Металеве рамне податливе кріплення “кцло”

1. Металеве рамне податливе кріплення, що містить верхняк (1), виконаний з горизонтальною прямолінійною середньою ділянкою, сполученою з двох боків з криволінійними кінцевими ділянками за допомогою криволінійних перехідних ділянок, стійки (2), виконані з криволінійними верхніми кінцевими ділянками, і вузли (3) податливості, утворені сполученими внапустку криволінійними кінцевими ділянками верхняка (1) і криволінійними верхніми кінцевими ділянками стійок (2), виконаними з однаковим радіусом R1 кривизни і скріпленим між собою замками (4), яке відрізняється тим, що стійки (2) по всій довжині виконані криволінійними з радіусом кривизни, відповідним радіусу R1 кривизни їх криволінійних верхніх кінцевих ділянок, який вибирають за формулою: R1=К1.B, (1) де: К1 - коефіцієнт оптимізації кривизни криволінійних кінцевих ділянок верхняка (1) і криволінійних стійок (2), К1=0,87-1,30; В - відстань між криволінійними стійками (2) у підошви кріплення, мм, при цьому радіус (R2) кривизни криволінійних перехідних ділянок верхняка (1) вибирають за формулою: R2=K2.B, (2) де: К2 - коефіцієнт оптимізації кривизни криволінійних перехідних ділянок верхняка (1), К2=0,08-0,15; В - відстань між криволінійними стійками (2) у підошви кріплення, мм, висоту Н кріплення вибирають за формулою: Н=К3.В, (3) де: К3 - коефіцієнт оптимізації висоти кріплення, К3=0,56-0,78; В - відстань між криволінійними стійками (2) у підошви кріплення, мм, довжину L1 горизонтальної прямолінійної середньої ділянки верхняка (1) вибирають за формулою: L1=К4.В, (4) 2 (19) 1 3 26645 4 тково містить анкери (5), встановлені на горизон5. Металеве рамне податливе кріплення, за п. 4, тальній прямолінійній середній ділянці верхняка яке відрізняється тим, що додатково містить ан(1) за допомогою підхватів (6) і кріпильних елеменкери (5а), встановлені на криволінійних перехідних тів. ділянках верхняка (1) за допомогою підхватів (6а) і кріпильних елементів. Корисна модель належить до гірничої промисловості і може бути використана при кріпленні гірничих виробок в різних, в тому числі складних гірничо-геологічних умовах, а також і може бути використана при підтримці гірничих виробок на сполученнях «штрек-лава» при знятті стійок кріплення для переміщення (засування) забійного конвеєра. З рівня техніки відома найбільш близька до корисної моделі за кількістю загальних ознак і результатом, що досягається, арочне податливе кріплення гірничої виробки «КЦЛ», що містить верхняк, виконаний з горизонтальною прямолінійною середньою ділянкою, сполученою з двох боків за допомогою криволінійних перехідних ділянок з криволінійними кінцевими ділянками, стійки, виконані з криволінійними верхніми кінцевими ділянками, і вузли податливості, утворені сполученими внапустку криволінійними кінцевими ділянками верхняка і криволінійними верхніми кінцевими ділянками стійок, виконаними з однаковим радіусом R1 кривизни і сполученими між собою замками [UA 35419 С2 (Кириченко В.Я., Халимендик Ю.М.), 15.10.2003, найбільш близький аналог – прототип]. Нижні частини стійок виконані прямолінійними і розташовані відповідно до патенту України №18737 С2 під кутом 7-11° до вертикалі і нахилені всередину кріплення. Довжина горизонтальної прямолінійної середньої ділянки верхняка дорівнює: A=K1-R 1, де: К1 - коефіцієнт пропорційності горизонтальної прямолінійної середньої ділянки верхняка, К1=0,364-0,450; R1 - радіус кривизни криволінійних кінцевих ділянок верхняка, мм. Криволінійні перехідні ділянки верхняка виконані з радіусом R2 кривизни, який дорівнює: R2=K2·R1 де: К2 - коефіцієнт пропорційності прямолінійної ділянки верхняка, К2=0,630-0,463; R1 - радіус кривизни криволінійних кінцевих частин верхняка, мм. (Згадані вище позначення коефіцієнтів і геометричних параметрів відомого кріплення наведені з патенту UA 35419 С2 і можуть не співпадати з позначеннями коефіцієнтів і геометричних параметрів кріплення, що заявляється, наведеними нижче.) Виконання у верхній частині верхняка горизонтальної ділянки, і вибір згаданих геометричних параметрів перехідних ділянок забезпечують можливість установки здвоєних проміжних стійок тимчасового або постійного посилення. Це декілька підвищує вантажонесучу здатність верхняка кріплення і забезпечує можливість вико ристання кріплення для підтримки гірничих виробок в складних гірничо-геологічних умовах і на сполученнях штрек-лава при знятті стійок