ЭЛАСТИЧНЫЙ ЩИТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 1995 года по МПК E21D19/02 

Изобретение относится к горному делу, в частности к щитовым конструкциям, применяемым при отработке мощных крутых пластов щитовой системой.

Известные конструкции эластичных или бессекционных щитов для отработки пластов мощностью до 8 м имеют три и более рядов наката, а для пластов мощностью свыше 8 м, кроме того, сложны в изготовлении. Эти конструкции щитов испытаний не проходили. Эластичный щит со сдвоенной балкой предназначен для пластов мощностью до 7 м. В настоящее время эти щиты не применяются. Применяемые бессекционные эластичные щиты предназначены для разработки пластов мощностью 2-6 м, т.е. область применения эластичных щитов ограничена мощностью 6 м [1]. Известные щиты для разработки мощных крутых пластов имеют общий недостаток - большой расход материалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является эластичный щит из шпренгельных, предварительно напряженных балок [2].

Однако у него выявлены следующие недостатки: необходимо предварительно собрать шпренгельную балку, состоящую из наката (1-2 шт.) оголовника, 2-х распорных стоек, пояса-растяжки. Придать балке предварительное напряжение домкратами с обратным прогибом. Затем из таких балок собирается щит. Если балку собрать на поверхности, то ее трудно в собранном виде транспортировать в шахту, если собрать в шахте - трудно создать условия для сборки:
оголовники требуются, если в щите будет один ряд наката, а также на каждую шпренгельную балку;
так как пояса-растяжки не соединены между собой, то при взрывании под щитом они могут получить колебания (качения) вокруг оси, проходящей через точки крепления пояса к оголовникам, что создает неустойчивость распорных стоек и их выпадение;
так как распорные стойки не ограничены от боковых смещений, то при взрывных работах под щитом их может выбивать;
так как металлические оголовники сверху открытые, растягивающий пояс прикреплен к оголовникам снизу, то действует эффект стягивания оголовника с балки наката; оголовники сжимают только нижний ряд наката и верхний ряд наката не воспринимает продольные сжимающие усилия, т.е. не несет нагрузку, а это очень существенный недостаток прототипа;
распорные стойки по 2 шт. ставятся под каждую нижнюю балку наката;
так как на каждую балку наката надевается оголовник, к которому крепится пояс-растяжка из стальных полос, канатов и т.д., то из-под щита сквозь пояса-растяжки невозможно подступиться, чтобы поправить или установить выбитые взрывом распорные стойки или подтянуть гайки стяжных болтов;
трудно при сборке щита из шпренгельных балок заводить нижний пояс из швеллера и соединить пояса стяжными болтами (рабочий должен находиться между поясами-растяжками и балками наката);
предварительное напряжение пояса с обратным прогибом наката целесообразно, когда прогиб наката от нагрузок будет близок к допустимому или больше:
f= W/σ/ ,
а предельно допустимое удлинение пояса-растяжки
= ε = =
и при l = 10 м, ε=1 см, но при таком удлинении пояса-растяжки прогиб наката будет в несколько раз меньше предельно допустимого прогиба, т.е. нет надобности производить предварительное напряжение шпренгельной балки домкратами с обратным прогибом;
пояса стяжки выполнены из полосовой стали или наката, не могут при расположении точек крепления пояса-стяжки и распорной стойки в одной плоскости, не соединенные между собой, быть жесткими металлическими поясами.

Целью изобретения является упрощение конструкции щита, снижение трудоемкости работ при монтаже, снижение расхода материалов и увеличение несущей способности бессекционных щитов.

Достигается это тем, что по сравнению с известными бессекционными щитами предлагаемая конструкция отличается принципиально новым решением несущей способности щита, а именно: усилия, возникающие в элементах щита при изгибе от давления надщитовой подушки, воспринимаются поясом-растяжкой - растягивающие, накатом - сжимающие, а по сравнению с прототипом тем, что крепление поясов-растяжек осуществляется к траверсам из швеллера или сварным, которые в несколько раз легче оголовников и проще в изготовлении, причем при мощности пласта более 8 м, для равномерной передачи продольных сжимающих усилий на верхний и нижний ряд крепление поясов-растяжек осуществляется к центру траверсы, а при мощности пласта до 8 м - к центру спаренных уголков, которые выполняют роль соединительных поясов наката так же, как соединительные пояса из швеллера. За счет соединительных поясов из уголка по торцам наката и швеллера щит хорошо изгибается по простиранию и им проще управлять.

Для удобства доступа к стяжным болтам и распорным стойкам пояса-растяжки крепятся через две балки, при этом каждая балка в горизонтальном ряду воспринимает также одинаковые продольные сжимающие усилия, т.е. все балки наката в щите работают одинаково.

