Спосіб монтажу рамного піддатливого кріплення

Спосіб монтажу рамного піддатливого кріплення, який включає встановлення рами, затяжку міжрамного простору, заповнення закріпних порожнин та попередній розпір кріплення, який відрізняється тим, що активну силову дію на породний 35719 та забутовки закріпного простору в боках виробки, з відставанням від забою переміщують розпірним пристроєм опорні вузли до кінців верхняку та повторно розпирають раму одночасно у боки і покрівлю виробки за рахунок зміни кута нахилу бокових стояків та підняття верхняка, що дозволяє забезпечити зниження бічного зміщення порід, запобігти утворенню зону руїнного руйн ування у покрівлі та, тим самим, надати можливість підвищити надійність експлуатації виробки. Спосіб пояснюється за допомогою креслень, на яких наведені основні періоди монтажу кріплення та відповідні розрахункові схеми: фіг. 1 – до початкового розпору рами у забої виробки; фіг. 2 – після початкового розпору рами між підошвою та покрівлею виробки; фіг. 3 – до повторного розпору рами з відставанням від забою; фіг. 4 – після повторного розпору рами; фіг. 5 – вузол з'єднання верхняка зі стояком. Рама кріплення виготовлена із шахтного спеціального взаємозамінюваного профілю (СВП) і складається з верхняка 1 збільшеної довжини та двох бокових збірних стояків, які виконані з нижнього 2 та верхнього 3 відрізків СВП, з'єднаних внапуск П-подібними хомутами 4 з планкою та гайками. Для з'єднання верхняка 1 зі стояками його кладуть відкритою частиною профілю до середини виробки, а опірний кінець верхнього елементу 3 стояка здавлюють так, щоб він вільно входив усередину верхняку 1. Довжина верхняка 1 має дорівнювати ширині виробки внизу l1. Бокові стояки встановлюють у лунки 5 під кутом a 2=80, надаючи поперечному перерізу виробки трапецієподібної форми з розміром верхньої основи l 2. При цьому на верхняку 1 утворюються розвантажуючи консолі довжиною (l1-l2)/2. Опірний вузол 6 з'єднання верхняка 1 з верхнім елементом стояка 3 виконано знімним для забезпечення шарнірності у куті рами, створення розпору у боки виробки та горизонтальної піддатливості. Вузол 5 складається з планки 7, прикріпленої до верхняка 1 за допомогою хомута 4, та гайки стандартного піддатливого вузла. До планки 7 у тавр приварено опорне ребро 8, на яке спирається верхній елемент стояка 3. При цьому горизонтальне зусилля від стояка до верхняка 1 передається з ексцентриситетом e, що призведе до згинального моменту та прогину у напрямку, протилежному дії сил гірничого тиску. Між рамний простір перекривається затяжками 9, а закріпні порожнини заповнюються забутівкою 10. Під час складання рами безпосередньо поблизу забою виробки забезпечують запас напуску елементів стояків 2 та 3 на величину, яка визначається з виразу: D1 = D × cos(90 - a1), де D - монтажний зазор між покрівлею та верхняком. Стояки встановлюють під кутом нахилу, меншим ніж проектний, на a 2 - a1 = 5-10°. Якщо різниця a 2 - a1 збільшується, зростає силова дія на породи при повторному розпорі, а також необхідний активний тиск розпірного пристрою, тому нижня межа інтервалу визначається розрахунковим значенням попереднього розпору, а верхня – можливостями розпорного пристрою. Стояки сполучають з верхняком 1 таким чином, що верхній розмір виробки виявляється рівним l2 - 2u . На стояки кладуть верхняк та виконують затяжку покрівлі. У цей час рама кріплення не має силового контакту з породним оголенням, тому вона не сприймає ніяких навантажень. Після попереднього складання рами її спочатку розпирають між покрівлею та підошвою виробки. Для цього на стояках монтують розпірні пристрої 11, послаблюють кріплення вузлів вертикальної піддатливості та розсовують елементи стояків 2 та 3 на величину D1 із зусиллям Р до упору верхняка 1 у покрівлю виробки. Створене зусилля розпору фіксують шляхом