кріплення для переміщення (засування) забійного конвейєра. Проте таке кріплення не володіє оптимальними геометричними параметрами і не дозволяє забезпечити оптимальне поєднання, як підвищення площі його поперечного перетину для зручного розміщення технологічного устаткування всередині кріплення, так і його високої несучої здатності. Викликано це тим, що таке кріплення має не оптимальні геометричні параметри верхняка і стійок, зокрема довжину горизонтальної прямолінійної середньої ділянки і радіуси кривизни криволінійних кінцевих і перехідних ділянок верхняка, форму, довжину і радіус кривизни стійок, а також висоту кріплення. У зв'язку з тим, що нижні ділянки стійок виконані прямолінійними, розташовані під кутом 7-11° до вертикалі і нахилені всередину кріплення, суттєво звужується простір всередині кріплення, а також знижується його несуча здатність, оскільки прямолінійні ділянки стійок значно гірше працюють під навантаженням бічного тиску, чим криволінійні. Крім того, відоме кріплення має підвищену висоту і обмежену ширину, обумовлену короткою довжиною горизонтальної ділянки верхняка, і не оптимальні довжину і радіуси кривизни ділянок верхняка і стійок, які не дозволяють сформувати оптимальну форму (обвід) кріплення. Підвищена висота кріплення знижує його вертикальну стійкість і несучу здатність і додатково невиправдано збільшує об'єм порід, що виймаються. Недостатня довжина горизонтальної прямолінійної середньої ділянки верхняка скорочує простір всередині кріплення по ширині, що знижує корисну площу всередині кріплення для раціонального розміщення технологічного устаткування. Крім того, недостатня довжина горизонтальної прямолінійної середньої ділянки обмежує можливості посилення кріплення шляхом установки необхідної кількості стійок посилення (тимчасового або постійного використання) по ширині кріплення для підвищення його опору гірничому тиску в складних гірничо-геологічних умовах експлуатації, що обмежує несучу здатність кріплення. Технічною задачею, на рішення якої направлена корисна модель, є удосконалення геометричної форми кріплення шляхом оптимізації геометричних параметрів верхняка, стійок і кріплення в цілому, зокрема довжини горизонтальної прямолінійної середньої ділянки і радіусів кривизни криволінійних кінцевих і перехідних ділянок верхняка, 5 26645 6 форми, довжини і радіусу кривизни стійок, а також для вирішення поставленого технічної задачі і довисоти кріплення. сягнення технічного результату, а кожен окремо Технічний результат, який досягається при винеобхідний для ідентифікації кріплення, що заявкористанні вдосконаленого кріплення, полягає в ляється. збільшенні його внутрішнього простору для зручЦя сукупність загальних і відмітних від протоного розміщення технологічного устатк ування при типу суттєви х ознак, якими характеризується вдосодночасному забезпеченні високої несучої здатноконалене кріплення, невідома з рівня техніки, є сті і розширенні можливості суттєвого посилення новою і достатньою для всіх випадків, на які розкріплення шляхом установки необхідної кількості повсюджується об'єм правового захисту. рознесених по ширині кріплення стійок посилення. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю Технічна задача вирішується, а технічний ресуттєвих ознак кріплення, зокрема відмітних при їх зультат досягається тим, що в металевому рамвзаємодії із загальними ознаками, в рішенні постаному податливому кріпленні, що містить верхняк, вленої технічної задачі і досягненні технічного ревиконаний з горизонтальною прямолінійною серезультату, полягає в наступному. дньою ділянкою, сполученою з двох боків з кривоУ зв'язку з тим, що стійкі (бічні) по всій довжині лінійними кінцевими ділянками за допомогою кривиконані криволінійними з радіусом кривизни, відволінійних перехідних ділянок, стійки, виконані з повідним радіусу R1 кривизни їх криволінійних веркриволінійними верхніми кінцевими ділянками, і хніх кінцевих ділянок, який вибирають за формувузли податливості, утворені сполученими внапуслою R1 К1·В (1), забезпечується підвищення = тку криволінійними кінцевими ділянками верхняка і несучої здатності кріплення. криволінійними верхніми кінцевими ділянками стіВикликано це тим, що при дії бічного тиску йок, виконаними з однаковим радіусом R1 кривизкриволінійні ділянки криволінійних стійок працюни і скріпленими між собою замками, згідно корисють ефективніше, ніж прямолінійні ділянки стійок ної моделі, стійки