Триланкове металеве рамне податливе кріплення “кмп-а3р3″

Триланкове металеве арочне податливе кріплення, що містить зв'язані між собою рами (1), кожна з яких містить верхняк (2), виконаний з криволінійними середньою і кінцевими частинами, і дві стійки (3), виконані з криволінійними верхніми і середніми частинами, а також з прямолінійними нижніми частинами, у яких (3) криволінійні верхні частини сполучені внапуск з криволінійними кінцевими частинами верхняка (2) у вузлах податливості (4) і скріплені замками (5), яке відрізняється тим, що довжина (LВС) криволінійної середньої частини верхняка (2) вибрана за умови забезпечення наступного співвідношення: LВС = k1•LВ, (1) де: LВС - довжина криволінійної середньої частини верхняка (2), мм; LВ - довжина розгортки верхняка (2), мм; k1 - коефіцієнт пропорційності; k1 = 0,4-0,6; радіус (RВК) вигину криволінійної кінцевої частини верхняка (2) вибраний за умови забезпечення наступного співвідношення: RВК = k2•RВС, (2) де: RВК - радіус вигину криволінійної кінцевої частини верхняка (2), мм; RВС - радіус вигину криволінійної середньої частини верхняка (2), мм; k2 - коефіцієнт пропорційності; k2= 1,5-1,7; радіус (RСВ) вигину криволінійної верхньої частини стійки (3) вибраний за умови забезпечення наступного співвідношення: RСВ = k3 • RВК, (3) де: RСВ - радіус вигину криволінійної верхньої частини стійки (3), мм; 2 (19) 1 3 Корисна модель належить до гірничої справи, зокрема, до багатоланкових металевих арочних податливих кріплень і може бути використана для кріплення гірничих виробок в різних, зокрема складних, гірничо-геологічних умовах. Відомо, що в складних гірничо-геологічних умовах для підтримки гірничих виробок вугільних, копальневих і сланцевих шахт, як правило, використовують багатоланкові, переважно триланкові, чотириланкові і п'ятиланкові, металеві арочні податливі кріплення. Триланкові металеві арочні податливі кріплення використовують в гірничих виробках з очікуваним зсувом порід крівлі до 300 - 400 мм. Чотириланкові і п'ятиланкові металеві арочні податливі кріплення використовують в гірничих виробках з очікуваним зсувом порід крівлі від 400 мм до 1000 мм і більш. Багатоланкове металеве арочне податливе кріплення (надалі металеве арочне податливе кріплення або кріплення), зазвичай, містить зв'язані між собою міжрамними зв'язками рами, кожна з яких містить верхняк, виконаний криволінійним, і дві стійкі, виконані з криволінійними верхніми і середніми частинами, а також з криволінійними або прямолінійними нижніми частинами, у яких криволінійні верхні частини сполучені внапуск з криволінійними кінцевими частинами верхняка у вузлах податливості і скріплені замками так, що верхняк розташований із зовнішнього або внутрішнього боку стійок. У першому випадку верхняк охоплює стійки. Ця схема установки верхняка є несучою, найбільш надійною і поширеною. У другому випадку верхняк закріплений по підвісній схемі, тобто стійки охоплюють верхняк. Зсув масиву гірничих порід з боку крівлі гірничої виробки супроводжується дією на рами кріплення навантажуючих зусиль (навантаження), під дією яких у вузлах податливості відбувається взаємне ковзання ланок, що сполучаються, з одночасною зміною перетину рами. В процесі експлуатації кріплення в податливому режимі під впливом зростаючого навантаження і досягненні значення, що перевершує силу тертя ковзання між ланками, що сполучаються, у вузлах податливості, верхняк рами, долаючи робочий опір кріплення, зміщується вниз відносно стійок. При цьому в процесі просідання верхняка рами під навантаженням збільшується довжина напустки у вузлах податливості і пропорційно наростає робочий опір кріплення. Проте відповідно до вимог до податливого кріплення взаємне ковзання ланок рами в податливому режимі повинне здійснюватися переважно із забезпеченням стабільного (постійного) робочого опору кріплення в інтервалі конструктивної податливості. Це доцільно, як в початковий період роботи кріплення після зведення в гірничій виробці, так