ЩИТОВОЕ ПЕРЕКРЫТИЕ ДЛЯ ЩИТОВОЙ РУДНИЧНОЙ КРЕПИ Российский патент 2012 года по МПК E21D23/06 

Настоящее изобретение относится к щитовому перекрытию для щитовой рудничной крепи или щитовой крепи для подземной разработки с пластиной перекрытия, с принимающими устройствами для соединения головок гидравлических цилиндров с щитовым перекрытием и с опорной конструкцией, приваренной под щитовым перекрытием и имеющей множество продольных перекладин.

Щитовые крепи, высота которых может изменяться при помощи гидравлических цилиндров, использовались при подземной разработке десятилетиями и, как правило, имели два напольных подхвата, связующий механизм, ударный щит и цельное или составное щитовое перекрытие, соединенное с ударным щитом откидным образом. Путем расширения, как правило, двух, иногда даже четырех гидравлических цилиндров, щитовое перекрытие прижимается к так называемой нависающей крыше, то есть к верхней породе подземной поверхности длинного забоя для освобождения в подземной породе камеры, как правило, выполненной как поверхность забоя, для расположения выемочных машин. Множество щитовых крепей или каркасов щитовых крепей регулируемой высоты формируют передвижную крепь, которая при помощи отведения гидравлических цилиндров и при помощи продвижения отдельных щитовых крепей может быть перемещена вперед посредством по существу горизонтально ориентированных продвигающихся цилиндров, прикрепленных напротив шахтного оборудования или посредством которых можно протолкнуть шахтное оборудование вперед.

Каркасы из щитовых крепей или щитовые крепи, используемые в высокопроизводительных рудничных операциях, содержат перекрытия, пластины перекрытия которых имеют длину пять метров и более и ширину два метра и более. При помощи опорной конструкции, приваренной под пластиной перекрытия, в данном случае все изгибающие напряжения между вершиной перекрытия и концом перекрытия или принимающими устройствами под головки толкателя поглощаются с высокой надежностью для предотвращения разрыва щитового перекрытия в случае рассыпчатой или неравномерной породы, к которой прижимается перекрытие. Для выдерживания этих нагрузок в настоящее время используются каркасы из щитовых крепей, как правило, имеющие опорную структуру типа ящика и имеющие множество продольных перекладин, состоящих из полос листового металла, жесткость которых повышена при помощи поперечных пластин. В щитовой крепи со спускным отверстием, как описано, например, в патенте Германии 19814246А1, использованы две продольные перекладины коробчатого профиля, проходящие по всей длине щитового перекрытия и формирующие направляющее устройство для скользящей пластины для обеспечения открываемого и закрываемого спускного отверстия в щитовом перекрытии для выгребного метода добычи.

Целью настоящего изобретения является создание щитового перекрытия, которое может быть изготовлено с меньшими затратами и иметь меньший вес и большую прочность на изгиб, чем известные конструкции.

Эти и прочие цели достигаются в соответствии с изобретением тем, что по меньшей мере две из продольных перекладин состоят из балок двутаврового сечения, то есть профилированных балок двутаврового поперечного сечения, имеющих верхний пояс профиля, нижний пояс профиля и промежуточный пояс, проходящий перпендикулярно двум названным поясам профиля, расстояние между верхним и нижним поясами профиля уменьшается на, по меньшей мере, части длины профилированной балки. В решении в соответствии с изобретением в основном обходятся без конструкции типа ящика, состоящей из множества полос из листового металла или коробчатых профилей, приваренных друг к другу, а вместо этого используются балки двутаврового поперечного сечения, высота которых и прочность на изгиб изменяются по длине щитового перекрытия, так что щитовое перекрытие обладает большей прочностью на изгиб и на кручение в областях, подвергаемых большим нагрузкам, вокруг принимающих устройств, чем в тех областях, например около вершины перекрытия, где нагрузки невысоки. Применение двутавровых балок в качестве продольных перекладин обеспечивает возможность придания опорной конструкции большей прочности на изгиб, при одновременно сниженном весе, и благодаря использованию профилированных балок с объединенными верхним и нижним поясами и промежуточным поясом можно одновременно достичь существенного снижения количества сварных швов, требуемых для производства сварной опорной конструкции.

