Кріплення для охорони підготовчих виробок

Реферат: Кріплення для охорони підготовчих виробок включає виконані у формі паралелепіпедів блоки з матеріалу на основі гідравлічної в'яжучої сполуки, укладені один на одний з утворенням охоронної смуги вздовж виробки, кожен з яких має виступ та виїмки, причому виступ виконаний на верхній грані блока, а виїмки, які виконані з можливістю розміщення в них виступів суміжних блоків, - на протилежній їй грані блока, і податливі елементи. Для більш надійного фіксування між собою блоків кріплення для охорони підготовчих виробок під час укладання їх як вздовж, так і впоперек охоронної смуги виступ виконаний довжиною на всю грань блока та зорієнтований вздовж центральної осі блока. Виїмки виконані у вигляді крізних поперечних канавок та зорієнтовані у перпендикулярному до поздовжньої осі блока напрямі. Центральна виїмка розміщена посередині грані блока, а наступні - з двох сторін від неї на відстані кроку розміщення у охоронній смузі виступів суміжних блоків. Податливі елементи конструктивно не пов'язані з блоками. UA 102148 C2 (12) UA 102148 C2 UA 102148 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід, Кріплення для охорони підготовчих виробок, належить до гірничої справи і може використовуватись для охорони підготовчих виробок з метою повторного їх використання при розробці пологих тонких та середньої потужності пластів. Відомі: - Кріплення гірничих виробок (Авт. свід. СРСР № 796444, бюл. № 2, 15.01.1981 p.); - Шахтне кострове кріплення (Авт. свід. СРСР № 964168, бюл. № 37, 07.10.1982 р.); - Спосіб охорони виїмкової виробки (Авт. свід. СРСР № 969899, бюл. № 40, 30.10.1982 р.); - Кріплення для охорони підготовчих виробок (Авт. свід. СРСР № 1064004, бюл. № 48, 30.12.1983 р.); - Елемент гірничого кріплення (Авт. свід. СРСР № 1201513, бюл. № 48, 30.12.1985 р.); - Охоронне кріплення (Авт. свід. СРСР № 1216354, бюл. № 9, 07.03.1986 р.); - Спосіб зведення охоронного спорудження у виробці (Авт. свід. СРСР № 1458580, бюл. № 6, 15.02.1989 р.); - Спосіб охорони оконтурюючих виїмкове поле виробок та кострове кріплення для його здійснення (патент України № 25239, бюл. № 6, 25.12.1998 р.); - Спосіб кріплення гірничих виробок (варіанти) (RU 2159332, бюл. № 32, 20.11.2000 р.); - Штучна охоронна опора (RU 2162943, бюл. № 4, 10.02.2001 р.). Відома тумба для біляштрекової смуги, що містить блоки, прокладки між ними та клини, які вставляються між верхнім блоком тумби і покрівлею пласта, яка відрізняється тим, що тумба додатково оснащена прокладкою, встановленою між верхнім блоком і клином, при цьому всі прокладки виконані з матеріалу більшої жорсткості, ніж матеріал блока. Відоме кріплення для охорони підготовчих виробок, виконане у вигляді охоронної смуги, яка складається з окремих блоків, укладених один на одний робочими сторонами, яке відрізняється тим, що кожний блок виконаний складеним з двох однакових елементів, одна зі сторін яких є робочою і являє собою плескату поверхню, а друга сторона, що виконана у вигляді рельєфної поверхні, що має у перерізі напівкруглі, орієнтовані перпендикулярно до однієї з пар бокових сторін елемента блока та розташовані один від одного на відстані, яка дорівнює діаметру виїмки, з утворенням виступів між згаданими виїмками, при цьому крайні виїмки елемента блока виконані перерізом, що дорівнює половині перерізу кожної з виїмок, розташованих між цими крайніми виїмками, при цьому елементи у блоці суміщені один з одним сторонами, які мають виїмки і виступи, так, що виїмки одного елемента розміщені співвісно з виступами другого елемента з забезпеченням можливості щеплення виїмка - виступ після проявлення гірничого тиску та наступного переміщення їх у напрямку, перпендикулярному плескатій поверхні елемента блока, з утворенням податливого з'єднання, що приймає навантаження зі сторони гірничого масиву, при цьому кількість блоків по висоті охоронної смуги визначається формулою з можливістю зведення охоронної смуги необхідної податливості для заданої потужності пласта (Патент Російської федерації RU 2112882, бюл. № 16, 10.06.1998 р.). Відоме кріплення для охорони підготовчих виробок, виконане у вигляді тумб, які складаються з покладених один на одний окремих залізобетонних блоків та податливих елементів, яке відрізняється тим, що робочі сторони кожного блока мають виїмки у вигляді канавок, а податливі елементи виконані у вигляді окремих прокладок, висота яких більше глибини виїмок на величину податливості