Металеве арочне податливе кріплення

1 Металеве арочне податливе кріплення, що включає з'єднані між собою багатоланкові рами, кожна з яких містить скріплені вузлами податливості верхняк і стояки, виготовлені із шахтного спецпрофшю і виконані з криволінійними частинами і прямолінійними кінцевими ділянками, з'єднаними внапусток у вузлах податливості за допомогою замків так, що верхняк охоплює стояки, яке відрізняється тим, що довжина прямолінійної кінцевої ділянки стояка (Ц п ) виконана рівною довжині напустки у вузлі податливості (І_н), а довжина прямолінійної кінцевої ділянки верхняка (LBn) виконана більшою, ніж довжина напустки у вузлі податливості (І_н) рами, і визначена зі співвідношення повідає куту ( а ) нахилу подовжньої осі вузла податливості до вертикальної осі симетрії рами, що дорівнює а =7-32° З Металеве арочне податливе кріплення за пп 1 і 2, яке відрізняється тим, що криволінійна частина кожного стояка рами виконана з радіусом вигину (Кск), вибраним із виразу ne ~ h LL 22 ne Ц п - довжина прямолінійної кінцевої ділянки верхняка, мм, Кі - коефіцієнт конструктивної податливості, Кі=1,9-3,5, LH - довжина напустки у вузлі податливості, мм 2 Металеве арочне податливе кріплення за п 1, яке відрізняється тим, що прямолінійні кінцеві ділянки стояків (Цп) і верхняка (LBn) розташовані до вертикальної осі симетрії рами під кутом, що від де RCK - радіус вигину криволінійної частини стояка, мм, Кг - коефіцієнт спрямованості навантаження, що діє на раму, К2 = 0,8-1,2, LCK - довжина дуги криволінійної частини стояка, мм, а - кут нахилу подовжньої осі вузла податливості до вертикальної осі симетрії рами, град, а = 732°, при цьому центр вибраного радіуса (RCK) вигину криволінійної частини кожного стояка розташований на рівні підошви рами 4 Металеве арочне податливе кріплення за пп 13, яке відрізняється тим, що вузол податливості рами розташований так, що його центр знаходиться на висоті (Нп) від підошви рами, вибраної з виразу Нп=Кз Нр, (3) де Н п - висота розташування центра вузла податливості від підошви рами, мм, К3 - коефіцієнт мінімізації згинаючого моменту у вузлі податливості, Кз = 0,41 - 0,82, Н р - висота перерізу рами у просвіті, мм Корисна модель відноситься до гірничої промисловості, зокрема, до металевих арочних податливих кріплень і може бути використаний для кріплення гірничих виробок у різних, у тому числі складних, гірничо-геологічних умовах Відомо, ЩО ДЛЯ кріплення й підтримки гірничих виробок вугільних, рудникових і сланцевих шахт застосовують жорсткі й податливі кріплення Жорсткі кріплення застосовують, головним чином, в умовах із постійним і незначним гірським тиском Податливі кріплення застосовують переважно в складних гірничо-геологічних умовах У складних гірничо-геологічних умовах, як правило, використовують багатоланкові (переважно трьохланкові, чотирьохланкові й п'ятиланкові) U^KTLH, (1)де со О) О) CD 6994 металеві арочні податливі кріплення Трьохланкові металеві арочні податливі кріплення рекомендуються для гірничих виробок з очікуваним зсувом порід покрівлі до 500мм Чотирьохланкові й п'ятиланкові металеві арочні податливі кріплення рекомендуються для гірничих виробок з очікуваним зсувом порід покрівлі від 500мм до 1000мм і більш З рівня техніки широко відома безліч багатоланкових аркових податливих кріплень, застосовуваних для горизонтальних гірничих виробок, що мають різну форму й типорозміри [«Рамные крепи горных выработок», обзорная информация и справочные материалы, ЦБНТИ ДонУГИ Госуглепрома Украины, Донецк, 1992, 33 с с 1-9, рис 1, 4, 5, SU, №1244331, А1, 4МПК E21D 11/14, заявл 15 011985, опубл 15 07 1986 бюл №26, SU, №1479661, А1, 4МПК E21D 11/14, заявл 24 06 1987, опубл 15 05 1989 бюл №18, SU, №1504347, А1, 4МПК E21D 11/14, заявл 08 07 1987, опубл 30 08 1989 бюл №32, UA, №18737, С1, 5МПК E21D 11/14, заявл 28 06 1994, опубл 25 12 1997, бюл №6, UA, №52340, А, 7МПК E21D 11/14, заявл 11 04 2002, опубл 16 12 2002, бюл №12, RU, №2065056, С1, 6МПК E21D 11/14, заявл 22 02 1994, опубл 10 08 1996] Багатоланкове металеве арочне податливе кріплення (надалі металеве арочне податливе кріплення чи кріплення), звичайно, включає з'єднані між собою багатоланкові рами, кожна з яких містить скріплені вузлами податливості верхняк і стояки, виготовлені із шахтного спецпрофілю і з'єднані внапустку кінцевими