КРЕПЬ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК Российский патент 1998 года по МПК E21D11/14 

Изобретение относится к горному делу, в частности к крепи подготовительных выработок, проводимых как по пластам различной мощности, так и вмещающим породам, и может найти применение в угольной и горно-рудной промышленности.

Известны трапециевидные металлическая и смешанная рамные крепи, изготавливаемые из шахтного профиля СВП, состоящие из верхняка и двух стоек. В первом случае из спецпрофиля изготовляются все три элемента крепи - верхняк и две стойки, во втором - металлический верхняк, который применяется в комплекте со стойками из различных материалов, часто с деревянными (Каретников В. Н. и др. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. -М.: Недра, 1989, с. 64-74 (крепи МПК, МИК, КВВ, МТПШ); Штумпф и др. Крепление и поддержание горных выработок. -М. : Недра, 1993, с. 108-111 (крепи КМП-Т, КМТ, МТК); Брагин В.Е. и др. Шахты Кузбасса. -М.: Недра, 1994, с. 54, 59, 62-63; Мельников Н.И., Тартынский И.В. и др. Отраслевая инструкция по применению рамных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт. -М. : Минуглепром СССР, ИГД им.А.А.Скочинского, 1985, с. 23-25, 48, 112 (крепи КМП-Т (П), смешанная крепь); Егоров П.В., Андрианов А. П. и др. Крепление и поддержание подготовительных выработок. Кемерово: Притомское издательство, 1991, с. 40-44, 58 (крепи ИПК, КТ, КС)).

Рамы указанных крепей устанавливаются на расстоянии 0,4-1,2 м (иногда большем) друг от друга в зависимости от величины нагрузки и прочности элементов. Пространство между ними поддерживается межрамной перетяжкой, в качестве которой применяется обапол, тес, плаха, металлическая сетка или железобетонная затяжка. Во многих случаях перетяжка производится только кровли выработки. Расстояние между крепежными рамами у некоторых конструкций фиксируется межрамными стяжками при металлической крепи и деревянными распорами - при смешанной. Стяжка и распоры устанавливаются на стойках крепи.

Одним из главных недостатков трапециевидных (прямоугольных) металлических и смешанных крепей является их излишняя и высокая материалоемкость. Основной нагрузкой на раму крепи является вертикальная нагрузка на горизонтальный верхняк крепи, который в этом случае работает в режиме поперечного изгиба. Стойки рамы, на которые своими концами опирается верхняк, каждая воспринимает на себя только примерно половину нагрузки, прилагаемой к верхняку, работая в режиме продольного сжатия. То есть крепежная рама указанных крепей имеет неравномерно нагруженные элементы, что определяется ее конструкцией. Менее нагруженными элементами являются стойки рамы, которые в большинстве случаев изготовляются из того же материала, что и верхняк. За счет этого завышается материалоемкость крепи на единицу длины выработки примерно на 30%.

Целью изобретения является ликвидация этого недостатка, т.е. уменьшение материалоемкости крепи на единицу длины верхняка за счет устранения одной из двух стоек, что одновременно ведет и к снижению трудоемкости работ как по креплению, так и по изготовлению крепи и ее транспортировке и доставке.

Указанная цель достигается путем замены рамы конструкцией крепи, представляющей собой верхняк, устанавливаемый, как и ранее, перпендикулярно продольной оси выработки, и одну вертикальную стойку. Верхняк опирается на стойку в точке на одной трети его длины.

Для обеспечения горизонтального (или близкого к нему нужного) положения верхняка и исключения консоли между верхняком и стойкой устанавливается укосина, соединяющая стойку со второй точкой верхняка, расположенной на одной трети длины его от второго конца.

Стойкой в крепежной конструкции может служить отрезок спецпрофиля того же размера, что и верхняк, другого равнопрочного указанному профиля, деревянная стойка, клиновая стойка трения и др. В последних случаях укосина своим нижним концом опирается на удлиненные концы хомута, устанавливаемого на требуемой высоте стойки.

Для четкой фиксации верхняка в положении, перпендикулярном продольной оси выработки, и обеспечения связи крепежных конструкций в единую систему крепи предусматривается установка двух соединений верхняков на расстояниях одной шестой длины верхняка от его краев. Соединения верхняков представляют собой равнобокий уголок с прикрепленными к его концам с помощью электросварки отрезками длиной 80-100 мм из соответствующего верхняку размера спецпрофиля. Уголок для соединения выбирается по размеру спецпрофиля. Вместо уголка может применяться и другой вид проката в соответствии с расчетом.