прокладок, при цьому виїмки суміжних блоків у тумбах зорієнтовані у взаємно перпендикулярних площинах, а податливі прокладки встановлені між виїмками суміжних блоків у тумбі та суміжними блоками окремих тумб (Авт. свід. СРСР №1262048, бюл. № 37, 07.10.1986 р.). Найбільш близьким технічним рішенням, взятим за найближчий аналог, є кріплення для охорони підготовчих виробок, яке включає виконані у вигляді паралелепіпедів залізобетонні блоки з податливими елементами, укладені один на одний з утворенням вздовж виробки охоронної смуги, яке відрізняється тим, що кожен блок в середній частині має виступ та виїмки, а податливі елементи мають форму ребер та розміщені з двох сторін від виступу, причому виступ виконаний на нижній грані блока, а виїмки - на сполученні верхньої грані з кожною з двох протилежних бокових граней і виконаний глибиною, більшою за висоту виступу на величину податливості ребер, при цьому блоки вздовж охоронної смуги орієнтовні виїмками назустріч один одному, а виступи розміщені у суміжних виїмках (Авт. свід. СРСР № 1511408, бюл. № 36, 30.09.1989 р.). Недоліком даного кріплення для охорони підготовчих виробок є значна трудомісткість складання блоків у охоронну смугу, а саме процес утримання їх між собою під час викладки блоків як у горизонтальній площині, так і у вертикальній. Це зумовлене тим, що виїмки блоків виконані на сполученні верхньої грані з кожною з двох протилежних бокових граней і по формі відповідають половині виступу блока, а за розміром більші на величину податливості ребер. 1 UA 102148 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Встановлення кожного наступного верхнього блока виступом у виїмку, утворену двома суміжними нижніми блоками, не з'єднує їх у охоронну смугу в цілому. Кожна вертикаль шириною у один блок такої охоронної смуги: два блоки з половиною виїмки - блок з виступом, два блоки з половиною виїмки - блок з виступом і так далі на всю висоту виробки, яку необхідно підтримувати, не пов'язана з суміжною вертикаллю таких самих блоків. Тому, якщо під час зведення кріплення, до моменту розпору його у покрівлю, не підтримувати такі вертикалі спеціально, вони будуть нестійкими і розсиплються. Також нестійкою під час зведення охоронна смуга за найближчим аналогом є і в поперечному напрямку, тому що кожна поздовжня стрічка охоронної смуги шириною у один блок теж не пов'язана у поперечній площині з суміжними поздовжніми стрічками охоронної смуги. До недоліків кріплення за прототипом можна віднести й те, що податливість кріплення жорстко залежить від кількості блоків по вертикалі, так як податливість завдана податливими елементами у формі ребер, які розміщені з двох сторін від виступу на самому блоці. Конструктивний зв'язок податливих елементів з самим блоком не дозволяє варіювати податливістю кріплення від мінімального значення (на жорстко) до необхідного значення податливості для конкретних гірничо-геологічних умов. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення кріплення для охорони підготовчих виробок, в якому виступ виконаний довжиною на всю грань блока та зорієнтований вздовж центральної осі блока, виїмки виконані у вигляді крізних поперечних канавок та зорієнтовані у перпендикулярному до поздовжньої осі блока напрямі, причому центральна виїмка розміщена посередині грані блока, а наступні з двох сторін від неї на відстані кроку розміщення у охоронній смузі виступів суміжних блоків, а податливі елементи конструктивно не пов'язані з блоками. Крім того, грань блока з виїмками у вигляді крізних поперечних канавок додатково оснащена орієнтованою вздовж центральної осі блока виїмкою у вигляді крізної канавки, яка виконана однокового розміру з поперечними канавками. При такому рішенні досягається технічний результат, який полягає у більш надійному та зручному фіксуванні між собою блоків кріплення для охорони підготовчих виробок під час викладки їх як вздовж, так і впоперек охоронної смуги. Досягнення такого технічного результату забезпечує споживчі властивості кріплення для охорони підготовчих виробок, що заявляється, а саме: зменшення трудомісткості встановлення його в умовах шахти та поліпшення стану техніки безпеки. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому кріпленні для охорони підготовчих виробок, яке включає виконані у формі паралелепіпедів блоки з матеріалу на основі гідравлічної в'яжучої сполуки, укладені один на одного з утворенням охоронної смуги вздовж виробки, кожен з яких має виступ та виїмки, причому виступ виконаний на верхній грані блока, а виїмки, які виконані з можливістю розміщення в них виступів суміжних блоків, на протилежній їй грані блока, і податливі елементи, відповідно до винаходу виступ виконують довжиною на всю грань блока та орієнтують вздовж центральної осі блока, виїмки виконують у вигляді крізних поперечних канавок та орієнтують у перпендикулярному до поздовжньої осі блока напрямі, причому центральну виїмку розміщують посередині грані блока, а наступні з двох сторін від неї на відстані кроку розміщення у охоронній смузі виступів суміжних блоків, а податливі елементи конструктивно не пов'язують з блоками. Крім того, грань блока з виїмками у вигляді крізних поперечних канавок додатково оснащують орієнтованою вздовж центральної осі блока виїмкою у вигляді крізної канавки, яку виконують однакового розміру з поперечними канавками. Завдяки такій конструкції кріплення для охорони підготовчих виробок, що заявляється, забезпечується наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотних ознак винаходу та технічним результатом. Виступ виконаний довжиною на всю грань блока та зорієнтований вздовж центральної осі блока, виїмки виконані у вигляді крізних поперечних канавок та зорієнтовані у перпендикулярному до поздовжньої осі блока напрямі, причому центральна виїмка розміщена посередині грані блоку, а наступні з двох сторін від неї на відстані кроку розміщення у охоронній смузі виступів суміжних блоків, а податливі елементи конструктивно не пов'язані з блоками, дозволяють вкладати блоки цими виїмками на виступи попереднього шару блоків у перпендикулярних площинах без додаткових зусиль по орієнтації блоків та будь-якої необхідності утримувати конструкцію, тому що виїмки одного блока фіксують виступи і утримують одразу декілька блоків. Так як зв'язок виступ - виїмки, які розміщені не на сполученнях верхньої та бокової грані, а в тілі самого блока, утримує конструкцію сам по собі досить міцно, то послідовне укладання блоків у горизонтальній і вертикальній площинах утримує охоронну смугу в цілому як єдиний масив. Закріплені між собою за допомогою сполучення: виступ - виїмка, блоки, з'єднуються у єдиний масив практично під час укладання другого від ґрунту виробки шару блоків, на який 2 UA 102148 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 можна вкладати прошарок податливих елементів, на які по вертикалі знову вкладають черговий шар блоків. Кількість шарів блоків і прошарків податливих елементів визначається гірничогеологічними умовами. У кріпленні для охорони підготовчих виробок, що заявляється, немає обов'язкової необхідності перекладати кожен шар блоків прошарком податливих елементів, так як відсутній конструктивний зв'язок податливих елементів з самим блоком, що в результаті дозволяє варіювати податливістю кріплення від мінімального значення (на жорстко) до необхідного значення податливості для конкретних гірничо-геологічних умов. Для посилення зв'язку між блоками охоронної смуги як у поздовжньому так і у поперечному напрямках та створення стану єдиного цілого грань блоку з виїмками у вигляді крізних поперечних канавок додатково оснащають орієнтованою вздовж центральної осі блоку виїмкою у вигляді крізної канавки, яка виконана однакового розміру з поперечними канавками. Таким чином, сукупність істотних ознак кріплення для охорони підготовчих виробок, що заявляється, дозволяє досягти заявлений технічний результат - більш надійне та зручне фіксування між собою блоків кріплення для охорони підготовчих виробок під час укладання їх як вздовж, так і впоперек охоронної смуги, що в свою чергу дозволяє легко розміщувати на горизонтальній площині з блоків прошарки податливих елементів, при цьому кількість цих прошарків та види матеріалів, з яких їх виконано, може вибиратись індивідуально з урахуванням конкретних гірничо-геологічних умов. Досягнення такого технічного результату забезпечує споживчі властивості кріплення для охорони підготовчих виробок, що заявляється, а саме: зменшення трудомісткості встановлення його в умовах шахти та поліпшення стану техніки безпеки. Суть винаходу, кріплення для охорони підготовчих виробок, пояснюється кресленнями, де схематично зображено (фіг. 1) - блок, вид спереду, (фіг. 2) - блок, вид збоку, (фіг. 3) - охоронна смуга виробки - вид вздовж виробки, (фіг. 4) - поперечний переріз охоронної смуги виробки, (фіг. 5) - блок за п. 2 формули - вид спереду, (фіг. 6) - блок за п. 2 формули - вид збоку. Кріплення