і в період його тривалої експлуатації в податливому режимі. Тільки в цьому випадку металеве арочне податливе кріплення може бути використане з максимальною ефективністю, оскільки будуть повніс 54759 4 тю реалізовані його міцнісні характеристики на всьому інтервалі конструктивної податливості. Найбільше розповсюдження в гірничій справі знайшли застосування триланкові металеві арочні податливі кріплення, які характеризуються мінімальною кількістю ланок, низькою металоємністю, трудомісткістю і вартістю виготовлення і монтажу, а також володіють достатньою несучою здатністю, необхідною величиною робочого опору під навантаженням і задовільною площею поперечного перетину, що забезпечує необхідний внутрішній простір для розміщення персоналу і устаткування усередині кріплення. З рівня техніки відомі триланкові металеві арочні податливі кріплення, які знайшли застосування в гірничій промисловості, до яких відносяться наступні кріплення. Відоме триланкове металеве арочне податливе кріплення, що містить зв'язані між собою рами, кожна з яких містить верхняк, виконаний криволінійним, і дві стійкі, виконані з криволінійними верхніми частинами, а також з прямолінійними нижніми частинами, у яких криволінійні верхні частини сполучені внапуск з криволінійними кінцевими частинами верхняка у вузлах податливості і скріплені замками [«Арочне податливе кріплення гірничої виробки» UA 18737 (С2) (Шміголь А.В., Кириченко В.Я.) E21D11/14, E21D11/18, 25.12.1997, аналог] [1]. У цьому кріпленні радіус криволінійних верхніх частин стійок рівний: R K Q RB , де К - коефіцієнт пропорційності, К = 0,9-1,1; Q - коефіцієнт кривизни стійки, Q = 1,272; RB - радіус верхняка, мм, кут нахилу прямолінійних нижніх частин стійок до вертикальної осі кріплення рівний: β=7-11°, а довжина прямолінійних нижніх частин стійок рівна: L K L0 , де К - коефіцієнт, що враховує складність умов експлуатації кріплення; K=1,2-1,5; L0 розрахункова номінальна довжина прямолінійної нижньої частини стійки типового кріплення, мм. Проте відоме кріплення [1] не володіє високою несучою здатністю, у зв'язку з тим, що прямолінійні нижні частини стійок мають значну довжину, що знижує їх подовжню стійкість при дії осьових навантажень, а також знижує міцність подовжених прямолінійних нижніх частин при дії бічних і косо направлених навантажень. Відоме триланкове металеве арочне податливе кріплення, що містить зв'язані між собою рами, кожна з яких містить верхняк, виконаний криволінійним, і дві стійкі, виконані з криволінійними верхніми і нижніми частинами, у яких криволінійні верхні частини сполучені внапуск з криволінійними кінцевими частинами верхняка у вузлах податливості і скріплені замками [«Арочне податливе металеве кріплення гірничої виробки» UA 41843 (А) (Халімендік Ю.М.) E21D11/14, 17.09.2001, аналог] [2]. У цьому кріпленні [2] стійки і верхняк виконані з вигином спеціального профілю у бік гірничого масиву, з нахилом розташування дотичної в місці сполучення стійки з підошвою виробки у напрямі виробки. 5 54759 6 До недоліків відомого кріплення слід віднести В - ширина арочного кріплення біля основи укорочену довжину криволінійного верхняка, що стійки; знижує величину конструктивної податливості і hc - висота прямолінійної нижньої частини стійобмежує його застосування в гірничих виробках з ки; суттєвим зсувом гірничих порід з боку крівлі. R - внутрішній радіус криволінійної верхньої Відоме триланкове металеве арочне податличастини стійки; ве кріплення, що містить зв'язані між собою рами, β - центральний кут криволінійної верхньої чакожна з яких містить верхняк, виконаний криволістини стійки; нійним, і дві стійки, виконані з криволінійними верhФ - висота фланця спецпрофілю верхняка і хніми частинами, а також з прямолінійними похистійок; лими нижніми частинами, у яких криволінійні η - заданий кут нахилу прямолінійної нижньої верхні частини сполучені внапуск з криволінійними частини стійки до вертикальної осі кріплення після кінцевими частинами верхняка у вузлах податлиїї осідання; вості і скріплені замками [«Триланкове металеве φ - кут між прямолінійною нижньою частиною рамне податливе кріплення» UA 529162 (U) (ВАТ стійки і хордою, яка сполучає верхній і нижній кінці «Донецький експериментальний ремонтностійки; механічний завод») E21D11/14, E21D11/18, 3,14 . 