Установка соединения верхняков производится путем надевания на соседние верхняки частями отрезков спецпрофиля корытом вниз в требуемом месте между приваренными к верхняку металлическими фиксаторами (кубиками).

Исключение из несущей конструкции - рамы - одной стойки с переносом места установки другой с изменением конструкции соединения ее с верхняком с введением элементов соединения верхняков не снижает несущую способность конструкции крепи, а наоборот, повышает ее за счет образования системы крепи с помощью соединений верхняков, позволяющих передачу нагрузки на соседние элементы конструкции крепи.

Отличительные признаки заявляемого объекта по сравнению с рамной конструкцией, которую можно принять за прототип, обеспечивают более легкую установку крепи, повышают качество ее, более высокую несущую способность при значительном снижении материалоемкости и трудоемкости изготовления и установки конструкции за счет исключения второй стойки.

Таким образом, вышеизложенные отличительные признаки и преимущества заявленного объекта удовлетворяют критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображена металлическая крепь подготовительной выработки 16 из специального шахтного профиля СВП в виде верхняка и одной стойки (стойки могут быть деревянными, металлическими из индивидуальных стоек трения, металлическими из другого профиля) и разрез по продольной оси выработки, на фиг. 2 - вид сверху на верхняки крепи, соединения верхняков, на фиг.3 - нижняя опора укосины в случае применения деревянных стоек или стоек трения, узел расположения концов соединений на верхняке.

Крепь подготовительных выработок предлагаемой конструкции состоит из металлического верхняка 1 из профиля СВП, стойки 2, укосины 3, соединений верхняков 4. Верхняк 1 представляет собой отрезок из шахтного профиля СВП необходимой длины с приваренными внутри желоба профиля пластинами 5, образующими гнездо верхней опоры стойки 2, и пластины 6, являющейся верхней опорой укосины 3. Металлическая из аналогичного верхняку профиля (может быть и другой) стойка верхним суженным концом вставляется в гнездо 7 между двумя пластинками верхняка 5. На расстоянии 1/4 от суженного конца стойки в желобе профиля с помощью электросварки устанавливается пластина 8, являющаяся нижней опорой суженного конца укосины 3. Соединения верхняков 4 состоят из отрезков уголка (или другого профиля) 9, к концам которых с помощью электросварки присоединяются отрезки спецпрофиля 10. Соединения с предыдущим и последующим верхняком устанавливаются рядом в определенном месте между приваренными к борту профиля отрезками из прямоугольного проката 11. Кровля выработки между верхняками имеет ограждение 12, в качестве которого могут применяться деревянные обаполы, металлическая сетка, полимерная или металлическая затяжка.

При применении деревянной стойки в конструкции крепи или стоек трения нижней опорой укосины 3 будет служить хомут 13, состоящий из двух скоб, соединяемых болтами 14. Опора укосины предусматривается на удлиненную часть хомута 15.

Предлагаемая конструкция крепи позволяет ускорить крепление выработки и уменьшить материалоемкость крепи на единицу ее длины за счет ликвидации рамы при повышении несущей способности системы крепи за счет передачи прилагаемой к верхняку нагрузки на соседние конструкции.

Крепь может быть использована в горном деле, в выработках, проводимых по пластам и вмещающим породам. Верхняк крепи изготовлен из профиля специального или другого вида проката и поддерживается одной стойкой в точке на одной трети его длины и верхним концом укосины, устанавливаемой между стойкой и верхняком, во второй точке, расположенной на одной трети его длины от второго конца. В продольном направлении выработки верхняки образуют единую систему крепи с помощью специальных соединений. Применение указанной конструкции крепи снижает материалоемкость и трудоемкость работ как по креплению, так и по изготовлению крепи и ее транспортировке. 3 ил.

Металлическая крепь подготовительных выработок из спецпрофиля или смешанная крепь с верхняком из спецпрофиля (возможен и другой вид проката), включающая верхняк, стойку, ограждения между верхняками и соединения верхняков, отличающаяся тем, что верхняк поддерживается одной стойкой в точке на одной трети его длины и верхним концом укосины, устанавливаемой между стойкой и верхняком, во второй точке, расположенной на одной трети его длины от второго конца, и включается в систему крепи с помощью соединений с соседними верхняками.