по всій довжині виконані відомого кріплення. криволінійними з радіусом кривизни, відповідним Вибраний діапазон значень коефіцієнта К1 у радіусу R1 кривизни їх криволінійних верхніх кінцевказаних межах (К1=0,87-1,30) є оптимальним для вих ділянок, який вибирають за формулою: даного кріплення, визначений дослідним шляхом і R1=K1·B, (1) забезпечує такий радіус R1 кривизни криволінійних де: К1 - коефіцієнт оптимізації кривизни кривостійок і криволінійних кінцевих ділянок верхняка, лінійних кінцевих ділянок верхняка і криволінійних при якому досягається, як розширення внутрішстійок, нього простору кріплення, так і підвищення її несуК1=0,87-1,30; чої здатності. В - відстань між криволінійними стійками у піВибір коефіцієнта К1 менше нижньої межі дошви кріплення, мм, при цьому радіус R2 кривиз(К1=0,87) не доцільний, оскільки при цьому радіус ни криволінійних перехідних ділянок верхняка виR1 кривизни криволінійних стійок надмірно зменбирають за формулою: шується, а внутрішній простір кріплення скорочуR2=K2·B, (2) ється. де: К2 - коефіцієнт оптимізації кривизни кривоВибір коефіцієнта К1 більше верхньої межі лінійних перехідних ділянок верхняка (1), (К1=1,30) також не доцільний, оскільки при цьому К2=0,08-0,15; радіус R1 кривизни криволінійних стійок надмірно В - відстань між криволінійними стійками у пізбільшується, а їх форма наближається до прямодошви кріплення, мм, висоту Н кріплення вибиралінійної, при якій несуча здатність кріплення змеють за формулою: ншується. Н=К3·В, (3) У зв'язку з тим, що радіус R2 кривизни криволіде: К3 - коефіцієнт оптимізації висоти кріпленнійних перехідних ділянок верхняка вибирають за ня, формулою R2=К2·В (2) забезпечується оптимальне К3=0,56-0,78; сполучення горизонтальної прямолінійної середВ - відстань між криволінійними стійками у піньої ділянки верхняка з його кінцевими криволінійдошви кріплення, мм, довжину L1 горизонтальної ними ділянками. прямолінійної середньої ділянки верхняка вибиВибраний діапазон значень коефіцієнта К2 у рають за формулою: вказаних межах (К2=0,08-0,15) є оптимальним для L1=K4·B, (4) даного кріплення, визначений дослідним шляхом і де: К4 - коефіцієнт оптимізації довжини горизозабезпечує такий радіус R2 кривизни криволінійних нтальної прямолінійної середньої ділянки верхняперехідних ділянок верхняка, при якому досягака, ється, як зниження концентраторів напруг, так і К4=0,34-0,54; достатня довжина L3 криволінійних кінцевих діляВ - відстань між криволінійними стійками у пінок верхняка для нормальної роботи вузлів податдошви кріплення, мм, а довжину L2 криволінійних ливості, а також необхідна довжина L1 горизонтастійок вибирають за формулою: льної прямолінійної середньої ділянки для L2=K5·B, (5) забезпечення можливості установки необхідної де: К5 - коефіцієнт оптимізації довжини кривокількості рознесених по ширині кріплення стійок лінійних стійок, посилення. К5=0,53-0,74; Вибір коефіцієнта К2 менше нижньої межі (К2В - відстань між криволінійними стійками у пі0,08) не доцільний, оскільки при цьому радіус R 2 дошви кріплення, мм. Приведені ознаки корисної кривизни криволінійних перехідних ділянок верхмоделі є суттєвими, оскільки в сукупності достатні няка надмірно зменшується, що приводить до збі 7 26645 8 льшення концентраторів напруг при виготовленні довжина (L2) криволінійних стійок, при якій досягаверхняка і зниженню міцності цих ділянок і кріпється їх висока стійкість і необхідна несуча здатлення в цілому. ність кріплення при забезпеченні необхідної велиВибір коефіцієнта К2 більше верхньої межі чини податливості, а також достатній простір для (К2=0,15) також не доцільний, оскільки при цьому розміщення технологічного устатк ування і персорадіус R2 кривизни криволінійних перехідних діляналу всередині кріплення і додатково знижується нок верхняка надмірно збільшується, що привооб'єм порід, що виймаються. дить до зменшення величини податливості в бічВибраний діапазон значень коефіцієнта К5 у них вузлах податливості кріплення, і зменшенню вказаних межах (К5=0,53-0,74) є оптимальним для довжини L1 горизонтальної прямолінійної середданого кріплення, визначений дослідним шляхом і ньої ділянки, що обмежує можливість установки забезпечує таку довжину L2 криволінійних стійок, необхідної кількості стійок посилення. а, відповідно і висоту Н кріплення, при якій досягаУ зв'язку з тим, що висоту Н кріплення вибиється, як підвищення несучої здатності кріплення, рають за формулою