ділянками у вузлах податливості за допомогою замків так, що верхняк розташований із зовнішнього чи внутрішнього боку стояків У першому випадку верхняк охоплює стояки Ця схема установки верхняка є найбільш надійною й поширеною У другому випадку верхняк закріплений за ПІДВІСНОЮ схемою, тобто стояки охоплюють верхняк Зсув масиву гірських порід із боку покрівлі гірничої виробки супроводжується впливом на рами кріплення зусиль, що навантажують (навантаження), під дією яких у вузлах податливості відбувається взаємне ковзання ланок, що сполучаються, з одночасною зміною перетину рами У процесі експлуатації кріплення в податливому режимі під впливом зростаючого навантаження й досягнення значення, що перевершує силу тертя ковзання між ланками, що сполучаються, у вузлах податливості (робочий опір кріплення), верхняк рами зміщається відносно стояків При цьому в процесі просідання верхняка рами під навантаженням збільшується довжина напустки у вузлах податливості і пропорційно наростає робочий опір кріплення Однак 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 у початковий період роботи кріплення після зведення в гірничій виробці, так і в період його тривалої експлуатації у податливому режимі Тільки В цьому випадку металеве арочне податливе кріплення може бути використане з максимальною ефективністю, тому що будуть цілком реалізовані м МІЦНІСТНІ характеристики на всьому інтервалі конструктивної податливості З рівня техніки відоме аналогічне заявляемому металеве арочне податливе кріплення, що включає з єднані між собою багатоланкові рами, кожна з яких містить скріплені вузлами податливості верхняк і стояки, виготовлені із шахтного спецпрофілю і виконані з криволінійними частинами і прямолінійними кінцевими ділянками, з'єднаними внапустку у вузлах піддатливості за допомогою замків так, що верхняк охоплює стояки [«Многозвенная арочная крепь с увеличенной податливостью», заявка ФРГ №2546493, В1, 2МПК E21D 11/18, заявл 17 10 1975, опубл ЗО 12 1976, аналог] Верхняк і стояки кожної рами включають дві прямолінійні кінцеві ділянки і розташовану між ними криволінійну частину, а у вузлах податливості скріплені замками Прямолінійні кінцеві ділянки верхняка й стояків кожної рами, взаємодіючі у вузлах податливості, виконані однакової довжини, що свідомо більше, ніж довжина їх напустки, а також більше, ніж розрахункова величина конструктивної податливості За рахунок цього кріплення володіє збільшеною понад необхідною зоною податливості, що може суттєво перевищувати розрахункову величину конструктивної податливості Це передбачено для припасування ланок (верхняка й стояків) рам кріплення під поперечний переріз виробки, що вчерні має завищені розміри внаслідок нерівностей стінок і покрівлі При цьому надається можливість утворити збільшений чи зменшений поперечний переріз кріплення шляхом припасування її ланок по фактичному перетину виробки Для цього прямолінійні частини сполучених у вузлах податливості ланок зміщають на необхідну величину за формою виробки і скріплюють замками, але в межах, що дозволяють зберегти розрахункову величину конструктивної податливості кріплення, потрібну для підтримки виробки в процесі експлуатації Основним недоліком конструкції цього кріплення є те, що в процесі його експлуатації неможливо забезпечити постійний робочий опір кріплення, у зв'язку з чим робоча характеристика кріплення приймає характер наростаючого опору Викликано це тим, що в процесі роботи кріплення в податливому режимі й просідання верхняка рами під навантаженням довжина напустки прямолінійних кінцевих частин сполучених ланок (верхняка й стояків) у вузлах податливості безперервно збільшується аж до вичерпання прийнятої величини конструктивної податливості У результаті, за рахунок збільшення взаємодіючих контактних поверхонь прямолінійних кінцевих частин, що сполучаються, сполучених ланок у вузлах податливості пропорційно наростає і робочий опір кріплення аж до переходу в жорсткий режим роботи Крім того, рами кріпи при установці можуть 6994 мати різні перетини і початкові довжини напустки прямолінійних кінцевих частин сполучених ланок у вузлах податливості. Тому рами кріплення будуть мати і різні величини, як початкового опору після зведення їх у гірничій виробці, так і проміжного опору гірському тиску в процесі роботи в будь-який наступний момент просідання