10.01.2008, аналог] [3]. Це кріплення [4] також як і відоме кріплення [3] У цьому кріплення верхняк виконаний з радіуволодіє великим поперечним перетином, що необсом кривизни, обумовленим співвідношенням хідне для роботи персоналу і розміщення устаткуR1 k1 R2 , де k1 - коефіцієнт оптимізації радіусу вання усередині кріплення і високою величиною конструктивної податливості, проте характеризукривизни сполучених ділянок верхняка і стійок, що ється недостатньою несучою здатністю у зв'язку з дорівнює 0,76-1,0 при зовнішній установці стійок, подовженими прямолінійними вертикальними ни1,0-1,3 - при внутрішній установці стійок; R1 - радіжніми частинами стійок. ус криволінійного верхняка, мм; R2 - радіус верхВідоме триланкове металеве арочне податлиньої криволінійної кінцевої ділянки стійки, мм. ве кріплення, що містить зв'язані між собою рами, Крім того, довжина напуску L у вузлах податкожна з яких містить верхняк, виконаний криволіливості визначається по формулі: L l1 l2 , де: l1 нійним, і дві стійки, виконані з криволінійними верпостійна частина напуску, мм; l2 - вільна частина хніми і нижніми частинами, у яких криволінійні напуску, мм; при цьому нижні прямолінійні ділянки верхні частини сполучені внапуск з криволінійними стійок встановлені під кутом 3-7° до осі симетрії, кінцевими частинами верхняка у вузлах податлияка знаходиться у вертикальній площині. вості і скріплені замками [«Металеве арочне подаЦе кріплення [3] володіє великим поперечним тливе кріплення» UA 52340 (С2) (Сугаренко Г.Г., перетином для зручного розміщення персоналу і Кириченко В.Я., Куликович О.М., Гураль В.В., Маустаткування усередині кріплення і високою велизур В.Д.) E21D11/14, E21D11/18, 17.01.2005, аначиною конструктивної податливості, проте хараклог] [5]. теризується недостатньою несучою здатністю у У цьому кріпленні [5] стійки і пов'язані з ними зв'язку з подовженими прямолінійними похилими кінцеві частини верхняка кожної рами виконані у нижніми частинами стійок. вигляді дуг L1, L2 однакової кривизни, радіуси R1 Відоме триланкове металеве арочне податликривизни яких рівні ширині А рами біля підошви, а ве кріплення, що містить зв'язані між собою рами, їх центри О1 розташовані в площині підошви рами, кожна з яких містить верхняк, виконаний криволіпричому середня частина верхняка виконана у нійним, і дві стійки, виконані з криволінійними вервигляді дуги L3, радіус R2 кривизни якої вибраний хніми частинами, а також з прямолінійними вертименше, ніж радіуси R1 кривизни дуг L2 його кінцекальними нижніми частинами, у яких криволінійні вих частин, і дорівнює: R2 A 0,5 A tg , де А верхні частини сполучені внапуск з криволінійними ширина рами біля підошви, м; - кут між площикінцевими частинами верхняка у вузлах податлиною підошви рами і прямою, яка проходить через вості і скріплені замками [«Металеве арочне подацентр О1 радіусу R1 кривизни стійки або пов'язаної тливе кріплення» UA 10268 (U) (Державний наукоз ним кінцевої частині верхняка, і точкою з'єднання во-дослідний інститут організації і механізації дуг різних радіусів R1, R2 кривизни верхняка; шахтного будівництва) E21D11/14, 15.11.2005, аналог] [4]. 