Н=К 3·В (3), досягається зментак і формування достатнього простору для розшення висоти кріплення в порівнянні з відомим міщення технологічного устаткування і персоналу кріпленням, що забезпечує стійкість криволінійних всередині кріплення. стійок і необхідну несучу здатність кріплення і доВибір коефіцієнта К3 менше нижньої межі датково знижує об'єм порід, що виймаються. (К5=0,53) не доцільний, оскільки при цьому довжиВибраний діапазон значень коефіцієнта К3 у на L2 криволінійних стійок надмірно зменшується, вказаних межах (К3=0,56-0,78) є оптимальним для внутрішній простір для розміщення технологічного даного кріплення, визначений дослідним шляхом і устаткування і персоналу скорочується і зменшузабезпечує таку висоту Н кріплення, при якій досяється величина податливості кріплення. гається, як підвищення несучої здатності кріпленВибір коефіцієнта К5 більше верхньої межі ня, так і формування достатнього простору для (К5=0,74) також не доцільний, оскільки при цьому розміщення технологічного устатк ування і персодовжину (L2) криволінійних стійок надмірно збільналу всередині кріплення. шується, а їх стійкість і несуча здатність кріплення Вибір коефіцієнта К3 менше нижньої межі знижується і додатково підвищується об'єм порід, (К3=0,56) не доцільний, оскільки при цьому зменщо виймаються. шується внутрішній простір для розміщення техМеталеве рамне податливе кріплення має і нологічного устаткування і персоналу. інші відмітні ознаки, які доповнюють і характериВибір коефіцієнта К3 більше верхньої межі зують корисну модель в окремих випадках його (К3=0,78) також не доцільний, оскільки при цьому виконання і використовуються для поліпшення знижується стійкість і несуча здатність кріплення. його технічних властивостей. У зв'язку з тим, що довжину L1 горизонтальної У металевому рамному податливому кріпленпрямолінійної середньої ділянки верхняка вибині, згідно корисної моделі, довжину L3 криволінійрають за формулою L1= К4·В (4), забезпечується них кінцевих ділянок верхняка вибирають за форзбільшення його довжини, що дозволяє розширити мулою: можливість установки необхідної кількості рознеL3=L4+L5+А, (6) сених по ширині кріплення стійок посилення. де: L4 - довжина вузла (3) податливості, мм, Вибраний діапазон значень коефіцієнта К4 у L4=400-600мм; вказаних межах (К4=0,34-0,54) є оптимальним для L5 - розрахункова величина податливості кріпданого кріплення, визначений дослідним шляхом і лення, мм, забезпечує таку довжину L1 горизонтальної пряL5=К6·Мв, молінійної середньої ділянки верхняка при якій де: К6 - коефіцієнт виїмкової потужності пласдосягається, як висока несуча здатність верхняка і та, кріплення, так і необхідний простір для розміщенК6=0,5-0,7; ня технологічного устаткування і персоналу всереМв - виїмкова потужність пласта, мм; дині кріплення. Мв=Mг±Мп, Вибір коефіцієнта К4 менше нижньої межі де: Mг - геологічна потужність, мм; (К4=0,34) не доцільний, оскільки при цьому змен(+)Мп - потужність порожніх твердих порід, що шується простір по ширині кріплення необхідний присікається, мм; для розміщення технологічного устаткування і не(-)Мп - пачка геологічної потужності, що залиобхідної кількості рознесених по ширині кріплення шилася, для рихлих порід, мм; стійок посилення. А - резервна величина податливості кріпленВибір коефіцієнта К4 більше верхньої межі ня, мм; (К4=0,54) також не доцільний, оскільки при цьому А=100-150мм. надмірно збільшується довжина верхняка, а його У зв'язку з тим, що довжину L3 криволінійних міцність суттєво знижується. кінцевих ділянок верхняка вибирають по формулі У зв'язку з тим, що довжину L2 криволінійних L3=L4+L5+А (6) додатково забезпечується максистійок вибирають за формулою: мальна величина податливості кріплення, вичерL2=K5·B, (5) павши яку криволінійні стійки упираються в криводе: К5 - коефіцієнт оптимізації довжини криволінійні перехідні ділянки верхняка. лінійних стійок При цьому кріплення з податливого режиму K5=0,53-0,74; роботи переходить в жорсткий режим роботи на В - відстань між криволінійними стійками у пібільш віддаленій від вузлів податливості ділянці, дошви кріплення, мм, забезпечується оптимальна що розширює можливості кріплення при роботі в 9 26645 10 податливому режимі в складних гірничоПри цьому досягається можливість викорисгеологічних умовах. тання кріплення для підтримки гірничих виробок в Вибрані діапазони значень L4 і К6 у вказаних складних гірничо-геологічних умовах і на