верхняка рами під навантаженням. Це приводить до зниження надійності й безпеки відомого кріплення. З рівня техніки також відоме аналогічне заявляемому і співпадаюче з ним по призначенню, кількості загальних ознак і технічному результату, що досягається, металеве арочне податливе кріплення, що включає з'єднані між собою багатоланкові рами, кожна з яких містить скріплені вузлами податливості верхняк і стояки, виготовлені із шахтного спецпрофілю і виконані з криволінійними частинами і прямолінійними кінцевими ділянками, з'єднаними внапустку у вузлах податливості за допомогою замків так, що верхняк охоплює стояки [«Металлическая арочная податливая крепь», RU, №2029871, С1, 6МПК E21D 11/14, заявл. 28.11.91, опубл. 27.02.1995, бюл. №6, прототип]. Прямолінійні кінцеві частини виконані на обох кінцях стояків і верхняка і мають однакову довжину, меншу величини напустки у вузлах податливості. Верхняк установлений з можливістю взаємодії прямолінійних кінцевих ділянок із криволінійною частиною стояків. Радіус вигину криволінійної частини стояків однаковий незалежно від ширини кріплення. Довжина прямолінійних ділянок верхняка від криволінійної частини до точки сполучення визначена по формулі. Один із стояків може бути виконаний подовженим, а вісь верхняка нахилена до вертикальної осі кріплення під кутом, обраним по формулі. Як замки можуть бути використані болтові чи клинові замки різних типів, що переміщаються разом із прямолінійними кінцевими частинами ланок (верхняка й стояків), що з'єднуються, у вузлах податливості. На думку заявника при такім виконанні кріплення забезпечується стабільність опору незалежно від зміни ширини кріплення, тому що розміри кінцевих ділянок взаємодії поверхонь тертя у вузлах податливості будуть практично постійними, а зусилля стиску ланок також не буде змінюватися. Однак сталість ділянок взаємодії поверхонь тертя ланок у вузлах податливості при просіданні верхняка кріплення під навантаженням може бути забезпечено тільки в початковий період її навантаження й в ідеальних умовах експлуатації, тобто при дуже незначній величині податливості, що не перевищує довжини так званих технологічних прямолінійних кінцевих ділянок, утворених у процесі виготовлення ланок. Відомо, що довжина згаданих технологічних прямолінійних кінцевих ділянок ланок утворюється в результаті неможливості їхнього кінцевого вигину через сформовану технологію згинання спецпрофілей у валковому згинальному стані і, звичайно, складає 200-280мм, що свідомо набагато менше початкової довжини напустки, що складає, звичайно, не менш 400мм. Надалі, у силу того, що у вузлах податливості сполучені ланки різного радіуса вигину (різної кривизни) криволінійних частин, то зростає, як довжина напустки у вузлах податливості, так і довжина криволінійних частин стояків і верхняка, розташованих між верхнім і нижнім замками, що переміщаються разом із кінцями згаданих ланок. У зв'язку з тим, що ланки мають різний радіус вигину криволінійних частин, то на роботу кріплення в податливому режимі починає суттєво впливати неминуче збільшення відстані між криволінійними частинами, а також зміна кутів між подовжніми осями ланок, що сполучаються, на ділянках їхньої взаємодії у вузлах податливості. З цієї причини у вузлах податливості виникає розбіжність кутів між подовжніми осями ланок, що сполучаються, на ділянках їхньої взаємодії, збільшуються згинальні моменти й зусилля затягування замків за рахунок широко відомого ефекту самозатягування. Крім того, як у початковий період перед першим просіданням верхняка рами, так і надалі рівномірний щільний контакт між поверхнями взаємодії прямолінійних кінцевих ділянок і криволінійних частин ланок, що сполучаються, не може бути забезпечений у принципі, тому що відомо, що пляма контакту між прямолінійною й криволінійною поверхнями теоретично дає крапку, у кращому випадку - лінію, але ніяк не поверхню. Таким чином, основним недоліком конструкції цього кріплення є те, що в процесі його експлуатації неможливо забезпечити постійний робочий опір кріплення, у зв'язку з чим робоча характеристика кріплення приймає характер наростаючого опору. Задачею корисної моделі є в металевому арочному податливому кріпленні шляхом вибору оптимальних довжин прямолінійних кінцевих ділянок верхняка й стояків на ділянках їхньої взаємодії у вузлах