Металічне арочне піддатливе кріплення

Металічне арочне піддатливе кріплення, яке включає несучі елементи виконані з поздовжніми 38279 тажу кріплення необхідні спеціальні пристрої. Весь процес зведення кріплення потребує великих витрат часу і значних фізичних з усиль робітників, а також, зв'язаний із певною небезпекою. Для надання жолобчатої форми метал для виготовлення несучих елементів кріплення піддають спеціальні гарячій прокатці. Потім заготовку для кожного елементу згинають під визначеним радіусом, надаючи йому форму, відповідну його призначенню (стійка, верхняк). Ці виробничі операції зв'язані з необхідністю створення спеціального прокатного обладнання і значними складностями, як при його виготовленні, так і при виготовленні самих несучих елементів. Конструкція кріплення включає безліч різноманітних деталей. Так тільки один вузол піддатливості складається із тринадцяти деталей різного призначення. Це ускладнює конструкцію кріплення, утр уднює процеси механізації доставки деталей до робочих місць і монтаж-демонтаж кріпленням. При складанні кріплення і затяганні болтів у місцях з'єднання внутрішніх і зовнішніх елементів клинові планки усовуючись в контур жолоба елементів розпирають їх профілі, внаслідок чого несучі елементи в вузлах піддатливості розширяються порушується їх цілісність що ослабляє кріплення і суттєво перешкоджає його піддатливості, знижуючи в цілому його надійність. Призначена для збільшення, опору скоба з загнутим кінцем при складанні кріплення розміщена між дном внутрішнього і дном зовнішнього елементів у вільному просторі (не затиснена), отже, не може суттєво підвищи ти опір-у вузлах піддатливості. Наявність її ускладнює конструкцію кріплення без належного технічного, ефекту. Причиною, яка перешкоджає, одержанню технічного результату за винаходом прототипом, є наступна. Виконання несучих елементів - внутрішніх і зовнішніх із спецпрофілю жолобчатої форми, різних розмірів і форм зігнутості з поздовжніми отворами різної довжини і з'єднанні клиновими планками, скобами за допомогою болтів з гайками у вузли піддатливості з орієнтуванням відкритим жолобом до контуру виробки. При такому виконанні і з'єднанні внутрішніх і зовнішніх елементів при впливі на кріплення гірського тиску сили зміщення порід на контурі виробки направлені в площини ковзання вузлів піддатливості. Сили зміщення порід, які розвиваються стискають внутрішні елементи з зовнішніми. При цьому опір тертю у місті з'єднання елементів розвивається до такого ступеню, що ковзання поміж ними припиняється, отже і припиняється піддатливість кріплення, а на лінії контакту торця внутрішнього елементу з зовнішнім, указаний торець упирається і потім вдавлюється у зовнішній елемент, створюючи згинальний момент. Внаслідок чого зовнішній елемент деформується, згинається і виламується із кріплення. Останнє випадає у виробку, створюючи аварійну ситуацію. Це знижує надійність кріплення, ускладнює його конструкцію із збільшенням металоємкості, трудомісткості виготовлення і ускладнює розведення його у виробках і за рахунок цього збільшується собівартість виготовлення кріплення, затрати на його зведення і знижуються санітарногігієнічні умови праці гірників. Завданням винаходу є удосконалення металічного арочного піддатливого кріплення, в якому шляхом виключення можливості впливу згинальних моментів, розвинути х від зміщення порід на контурі виробок, по лінії контакту торця одного несучого елементу з др угим за рахунок забезпечення можливості розміщення площин ковзання у вузлах піддатливості по нормалі до поздовжньої осі виробки, досягають підвищення надійності кріплення і опрощення конструкції із зниженням металомісткості, трудомісткості виготовлення і спрощення зведення її у виробках і за рахунок цього знижується собівартість виготовлення кріплення, затрати на його введення і підвищуються санітарногігієнічні умови праці гірників. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому металічному арочному піддатливому кріпленні, яке включає несучі елементи які виконані з поздовжніми отворами і з'єднанні через них нарізними з'єднаннями у вузли піддатливості і міжрамні стяжки, згідно з винаходом, несучі елементи виконані із листової сталі, прямокутної форми, однакових розмірів, із зрізаними кутами під 45° на одній із довгих сторін з утворенням похилих торців, і додатково постачені круглими отворами для кріплення поміжрамних стяжок, а поздовжні і круглі отвори розміщені симетрично поперечної осі елементу, прицьому поздовжні отвори, які мають однакову довжину розміщені у верхній і нижній частинах елементу з можливістю суміщення їх при з'єднанні верхньої нижньої частини елементу, а круглі поблизу поперечної вісі, причому несучі елементи з'єднані поміж собою у вузли піддатливості з орієнтуванням похилих торців до контуру виробки. Суттєвими ознаками винаходу є наступні: несучі елементи; виконання несучих елементів з поздовжніми отворами; з'єднання несучих елементівчерез поздовжні отвори нарізними з'єднаннями у вузли піддатливості; міжрамні стяжки; виконання несучих елементів з листової сталі виконання несучи х елементів прямокутної форми; виконання несучих елементів однакових розмірів; виконання несучих елементів із зрізаними кутами під 45° на одній із довгих сторін з утворенням похилих торців; постачання додатково несучих елементів круглими отворами для кріплення міжрамних стяжок; розміщення поздовжніх і круглих отворів симетрично поперечної осі елементу; розміщення поздовжніх елементів, які мають однакові розміри у верхній і нижній частинах елементу з можливістю суміщення їх при з'єднанні верхньої і нижньої частин елементу; розміщення круглих отворів поблизу поперечної осі елементу; з'єднання несучих елементів поміж собою у вузли піддатливості з орієнтуванням похилих торців до контур у виробки. Новими суттєвими ознаками винаходу є такі: виконання несучих елементів із листової сталі; виконання несучих елементів прямокутної форми; виконання несучих елементів однакових розмірів; виконання несучих елементів із зрізаними кутами під 45° на одній із довгих сторін, з утворенням похилих торців; постачання додатково несучих елементів круглими отворами для кріплення міжрамних стяжок; розміщення поздовжніх і круглих отворів симетрично поперечної осі елементу; розміщення поздовжніх елементів, які мають однакову довжину, у вер хній і нижній частинах елементу з 2 38279 можливістю суміщення їх при з'єднанні верхньої і нижньої частин елементу; розміщення круглих отворів поблизу поперечної осі елементу; з'єднання несучих елементів поміж собою у вузли піддатливості з орієнтуванням похилих торців до контуру виробки. Сукупність відомих і нових суттєви х ознак, являються необхідними і достатніми у всіх випадках реалізації конструкції за винаходом металічного арочного піддатливого кріплення. Внаслідок того, що несучі елементи виконані із листової сталі прямокутної форми, однакових розмірів, із зрізаними дугами під 45° на одній із довгих сторін, з утворенням похилих торців, і відбувається максимальне спрощення профілю елементів. При вигляді збоку елемент являє собою штабу шириною рівною товщині листа. Так як елементи виконані із листової сталі прямокутної форми, вони порівняно легкі; при ширині елемента 20 см, довжині 100 см і товщині 5...6 мм вага одного елементу складає 8...12 кг; легко транспортабельні. Зрізаність кутів елементів під 45° дозволяє при зведенні кріплення максимально наблизити кріплення до контуру виробки (врисовувати), залишаючи рівномірні отвори, що забезпечує рівномірну забутовку, а це підвищує надійність кріплення і спрощує конструкцію із зниженням металомісткості, трудомісткості, виготовлення і зведення її у виробках і за рахунок цього знижується собівартість виготовлення кріплення, затрати на його зведення і підвищуються санітарно-гігієнічні умови праці гірників. При виконанні несучих елементів із зрізом кутів менше або більше 45°, при їх з'єднанні зрізані місця можуть виступати по відношенню один від другого до такого степеня, що не забезпечують максимального приближення кріплення до контуру виробки (будуть упиратися у її стінки), рівномірність забутовки порушиться. А це знизить працездатність кріплення і його надійність. Внаслідок того, що несучі елементи додатково мають круглі отвори для кріплення міжрамних стяжок при монтажі кріплення стяжки вводять в елементи і затягують їх гайками, що забезпечує міцне з'єднання, як в монтованій арці, так і з аналогічними елементами в сусідній арці, а також вертикальну їх орієнтацію. У результаті, при монтажі арок і арок поміж собою створюється суцільно-зв'язана конструкція кріплення із елементів і міжрамних стяжок, яка здатна сприймати активне навантаження від зміщення порід, що впливає на підвищення надійності кріплення і спрощення конструкції із зниженням металомісткості, трудомісткості виготовлення і зведення її у виробках і за