІЛЬКОСТІ і ВІДПОВІДНО вузлів піддатливосників Поставлену задачу вирішують тим, що у ті, поздовжніх отворів, різьбових з'єднань, підвивідомому арочному піддатливому кріпленні, яке щення витрат листової сталі, так як у вузлах підвключає несучі елементи прямокутної форми із датливості несучі елементи з'єднані внапуск Підзрізаними кутами на одній із довгих сторін, з утвовищення КІЛЬКОСТІ вузлів знижує надійність кріпрюванням похилих торців, з поздовжніми отворами лення, підвищує трудомісткість її спорудження й у верхніх та нижніх частинах, крізь котрі з'єднують Собівартість виготовлення, погіршує санітарнонесучі елементи і круглими отворами, вузли піддаппєнічні умови праці гірників тливості із з'єднаних поміж собою несучих елеменПоздовжні отвори в несучих елементах кріптів з орієнтуванням похилих торців до контуру вилення розміщені в верхній та нижній їх частинах, робки, з'єднання яких із установленими в лунки симетрично відносно поперечної ВІСІ У ВІДПОВІДНОпідошви виробки несучими елементами, які є нижСТІ з конструкцією кріплення нижні несучі елементи ні, являє собою арку, міжрамні стяжки з різьбовиарки уставляють в спеціальні лунки - углубления в ми з'єднаннями на кінцях, згідно з винаходом, який ПІДОШВІ виробки рядом з її стінками Установлена в заявляється, несучі елементи і нижні несучі елелунку частина несучого елементу з поздовжніми менти виконані із металу штабового профілю, доотворами та зрізаним під кутом 45° є суттєво повжину яких Іе визначають по виразу слабленою частиною і при зміщенні порід контуру виробки вона у МІСТІ ПОВЗДОВЖНІХ отворів починає ! деформуватися, що приводить до нестійкого стану k ~ ( R k ~bmax ) . С) всієї арки з аварійними наслідками де R - радіус ДІЛЯНКИ порідного контуру виробУказане знижує надійність кріплення, підвищує ки, трудомісткість і собівартість виготовлення її, погіb m a x - максимально допущений зазор поміж ршує санітарно-гігієнічні умови праці гірників порідним контуром виробки і несучим елементом у Під ВПЛИВОМ зміщення порід контуру виробки середині його, в який розміщують затяжку і забутузміщуються несучі елементи в вузлах піддатливовання вершини кутів р, які створюються поміж сті й арка у перетині виробки Направлення змістороною похилого торця і довгою стороною несущень несучих елементів визначаються розміщенчого елементу, розміщені на відстані Ір від попереням їх відносно одного до другого і розміщенням чної ВІСІ несучого елементу, яке визначають по поздовжних отворів Так як останні розміщені павиразу ралельно поздовжньої ВІСІ елементів, а вони на криволінійних ділянках виробки розміщені під ку(2) "b " ( R k " b max тами відносно один до другого, то зміщення несуде - мінімально допущений зазор поміж 5 59756 6 порідним контуром виробки і крайньою частиною а=90°-А (3) несучого елементу, в який розміщують затяжку, а де А - кут, синус якого визначають по виразу кут зрізу а похилого торця визначають по виразу 0,5L -1 SinA = 0,48 f l + ь max -2 ^ 3\ 2 +Ь m x a поздовжні отвори у верхніх частинах несучих елементів розміщені під кутом а, а у нижніх частинах паралельно поздовжній ВІСІ, НИЖНІ несучі елементи виконані з розміщенням поздовжніх отворів і утворенням похилих торців під кутом а тільки у верхніх частинах Суттєвими ознаками винаходу є наступні виконання несучих елементів із зрізаними кутами на одній з довгих сторін з утворюванням похилих торців, виконання несучих елементів із поздовжніми та круглими отворами, нижні несучі елементи, вузли піддатливості із з'єднуючих поміж собою несучих елементів з орієнтуванням похилих торців до контуру виробки, виконання несучих елементів і нижніх несучих елементів