20 50 , а його центр О2 розташований в У цьому кріплення стійки виконані з вертикаплощині симетрії рами. льними нижніми частинами з можливістю зімкненЦе кріплення [5] володіє достатньо високою ня їх торців після осідання, при цьому довжина несучою здатністю і величиною конструктивної ділянки верхньої частини кожної стійки між його податливості, проте характеризується малим поверхнім торцем і відповідним йому замком визнаперечним перетином, що скорочує внутрішній прочається співвідношенням: стір і обмежує умови розміщення персоналу і устаL r ; 180 0,5B sin arcsin (hc R sin )2 R2 (1 cos )2 r hф ; де: L - довжина ділянки верхньої частини стійки між її торцем і відповідним йому замком; r - внутрішній радіус верхняка; ткування усередині кріплення у зв'язку з недостатньою відстанню між основами стійок у підошви виробки. Відоме найбільш близьке до корисної моделі, що заявляється, по кількості загальних ознак і результату, що досягається, триланкове металеве арочне податливе кріплення, що містить зв'язані 7 54759 8 між собою рами, кожна з яких містить верхняк, ження їх форми до кривої тиску і зменшення радівиконаний з криволінійними середньою і кінцевими усів вигину на критичних ділянках додатку зовнішчастинами, і дві стійки, виконані з криволінійними ніх зусиль навантаження. верхніми і середніми частинами, а також з прямоТехнічний результат, який досягається при ролінійними нижніми частинами, у яких криволінійні зв'язанні поставленої задачи і використанні вдосверхні частини сполучені внапуск з криволінійними коналеного кріплення, є забезпечення оптималькінцевими частинами верхняка у вузлах податлиного и збалансованого співвідношення його вості і скріплені замками [«Металлическая арочная основних характеристик таких як: гранична несуча податливая крепь» RU 2029871 (С1) (Макаров здатність, величина конструктивної податливості, В.П.) E21D11/14, 27.02.1995, найбільш близький стабільність величини робочого опору кріплення в аналог - прототип] [6]. інтервалі конструктивної податливості, достатньо Проте і це кріплення [6] не володіє найкращим великий поперечний перетин кріплення для норпоєднанням геометричних характеристик верхняка мальної і безпечної роботи персоналу і розміщені стійок, внаслідок чого не забезпечується оптиманя устаткування усередині кріплення при забезпельне співвідношення його основних характеристик ченні мінімальної металоємності, а також зниженні таких як: несуча здатність, величина конструктивсобівартості виготовлення і монтажу. ної податливості, стабільність величини робочого Поставлена технічна задача розв'язується, а опору кріплення в інтервалі конструктивної податочікуваний технічний результат досягається тим, ливості, поперечний перетин внутрішньої порожщо в триланковому металевому арочному податнини кріплення при збереженні мінімальної металивому кріпленні, що містить зв'язані між собою лоємності, а також собівартості виготовлення і рами, кожна з яких містить верхняк, виконаний з монтажу. криволінійними середньою і кінцевими частинами, При розробці конструкцій сучасних кріплень і дві стійки, виконані з криволінійними верхніми і основною передумовою підвищення працездатносередніми частинами, а також з прямолінійними сті металевого арочного податливого кріплення є нижніми частинами, у яких криволінійні верхні часпідвищення його граничної несучої здатності, як тини сполучені внапуск з криволінійними кінцевинеобхідної умови для відповідного підвищення ми частинами верхняка у вузлах податливості і робочого опору, що визначає момент настання скріплені замками, згідно корисної моделі, довжикінцевої рівноваги системи «кріплення-масив», і на (LВС) криволінійної середньої частини верхняка тим самим, ефективність кріплення в цілому. вибрана за умови забезпечення наступного співОдним з шляхів є підвищення граничної несувідношення: чої здатності, екстенсивним способом, тобто за (1) LВС =k1 LВ рахунок збільшення маси матеріалу, щільності і де: LВС - довжина криволінійної середньої часметалоємності кріплення. тини верхняка, мм; Найбільш раціональним є інтенсивний спосіб LВ- довжина розгортки верхняка, мм; удосконалення кріплення, направлений на зміну k1 - коефіцієнт пропорційності; k1 0,4 0,6 ; форми перетину, без суттєвої зміни його металоєрадіус (RВК) вигину криволінійної кінцевої часмності, але забезпечуюче збільшення працездаттини верхняка вибраний за умови забезпечення ності, зокрема збільшення конструктивної податнаступного співвідношення: ливості, яка для триланкових кріплень зазвичай (2) RВК=k2 RВС, обмежується