рахунок цього знижується собівартість виготовлення кріплення, затрати на його зведення і підвищуються санітарно-гігієнічні умови праці гірників. Внаслідок того, що поздовжні й круглі отвори розміщені симетрично поперечної осі елементу дає можливість розмістити нарізні з'єднання у вузлах піддатливості рівномірно по цьому контуру кріплення, усі елементи ідентичні і взаємозамінні, що уніфікує те хнологію зведення кріплення, а це дає можливість підвищити надійність кріплення і спрощення конструкції із зниженням металомісткості, тр удомісткості виготовлення і зведення її у виробках і за рахунок цього знижується собівартість виготовлення кріплення, затрати на його зведення і підвищуються санітарно-гігієнічні умови праці гірників. Внаслідок того, що поздовжні отвори мають однакові розміри і розмірені у верхній й нижній частинах елементу з можливістю суміщення їх при з'єднанні верхньої і нижньої частин елементу, а круглі - поблизу поперечної вісі, величина піддатливості у всі х елементах з'єднань однакова і міжрамні стяжки розподілені по усьому контурукріплення рівномірно, внаслідок цього навантаження від зміщення порід на контурі виробки перерозподіляється рівномірно по усьому її контур у, що впливає на підвищення надійності кріплення і спрощення конструкції із зниженням металомісткості, тр удомісткості виготовлення і зведення її у виробках і за рахунок цього знижується собівартість виготовлення кріплення, затрати на його зведення і підвищуються санітарно-гігієнічні умови праці гірників. Внаслідок того, що несучі елементи з'єднані поміж собою у вузли піддатливості з орієнтуванням похилих торців до контур у виробки, сили від зміщення порід, прикладаючись до елементів, працюють на переміщення їх відносно один одного не створюють згинальних моментів у місцях з'єднання торців одних елементів з другими. У зв'язку з указаним розміщенням площин ковзання елементи повернуті до контуру виробки товщиною (ребром), а ширина елементу зорієнтована по нормалі до нього. При такому розміщенні елементів в арці і у виробці, момент опору їх визначається, в основному, величиною ширини елементу (знаходиться в квадратичній залежності). Тому регулюючи цією величиною в невеликих межах можливо порівняно легко виконувати кріплення з необхідними характеристиками міцності і надійності, що підвищує надійність кріплення і спрощує його конструкцію із зниженням металомісткості, тр удомісткості виготовлення і зведення її у виробках і за рахунок цього знижується собівартість виготовлення кріплення, затратила його зведення і підвищуються санітарно-гігієнічні умови праці гірників. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 зображений загальний, вигляд металічного арочного піддатливого кріплення із дев'яти несучи х елементів; на фіг. 2 - металічного арочного піддатливого кріплення із семи несучих елементів; на фіг. 3 - розріз по А-А фіг. 2; на фіг. 4 - несучий елемент з трьома поздовжніми отворами у верхній і нижній його частинах; на фіг. 5 - вузол піддатливості, при з'єднанні несучих елементів з трьома поздовжніми отворами у верхній й нижній їх частинах на прямій ділянці кріплення; на фіг. 6 - розріз по Б-Б фіг. 5; на фіг. 7 - те саме, що на фіг. 5, але під вузлом для зігнутої ділянки кріплення; на фіг. 8 - вузол піддатливості при з'єднанні несучих елементів з чотирма поздовжніми отворами у верхній і нижній їх частинах під вузлом для зігнутої ділянки кріплення; на фіг. 9 - з'єднання несучого елементу з міжрамною стяжкою. Металічне арочне піддатливе кріплення складається із несучих елементів 1, виконаних із листової сталі, прямокутної форми, однакових розмірів, із зрізаними кутами під 45° на одній із довгих сторін з утворенням похилих торців 2. Несучі еле 3 38279 менти 1 мають поздовжні отвори 3 однакових розмірів і постачені круглими, отворами 4 для кріплення міжрамних стяжок 5 гайками 6. Поздовжні отвори 3 і круглі отвори 4 розміщені симетрично відносно поперечної осі елементу 1. Поздовжні отвори 3 розміщені у верхній і нижній частинах елементів 1 з можливістю суміщення їх при з'єднанні верхньої і нижньої частин елементу 1. Кр углі отвори 4 розміщені поблизу поперечної вісі елементу 1. Несучі елементи 1 з'єднані між собою через поздовжні отвори 3 у вузли піддатливості 7 нарізними з'єднаннями у вигляді болтів 8 і гайок 9 з орієнтуванням похилих торців 2 до контуру виробки. При цьому у вузла х піддатливості 7 площини ковзання 10 розміщаються по нормалі