Для предотвращения колебаний и качаний поясов-растяжек они соединены между собой швеллером, уложенным сверху на эти пояса-растяжки. Этот швеллер также работает при изгибе щита по простиранию, причем для предотвращения выпадания распорных стоек и их выбивания при взрывных работах швеллер укладывается полками вверх и в швеллер между полками устанавливается или забивается по одной распорной стойке (металлической, индивидуально металлической или деревянной). Распорные стойки устанавливаются так, чтобы не было слабины в поясе-растяжке. После этого клиньями по торцам балок наката производится зажатие распорных стоек. При этом несущая способность щита равнозначна несущей способности щита, собранного из предварительно напряженных шпренгельных балок с обратным прогибом.

На фиг. 1 изображена профильная проекция щита с накатом в один ряд; на фиг.2 - узел крепления пояса-растяжки к соединительному поясу из уголков на торце наката; на фиг.3 - вид на щит с торца наката; на фиг.4 - профильная проекция щита при двух рядах наката; на фиг.5 - узел крепления пояса-растяжки к упорной траверсе; на фиг.6 - вид на щит со стороны упорных траверс.

Эластичный бессекционный щит состоит из одного или двух рядов наката из бруса 1 со стороной "в", нижнего 2 и верхнего 3 уголков соединительного пояса по торцам наката, соединительных поясов из швеллера 4, стяжных болтов 5, пояса-растяжки 6, который может выполняться как из проката (круг, квадрат, полоса и т.д.), так и из наката, цепи. Крепление пояса-растяжки к уголкам или упорной траверсе осуществляется клиньями, но может осуществляться и гайками с шайбами при резьбовых концах пояса-растяжки. На пояса-растяжки укладывается швеллер 8 полками вверх. В этот швеллер между полками устанавливается или забивается распорная стойка 9, металлическая или деревянная, которая при забивке клиньев 7 получает дополнительное зажатие. При двух рядах наката (мощность пласта свыше 8 м) крепление пояса-растяжки осуществляется к траверсе 10, которая устанавливается через две балки наката.

Монтаж щита при одном ряде наката (фиг.1-3) аналогичен монтажу обыкновенного эластичного щита.

Монтаж двухрядного щита осуществляется следующим образом: в монтажной камере берется канава-проход, в которой раскладываются стяжки, выравнивается основание под опорную часть, укладываются нижние опорные уголки на подкладке из чураков, по уголкам укладываются два ряда наката из бруса таким образом, чтобы был зазор между двумя парами наката (два в верхнем ряду, два в нижнем) для пропуска шпилек 3 и пояса-растяжки, затем укладываются верхние уголки с совмещением по вертикали отверстий верхнего и нижнего уголка и заводится траверса также с совмещением отверстий и через отверстия пропускается шпилька и все это стягивается. Далее через отверстие в траверсе между накатником вытачивается стяжка и крепится клиньями без их забивки, а после укладки швеллера 8 и установки распорных стоек 9 производится дополнительный натяг стяжек забивкой клиньев 7.

Использование: для разработки мощных крутых пластов. Сущность изобретения: эластичный щит содержит деревянный накатник, стянутый продольными металлическими поясами из швеллеров и уголков, стяжки, прикрепленные к соединительным элементам, закрепленным по торцам балок. Между накатником и стяжками установлены распорные стойки. Соединительные элементы выполнены в виде пары уголков при одном ряде наката или П-образной траверсы при двух рядах. Стяжки установлены через две балки накатника и прикреплены к центрам соединительных элементов. Стяжки могут быть соединены швеллером, уложенным полками вверх, полками, между которыми установлены распорные стойки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. ЭЛАСТИЧНЫЙ ЩИТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТЫХ ПЛАСТОВ, включающий деревянный накатник, стянутый металлическими продольными соединительными поясами из швеллеров и уголков, стяжки, прикрепленные к соединительным элементам, закрепленным по торцам балок, распорные стойки, установленные между накатником и стяжками, отличающийся тем, что соединительный элемент на каждом из торцов щита выполнен в виде направленных навстречу друг другу вертикальными полками пары уголков при одном ряде наката или в виде П-образной упорной траверсы при двух рядах наката, стяжки установлены через две балки накатника и прикреплены к центрам соединительных элементов для создания при двух рядах наката одинаковых усилий сжатия на верхний и нижний ряд, передаваемые через траверсу. 2. Щит по п.1, отличающийся тем, что стяжки соединены между собой посредством швеллера, уложенного на стяжку полками вверх, а распорные стойки установлены между полками швеллера.