величиною 300-400мм. де: RВК - радіус вигину криволінійної кінцевої За рахунок оптимізації радіусів кінцевих ділячастини верхняка, мм; нок сегментів, що сполучаються, - верхняка і стійок RВС - радіус вигину криволінійної середньої чакріплення може бути збільшена податливість кріпстини верхняка, мм; лення на 150-250 мм, а також підвищена його стійk 2 - коефіцієнт пропорційності; k 2 1,5 1,7 ; кість по відношенню, як до осьових навантажень, так і до бічних і до косонаправлених навантажень. радіус (RСВ) вигину криволінійної верхньої часТехнічною задачею, на розв'язання якої натини стійки вибраний за умови забезпечення направлена корисна модель, є удосконалення осноступного співвідношення: вних геометричних параметрів кріплення шляхом Rсв k 3 Rвк , (3) вибору оптимального поєднання довжини (LВС) де: R св - радіус вигину криволінійної верхньої криволінійної середньої частини верхняка і радіусу частини стійки, мм; (RВК) вигину криволінійної кінцевої частини верхняка, а також вибору якнайкращого поєднання радіуRвк - радіус вигину криволінійної кінцевої чассу (RСВ) вигину криволінійної верхньої частини тини верхняка, мм; стійки, довжини (LСВ) криволінійної верхньої частиk 3 - коефіцієнт пропорційності; k 3 0,9 1,0 ; ни стійки, радіусу (RСС) вигину криволінійної середовжина (LСВ) криволінійної верхньої частини дньої частини стійки, довжини (LСС) вигину кривостійки вибрана за умови забезпечення наступного лінійної середньої частини стійки, довжини (LСН) співвідношення: прямолінійної нижньої частини стійки і кута (βСН) Lсв k 4 Lc , нахилу прямолінійної нижньої частини стійки до (4) вертикалі. де: L св - довжина криволінійної верхньої часУдосконалення кріплення в основному напратини стійки, мм; влене на удосконалення форми поперечного пеL c - довжина розгортки стійки, мм; ретину в цілому і форми утворюючих сегментів верхняка і стійок у напрямі максимального набли 9 k 4 - коефіцієнт пропорційності; k 4 54759 10 ношення міцнісних показників, характеристики податливості і робочого опору, а також площі його радіус (RСС) вигину криволінійної середньої перетину. частини стійки вибраний за умови забезпечення Так вибір значень коефіцієнтів пропорційності наступного співвідношення: (k1-k7), при яких збільшуються несуча здатність, Rcc k 5 Rсв , (5) величина конструктивної податливості, стабільність величини робочого опору приводить до змеде: R cc - радіус вигину криволінійної середншення перетину кріплення, що погіршує умови і ньої частини стійки мм; безпеку праці персоналу, а також обмежує розміR св - радіус вигину криволінійної верхньої чащення гірничого устаткування усередині кріпленстини стійки, мм; ня. k 5 - коефіцієнт пропорційності; k 5 11 13 ; , , І навпаки, вибір значень коефіцієнтів пропорційності (k1-k7), при яких збільшуються габарити і довжина (LСС) вигину криволінійної середньої площа перетину кріплення призводить до зниженчастини стійки вибрана за умови забезпечення ня міцнісних показників і характеристики величини наступного співвідношення: конструктивної податливості і стабільності робочоLсс k 6 Lc , (6) го опору. де: LСС- довжина вигину криволінійної середНадалі корисна модель пояснюється кресленньої частини стійки, мм; ням, на якому зображене триланкове металеве LС - довжина розгортки стійки (3), мм; арочне податливе кріплення, і прикладом його k 6 - коефіцієнт пропорційності; k 6 0,2 0,35 ; здійснення з посиланнями на згадане креслення. Триланкове металеве арочне податливе кріпдовжина (Lch) прямолінійної нижньої частини лення (див. креслення) містить зв'язані між собою стійки вибрана за умови забезпечення наступного рами 1, кожна з яких містить верхняк 2, виконаний співвідношення: з криволінійними середньою і кінцевими частинаLсн k 7 Lc , (7) ми, і дві стійки З, виконані з криволінійними верхде: L сн - довжина прямолінійної нижньої часніми і середніми частинами, а також з прямолінійними нижніми частинами, у яких (3) криволінійні тини стійки, мм; верхні частини сполучені внапуск з криволінійними