податливості і незмінної довжини їх напустки на всьому інтервалі конструктивної податливості забезпечити оптимальну робочу характеристику кріплення, тобто стабільний (постійний) чи пологонаростаючий робочий опір кріплення під навантаженням при мінімальних значеннях розкиду величини згаданого робочого опору у всьому інтервалі значень конструктивної податливості, що суттєво підвищує його надійність при експлуатації у складних гірничо-геологічних умовах. Поставлена задача вирішується тим, що в металевому арочному податливому кріпленні, що включає з'єднані між собою багатоланкові рами, кожна з яких містить скріплені вузлами податливості верхняк і стояки, виготовлені із шахтного спецпрофілю, виконані з криволінійними частинами і прямолінійними кінцевими ділянками, з'єднаними внапустку у вузлах податливості за допомогою замків так, що верхняк охоплює стояки, відповідно до корисної моделі, довжина прямолінійної кінцевої ділянки стояка (І_сп) виконана рівною довжині напустки у вузлі податливості (І_н), а довжина прямолінійної кінцевої ділянки верхняка (І_вп) виконана більшою, ніж довжина напустки у вузлі податливості (І_н) рами і визначена зі співвідношення: LBn=Ki LH, (1) 6994 де: І_вп - довжина прямолінійної кінцевої ділянки верхняка, mm; ki - коефіцієнт конструктивної податливості; ki =1,9-3,5; І_н - довжина напустки у вузлі податливості, мм. Приведені ознаки корисної моделі, є суттєвими, тому що в сукупності, достатні для забезпечення працездатності, рішення поставленої задачі, а кожний окремо необхідний для ідентифікації кріплення, що заявляється. Нова сукупність загальних і відмітних від прототипу суттєвих ознак, якими характеризується удосконалене кріплення, є достатньою у всіх випадках, на які поширюється обсяг правового захисту, тому що вирішує поставлену задачу. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак кріплення, у тому числі відмітних при їхній взаємодії із загальними ознаками, у забезпеченні його нових технічних властивостей, обумовлених розв'язуваною задачею, полягає в наступному. Так, в удосконаленому кріпленні виконання довжини прямолінійної кінцевої ділянки стояка (І_сп), рівною довжині напустки у вузлі податливості (І_н), а довжини прямолінійної кінцевої ділянки верхняка (І_вп) більшою, ніж довжина напустки у вузлі податливості (І_н) рами, і вибір її (L-вп) із співвідношенням (1) забезпечує постійну довжину напустки в процесі просідання верхняка під навантаженням у податливому режимі. Обумовлено це тим, що, як у початковий момент після зведення кріплення, так і при його роботі під навантаженням у податливому режимі, у процесі просідання верхняка довжина взаємодіючих кінцевих частин ланок (верхняка й стояків), а, отже, і площа поверхонь їхнього тертя у вузлах податливості залишається незмінною. За рахунок цього забезпечується оптимальна робоча характеристика кріплення, тобто стабільний (постійний) чи пологонаростаючий робочий опір кріплення під навантаженням при мінімальних значеннях розкиду величини згаданого робочого опору у всьому інтервалі значень конструктивної податливості, аж до його вичерпання й переходу кріплення в жорсткий режим роботи. Крім того, при роботі удосконаленого кріплення у вузлах податливості кути нахилу подовжніх осей ланок, що сполучаються, на ділянках їхньої взаємодії до вертикальної площини симетрії рами рівні і залишаються незмінними, у результаті чого стабілізуються, як згинальні моменти у вузлах податливості, так і зусилля затягування замків. При цьому самозатягування замків не відбувається у зв'язку з тим, що виключаються причини його викликаючи. Це суттєво підвищує надійність кріплення при роботі його у податливому режимі в складних гірничо-геологічних умовах. Приведений у співвідношенні (1) діапазон значень коефіцієнта конструктивної податливості (Кі= 1,9 - 3,5) визначений дослідним шляхом і є оптимальним для удосконаленого кріплення, тому що забезпечує найкраще сполучення величини конструктивної податливості і несучої здатності кріплення при роботі його у податливому режимі в складних гірничо-геологічних умовах. 