по відношенню до поздовжньої осі виробки з виключенням впливу згинальних моментів на деформацію елементів на лініях з'єднання прямих менших сторін торців одних елементів з тілом інших. З'єднання несучих елементів 1 під заданими кутами, для максимального наближення кріплення до контуру виробки, забезпечується розмірами і кількістю поздовжніх отворів 3 і їх розміщенням на верхній і нижній частинах елементів 1, а також величиною вільного переміщення елементів і відносно один одного при введених в поздовжні отвори 3 нарізних з'єднань. Кількість поздовжніх отворів 3 і їх розміщення не лімітується і залежить від параметрів гірничої виробки, їх може бути від двох і більше. Складання кріплення здійснюють, з'єднуючи несучі елементи між собою з орієнтуванням похилих торців 2 до контуру виробки. При цьому, спочатку з'єднують елементи 1 для прямих ділянок контуру виробки. Для цього прикладають верхню частину одного елементу 1, розміщеного знизу від підошви виробки до нижньої частини другого елементу 1, розміщеного вище так, щоб співпадали їхні поздовжні отвори 3. Після суміщення поздовжніх отворів З одного елементу 1 з другим в поздовжні отвори 3 вставляють болти 8 і нагвинчують на них гайки 9. Після цього елементи і розміщають відносно один одного так, щоб болти 8 були притиснуті або максимально наближені до верхніх торців поздовжніх отворів 3, елементів 1 розміщених знизу від підошви виробки і до нижніх торців отворів елементів, розміщених вище (фіг. 5, 6). З'єднання елементів 1 для ділянок контуру виробки, які мають кривизну здійснюють такий же чином, як написано вище, але з розміщенням елементів 1 відносно один одного під заданими кутами відповідно згинанню контур у виробки. При цьому деякі поздовжні отвори 3 можуть не співпадати (фіг. 7, 8). В даному випадку надійність піддатливого вузла 7 повинна забезпечуватися відповідними конструктивними розмірами елементів 1, розміщенням їх, розмірами поздовжніх отворів 3 і параметрами болтів 8 і гайок 9, залежно від параметрів виробки і гірничотехнічних умов її експлуатування. З'єднання елементів 1 по усьому контуру виробки зображує арку. Для з'єднання арок в кріплення в круглі отвори 4 вставляють міжрамні стяжки 5 і нагвинчують на їх кінні гайки 6. Після установки арок в заданому положенні гайки 6 затягують з необхідним зусиллям. Після монтажу арок в закріпний простір заводять і закріплюють на них захисну затяжку 11 і роблять забутовку кріплення. Робота кріплення полягає в наступному. Під впливом зміщення порід у виробці в вузлах піддатливості 7 елементів 1 в площинах ковзання 10 здійснюється процес подолання опору тертю. Внаслідок чого елементи 1 зміщуються у вузли піддатливості 7 в напрямках, визначених кутами з’єднання елементів і розміщенням у них поздовжніх отворів 3. При переміщенні елементів 1 до упору торців поздовжніх отворів 3 в болти 8 Кріплення працює в режимі піддатливості. Після упору торців поздовжніх отвір 3 в указані вище болти 8 кріплення переходе у жорстокий режим роботи. Застосування винаходу дозволить підвищити надійність кріплення і спростити конструкцію із зниженням металомісткості, трудомісткості виготовлення і спрощення зведення її у виробках і за рахунок цього знизити собівартість виготовлення кріплення, затрати на його зведення і підвищити санітарно-гігієнічні умови праці гірників, за рахунок забезпечення можливості розміщення площин ковзання у вузлах піддатливості по нормалі до поздовжньої осі виробки, шляхом виключення можливості впливу згинальних моментів, розвинутих від зміщення порід на контурі виробок, по лінії контакту торця одного несучого елементу з другим. Технічний результат досягається у зв'язку з тим, що несучі елементи крім поздовжніх отворів мають круглі отвори для кріплення міжрамних стяжок. Поздовжні отвори мають однакову довжину, однакових розмірів, із зрізаними кутами під 45° на одній із довгих сторін з утворенням похилих торців і розміщенні симетрично поперечної вісі елементу у верхній і нижній частинах його. Круглі отвори розміщені поблизу поперечної вісі елементу. Несучі елементи з'єднані поміж собою у вузли піддатливості з орієнтуванням похилих торців до контуру виробки. 4 38279 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 5 38279 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 Фіг. 7 6 38279 Фіг. 8 Фіг. 9 __________________________________________________________ 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