Арочне податливе кріплення гірничої виробки “кцл”

Арочне податливе кріллення гірничної виробки, яке складається з стійки з прямолінійними нижніми частинами, роозташованими під кутом до вертикальної осі кріплення і криволінійними верхніми частинами, а також.з'єднаного з ними податливими вузлами кріплення криволінійного арочного верхняка, внутрішній обвід якого виконано по радіусу, відрізняється тим, що верхня* у верхній частині виконаний з горизонтальною прямоліній Винахід відноситься до гірничої справи та призначається для кріплення гірничих виробок, які знаходяться в особливо складних прничо-геологічних умовах, і може бути використаний при підтриманні гірничих виробок на сполученнях штрек-лава при зніманні стійок кріплення для виконання пересування забійного конвейєра Відоме арочне податливе кріплення (патент України Nfi 20135A, МПК-5: E21D11/14, 11/18, 11/22, опублік 25.12.97, бюл. Nfi 6)f яке вміщує прямолінійні стійки, розташовані паралельно до вертикальної осі кріллення, а також з'єднаний з ними податливими вузлами кріплення верхняк. Арочний верхня* має трапецієвидну форму і виконаний, як і стійки, з рівних по довжині роз'ємних елементів постійного поперечного перерізу, загальна довжина яких може відрізнятись один від одного в залежності від гірничо-геологічних умов Роз'ємні елементи арочного верхняка з'єднані між собою налусткою гщ рівним тупим кутом за допомогою скоб вузлами податливості, виконаними із вигнутих під кутом 130-140 грд. з металевих пластин. Кожна із стійок розташована в площині, перпендикулярній площині горизонтального елемента арки. В зв'язку з тим, що арочний верхняк виконаний з горизонтальним елементом, це кріплення ною ділянкою, розташованою симетрично відносно осі кріплення і сполучений з внутрішнім обводом верхняка криволінійними переходники ділянками, внутрішній обвід яких виконаний по радісу, при цьому довжина прямолінійної ділянки верхняка дорівнює: А=К,. Ri, де Кі - коефіцієнт пропорційності прямолінійної ділянки верхняка, Кі - 0,364-0,450; Ri - радіус внутрішнього обводу верхняка, а радіус внутрішнього обводу перехідних ділянок верхняка дорівнює: R2=Ka Ri, де Кг - коефіцієнт пропорційності перехідної ділянхи верхняка К2=0,630~0,463; Ri - радіус внутрішнього обводу верхняка. може бути використане при кріпленні підготовчих гірничих виробок виємних ділянок, переважно з використанням кріплення сполучення. Недоліком цього кріплення постає низька міцність нахильних бокових елементів арочного верхняка і верхніх частин стійок s зв'язку з тим, що еони виконані у вигляді прямолінійних стержнів спецпрофілю, які мають, як відомо, найменший опір гірничому тиску. Найбільш близьким по сутності, кількості спільних ознак та характеру роботи є відоме арочне податливе кріплення гірничої виробки (патент України Мв 18737, МПК-3; E21D11/14, опубл 25.12.97, бюл. № 6), яка містить в собі стійки з прямолінійними нижніми частинами, розташованими під кутом до вертикальної осі крапления та криволінійними верхніми частинами, а також з'єднаний з ними податливими вузлами кріплення криволінійний арочний верхняк, внутрішній обвід якого виконаний по радіусу. Для реалізації максимальної вантажонесучої спроможності спецпрофілю в залежності від гірничо-геологічних умов експлуатації в цьому кріпленні удосконалена форма і співвідношення розмірів стійок, які містяться в тому. ф ю со 35419 Радіус (внутрішнього обводу) криволінійних частин стійок вибраний рівним RC=KQRB, де К -. коефіцієнт пропорційності, К=0.1-1,1, Q - коефіцієнт кривизни стійки, Q - 1,272, RB - радіус (внутрішнього обводу) верхмяка, мм Кут нахилу прямолінійних нижніх частин стійок вибраний рівним р=7--11 грд. Довжина прямолінійних нижніх частин стійок дорівнює L=Kl_o, де К - коефіцієнт, враховуючий складність умов експлуатації кріплення, К - 1,2-1,5, Ц - розрахункова номінальна довжина прямолінійної нижньої частини стійки типового кріплення. Завдяки оптимальній формі криволінійного верхняка та формі криволінійних частин стійок, оптимальних куту нахилу прямолінійних нижніх частин стійок, до вертикальної осі кріплення та їх оптимальній довжині, це* кріплення володіє при найменшій масі найбільшою несучою спроможністю і має найбільш широке застосування в шахтах Західного Донбасу. Недоліком цього кріплення є те, що ускладнено 