сполумежах (L4=400-600мм) (К6=0,5-0,7) є оптимальниченнях штрек-лава при знятті криволінійних стійок ми для даного кріплення і забезпечують необхідну кріплення з ціллю переміщення (засування) забійвеличину податливості для ефективної роботи ного конвейєра. кріплення в податливому режимі. Металеве рамне податливе кріплення, згідно Вибраний діапазон значень коефіцієнта К6 у корисної моделі, додатково містить анкери, вставказаних межах (К6=0,5-0,7) є оптимальним для новлені на криволінійних перехідних ділянках верданого кріплення, визначений дослідним шляхом і хняка за допомогою підхватів і кріпильних елемензабезпечує вибір оптимальної розрахункової ветів. личини податливості L5 для максимальної виїмкоУстановка анкерів на криволінійних перехідних вої потужності пласта Мв для вугільних шахт, наділянках верхняка забезпечує суттєве підвищення приклад України. несучої здатності верхняка і кріплення. Вибір коефіцієнта К6 менше нижньої межі При цьому досягається можливість викорис(К6=0,5) не доцільний, оскільки при цьому зменшутання кріплення для підтримки гірничих виробок в ється розрахункова величина податливості кріпособливо складних гірничо-геологічних умовах і на лення L5, якої стає недостатньо для ефективної сполученнях штрек-лава при знятті криволінійних роботи кріплення в податливому режимі при макстійок кріплення для переміщення (засування) засимальній виїмковій потужності вугільного пласта бійного конвейєра. Мв. З рівня техніки заявник не виявив рішення, Вибір коефіцієнта К6 більше верхньої межі співпадаючі з сукупністю загальних і відмітних сут(К6=0,7) також не доцільний, оскільки при цьому тєви х ознак вдосконаленого металевого рамного надмірно збільшується розрахункова величина податливого кріплення, внаслідок чого можна зроподатливості кріплення L5, що невиправдано збібити висновок, що те хнічне рішення, що заявляльшує довжину криволінійних стійок і висоту кріпється, не є частиною рівня техніки і відповідає крилення, і, відповідно, знижує стійкість криволінійних терію корисної моделі «новизна». стійок і несучу здатність кріплення. Надалі вдосконалене металеве рамне податГеологічна потужність пласта Мг для вугільних ливе кріплення пояснюється докладним описом шахт, наприклад України, складає, переважно, його конструкції з посиланнями на креслення, що 700-1700мм. додаються. Потужність порожніх тверди х порід (+)Мп, що На Фіг.1 зображене металеве рамне податлиприсікається, складає, переважно (+) (1,1-1,3)·Мг. ве кріплення з не роз'ємним (суцільним) верхняПачка геологічної потужності, що залишилася, ком. для рихлих порід (-) Мп складає, переважно (-) На Фіг.2 зображене металеве рамне податли(0,2-0,3)·Мг. ве кріплення з роз'ємним (складеним) верхняком. У металевому рамному податливому кріпленНа Фіг.3 зображений розріз А-А на Фіг.1, 2. ні, згідно корисної моделі, верхняк на горизонтаНа Фіг.4 зображений розріз Б-Б на Фіг.2. льній прямолінійній середній ділянці виконаний Металеве рамне податливе кріплення містить роз'ємним, складається з симетрично розташова(Фіг.1-4) наступні ланки. них щодо вертикальної осі кріплення двох складоВерхняк 1 (Фіг.1, 2), виконаний з горизонтальвих частин і забезпечений вузлом податливості, ною прямолінійною середньою ділянкою, сполучеутвореним сполученими внапустку горизонтальною з двох боків з криволінійними кінцевими діляними прямолінійними подовженими ділянками нками за допомогою криволінійних перехідних складових частин верхняка і скріпленими між соділянок. бою замками. Стійки 2, виконані з криволінійними верхніми Таке виконання верхняка дозволяє збільшити кінцевими ділянками. довжину горизонтальної прямолінійної середньої Вузли 3 податливості, утворені сполученими ділянки роз'ємного (складеного) верхняка і підвивнапустку криволінійними кінцевими ділянками щує технологічність його виготовлення і транспорверхняка 1 і криволінійними верхніми кінцевими тування для великих типорозмірів кріплень з гаряділянками стійок 2, виконаними з однаковим радіучекатаних профілів стандартної довжини (4м). сом R1 кривизни і скріпленими між собою замками За рахунок цього надається можливість суттє4. вого посилення кріплення шляхом установки неСтійки 2 по всій довжині виконані криволінійобхідної додаткової кількості рознесених по шириними з радіусом кривизни, відповідним радіусу R 1 ні кріплення стійок посилення, що розширює кривизни їх криволінійних верхніх кінцевих ділянок, внутрішній простір і підвищує несучу