8 Вибір коефіцієнта конструктивної податливості (Кі) менше нижньої межі (Кі =1,9) недоцільний, тому що при цьому суттєво зменшуються величина конструктивної податливості, що знижує надійність при роботі його у податливому режимі в складних гірничо-геологічних умовах. Вибір коефіцієнта конструктивної податливості (Кі) більше верхньої межі (Кі = 3,5) також недоцільний, тому що при цьому суттєво зменшується несуча здатність (міцність) кріплення, що знижує надійність при роботі його у податливому режимі в складних гірничо-геологічних умовах. Таким чином, в удосконаленому металевому арочному податливому кріпленні за рахунок вибору оптимальних довжин прямолінійних кінцевих ділянок верхняка й стояків на ділянках їхньої взаємодії у вузлах податливості і незмінної довжини їх напустки забезпечується оптимальна робоча характеристика кріплення, тобто стабільний (постійний) чи пологонаростаючий робочий опір кріплення під навантаженням при мінімальних значеннях розкиду величини згаданого робочого опору у всьому інтервалі значень конструктивної податливості, що суттєво підвищує його надійність при експлуатації у складних гірничо-геологічних умовах. Кріплення має й інші відмітні ознаки, що доповнюють і характеризують корисну модель в окремих випадках його виконання і використовуються для поліпшення його технічних властивостей. У металевому арочному податливому кріпленні, відповідно до корисної моделі, прямолінійні кінцеві ділянки стояка (І_сп) і верхняка (І_вп) розташовані до вертикальної осі симетрії рами під кутом, що відповідає куту (а) нахилу подовжньої осі вузла податливості до вертикальної осі симетрії рами, рівним а = 7-32°. Приведений діапазон значень кута (а) нахилу подовжньої осі вузла податливості до вертикальної осі симетрії рами (а = 7-32°) визначений дослідним шляхом і є оптимальним для удосконаленого кріплення, тому що забезпечує раціональне положення вузла податливості з погляду характерних внутрішніх зусиль у ланках рами, постійну характеристику конструктивної податливості й оптимальну форму перетину рами у світлі з високою несучою здатністю при роботі його в податливому режимі в складних гірничо-геологічних умовах. Вибір значення кута (а) нахилу подовжньої осі вузла податливості до вертикальної осі симетрії рами менше нижньої межі (а = 7°) недоцільний, тому що форма рами наближається до циркульної, що суттєво знижує величину її робочого опору в податливому режимі. Вибір значення кута (а) нахилу подовжньої осі вузла податливості до вертикальної осі симетрії рами більше верхньої межі (а = 32°) також недоцільний, тому що при цьому погіршуються умови роботи вузла податливості. Викликано це тим, що характерний напрямок дії головного вертикального зусилля, що навантажує, з боку покрівлі гірничої виробки (навантаження) і напрямок ковзання прямолінійних кінцевих ділянок взаємодіючих ланок будуть не збігатися, що різко погіршить нормальне спрацьовування вузла податливості. 6994 У металевому арочному податливому кріпленні, ВІДПОВІДНО до корисної моделі, криволінійна частина кожного стояка рами виконана з радіусом вигину (Иск), обраним із вираження L C K 180 RCK-K 2 L C K Q T T , (2) де RCK - радіус вигину криволінійної частини стояка, мм, К2 - коефіцієнт спрямованості навантаження, що діє на раму, К 2 =0,8-1,2, Іск - довжина дуги криволінійної частини стояка, mm, a - кут нахилу подовжньої осі вузла податливості до вертикальної осі симетрії рами, град , а = 7-32°, тт = 3,14, при цьому центр обраного радіуса (RCK) вигину криволінійної частини кожного стояка розташований на рівні підошви рами Виконання криволінійної частини кожного стояка рами з радіусом вигину (RCK), обраним із вираження (2) забезпечує таку кривизну стояка, при якій кріплення здобуває оптимальну форму, близьку до прогресивної еліпсоїдної, і забезпечуючу найкраще сполучення вагової, МІЦНІСТНОІ і робочої характеристик при роботі в податливому режимі в складних гірничо-геологічних умовах Приведений у вираженні (2) діапазон значень коефіцієнта спрямованості навантаження, що діє на раму (К 2 = 0,8-1,2), визначений дослідним шляхом і є оптимальним для удосконаленого кріплення, тому що забезпечує найкраще сполучення величини конструктивної податливості й величини робочого опору кріплення при роботі його в податливому режимі в складних гірничо-геологічних умовах Вибір коефіцієнта спрямованості навантаження (К2) менше нижньої межі (К 2 = 0,8) недоцільний, тому що при цьому суттєво зменшуються перетин кріплення у СВІТЛІ й простір для розміщення технологічного устаткування й персоналу Вибір коефіцієнта спрямованості навантаження (К2) більше верхньої межі (К2 = 1,2) також недоцільний, тому що форма рами наближається до циркульної, що збільшує металоємність і суттєво знижує іі несучу здатність (МІЦНІСТЬ) Вибір центра радіуса (RCK) вигину криволінійної частини кожного стояка на рівні підошви рами забезпечує формування криволінійної частини стояка такої форми, при якій рама й кріплення здобувають оптимальну форму, близьку до прогресивної еліпсоїдної У металевому арочному податливому кріпленні, ВІДПОВІДНО до корисної моделі, вузол податливості рами розташований так, що його центр знаходиться на висоті (Нп) від підошви рами, обраної з вираження Нп =Кз- Нр, (3) де Нп- висота розташування центра вузла податливості від підошви рами, мм, Кз - коефіцієнт мінімізації згинаючого моменту у вузлі податливості, К 3 = 0,41-0,82, Н р - висота перетину рами у СВІТЛІ, ММ Приведене вираження (3) визначено дослід 10ним шляхом і забезпечує вибір оптимального положення центра вузла податливості від підошви рами на висоті Нп, при якій у цій зоні внутрішні згинальні моменти, мають мінімальні чи близькі до нуля значення При такім положенні центра вузла податливості створюються сприятливі умови для того, щоб забезпечити оптимальну робочу характеристику кріплення, тобто стабільний (постійний) чи пологонаростаючий робочий опір кріплення під навантаженням при мінімальних значеннях розкиду величини згаданого робочого опору у всьому інтервалі значень конструктивної податливості, що суттєво підвищує його надійність при експлуатації у складних гірничо-геологічних умовах Це досягається за рахунок мінімізації значень згинальних моментів, що діють у вузлах податливості рами кріплення Приведений у вираженні (3) діапазон значень коефіцієнта мінімізації згинаючого моменту (Кз = 0,41-0,82), визначений дослідним шляхом і є оптимальним для удосконаленого кріплення, тому що відображає інтервал конкретних схем навантаження в шахтних умовах, при якому епюра згинальних моментів перетинає нейтральну вісь контуру рами кріплення в зоні розташування центра вузла податливості на висоті Нп від підошви рами Вибір коефіцієнта мінімізації згинаючого моменту (Кз) менше нижньої межі (Кз =0,41) недоцільний, тому що при цьому зменшується довжина криволінійної частини стояка й величина конструктивної податливості, а характеристика постійного опору кріплення порушується Вибір коефіцієнта мінімізації згинаючого моменту (Кз) більше верхньої межі (Кз = 0,82) недоцільний, тому що при цьому вузол податливості виявляється в зоні підвищеного внутрішнього згинаючого моменту, що також приводить до викривлення робочої характеристики, збільшенню розкиду ґі значень, при цьому додатково порушується плавність робочої характеристики кріплення З рівня техніки заявником не виявлені рішення, що мають ознаки, які збігаються зі згаданими ВІДМІТНИМИ ознаками пропонованої корисної моделі Надалі корисна модель пояснюється докладним описом конструкції металевого арочного податливого кріплення з посиланнями на прикладені креслення На Фіг 1 зображено металеве арочне податливе кріплення, вихідне положення На Фіг 2 зображене металеве арочне податливе кріплення, робоче положення під навантаженням На Фіг 3 зображений виносний елемент А на Фіг 2 На Фіг 4 зображений виносний елемент Б на Фіг 2 Металеве арочне податливе кріплення включає з'єднані між собою багатоланкові рами 1, кожна з яких містить скріплені вузлами 2 податливості ланки, у тому числі верхняк 3 і стояки 4, виготовлені із шахтного спецпрофілю і виконані з криволінійними частинами 5 (верхняка 3), 6 (стояків 4) і прямолінійними кінцевими ділянками 7 (верхняка 3), 8 (стояка 4), з'єднаними внапустку у вузлах 2 11 6994 12 податливості за допомогою замків 9 так, що верхвості до вертикальної осі симетрії рами 1, град.; а няк 3 охоплює стояки 4. = 7-32°; Довжина прямолінійної кінцевої ділянки 8 стоІ_н - довжина напустки у вузлі 2 податливості, яка 4 (І_сп) виконана рівною довжині напустки у мм. вузлі 2 податливості (І_н), а довжина прямолінійної Металеве арочне податливе кріплення звокінцевої ділянки 7 верхняка 3 (І_вп) виконана більдять у гірничій виробці таким чином. шою, ніж довжина напустки у вузлі 2 податливості Після огляду вибою й збирання породи по пе(І_н) рами 1 і визначена зі співвідношення: риметру гірничої виробки роблять розчищення місць для установки стояків 4. Івп-Кгін, (1) Стояки 