L c - довжина розгортки стійки, мм; кінцевими частинами верхняка 2 у вузлах податk 7 - коефіцієнт пропорційності; k 7 0,1 0,3 ; ливості 4 і скріплені замками 5. а кут (βСН) нахилу прямолінійної нижньої часОсобливістю кріплення є наступні удосконатини стійки до вертикалі вибраний за умови забезлення його геометричних характеристик. печення наступного виразу: Довжина (Lвc) криволінійної середньої частини  верхняка (2) вибрана за умови забезпечення на(8) 4 7 , сн ступного співвідношення: де: сн - кут нахилу прямолінійної нижньої чаLBC k1 LB , (1) стини стійки до вертикалі, град, °. LBC - довжина криволінійної середньої чаде: Вибрані співвідношення (1-7) і вираз (8), а тастини верхняка (2), мм; кож коефіцієнти пропорційності (k1-k7) визначені дослідним шляхом, є оптимальними і формують LB - довжина розгортки верхняка (2), мм; якнайкраще і збалансоване поєднання основних k1 - коефіцієнт пропорційності; k1 0,4 0,6 . геометричних параметрів і якнайкращу форму кріРадіус (RВК) вигину криволінійної кінцевої часплення. тини верхняка (2) вибраний за умови забезпеченЦе забезпечує найбільш раціональні співвідня наступного співвідношення: ношення його основних характеристик таких як: Rвк k 2 Rвс , несуча здатність, величина конструктивної подат(2) ливості, стабільність величини робочого опору де: Rвк - радіус вигину криволінійної кінцевої кріплення в інтервалі конструктивної податливості, частини верхняка (2), мм; достатньо великий поперечний перетин кріплення R вс - радіус вигину криволінійної середньої для нормальної роботи персоналу і розміщення устаткування усередині кріплення при забезпеченчастини верхняка (2), мм; ні мінімальної металоємності, а також собівартості k 2 - коефіцієнт пропорційності; k 2 1,5 1,7 . виготовлення і монтажу. Радіус (Rсв ) вигину криволінійної верхньої чаЗа рахунок оптимізації геометричних параметрів кріплення, зокрема радіусів кінцевих ділянок, стини стійки (3) вибраний за умови забезпечення сегментів, що сполучаються (верхняка і стійок) наступного співвідношення: збільшується податливість на 150-250 мм, а також Rсв k 3 Rвк , (3) підвищується стійкість кріплення по відношенню, де: R св - радіус вигину криволінійної верхньої як до осьових навантажень, так і до бічних і до частини стійки (3), мм; косонаправлених навантажень. Вибір коефіцієнтів пропорційності (k1-k7) за Rвк - радіус вигину криволінійної кінцевої часмежами вказаних мінімальних і максимальних знатини верхняка (2), мм; чень порушує таке оптимальне співвідношення k 3 - коефіцієнт пропорційності; k 3 0,9 1,0 . основних геометричних параметрів кріплення і 0,3 0,4 ; приводить до порушення збалансованого співвід 11 54759 12 прямолінійних нижніх частин до вертикалі вибра(L св ) криволінійної верхньої частини Довжина ний з виразу (8). стійки (3) вибрана за умови забезпечення наступКриволінійні кінцеві частини верхняків 2 споного співвідношення: лучають внапуск з криволінійними верхніми частиLсв k 4 Lc , (4) нами стійок 3 у вузли податливості 4 і скріпляютьзамками 5. де: L св - довжина криволінійної верхньої часЗмонтовані рами 1 скріпляють уздовж гірничої тини стійки (3), мм; виробки міжрамними зв'язками (на кресленні не L c - довжина розгортки стійки (3), мм; показані) в триланкове металеве арочне податлиk 4 - коефіцієнт пропорційності; k 4 0,3 0,4 . ве кріплення. Криволінійні кінцеві частини верхняків 2, споРадіус (RСС) вигину криволінійної середньої лучені внапуск з криволінійними верхніми частичастини стійки (3) вибраний за умови забезпеченнами стійок 3 у вузлах податливості 4, стискають ня наступного співвідношення: замками 5 з певним зусиллям, гранична величина Rcc k 5 Rсв , (5) якого залежить від конструктивних особливостей і де: R cc - радіус вигину криволінійної середможливості самих замків. Триланкове металеве арочне податливе кріпньої частини стійки (3), мм; лення працює таким чином. R св - радіус вигину криволінійної верхньої чаВ процесі утворення навколо контуру виробки стини стійки (3), мм; з боку гірничого