'її використання при підтриманні гірничих виробок на сполученні штрек-лава при зніманні стійок кріплення для пересування забійного конвейєра Це викликано тим, що верхняк виконано в верхній частині криволінійним не має горизонтальної ділянки для надійного підтримання його елементами кріплення зімкнення. В основу винаходу поставлене завдання удосконалити форму верхняка шляхом утворення в його верхній частині горизонтальної ділянки на оптимальній довжині і вибору оптимальних геометричних параметрів перехідних ділянок забезпечити можливість надійного використання кріплення для підтримання гірничих виробок в особливо складних гірничо-геалоочиих умовах та на сполученнях штрек-лава в випадку знімання стійок кріплення для пересування забійного конвейєра, при забезпеченні високої вантажонесучоі спроможності верхняка Поставлене завдання вирішується тим, що в арочному податливому кріпленні гірничої виробки, яка складається з стійок з прямолінійними нижніми частинами, розташованими під кутом до вертикальної осі кріплення та криволінійними верхніми частинами, а також з'єднаний з ними податливими вузлами кріплення криволінійний арочний верхняк, внутрішній обвід якого виконаний по радіусу, згідно винаходу, верхняк в верхній частині виконаний з горизонтальною прямолінійною ділянкою, розташованою симетрично відносно осі кріплення і сполучений з внутрішнім обводом верхняка криволінійними перехідними ділянками, внутрішній обвід яких виконаний по радіусу, при цьому довжина прямолінійної ділянки верхняка дорівнює: A=KtxR,, (1) де Кі - коефіцієнт пропорційності прямолінійної ділянки верхняка, Кі = 0,364-0,450; Ri - радіус внутрішнього обводу верхняка, а радіус внутрішнього обводу перехідних ділянок верхняка дорівнює: R 2 =K 2 xRi, (2) де Ка - коефіцієнт пропорційності прямолінійної ді* лянки верхняка, Кг » 0,630-0,463; Ri - радіус внутрішнього обводу верхняка. Ознаки, характеризуючі винахід, в сукупності достатні для забзпечення працездатності і досягнення розв'язуємого задания, а кожна окремо необхідна для ідентифікації і відмінності заявляемого кріплення від відомих в техніці. Нова сукупність суттєвих ознак за рахунок виконання верхняка з горизонтальною прямолінійною ділянкою оптимальної довжини і виконанням криволінійних перехідних ділянок, внутрішній обвід яких виконай по оптимальному радіусу, дозволяє, знижуючи несучої спроможності верхняка, г не через наявність горизонтальної прямолінійної ділянки верхняка, забезпечити розширення експлуатаційної можливості заявленого кріплення, внаслідок чого крім основного його використання для кріплення гірничої виробки, додатково виникає можливість для підтримання виємних штреків до підступу лави при зніманні стійок кріплення для забезпечення пересування забійного конвейєра. Формули (1), (2) визначені експериментально, а їх доцільність використання підтверджена дослідними зразками вибір значення коефіцієнта пропорційності прямолінійної ділянки верхняка в формулі (1) в межах «1=0,364-0,450 є оптимальним для поєднання експлуатаційної доцільності і несучої здатності верхняка і підтверджується дослідним шляхом. Вибір значення коефіцієнта Кі менш ніж 0,364 зменшує довжину прямолінійної ділянки верхняка, який при цьому стає настільки коротким, що не дозволяє його використовувати для підтримання елементів кріплення зімкнення Вибір значення коефіцієнта Кі більш ніж 0,450 недоцільний, тому що в цьому випадку невиправдано збільшується довжина прямолінійної ділянки верхняка і відповідно знижується несуча спроможність верхняка і кріплення. Вибір значення коефіцієнта пропорційності перехідної ділянки верхняка в формулі (2) в межах Кг=0,630-0,463 є оптимальним для забезпечення високої сумарної несучої спроможності верхньої частини верхняка в порядку компенсації деякого її зниження на горизонтальній прямолінійній ділянці верхняка і потверджується дослідним шляхом. Вибір значення коефіцієнта Кг більш ніж 0,630 зменшує кривизну внутрішнього обводу перехідних ділянок, що не забезпечує потрібне компенсаційне збільшення несучої спроможності на цій ділянці верхняка Вибір значення коефіцієнта Кг менш ніж 0.463 недоцільний, тому що потрібне компенсаційне збільшення несучої спроможності вже досягається, а кривизна внутрішнього обводу перехідних ділянок невиправдано збільшується, що