4 установлюють по черзі в лунки чи на де: І_вп - довжина прямолінійної кінцевої ділянопорні плити /на кресленнях не показане/ на відки верхняка 3, мм; стані, що відповідає проектній ширині рами 1 кріпКі - коефіцієнт конструктивної податливості; Кі лення. =1,9-3,5; Потім стояки 4 скріплюють з аналогічними стоІ_н - довжина напустки у вузлі 2 податливості, яками 4 суміжної рами 1 за допомогою міжрамних мм. стяжок /на кресленнях не показане/, забезпечуючи Верхняк 3 може бути виконаний радіусом RB, розрахунковий інтервал розташування (крок) рам 1 як цільним, так і складеним. кріплення. Прямолінійні кінцеві ділянки стояка 4 (І_сп) і Положення стояків 4 на опорних плитах фікверхняка 3 (І_вп) розташовані до вертикальної осі сують у проектному положенні за допомогою упосиметрії рами 1 під кутом, що відповідає куту (а) рів /на кресленнях не показане/. нахилу подовжньої осі вузла 2 податливості до Потім роблять монтаж верхняка 3. вертикальної осі симетрії рами, рівним а = 7-32°. Для цього прямолінійні кінцеві ділянки 7 верхКриволінійна частина 6 кожного стояка 4 рами няка 3 з'єднують внапустку /порядку 400мм/ із 1 виконана з радіусом вигину (RCK), обраним із прямолінійними кінцевими ділянками 8 стояків 4 у вираження: вузлах 2 податливості за допомогою замків 9 так, LCK-180 - КО•L (2) що верхняк 3 охоплює стояки 4, рама 1 прийняла сиг атт проектне положення, при якому величина конструде: RCk - радіус вигину криволінійної частини 6 ктивної податливості в залежності від гірничостояка 4, мм; геологічних умов відповідала проектній і складала, К2 - коефіцієнт спрямованості навантаження, наприклад, 500-1000мм чи більш. що діє на раму 1; Замки 9 затягують зусиллям, що забезпечує К 2 =0,8-1,2; проектну величину тертя ковзання у вузлах 2 поЦк - довжина дуги криволінійної частини 6 стодатливості, тобто необхідну величину опору кріпяка 4, мм; лення, що протидіє навантаженню, яке впливає на а - кут нахилу подовжньої осі вузла 2 податлинеї при зсуві масиву гірських порід із боку покрівлі вості до вертикальної осі симетрії рами 1, град.; а гірничої виробки. = 7-32°; Після цього верхняк 3 скріплюють з аналогічтт = 3,14, ним верхняком 3 раніше встановленої суміжної при цьому центр обраного радіуса (RCK) вигину рами 1 за допомогою міжрамних стяжок /на крескриволінійної частини 6 кожного стояка 4 розташоленнях не показане/. ваний на рівні підошви рами 1. Шляхом послідовного з'єднання рам 1 по довРадіус Rck вигину криволінійної частини 6 стожині гірничої виробки металеве арочне податливе яка 4 може бути менше, рівен або більше ширини кріплення зводять у проектне положення. В р рами 1 у підошви. Металеве арочне податливе кріплення працює Вузол 2 податливості рами 1 розташований наступним чином. так, що його центр знаходиться на висоті (Нп) від У процесі утворення навколо контуру виробки підошви рами 1, обраної з вираження: зони непружних деформацій відбувається всебічНп = Кз- Нр, (3) не обтиснення кріплення по периметру порушениде: Н п - висота розташування центра вузла 2 ми породами. податливості від Тиск гірських порід із боку боків сприймається підошви рами 1, мм; стояками 4 кріплення. Кз - коефіцієнт мінімізації згинаючого моменту Тиск гірських порід із боку покрівлі сприймау вузлі 2 податливості; ється верхняками 3 кріплення. К 3 = 0,41-0,82; У зв'язку з тим, що довжини прямолінійних кінНр - висота перетину рами 1 у світлі, мм. цевих ділянок 8 стояків 4 (І_сп) виконані рівними При цьому висота (Нп) розташування центра довжинам напусток у вузлах 2 податливості (І_н), а вузла 2 податливості для факультативного контдовжини прямолінійних кінцевих ділянок 7 верхняролю геометричне зв'язана з параметрами ланок ків 3 (І_вп) виконані більшими, ніж довжини напусрами 1 у такий спосіб: ток у вузлах 2 податливості (І_н) рам 1 і визначені Нп =RCK-Sina+0,5 • І_н • Cosa, (4) зі співвідношенням (1), забезпечуються постійні де: Нп- висота розташування центра вузла 2 довжини напусток (І_н) у процесі просідання верхподатливості від підошви рами 1, мм; няків 3 рам 1 кріплення під навантаженням у подаRCk - радіус вигину криволінійної частини 6 тливому режимі, у тому числі при косо спрямовастояка 4, мм; ному навантаженні. a - кут нахилу подовжньої осі вузла 2 податлиЗа рахунок того, що прямолінійні кінцеві ділян 13 6994 14 Як у початковий момент після зведення