здатність який вибирають за формулою: кріплення. R1=K1·B, (1) Металеве рамне податливе кріплення, згідно де: К1 - коефіцієнт оптимізації кривизни кривокорисної моделі, додатково містить анкери, всталінійних кінцевих ділянок верхняка 1 і криволінійновлені на горизонтальній прямолінійній середній них стійок 2 ділянці верхняка за допомогою підхватів і кріпильК1=0,87-1,30; них елементів. В - відстань між криволінійними стійками 2 у Установка анкерів на горизонтальній прямоліпідошви кріплення, мм. нійній середній ділянці верхняка забезпечує підРадіус R2 кривизни криволінійних перехідних вищення несучої здатності верхняка і кріплення. ділянок верхняка 1 вибирають за формулою: 11 26645 12 R2=K2·B, (2) шилася, для рихлих порід, мм; де: К2 - коефіцієнт оптимізації кривизни кривоА - резервна величина податливості кріпленлінійних перехідних ділянок верхняка 1, ня, мм; К2=0,08-0,15; А=100-150мм. В - відстань між криволінійними стійками 2 у За рахунок цього додатково забезпечується підошви кріплення, мм. максимальна величина податливості кріплення. Висоту Н кріплення вибирають за формулою: Верхняк 1 на горизонтальній прямолінійній сеН=К3·В, (3) редній ділянці виконаний роз'ємним (складенім), де: К3 - коефіцієнт оптимізації висоти кріпленскладається з симетрично розташованих щодо ня, вертикальної осі кріплення двох складових частин К3=0,56-0,78; 1а, 16 і забезпечений вузлом 3а податливості, В - відстань між криволінійними стійками 2 у утвореним сполученими внапустку горизонтальпідошви кріплення, мм. ними прямолінійними подовженими ділянками Довжину L1 горизонтальної прямолінійної сескладових частин 1а, 1б верхняка 1 і скріпленим редньої ділянки верхняка 1 вибирають за формуміж собою замками 4а (Фіг.2). лою: За рахунок цього надається можливість суттєL1=K4·B (4) вого посилення кріплення шляхом установки неде: К4 - коефіцієнт оптимізації довжини горизообхідної додаткової кількості рознесених по ширинтальної прямолінійної середньої ділянки верхняні кріплення стійок посилення, що розширює ка 1, внутрішній простір і підвищує несучу здатність К4=0,34-0,54; кріплення. В - відстань між криволінійними стійками 2 у Кріплення додатково містить анкери 5, встанопідошви кріплення, мм. влені на горизонтальній прямолінійній середній Довжину L2 криволінійних стійок 2 вибирають ділянці верхняка 1 за допомогою підхватів 6 і кріза формулою: пильних елементів (Фіг.1-4). L2=K5·B, (5) При цьому досягається можливість викорисде: К5 - коефіцієнт оптимізації довжини кривотання кріплення для підтримки гірничих виробок в лінійних стійок 2, складних гірничо-геологічних умовах і на сполуК5=0,53-0,74; ченнях штрек-лава при знятті криволінійних стійок В - відстань між криволінійними стійками 2 у 2 кріплення для переміщення (засування) забійнопідошви кріплення, мм. го конвеєра. За рахунок такої оптимізації геометричних паКріплення додатково містить анкери 5а, встараметрів верхняка 1, криволінійних стійок 2 і кріпновлені на криволінійних перехідних ділянках верлення в цілому, зокрема довжини L1 горизонтальхняка 1 за допомогою підхватів 6а і кріпильних ної прямолінійної середньої ділянки і радіусів R1, елементів (Фіг.1-4). R2, відповідно, кривизни криволінійних кінцевих і Це дає можливість використання кріплення перехідних ділянок верхняка 1, форми, довжини L2 для підтримки гірничих виробок в особливо складі радіусу R1 кривизни криволінійних стійок 2, а таних гірничо-геологічних умовах і на сполученнях кож висоти Н кріплення забезпечується оптимальштрек-лава при знятті криволінійних стійок 2 кріпна форма вдосконаленого кріплення. лення для переміщення (засування) забійного конПри цьому збільшується внутрішній простір веєра. кріплення для зручного розміщення технологічного Крім цього, виконання верхняка 1 з подовжеустаткування при одночасному забезпеченні висоною горизонтальною прямолінійною середньою кої несучої здатності і розширенні можливості сутділянкою дає можливість здійснення підсилення тєвого посилення кріплення шляхом установки виробки шляхом додаткової установки незалежних необхідної кількості рознесених по ширині кріпанкерів не пов'язаних з металевими рамними полення стійок 8 посилення. датливими кріпленнями (рамами) безпосередньо Довжину L3 криволінійних кінцевих ділянок на горизонтальній частині крівлі виробки, які розверхняка 1 вибирають за формулою: міщують на розрахунковій відстані один до одного L3=L4+L5+А, (6) і до рам. де: L4 - довжина вузла (3) податливості, мм, Зовні кріплення встановлено ґратчаста затяжL4=400-600мм; ка 7, що перешкоджає просипу породи всередину L5 - розрахункова величина податливості кріпкріплення. лення, мм, Для посилення кріплення, зокрема для підL5=К6·Мв, тримки верхняка 1 на сполученнях штрек-лава, де: К6 - коефіцієнт виїмкової потужності пласколи необхідно зняти криволінійні стійки 2 для зата, безпечення переміщення забійного конвеєра, моК6=0,5-0,7; же бути встановлена необхідна кількість рознесеМв - виїмкова потужність пласта, мм; них по ширині кріплення стійок 8 посилення. Мв= Мг±Мп, Приклади вибору геометричних характеристик де: Мг - геологічна потужність, мм; металевого рамного податливого кріплення і кое(+)Мп - потужність порожніх твердих порід, що фіцієнтів для різних його типів приведені в таблиприсікається, мм; ці. (-)Мп - пачка геологічної потужності, що зали 13 26645 14 Таблиця Тип кріплення, профіль КЦЛО-7,0 СВП27 КЦЛО-8,6 СВП27 КЦЛО-9,5 СВП27 КЦЛО-11,2 СВП27 КЦЛО-12,4 СВП27 КЦЛО-13,1 СВП27 КЦЛО-15,6 СВП27 КЦЛО-18,0 СВП27 КЦЛО-19,1 СВП27 В мм 3406 3702 3849 4124 4403 4679 4923 5427 5427 R1 мм 4000 4500 4350 5350 5300 5500 6250 6000 6000 R2 мм 500 500 500 500 500 500 500 500 500 H мм 2419 2794 2969 3225 3391 3329 3812 4060 4262 Металеве рамне податливе кріплення зводять наступним чином. Після огляду забою і прибирання породи по периметру гірничої виробки проводять розчищення місць для установки криволінійних стійок 2. Криволінійні стійки 2 встановлюють по черзі в лунки, або на опорні плити на відстані В (див. таблицю) одна від одної. Потім криволінійні стійки 2 скріпляють з раніше встановленою попередньою суміжною аналогічною рамою, тобто з аналогічним металевим рамним податливим кріпленням, за допомогою міжрамних стяжок (зв'язків) (на кресленнях не показано). Положення криволінійних стійок 2 на опорній плиті фіксують в проектному положенні за допомогою упорів (на кресленнях не показано). При використанні роз'ємного (складеного) верхняка 1 заздалегідь проводять його автономний монтаж. Для цього подовжені горизонтальні прямолінійні ділянки складових частин 1а і 16 верхняка 1 сполучають внапустку (на довжині приблизно 400мм) і скріпляють між собою замками 4а, внаслідок чого формується вузол 3а податливості. Після цього проводять монтаж нероз'ємного або роз'ємного (складеного) верхняка 1 на стійках 2 (Фіг.1, 2). При цьому криволінійні кінцеві ділянки нероз'ємного або роз'ємного верхняка 1 сполучають зовні внапустку (L4=400-600мм, переважно 500мм) з криволінійними верхніми кінцевими ділянками криволінійних стійок 2, виконаними з однаковим радіусом R1 кривизни і скріпленими між собою замками 4, внаслідок чого формуються вузли 3 податливості. Після цього зовні рами, тобто металевого рамного податливого кріплення, встановлюють ґратчасту затяжку 7, що перешкоджає просипу породи всередину кріплення. Для посилення і підвищення несучої здатності кріплення при його експлуатації в складних гірничо-геологічних умовах, зокрема для підтримки верхняка Іна сполученнях штрек-лава, або, коли необхідно зняти криволінійні стійки 2 для забезпечення переміщення забійного конвеєра, може бути встановлена необхідна кількість рознесених по ширині всередині кріплення стійок 8 посилення. L1 мм 1300 1300 1300 1600 1600 1900 1900 1900 1900 L2 мм 2000 2400 2600 3000 3200 3000 3500 3800 4000 L3 мм 1020 1320 1320 1170 1170 1300 1300 1366 1366 К1= R1/B 1,17 1,21 1,13 1,30 1,20 1,17 1,27 1,10 1,10 К2= R2/B 0,15 0,13 0,13 0,12 0,11 0,11 0,10 0,09 0,09 К3= Н/В 0.71 0,75 0,77 0,78 0,77 0,71 0,77 0,75 0,78 К4= L1/B 0,38 0,35 0,34 0,39 0,36 0,41 0,38 0,35 0,35 К5= L2/B 0,59 0,65 0,67 0,73 0,73 0,64 0,71 0,70 0,74 Для підвищення несучої здатності кріплення при експлуатації його в складних гірничогеологічних умовах, на горизонтальній прямолінійній середній ділянці нероз'ємного верхняка 1 або складових частинах 1а і 1б роз'ємного (складеного) верхняка 1 за допомогою підхватів 6 і кріпильних елементів додатково встановлюють анкери 5. Для подальшого підвищення несучої здатності кріплення при експлуатації його в особливо складних гірничо-геологічних умовах, на криволінійних перехідних ділянках не роз'ємного верхняка 1 або на складових частинах 1а і 1б роз'ємного (складеного) верхняка 1 за допомогою підхватів 6а і кріпильних елементів додатково встановлюють анкери 5а. Окрім цього анкери 5 і 5а забезпечують підтримку нероз'ємного (суцільного) або роз'ємного (складеного) верхняка 1 на сполученнях «штреклава», коли виникає необхідність демонтажу криволінійних стійок 2 для забезпечення переміщення (засування) забійного конвеєра. Металеве рамне податливе кріплення працює наступним чином. В процесі утворення навколо контуру виробки зони не пружних деформацій відбувається всебічне обтискання кріплення порушеними породами. Тиск порід з боків виробки сприймається криволінійними стійками 2 кріплення. Тиск порід з боку крівлі виробки сприймається нероз'ємним або роз'ємним верхняком 1 кріплення, а у разі посилення кріплення, також стійками 8 посилення і анкерами 5, 5а. За рахунок оптимізації геометричних параметрів верхняка 1, криволінійних стійок 2 і кріплення в цілому, зокрема довжини L1 горизонтальної прямолінійної середньої ділянки і радіусів R1, R2 , відповідно, кривизни криволінійних кінцевих і перехідних ділянок верхняка 1, форми, довжини L2 і радіусу R1 кривизни криволінійних стійок 2, а також висоти Н кріплення забезпечується оптимальна форма вдосконаленого кріплення. Це дозволяє, залежно від форми виробки і гірничо-геологічних умов, забезпечити необхідну геомеханічну рівновагу системи «кріплення - масив» при роботі кріплення в податливому режимі. У міру відробітку вугільного пласта зростає тиск гірських порід на кріплення. При цьому відбувається прослизання ланок кріплення у вузлах 3 податливості від дії тиску 15 26645 16 порід з боку крівлі виробки, а також, в деякій мірі, пильних елементів. у вузлах 3а податливості від дії тиску порід з боПідсилення виробки може бути здійснено ків виробки. шляхом додаткової установки незалежних анкеТаке прослизання ланок кріплення у вузлах 3, рів не пов'язаних з металевими рамними подат3а податливості, відбувається тоді, коли зусилля ливими кріпленнями (рамами) безпосередньо на від дії гірського тиску у вказаних напрямах, перегоризонтальній частині крівлі виробки, які розмівищують з усилля тертя ланок, що сполучаються, щують на розрахунковій відстані один до одного і в згаданих вузлах 3, 3а податливості. до рам. В результаті забезпечується більш рівномірТаке кріплення придатне для експлуатації, як ний розподіл навантаження від тиску порід в ланпри звичайній, так і при більш прогресивній безках кріплення в постійно змінних гірничонишевій схемі відробітку виїмочної ділянки. геологічних умовах. При цьому забезпечується необхідна стійПісля прослизання ланок кріплення у вузлах кість кріплення для підтримки виїмочних штреків 3, і в деякій мірі у вузлах 3а податливості, настудо підходу лави, а також при знятті криволінійних пає геомеханічна рівновага системи «кріплення стійок 2 кріплення, коли здійснюється перемімасив» в нових умовах. щення (засування) забійного конвеєра. Основне навантаження кріплення сприймає з Приведені відомості підтверджують можлибоку крівлі виробки. вість промислового здійснення вдосконаленого При роботі в податливому режимі за рахунок металевого рамного податливого кріплення, яке прослизання ланок, що сполучаються, кріплення може бути виготовлено промисловим способом у вузлах 3 податливості відбувається поступове на будь-якому підприємстві гірничого машинобупросідання верхняка 1 відносно криволінійних дування і може знайти широке застосування на стійок 2. вугільних ша хта х, наприклад Західного Донбасу Цей процес багато разів повторюється до тих України. пір, поки не буде вичерпана розрахункова велиПерелік позначень чина податливості кріплення L5, а також резервна 1. верхняк величина податливості кріплення А. 1а. складова частина верхняка 1 При вичерпанні повної податливості (L5+А) 1б. складова частина верхняка 1 криволінійні стійки 2 з радіусом кривизни R1 упи2. криволінійна стійка раються в криволінійні перехідні ділянки з радіу3. вузол податливості сом кривизни R2 верхняка 1 і кріплення перехо3а. вузол податливості дить в жорсткий режим роботи. 4. замок вузла 3 податливості Проте при експлуатації металеве рамне по4а. замок вузла 3а податливості датливе кріплення до жорсткого режиму роботи 5. анкер практично не доводять. 5а. анкер Для цього кріплення підсилюють або стійками 6. підхват анкера 5 8 посилення, необхідну кількість яких розміщують 6а. підхват анкера 5а по ширині кріплення, або анкерами 5 і 5а, які 7. ґратчаста затяжка встановлюють за допомогою підхватів 6, 6а і крі8. стійка посилення 17 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 26645 Підписне 18 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601