із металу штабового профілю, визначення довжини несучих елементів Іе по виразу (1), розміщення вершин кутів р, які створюються поміж стороною похилого торця та довгою стороною несучого елементу на відстані Ір від поперечної ВІСІ елементу, котре визначають по виразу (2), визначення кута а, під котрим зрізані похилі торці несучих елементів, по виразам (3, 4), розміщення поздовжніх отворів у верхніх частинах несучих елементів під кутом а, а у нижніх частинах паралельно їх поздовжньої ВІСІ, виконання нижніх несучих елементів із розміщенням поздовжніх отворів і утворюванням похилих торців під кутом а тільки у верхніх частинах Новими суттєвими ознаками винаходу є наступні виконання несучих елементів і нижніх несучих елементів із металу штабового профілю, визначення довжини несучих елементів Іе по виразу (1), розміщення вершин кутів р, які створюються поміж стороною похилого торця та довгою стороною несучого елементу на відстані Ір від поперечної ВІСІ елементу, котру визначають по виразу (2), визначення кута а, під котрим зрізані похилі торці несучих елементів, по виразам (3, 4), розміщення поздовжніх отворів у верхніх частинах несучих елементів під кутом а, а у нижніх частинах паралельно їх поздовжньої ВІСІ, виконання нижніх несучих елементів із розміщенням поздовжніх отворів і утворюванням похилих торців під кутом а тільки у верхніх частинах Сукупність відомих і нових суттєвих ознак, являються необхідними і достатніми у всіх випадках реалізації конструкції винаходом арочного піддатливого кріплення Внаслідок того, що несучі елементи і нижні не -bminf -A (4) сучі елементи виконані з металу штабового профілю, виключаються процеси розкрою та розрізання матеріалу і технологічні відходи його При цьому металеву штабу розділяють на відрізки довжиною, яка дорівнює довжині несучого елементу прокатана металева штаба на вузьких сторонах має гладку поверхню, що у порівнянні з різаною поверхнею, яка має дефекти, рвані ділянки із-за недосконалого ріжучого інструмента, підвищує МІЦНІСТНІ характеристики несучих елементів В результаті, при використанні металевої штаби спрощується виготовлення несучих елементів з підвищенням їх МІЦНОСТІ та надійності всього кріплення, знижується його трудомісткість, металомісткість і вартість виготовлення Довжину несучих елементів Іе визначають по виразу (1), котрий виведений на основі формул елементарної математики з рахунком радіусу порідного контуру виробки Rk і максимального зазору b m a x ПОМІЖ КОНТурОМ ВИробКИ ТЭ НЄСуЧИМ ЄЛЄМЄН том всередині його, в який розміщують затяжку і зверху неї забутування кріплення У зв'язку з цим, одержане по виразу (1) значення Іе забезпечує приближения зовнішнього контуру кріплення до породного контуру виробки на відстань, при якій товщина забутування між затяжкою та породою є найменшою Це забезпечує високу ЩІЛЬНІСТЬ контакту системи "породакріплення" при мінімальній КІЛЬКОСТІ вузлів піддатливості, що підвищує СТІЙКІСТЬ і надійність кріплення, знижує вартість його виконання й спорудження у виробці, підвищує санітарно-гігієнічні умови гірників Внаслідок того, що розміщення вершин кутів р, утворених поміж стороною похилого торця та довгою стороною несучого елементу, на відстані Ір від поперечної ВІСІ визначають по виразу (2), який ВИВедеНИЙ, ВИХОДЯЧИ 3 П а р а м е т р і в Rk, Imax І Lin, ТО одержані значення Ір забезпечують розміщення вузлів піддатливості, при котрому не потребується зверху затяжки виконувати забутування, та крім того, конструктивно визначають міста розміщення вузлів піддатливості, при котрих кріплення найбільш щільно, з рахунком затяжки наближена до контуру виробки Це підвищує