поперше, технологічно недоцільно, по-друге, порушує плавність обводів та рівномірність окремих елементів кріплення Винахід пояснюється фігурою, на якій зображений загальний вид заявленого арочного податливого кріплення гірничої виробки, Арочне податливе кріплення складається з стійок 1 з прямолінійними нижніми частинами 2, розташованими під кутом р до вертикальної осі * кріплення, і криволінійними верхніми частинами З, а також з'єднаний з ними податливими вузлами кріплення 4 криволінійнийарочний верхняк 5, внутрішній обвід якого виконаний по радіусу Ri. Верхняк 5 в верхній частині виконаний з горизонтальною прямолінійною ділянкою 6, розміщеною симетрично відносно осі кріплення і сполу 35419 чений з внутрішнім обводом верхняка 5 криволінійними перехідними ділянками 7, внутрішній обвід яких виконаний по радіусу R?. Довжина А прямолінійної ділянки 6 верхняка 5 дорівнює А = Кі х Rt. де Kt - коефіцієнт пропорційності прямолінійної ділянки 6 верхняка 5, Кі=Ю,364-0,450, Ri - радіус внутрішнього обводу верхняка 8, Радіус Rz внутрішнього обводу перехідних ділянок 7 верхняка 5 рівний* де Кг - коефіцієнт пропорційності прямолінійної ділянки 7 верхняка 5. Кг « 0,630-0,463; Rt - радіус внутрішнього обводу верняка 5. Радіус Rt = (R») криволінійних верхніх частин З стійок 1, кут Р нахилу прямолінійних нижніх частин 2 стійок 1 та довжина L прямолінійних нижніх частин 2 стійок 1 можуть бути обрані по патенту України Ne 18737. На ділянці сполучення кріплення лави під прямолінійну ділянку 6 верхняка 5 встановлюють стійки 9 усиления клинового, гідравлічного або другого іншого типу. Зводять кріплення у такий засіб. Після огляду забою та прибирання породи по периметру виробки здійснюють розчистку міста для встановлення стійок 1. Стійки 1 встановлюють по черзі або в лунки, або на опорні плити і закріплюють міжрамними стяжками з раніш встановленою попередньою суміжною рамою. Положення стійок 1 на опорній плиті фіксують упорами. Потім в завданому положенні на стійках 1 монтують криволінійний арочний верхня* 5, який з'єднують податливими вузлами кріплення 4 з верхніми частинами стійок 1 з проектною величиною напустки 400 мм. Далі знов встановлений верхняк 5 по центру лінійної ділянки в з'єднують мгжрамиою стяжкою з верхняком раніш встановленої суміжної рами, здійснюють затягування боків та кровлі з од ночасним заповненням порожнин закріпного простору. Кріплення працює таким чином. В процесі утворення навкруги контуру виробки зони непружніх деформацій відбувається всебічне обжимання кріплення порушеними породами за рахунок відсічі кріплення на деякий час наступає рівновага в системі кріплення-гірничий масив. При цьому стійки 1 кріплення з боку гірничого масиву випробують тиск порід, який впливає на її криволінійні верхні частини З І прямолінійні нижні частини 2, та намагаються зсунути стійки 1 всередину виробки. Утримуються стійки 1 від зсуву за рахунок протидіючої сили від ооспору з нахилом розташованих прямолінійних нижніх частин 2 стійок. Тиск порід з боку кровлі сприймається верхняком 5, котрий за рахунок наявності горизонтальної прямолінійної ділянки в оптимальної довжини і криволінійних перехідних ділянок 7 і 8, виконаних по оптимальному радіусу, дозволяє забезпечити потрібну геомеханічну рівновагу зміцненої системи "кріплення-масив". При цьому циркульно-лінійна форма верхняка забезпечує підвищення його зціплення з породами кровлі та отпір кріплення, своєчасне включення його в роботу, чим покращуються умови навантаження кріплення з боку кровлі і боків виробки. За рахунок форми верхняка покращуються характеристики статичної несучої спроможності І зростає сприйняття кріпленням можливих динамічних навантажень з боку кровлі. Наявність горизонтальної прямолінійної ділянки дозволяє використовувати кріплення в районі сполучення лави зі штреком, котре працює таким чином: під прямолінійну ділянку в верхняків кріплення встановлюються стійки посилення (гідравлічні, клинові, дерев'яні чи інші другі), котрі забезпечують потрібну стійкість для підтримання виємних штреків до підходе лави і при зніманні стійок кріплення для забезпечення пересування забійного конвейєра. 8 35419 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 86000. м. Ужгород, вул. Гагарїна. 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3