масиву зони непружних деформаk 5 - коефіцієнт пропорційності; k 5 11 13 . , , цій відбувається всебічне зовнішнє обтискання кріплення порушеними породами гірничого масиДовжина (LСС) вигину криволінійної середньої ву. частини стійки (3) вибрана за умови забезпечення При всебічному обтисканні металевого арочнаступного співвідношення: ного податливого кріплення в замках 5 вузлів поLсс k 6 Lc , (6) датливості 4 відбувається взаємне ковзання криде: LСС - довжина вигину криволінійної середволінійних кінцевих частин верхняків 2, щодо ньої частини стійки (3), мм; сполучених внапуск криволінійних верхніх частин LС - довжина розгортки стійки (3), мм; стійок 3 у вузлах податливості 4 з одночасною k 6 - коефіцієнт пропорційності; k 6 0,2 0,35 . зміною поперечного перетину рам 1. Довжина (LСH) прямолінійної нижньої частини стійки (3) вибрана за умови забезпечення наступного співвідношення: Lсн k 7 Lc , (7) де: L сн - довжина прямолінійної нижньої частини стійки (3), мм; L c - довжина розгортки стійки (3), мм; k 7 - коефіцієнт пропорційності; k 7 0,1 0,3 . Кут ( сн ) нахилу прямолінійної нижньої частини стійки (3) до вертикалі вибраний за умови забезпечення наступного виразу: сн 4 7 , (8) де: сн - кут нахилу прямолінійної нижньої частини стійки (3) до вертикалі, град, °. Триланкове металеве арочне податливе кріплення зводиться таким чином. При зведенні кріплення спочатку монтують рами 1. Для цього верхняки 2 кожної рами 1, у якого довжина (LВС) криволінійної середньої частини вибрана з виразу (1), своїми криволінійними кінцевими частинами, радіус (RВК) вигину яких вибраний з виразу (2), зчленовують зовні внапуск з криволінійними верхніми частинами стійок 3, у яких радіус вигину (RСВ) верхніх частин вибраний із співвідношення (3), довжина (LСВ) криволінійних верхніх частин вибрана із співвідношення (4), радіус (RСС) вигину криволінійних середніх частин вибраний із співвідношення (5), довжина (RСС) вигину криволінійних середніх частин вибраний із співвідношення (6), довжина (LСН) прямолінійних нижніх частин вибрана із співвідношення (7), а кут ( сн ) нахилу Ковзання криволінійних кінцевих частин верхняків 2, щодо сполучених внапуск криволінійних верхніх частин стійок 3 у вузлах податливості 4 залежить від робочої характеристики жолобчастих спецпрофілів і обумовлене формою їх поперечного перетину і матеріалом. При цьому замки 5 вузлів податливості 4 кріплення забезпечують їх щільне прилягання по всій довжині напустки і створення стабільних зусиль тертя між ними, що забезпечує стабілізацію параметрів робочого опору вузлів податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення у зв'язку з тим, що радіус (Rcb) вигину криволінійних верхніх частин стійок (3) вибраний за умови забезпечення наступного співвідношення: Rсв k 3 Rвк , (3) де: R св - радіус вигину криволінійної верхньої частини стійки (3), мм; Rвк - радіус вигину криволінійної кінцевої частини верхняка (2), мм; k 3 - коефіцієнт пропорційності; k 3 0,9 1,0 . За рахунок цього у вузлах податливості 4 кожної рами 1 в період навантаження кріплення сили тертя між криволінійними кінцевими частинами верхняків 2 і криволінійними верхніми частинами стійок 3 створюють не пилкоподібну, а плавно наростаючу характеристику робочого опору, а досягши геомеханічної рівноваги системи «кріплення масив» забезпечують стабільну проектну величину робочого опору. При цьому відхилення величини робочого опору кріплення від проектної величини не перевищують допустимі ± 10-12 %. 