затягування гайок хомутів 4 на стояках та встановлюють обмежувачі вертикальної піддатливості 12, для чого можна використовувати хомути вузла піддатливості. За рахунок початкового розпору кріплення відразу ж у призабійній частині виробки починає сприймати навантаження на верхняк у режимі взаємного деформування з масивом. Загалом їх можна поділиa ти на активні g1 , пропорційні зміщенням порід покрівлі і жорсткості кріплення, та реактивні, які є реакцією масиву на розпір рами і залежать від розпору Р, довжин верхняка та розвантажуючи консолей, деформаційних властивостей порід та матеріалу кріплення. При цьому за рахунок дії порід покрівлі на розвантажуючи консолі та ексцентричності прикладення горизонтальної проекції Н зусилля розпоруу верхняку 1 формуються згинальні моменти М1 , протидіючі силам гірничого тиску. Попередній розпір рам забезпечує негайну взаємодію кріплення з масивом, знижує розшарування порід у покрівлі виробки та запобігає вибиванню рам при вибухови х роботах. Під час підривання порід рами кріплення та оточуючий виробки масив піддаються періодичним струсам, внаслідок чого зусилля попереднього розпору повільно знижується за рахунок зсуву порід по тріщинах та ослаблення затягування гайок хомутів 4. Тому на відстані від забою, кратній 3-4 довжинам заходок, реактивний тиск порід у покрівлі виробки практично дорівнює нулю, а верхняк завантажується лише активним тиском qa , який 2 поступово зростає при переміщенні порід покрівлі у середину виробки. У боках виробки затяжки 9 між рамами кріплення вкладають на відстані від забою, а потім забучують закріпний простір грудками породи 10, сполучаючи ці роботи в часі з іншими процесами прохідницького циклу. Після закінчення монтажу кріплення поза зоною дії вибухови х навантажень виконують повторний розпір рам одночасно у боки та покрівлю виробки. Для цього розпірні пристрої 11 підвішують до вер хняка 1, закріплюючи їх між привареною до верхняка 1 планкою 13 та опорним вузлом 6. Потім хомути 4 вузла горизонтальної піддатливості послабляють та із зусиллям Р переміщують опорні вузли 6 до кінців верхняка 1 на величину u, забезпечуючи проектний розмір виробки зверху І 2 та кут нахилу стояків a 2. при переміщенні опорних вузлів 6 бокові стояки повертаються на кут (a 2-a 1), ущільнюючи забутівку 10 у закріпному просторі та підіймаючи верхняк вгору на величину D 2 з силою P × tga2 , яка у шість разів перевищує вертикальну компоненту первісного розпору v = P × sin a1 . 2 35719 Зусилля розпору фіксують, затягуючи гайки хомута 4. Після чого прибирають обмежувачі 12 вертикальної піддатливості на бокових стояках. Внаслідок повторного розпору рами у покрівлі виробки відновлюється реактивний тиск на верх підготовляють елементи з'єднань. Одночасно решта робітників займається піднесенням кріпильних матеріалів до місця встановлення рам. Після виконання цих робіт уся ланка починає монтаж рам кріплення. Для цього нижній 2 та верхній 3 елементи стояків з'єднують між собою хомутами 4 вузла вертикальної піддатливості, передбачаючи заздалегідь запас напуску для компенсації монтажного зазору D у покрівлі виробки. Стояки встановлюють у підготовлені лунки 5 та прикріплюють їх металевими стяжками до раніше встановленої рами. Далі до верхняка 1 прикріплюють з урахуванням горизонтального розсунення u опірні вузли 6, підіймають верхняк 1 до покрівлі, орієнтуючи стояки у заданому напрямку, кладуть його внутрішньою поверхнею профілю на стиснуті верхні торці бокових стояків 3. Після встановлення обох рам затяжки 9 укладають у покрівлі виробки та візуально вивіряють відповідність розташування монтованих конструкцій кріплення потрібному положенню у момент попереднього розпору. Переконавшись у правильності встановлення рам, прохідники виконують тимчасове їх закріплення, забиваючи між елементами кріплення та породним