ЩІЛЬНІСТЬ контакту "порода-кріплення" та СТІЙКІСТЬ кріплення у виробці, сприяє зниженню витрат на затяжку та забутування, що підвищує надійність кріплення, знижує и металомісткість і трудомісткість спорудження у виробці, підвищує санітарно-гігієнічні умови праці гірників Так як кут зрізу а похилих торців несучих елементів визначається по виразам (3, 4), які виведені виходячи з параметрів b max , Ьтщ, а також Іе і Ір котрі в свою чергу визначаються, виходячи із параметрів Rk bmax I bmm, TO ВЗаЄМОЗВ'ЯЗКИ ВКЭЗЭНИХ Пара метрів у виразах (3, 4) описані з використуванням формул з елементарної математики, дозволяють визначити значення кута а , при якому , при з'єднанні несучих елементів у вузли піддатливості, ЗОВНІШНІЙ контур кріплення по своїй конфігурації відповідає кривизні контуру виробки з рахунком зазорів для забутування Це підвищує ЩІЛЬНІСТЬ контакту "порода-кріплення", сприяє СТІЙКОСТІ конструкції кріплення, знижує об'єм забутування, підвищує надійність кріплення, знижує вартість та трудомісткість спорудження її у виробці У зв'язку з тим, що поздовжні отвори у верхніх частинах несучих елементів розміщені під кутом а, а в нижніх частинах несучих елементів розміщені паралельно поздовжній ВІСІ, ТО при з'єднанні вказаних частин у вузли піддатливості з СПІВВІСНІСТЮ подовжніх отворів, забезпечується спрямованість зміщень несучих елементів відносно одного з другим, яка наближається до кривизни контуру виробки При цьому зміщення здійснюються на всю довжину поздовжніх отворів, що підвищує піддатливість кріплення і строки її роботи в режимі піддатливості Вказане розміщення поздовжніх отворів в несучих елементах, в сполученні із зрізаністю їхніх похилих торців під кутом а, а також розміщення вершин останніх на відстані Ір обумовлює ЦІЛІСНІСТЬ конструкції вузлів піддатливості, при котрій при зміщенні несучих елементів одного відносно другого, похилі торці їх постійно знаходяться в конструктивних межах розмірів вузлів (не висовуючись поза їх контури), що підвищує збереженість затяжки і частин самих несучих елементів В цілому, приведене вище свідчить про підвищення надійності кріплення і підвищення санітарногігієнічних умов праці гірників Так як нижні несучі елементи виконані з розміщенням поздовжніх отворів і утворюванням похилих торців під кутом а тільки у верхніх частинах, то вони (нижні несучі елементи) являють собою найбільш МІЦНІШІ деталі кріплення, бо в них менше конструктивних отворів, а кути зрізані тільки з одного кінця Це сприяє підвищенню надійності кріплення, зниженню його вартості і трудомісткості виготовлення, підвищенню санітарно-гігієнічних умов праці гірників Суть винаходу пояснюється кресленням, де На фіг 1 - зображена схема розрахунку параметрів несучого елементу кріплення, На фіг 2 - зображений несучий елемент кріплення з вказівкою параметрів, На фіг 3 - зображений фрагмент кріплення із з'єднанням трьох несучих елементів у два вузли піддатливості, На фіг 4 - вид збоку фіг З, На фіг 5 - загальний вигляд арочного піддатливого кріплення з шести несучих елементів, На фіг 6 - розріз по Б-Б фіг 5 Арочне піддатливе кріплення включає несучі елементи 1, виконані із металевої штаби у ВІДПОВІДНОСТІ з виразами (1-4) Несучі елементи 1 мають поздовжні 2 та круглі 3 отвори, зрізані кути з утворюваними похилими торцями 4, нижні несучі елементи 5 мають зрізані кути з похилими торцями 4 і поздовжні отвори 2 тільки у верхній частині Круглі отвори 3 розміщені в несучих елементах 1, 5 по обидві сторони поперечної ВІСІ Несучі елементи 1, 59756 8 5 з'єднані поміж собою крізь поздовжні отвори 2 за допомогою болтів 6, гайок 7, шайб 8 в вузли піддатливості 