13 54759 14 При гірничому тиску, що перевищує опір подашенню, як до осьових навантажень, так і до бічних тливості кріплення криволінійні кінцеві частини ідо косонаправлених навантажень. верхняків 2 і криволінійні верхні частини стійок З, Приведені відомості підтверджують промислощо скріплені замками 5 у вузлах податливості 4, ву придатність триланкового металевого арочного під дією зсуву масиву гірничих порід, ковзають податливого кріплення, що заявляється, яке може один щодо одного, внаслідок чого змінюється геобути виготовлене на будь-якому підприємстві гірметрія і поперечний перетин рам 1. ничого машинобудування і може знайти широке Стала геомеханічна рівновага системи «кріпвикористання в гірничій промисловості для кріплення - масив» забезпечується силами тертя конлення гірничих виробок в різних, зокрема складтактних поверхонь криволінійних кінцевих частин них, гірничо-геологічних умовах. верхняків 2 і криволінійних верхніх частин стійок 3, Перелік позначень тобто силами опору у вузлах податливості 4, ство1. рама рюваними замками 5. 2. верхняк В період навантаження кріплення взаємне ко3. стійка взання криволінійних кінцевих частин верхняків 2 і 4. вузол податливості криволінійних верхніх частин стійок 3 в податли5. замок вому режимі здійснюється із забезпеченням стабіLBC - довжина криволінійної середньої частильної величини робочого опору, який потрібний ни верхняка (2), мм; для нормальної роботи податливого кріплення. LB - довжина розгортки верхняка (2), мм; У подальший період роботи кріплення в податливому режимі при гірничому тиску, що перевищує опір податливості кріплення при проміжній геомеханічній рівновазі системи «кріпленнямасив», під дією подальшого зсуву масиву гірничих порід процес плавного ковзання криволінійних кінцевих частин верхняків 2 відносно криволінійних верхніх частин стійок 3, що скріплені замками 5 у вузлах податливості 4, постійно повторюється. Це відбувається до тих пір, поки не встановиться кінцева геомеханічна рівновага системи «кріплення-масив» в новому стані, аж до вичерпання всієї величини конструктивної податливості кріплення. Після вичерпання всієї величини конструктивної податливості кріплення його поперечний перетин досягає мінімальної величини і кріплення переходить в жорсткий режим роботи. Але металеве арочне податливе кріплення до цього стану, зазвичай, не доводять. Вибрані співвідношення (1-7) і вираз (8), а також коефіцієнти пропорційності (k1-k7) формують оптимальне поєднання основних геометричних параметрів і якнайкращу форму кріплення, що забезпечують найбільш раціональне співвідношення його основних характеристик таких як: несуча здатність, величина конструктивної податливості, стабільність величини робочого опору кріплення в інтервалі конструктивної податливості, достатньо великий поперечний перетин рам кріплення для нормальної і безпечної роботи персоналу і розміщення устаткування усередині кріплення при забезпеченні мінімальної металоємності, а також собівартості виготовлення і монтажу. За рахунок оптимізації геометричних параметрів кріплення, зокрема радіусів кінцевих ділянок сегментів, що сполучаються, (верхняка і стійок), збільшується податливість кріплення на 150-250 мм, а також підвищується його стійкість по відно k1 - коефіцієнт пропорційності; k1 0,4 0,6 ; Rвк - радіус вигину криволінійної кінцевої частини верхняка (2), мм; R вс - радіус вигину криволінійної середньої частини верхняка (2), мм; k 2 - коефіцієнт пропорційності; k 2 1,5 1,7 ; R св - радіус вигину криволінійної верхньої ча стини стійки (3), мм; Rвк - радіус вигину криволінійної кінцевої частини верхняка (2), мм; k 3 - коефіцієнт пропорційності; k 3 0,9 1,0 ; L св - довжина криволінійної верхньої частини стійки (3), мм; L c - довжина розгортки стійки (3), мм; k 4 - коефіцієнт пропорційності; k 4 0,3 0,4 ; R cc - радіус вигину криволінійної середньої частини стійки (3), мм; R св - радіус вигину криволінійної верхньої частини стійки (3), мм; k 5 - коефіцієнт пропорційності; k 5 11 13 ; , , LCC - довжина вигину криволінійної середньої частини стійки (3), мм; L c - довжина розгортки стійки (3), мм; k 6 - коефіцієнт пропорційності; k 6 0,2 0,35 ; L сн - довжина прямолінійної нижньої частини стійки (3), мм; LС - довжина розгортки стійки (3), мм; k 7 коефіцієнт пропорційності; k 7 0,1 0,3 ; сн - кут нахилу прямолінійної нижньої части ни стійки (3) до вертикалі, град, °. сн 4 7 . 15 Комп’ютерна верстка В. Мацело 54759 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601