для охорони підготовчих виробок складається з окремих блоків 1 у формі паралелепіпедів, які виконані з матеріалу на основі гідравлічної в'яжучої сполуки, наприклад, цементу. З додаванням інших складових блоки 1 можуть бути виготовлені з цементно-піщаної суміші, бетону, залізобетону, пінобетону та ін. Верхня грань 2 блока 1 має виступ 3, виконаний довжиною на всю грань 2 блока та зорієнтований вздовж центральної осі блока 4, а протилежна грань 5 блока 1 має виїмки 6 з можливістю розміщення в них виступів 3 блоків нижнього шару кріплення. Виїмки 6 виконані у вигляді крізних поперечних канавок та зорієнтовані у перпендикулярному до поздовжньої осі блока напрямі. Центральна з виїмок розміщена посередині грані блока, а наступні з двох сторін від неї на відстані L, яка дорівнює кроку розміщення у охоронній смузі виступів суміжних блоків (фіг. 1, 2). Під час укладання блоків 1 у охоронну смугу їх орієнтують виступами в одну сторону, наприклад, догори, але можна й донизу. Далі блоки вкладають так, щоб виступи 3 суміжних блоків попередньо вкладеного шару 7 блоків 1 потрапляли у виїмки 6 наступного верхнього шару 8 блоків 1. Таким чином, по висоті охоронної смуги шари блоків орієнтуються у взаємно перпендикулярних площинах, утворюючи охоронну смугу, як єдине ціле (фіг. 3, 4). Блоки 9 за п. 2 формули (фіг. 5, 6) у охоронну смугу вкладають наступним чином: перший попередньо вкладений шар 7 блоків орієнтують виступами в одну сторону, наприклад, догори, а наступний верхній шар 8 вкладають так, щоб ці виступи потрапляли у додаткову поздовжню виїмку 10 на нижній грані 5 блока 9. Для створення охоронної смуги як єдиного цілого блоки наступного шару можуть розміщуватись зі зсувом їх по поздовжній осі, як цеглини у будівництві (фіг. 6). Третій шар блоків можна вкладати у перпендикулярній до виступів попереднього шару блоків площині. Всі наступні шари кріплення розміщають у необхідній послідовності в залежності від гірничо-геологічних умов, ширини смуги, стану покрівлі та ґрунту виробки тощо. Податливі елементи 11 вкладають між шарами блоків 1 і/або 9 як прошарки (фіг. 3, 4). Кількість прошарків з податливих елементів та матеріал цих прошарків вибирають в залежності від конкретних гірничо-геологічних умов виробки, висоти, яку необхідно підтримувати, необхідного терміну підтримки виробки тощо. Прошарки можуть бути відсутні (жорсткий режим), вкладені між кількома шарами блоків 1 тощо. Матеріал, який використовують для податливих елементів, забезпечує роботу конструкції у необхідному режимі податливості. Як податливі елементи можуть бути використані розпил, шпальний брус, ДСП, сучасні піни, інше. Для розпирання кріплення між ґрунтом та покрівлею виробки під останній шар блоків охоронної смуги вкладають прокладки 12 та розклинюють кріплення. За необхідності прокладки вкладають і на ґрунт виробки. 3 UA 102148 C2 Кріплення для охорони підготовчих виробок, що заявляється, може бути виконане за допомогою відомих засобів та методів, а при його здійсненні здатне забезпечити досягнення заявленого технічного результату, а значить відповідає вимозі промислової придатності. 5 10 15 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Кріплення для охорони підготовчих виробок, яке включає виконані у формі паралелепіпедів блоки з матеріалу на основі гідравлічної в'яжучої сполуки, укладені один на одний з утворенням охоронної смуги вздовж виробки, кожен з яких має виступ та виїмки, причому виступ виконаний на верхній грані блока, а виїмки, які виконані з можливістю розміщення в них виступів суміжних блоків, - на протилежній їй грані блока, і податливі елементи, яке відрізняється тим, що виступ виконаний довжиною на всю грань блока та зорієнтований вздовж центральної осі блока, виїмки виконані у вигляді крізних поперечних канавок та зорієнтовані у перпендикулярному до поздовжньої осі блока напрямі, причому центральна виїмка розміщена посередині грані блока, а наступні - з двох сторін від неї на відстані кроку розміщення у охоронній смузі виступів суміжних блоків, а податливі елементи конструктивно не пов'язані з блоками. 2. Кріплення для охорони підготовчих виробок за п. 1, яке відрізняється тим, що грань блока з виїмками у вигляді крізних поперечних канавок додатково оснащена зорієнтованою вздовж центральної осі блока виїмкою у вигляді крізної канавки, причому остання виконана однакового розміру з поперечними канавками. 4 UA 102148 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 5