кріпки 8, 7 стояків 4 (І_сп) і верхняків 3 (І_вп) розташолення, так і при її роботі під навантаженням у повані до вертикальної осі симетрії рам 1 під кутами, датливому режимі в процесі просідання верхняків що відповідають кутам (а) нахилу подовжніх осей З довжини взаємодіючих прямолінійних кінцевих вузлів 2 податливості до вертикальної осі симетрії ділянок 7, 8 верхняків 3 і стояків 4, а, отже, і площі рами 1, рівними а = 7-32°, забезпечується раціоповерхонь їхнього тертя у вузлах 2 податливості нальне положення вузлів 2 податливості з погляду залишаються незмінними характерних внутрішніх зусиль у ланках рам 1, постійна характеристика конструктивної податлиУ процесі роботи кріплення цей процес багавості й оптимальна форма перетинів рам 1 кріпторазово повторюється лення у світлі з високою несучою здатністю За рахунок цього забезпечується оптимальна робоча характеристика кріплення, тобто стабільЗавдяки тому, що криволінійні частини 6 стояний (постійний) ЧИ пологонаростаючий його робоків 4 рам 1 виконані з радіусами вигину (RCK), обчий опір під навантаженням при мінімальних знараними з вираження (2), а центри обраних радіусів ченнях розкиду величини згаданого робочого (RCK) розташовані на рівні підошви рами 1, забезопору у всьому інтервалі значень конструктивної печується така кривизна стояків 4, при якій кріпподатливості (500-1000мм і більш) аж до його вилення здобуває оптимальну форму, близьку до черпання прогресивної еліпсоїдної, що забезпечує найкраще сполучення вагової, мщністної і робочої характеПри вичерпанні всього інтервалу конструктивристик ної податливості прямолінійні кінцеві ділянки 8 стояків 4 упираються в криволінійні частини 5 верА у зв'язку з тим, що вузли 2 податливості рам хняків З 1 розташовані так, що їхні центри знаходиться на висоті (Нп) від підошви рам 1, обраної з вираження При цьому рами 1 і кріплення у цілому пере(3), досягається розташування центрів вузлів 2 ходять у жорсткий режим роботи податливості від підошви рам 1 на висоті Нп, при Таким чином, в удосконаленому металевому якій у цій зоні внутрішні згинальні моменти, що арочному податливому кріпленні за рахунок вибодіють на рами 1 кріплення, мають мінімальні чи ру оптимальних довжин прямолінійних кінцевих близькі до нуля значення ділянок 7, 8 верхняка 3 (І_вп) і стояків 4 (І_сп) на ділянках їхньої взаємодії у вузлах 2 податливості ( Після зведення кріплення, у процесі всебічнонезмінної довжини їх напустки (LH) забезпечується го його обтиснення порушеними породами, опір оптимальна робоча характеристика кріплення кріплення від нуля плавно збільшується пропорційно навантаженню до проектного - постійного Пропоноване металеве арочне податливе кріробочого значення, при якому, після деякого проплення може бути виготовлено в умовах промиссідання, настає кінцева геомеханічна рівновага лового виробництва з використанням стандартносистеми «кріплення - масив» го устаткування, сучасних спецпрофілей і технології на будь-якім підприємстві гірничого маЗгаданий робочий опір кріплення забезпечушинобудування і може знайти широке застосуванється силами тертя між взаємодіючими у вузлах 2 ня на вугільних шахтах, наприклад, Донбасу для податливості прямолінійними кінцевими ділянками підвищення надійності кріплення й підтримки гір7, 8 верхняків 3 і стояків 4, з'єднаними за допомоничих виробок, а також безпеки персоналу при гою замків 9 із необхідним зусиллям затягування веденні гірничих робіт При перевищенні тиску порід над силами терПерелік позначень елементів тя у вузлах 2 податливості рам 1 кріплення, тобто над величиною конструктивного опору кріплення, 1 Рама відбувається плавне прослизання прямолінійних 2 Вузол податливості кінцевих ділянок 7 верхняка 3 щодо прямолінійних 3 Верхняк кінцевих ділянок 8 стояків 4 і часткове просідання 4 Стояк верхняків 3 з одночасною зміною перетинів рам 1 5 Криволінійна частина верхняка З Просідання верхняків 3 і зміна перетинів рам 1 6 Криволінійна частина стояка 4 відбувається доти, поки не установиться геомеха7 Прямолінійна кінцева ділянка верхняка З нічна рівновага системи «кріплення - масив» у но8 Прямолінійна кінцева ділянка стояка 4 вому урівноваженому стані 9 Замок 15 16 6994 Фіг. 1 Фіг. 2 А Фіг. З Комп'ютерна верстка М. Мацело Фіг. 4 Підписне Тираж 28 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 - 4 2 , 01601