оголенням дерев'яні клини та розпорки. Тимчасово закріпивши рами, розпирають їх у вертикальному напрямку. Для цього висувн у частину розпірного пристрою 11 закріплюють на верхньому елементі 3 стояка, а опору встановлюють на торець нижнього елемента 2. Гайки вузла вертикальної піддатливості послабляють і з силою розсувають елементи 2 і 3 стояків до упору верх стояка у покрівлю. Потім розпір фіксують, затягуючи гайки вузла вертикальної піддатливості, розпірний пристрій 11 демонтують та переносять на другу раму, де операції з попереднього розпору повторюють. Попередній етап кріпильних робіт закінчується розбиранням підмосток, прибиранням інструменту та робочого місця. Повторний розпір рам виконують з відставанням від забою після укладання затяжки 9 у боки виробки та забутівки закріпних порожнин. Для цього розпірний пристрій 11 підвішують до верхняка 1, закріплюючи його між вузлом 6 та планкою 13. Гайки вузла 6 послаблюють та виконують його силове переміщення до кінців верхняка 1 на величину uю При цьому стояки кріплення з обмежувачами піддатливості 12 повертаються на кут (a 2-a 1), а верхняк 1 за рахунок клинового ефекту підіймається догори. Запропоноване кріплення та спосіб його монтажу забезпечує попередній розпір рами у вертикальному та горизонтальному напрямках незалежно від способу проведення виробки, внаслідок цього знижуються прояви гірничого тиску та підвищується надійність експлуатації виробки. няк g1 , який за величиною перевищує початковий 2 P тиск g1 , а в боках виробки заново формуються активний lga та реактивний lgP тиски, де l 3 2 коефіцієнт бокового розпору гірничих порід. Приконтурні породи під дією відпору кріплення ущільнюються і перебувають в об'ємному напруженому стані, тому їх опір силам гірничого тиску підвищується, а активна складова навантаження на кріплення зменшується. Вертикальний тиск на консолі верхняка 1 та позацентрово прикладені горизонтальні сили від бокових стояків створюють у ньому момент М3, який має зворотний напрям порівняно з моментом від навантаження у межах прогону, тим самим, завдяки запропонованій технології, сили гірничого тиску працюють самі проти себе. Варіація параметрів способу дозволяє керувати напруженодеформованим станом масиву гірничих порід та внутрішніми зусиллями в елементах кріплення залежно від умов проведення та експлуатації виробки. Таким чином, ресурсозберігаючий спосіб монтажу рамного піддатливого кріплення дає можливість за рахунок більш повного використання несучої здатності гірничих порід суттєво підвищити надійність гірничих виробок без застосування додаткових кріпильних матеріалів. Як приклад здійснення способу – опис технології та організації кріпильних робіт виконано для умов проходження 5-го західного бремсбергу пласта k 4 шахти ''Перевальська'' ГХК ''Луганськвугіл3 ля''. Виробка проходиться буровибуховим способом з нижньою підривкою та закріплюється металевим піддатливим кріпленням КПС з прямолінійними стояками (крок кріплення 0,8 м, площа поперечного перерізу 9,4 м 2). Коефіцієнт міцності порід за шкалою проф. М.М. Протодьяконова f=3-7. Форма організації праці – комплексна прохідницька бригада, яка складається з 4-х змінних ланок. Кількісно-кваліфікаційний склад ланки – 4 прохідники 5 розряду. Довжина заходки за один вибух складає 2 м, а обсяг робіт по процесу кріплення – 2 рами. Роботи по кріпленню виробки виконують після прибирання підірваної породи. До монтажу рам на новій заходці вся ланка робітників виконує операції з підготовки кріпильного інструменту та приведення робочого місця до безпечного стану. Після цього двоє робітників установлюють підмостки, при необхідності вирівнюють боки та покрівлю виробки, видовбують лунки 5 під бокові стояки 2 та 3 35719 Фіг. 1 Фіг. 2 4 35719 Фіг. 3 Фіг. 4 5 35719 Фіг. 5 6 35719 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7