9 з орієнтуванням похилих торців 4 до контуру виробки Так як параметри несучих елементів 1, 5 визначають ВІДПОВІДНО з виразами (1-4), які відображають прничогеолопчні, гірничотехнічні умови проведення виробки в сполученні з особливостями кріплення, то при з'єднанні несучих елементів 1, 5 в вузли піддатливості 9 забезпечується спрямованість зміщень елементів 1, 5 відносно один до другого, яка повторює кривизну контуру виробки, наближення зовнішнього контуру до породного виробки, при котрому товщина затяжки із забутуванням являється найменшою Монтаж кріплення виконують, з'єднуючи несучі елементи 1, 5 з орієнтуванням похилих торців до контуру виробки При цьому спочатку встановлюють в лунки підошви виробки несучі елементи 5 і з'єднують їх із несучими елементами 1, до котрих потім приєднують другі елемента 1 по контуру виробки З'єднують елементи 1, 5 таким чином, щоб болти 6 були притиснуті до верхніх торців поздовжніх отворів 2 несучих елементів, розміщених знизу підошви виробки і до нижніх торців отворів 2 елементів, розміщених вище З'єднання несучих елементів 1, 5 по всьому контуру виробки являє собою арку З'єднання арок поміж собою виконують за допомогою між рамних стяжок 10 і гайок 7 крізь отвори З Після монтажу арок у заданому становищі гайки 7 затягують із необхідним зусиллям Після монтажу кріплення в закріпний простір заводять і закріпляють на йому захисну затяжку 11 і роблять забутування Робота кріплення полягає в наступному Під впливом зміщення порід контуру виробки в вузлах піддатливості 9 несучі елементи 1 зміщуються відносно один до другого в напрямках, визначених кутами, під котрими розміщені поздовжні отвори 2 При зміщенні несучих елементів 1, 5 до упору торців поздовжніх отворів 2 в болти 6, кріплення працює в режимі піддатливості, після упору торців поздовжніх отворів 2 у болти 6, кріплення переходить у жорсткий режим роботи Застосування винаходу дозволить підвищити надійність кріплення, спростити його виконання із зниженням металомісткості, трудомісткості, знизити вартість виконання і спорудження кріплення в виробках, а також підвищити санітарно-гігієнічні умови праці гірників шляхом забезпечення можливості максимального приближения зовнішнього контуру кріплення до породного контуру виробки, а також спрямованості зміщення несучих елементів в вузлах піддатливості, котрі повторюють кривизну контуру виробки і досягання, в зв'язку з тим, підвищення ЩІЛЬНОСТІ контакту системи "породакріплення", повного використовування довжини поздовжніх отворів з підвищенням піддатливості кріплення і, крім того, шляхом забезпечення можливості вишукування найбільш спрощеного профілю матеріалу для несучих елементів кріплення і досягнення із-за цього виконання його з безвідходним виробництвом, зменшенням КІЛЬКОСТІ виробничих процесів, підвищенням МІЦНІСТНИХ характеристик Технічний результат досягається у зв'язку 59756 з тим, що несучі елементи виконані із металевої штаби, довжину яких Іе визначають по виразу (1), вершини кутів р, які створюються поміж стороною похилого торця і довгою стороною несучого елементу, розміщені на відстані Ір від поперечної ВІСІ несучого елементу, яке визначають по виразу (2), а кут зрізу а похилого торця визначають по вира Фа і Фсг 2 10 зам (3, 4), поздовжні отвори у верхніх частинах несучих елементів розміщені під кутом а, а у нижніх частинах паралельно поздовжньої ВІСІ, НИЖНІ несучі елементи виконані з розміщенням поздовжніх отворів і утворюванням похилих торців під кутом а тільки у верхніх частинах Фіг З Фіг'і 11 59756 Фіг 5 Комп'ютерна верстка О Воробей 12 Фіг 6 Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна