Металева арочна податлива кріплення

Винахід відноситься до гірничої справи і може використовуватися при кріпленні гірничих виробок арочним кріпленням. Воно дозволяє підвищити аксплуатаціонную надійність і несучу здатність кріплення за рахунок забезпечення постійного опору вузла піддатливості шляхом стабілізації зусилля стиснення елементів кріплення і зниження трудомісткості зведення кріплення. Металева арочна податлива кріплення має верхняк і стійки, з'єднані між собою внахлестку вузлами податливості, що складаються з скоби, що охоплює верхняк і стійку, планки і гайок. Планка кожного вузла піддатливості має в поперечному перерізі U-подібну форму і виконана з переформувати відрізка спецпрофиля, попередньо витягнутого щодо його вертикальної осі з залишенням зазору між бічними стінками з можливістю їх змикання при монтажі вузла піддатливості для додання їм пружних властивостей в межах пружної деформації при впливі на кріплення сил гірського тиску з боку порід покрівлі виробки. U-подібна планка орієнтована в вузлі так, що торцеві кромки бічних стінок, якими є бічні стінки переформувати відрізка спецпрофиля, звернені в бік верхняка кріплення, а закритий торець U-подібної планки має циліндричну поверхню. 4 мул.

Винахід відноситься до області кріплення гірничих виробок, а саме до аркового кріплення.

Відома металева арочна податлива кріплення, що включає стійки і верхняк, з'єднані між собою металевими хомутами з сполучної планкою, скобою і гайками, при цьому хомути забезпечені додатковими профільованими планками з ребрами жорсткості, розташованими діаметрально та спрямованими в протилежні сторони [1].

Недоліком відомої кріплення є те, що під дією підвищених навантажень з боку порід вироблення може відбутися розмикання елементів кріплення в місці їх нахлестки з утворенням "зіву", що призведе до витягування скоби, тоді металевий хомут перестає працювати внаслідок його ослаблення, в результаті кріплення втрачає заданий їй конструкцією опір, що знижує її несучу здатність і не дозволяє використовувати її в складних гірничо-геологічних умовах.

Відома металева арочна податлива кріплення, що включає верхняк і стійки, з'єднані між собою внахлестку вузлами податливості, що складаються з скоби, що охоплює верхняк і стійку, планки, регулювальних гайок і внутрішніх пружних елементів. Причому кріплення забезпечена додатковими пружними елементами, виконаними у вигляді тарілчастих пружин з жорсткістю на порядок нижче, ніж у внутрішніх пружних елементів, і планками, причому додаткові пружні елементи розташовані між додатковими планками на скобі з зовнішньої сторони елемента кріплення [2].

Недоліком даної конструкції кріплення є те, що при надлишкових (динамічних) навантаженнях не завжди можливо досягти підвищеного опору переміщенню профілів у вузлах податливості внаслідок можливості виключення з роботи зовнішніх пружних елементів, звернених до стінок виробки, через заклинювання їх відшарувалася породою. Це знижує ефект демпфірування, а отже, і несучу здатність кріплення, яка не зможе працювати в режимі заданого навантаження.

Крім того, потрібні значні трудовитрати при монтажі вузла піддатливості внаслідок складності конструктивного його виконання.

Описані недоліки знижують експлуатаційну надійність кріплення при роботі її в складних гірничо-геологічних умовах.

Основним завданням винаходу є підвищення експлуатаційної надійності і несучої здатності кріплення за рахунок забезпечення постійного опору вузла піддатливості шляхом стабілізації зусилля стиснення елементів кріплення (верхняка і стійки), а також зниження трудомісткості зведення кріплення.

Зазначена задача вирішується тим, що в металевій арочної податливою кріплення, що включає верхняк і стійки, з'єднані між собою внахлестку вузлами податливості, що складаються з скоби, що охоплює верхняк і стійку, планки і гайок, відповідно до винаходу планка кожного вузла піддатливості має в поперечному перерізі U-подібну форму і яка виконана з переформувати відрізка спецпрофиля, попередньо витягнутого щодо його вертикальної осі з залишенням зазору між бічними стінками з можливістю їх змикання при монтажі вузла піддатливості для додання їм пружних властивостей в межах пружних деформацій при впливі на кріплення динамічних навантажень з боку порід покрівлі виробки, причому U-подібна планка орієнтована в вузлі так, що торцеві кромки бічних стінок, якими є бічні стінки переформувати відрізка спецпрофиля, звернені в бік верхняка кріплення, а закритий торець U-подібної планки має циліндричну поверхню.

У порівнянні з відомим рівнем техніки зазначена вище сукупність істотних ознак винаходу дозволить створити надійну конструкцію аркового кріплення, здатну сприймати підвищені надмірні навантаження в умовах інтенсивного прояву сил гірського тиску за рахунок підвищення її несучої здатності, що досягається стабілізацією зусилля стиснення елементів (верхняка і стійки) кріплення , що забезпечує постійний опір вузла піддатливості.

Фізично вказаний ефект стабілізації полягає в тому, що при збільшенні гірського тиску навантаження на кріплення зростає, відбувається прослизання верхняка щодо стійки, скоба починає працювати на розтягування. При цьому подовження скоби компенсується розкриттям зазору між бічними стінками планки, що призводить до збереження постійного (робочого) опору кріплення і вона продовжує працювати в режимі заданого навантаження.

Описаний фізичний ефект стабілізації в аркового кріплення досягається завдяки виконанню планки вузла піддатливості U-подібної форми в поперечному перерізі. Найбільш переважно таку форму планки виконати з переформувати відрізка спецпрофиля, попередньо витягнутого щодо його вертикальної осі з залишенням зазору між бічними стінками з можливістю їх змикання при монтажі вузла піддатливості для додання їм пружних властивостей. За рахунок наявності у описуваної планки пружних властивостей відбувається розкриття зазору між бічними стінками U-подібної планки при прояві сил гірського тиску, а за рахунок компенсації цим зазором подовження скоби досягається стабілізації зусиль притиснення верхняка і стійки кріплення і відповідно постійний опір вузла піддатливості.

Виконання планки з витягнутого відрізка спецпрофиля забезпечує досить високу пружний опір її бічних стінок вигину, яке необхідно в екстрених випадках, наприклад при заклинювання вузла піддатливості.

Відома з рівня техніки арочна кріплення з спецпрофиля, планки замкового з'єднання елементів якої виконані у вигляді пластинчастої пружини з циліндричною поверхнею з боку днища спецпрофиля, що забезпечує пружне дію цих планок і відповідно компенсацію деформація замкового з'єднання (3).

Однак пружні властивості планки в вузлах податливості відомої і заявляється аркового кріплення не підтверджують їх ідентичність, оскільки відома кріплення (3) володіє недоліком, що полягає у відсутності можливості досягти регулювання зусилля стиснення елементів кріплення, коли під дією сил гірського тиску циліндричні кромки планки випростовується і пружні властивості її зникнуть.

З викладеного випливає, що використання відомої кріплення (3) за своїм призначенням не в змозі виконати поставлене завдання - підвищити несучу здатність кріплення за рахунок забезпечення ефекту стабілізації зусилля стиснення елементів кріплення, що обумовлює постійне опір вузла піддатливості.

Іншою перевагою заявляється кріплення є орієнтування U-подібної планки в вузлі податливості так, що торцеві кромки бічних стінок, якими є бічні стінки переформувати відрізка спецпрофиля, звернені в бік верхняка кріплення, що дозволяє зазначені кромки зачепити за верхній торець стійки для забезпечення проектного положення замка на весь період експлуатації кріплення, забезпечуючи їй надійну роботу.

Виконання закритого торця планки циліндричної форми дозволяє забезпечити її стінок паралельне розташування відносно один одного, сформувати зазор між цими стінками для додання їм пружних властивостей після змикання в вузлі податливості.

На підставі вищевикладеного можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак винаходу має причинно-наслідковий зв'язок з досягається технічним результатом.

Таким чином, реалізація винаходу дозволяє досягти технічний результат, що полягає в підвищенні експлуатаційної надійності несучої здатності кріплення, що досягається можливістю забезпечення постійного опору вузла піддатливості за рахунок стабілізації зусилля стиснення елементів кріплення при роботі в податливому режимі, і який ніхто не знає з відомостей про рівень техніки використовуваних арочних кріплень на даному етапі, а тому заявляється винахід має винахідницький рівень.

На фіг. 1 зображена арочна кріплення, загальний вигляд; на фіг. 2 - вузол I фіг. 1, положення планки при монтажі кріплення; на фіг. 3 - те ж, що на фіг. 2, положення планки при роботі кріплення; на фіг. 4 - U-образна планка, в аксонометрии.

Металева арочна кріплення складається з верхняка 1 і двох стійок 2, з'єднаних між собою внахлестку вузлами податливості, кожен з яких складається з скоби 3, що охоплює верхняк 1 і стійку 2, планки 4 і гайок 5.

При цьому планка 4 має в поперечному перерізі U-подібну форму до її монтажу в вузлі податливості (фіг. 4). Для додання такої форми планка 4 виконана з переформувати відрізка спецпрофиля, попередньо витягнутого щодо його вертикальної осі "Y" з залишенням зазору "l" між бічними стінками 6, причому величину зазору "l" приймають з розрахунку робочого опору кріплення, здатної працювати в режимі заданої навантаження. У зібраному вигляді вузла піддатливості U-подібна планка 4 орієнтована так, що торцеві кромки 7 бічних стінок 6, якими є бічні стінки переформувати відрізка спецпрофиля, звернені в бік верхняха 1 кріплення і взаємодіють з верхнім торцем стійки 2 для того, щоб вузол податливості під час роботи кріплення зберігав проектне положення.

Для того щоб бічні стінки 6 планки 4 мали паралельне розташування щодо її вертикальної осі, закриттів торець 8 цієї планки має циліндричну поверхню (фіг. 4).

При монтажі вузла піддатливості верхняк 1 і стійку 2 кріплення з'єднують в місці нахлестки скобою 3 і U-подібної планкою 4 за допомогою гайок 5 до змикання бокових стійок 6, щоб надати їм пружні властивості в межах пружної деформації.

При впливі на арочне кріплення сил гірського тиску верхняка 1 починає зміщуватися щодо стійок 2, завдяки чому забезпечується робота кріплення в податливому режимі.

У міру подальшого впливу сил гірського тиску на кріплення триває процес прослизання верхняка 1 щодо стійки, а оскільки скоба 3, як відомо, працює на розтяг (подовження), відбувається розмикання бічних стінок 6 U-подібної планки 4 на величину l, пропорційну величині подовження скоби 3 (фіг. 3). Таким чином відбувається поступове розкриття бічних стінок 6 планки 4 за рахунок пружних властивостей в межах пружних деформацій, забезпечуючи постійне опір сполучного вузла, що в свою чергу забезпечує роботу кріплення в податливому режимі на величину, обумовлену її конструкцією.

Таким чином, використання винаходу дозволяє зберегти заданий опір кріплення, а отже, і її несучу здатність за рахунок забезпечення постійного опору вузла піддатливості шляхом стабілізації зусилля стиснення елементів кріплення, що підвищує експлуатаційну надійність кріплення при роботі в граничному стані, а також значно, в порівнянні з прототипом, знизити трудовитрати на монтаж вузлів піддатливості.

Металева арочна податлива кріплення, що включає верхняк і стійки, з'єднані між собою внахлестку вузлами податливості, що складаються з скоби, що охоплює верхняк і стійку, планки і гайок, що відрізняється тим, що планка кожного вузла піддатливості має в поперечному перерізі U-подібну форму і виконана з переформувати відрізка спецпрофиля, попередньо витягнутого щодо його вертикальної осі з залишенням зазору між бічними стінками з можливістю їх змикання при монтажі вузла піддатливості для додання їм пружних сво ств в межах пружної деформації при впливі на кріплення сил гірського тиску з боку порід покрівлі виробки, причому U-подібна планка орієнтована в вузлі так, що торцеві кромки бічних стінок, якими є бічні стінки переформувати відрізка спецпрофиля, звернені в бік верхняка кріплення, а закритий торець U-подібної планки має циліндричну поверхню.

Винахід відноситься до гірничодобувної і вугільної промисловості, зокрема до затискним пристроїв для ковзають при максимальному навантаженні з'єднань арочних елементів піддатливих металевих рамних кріплень, виконаних з шахтних спецпрофілів і використовуваних для кріплення гірських (підземних) виробок рудників, вугільних і сланцевих шахт

Винахід відноситься до гірничодобувної промисловості, зокрема до затискним пристроїв для ковзних з'єднань арочних елементів піддатливих металевих рамних кріплень, виконаних з шахтних спецпрофілів