В наиболее предпочтительном воплощении верхний пояс профиля и нижний пояс профиля проходят в обе стороны от промежуточного пояса плечом пояса. В зависимости от предполагаемого использования щитового перекрытия или щитовой крепи, оборудованной таким образом, и от размеров щитового перекрытия могут использоваться двутавровые балки, в которых ширина и толщина верхнего и нижнего поясов профиля идентичны друг другу и/или могут использоваться профилированные балки, в которых верхний и нижний пояса профиля имеют разные размеры по ширине и/или разные размеры по толщине. В щитовом перекрытии с более чем двумя продольными перекладинами профилированные балки с поясами профиля одинакового размера могут также использоваться вместе с профилированными балками, имеющими пояса профиля разного размера, в качестве опорной конструкции.

Балки двутаврового профиля могут иметь зеркально симметричную структуру относительно продольной центральной плоскости промежуточного пояса. Альтернативно, плечи пояса балок двутаврового профиля по одну сторону от промежуточного пояса могут иметь большую толщину и/или большую ширину, чем плечи пояса по его другую сторону. В щитовом перекрытии с более чем двумя продольными перекладинами могут использоваться как зеркально симметричные профилированные балки, так и промежуточные балки с поперечным сечением, асимметричным относительно промежуточного пояса, для достижения оптимального соотношения прочности на изгиб к весу путем выбора разных поперечных сечений профиля. С этой целью в каждом случае более прочные участки профилированных балок должны быть расположены в тех областях, где необходимо поглощать большие нагрузки.

Наиболее предпочтительно плечи нижнего пояса имеют зазоры в области принимающих устройств для головок гидравлических цилиндров. В зависимости от размеров принимающих устройств и размеров плеч поясов нижнего пояса профиля зазоры могут проходить до промежуточного пояса, или зазоры уменьшают ширину соответствующего плеча пояса лишь до узкой полосы плеча, остающегося в промежуточном поясе и, тем не мене, выступающего. Уменьшение прочности на изгиб, вызванное зазорами в нижнем поясе профиля, может быть компенсировано, среди прочего, при помощи приваривания принимающих устройств к плечам пояса верхних поясов профиля над указанными зазорами.

В соответствии с альтернативным воплощением нижний пояс профиля может проходить только по одну сторону от промежуточного профиля плечом нижнего пояса, толщина которого больше, чем толщина промежуточного пояса и толщина поясов профиля верхнего пояса профиля. Благодаря значительному увеличению толщины плеча нижнего пояса, выполненного лишь по одну сторону, в установленном состоянии предпочтительного расположенного таким образом, чтобы в случае двух соседствующих балок двутаврового сечения нижний пояс профиля в каждом случае простирался наружу относительно расположенных рядом промежуточных поясов, может быть обеспечено поперечное сечение профиля, для которого не требуется какой-либо повторной обработки, например выполнения зазоров, для получения принимающих устройств под головки цилиндров. Толщина одностороннего плеча нижнего пояса предпочтительно ровно вдвое или больше превышает удвоенную толщину промежуточного пояса или верхнего пояса профиля.

В соответствии с еще одним альтернативным воплощением две балки двутаврового профиля могут быть объединены в продольную поддерживающую перекладину П-образного профиля посредством того, что верхние пояса профиля двух профилированных балок привариваются друг к другу, или два промежуточных пояса, отдаленные друг от друга на определенное расстояние, оборудованы как одно целое на верхнем поясе профиля. Продольные перекладины или продольные несущие перекладины, следовательно, состоят как одно целое из двух балок двутаврового профиля, в П-образном профиле толщина верхнего пояса, обоих промежуточных поясов и всех плеч поясов нижних поясов, предпочтительно, является постоянной и, следовательно, идентичной на всем протяжении. Для щитового перекрытия в данном случае наиболее предпочтительны две продольные несущие перекладины с П-образным профилем.

Для того чтобы щитовое перекрытие могло выдерживать изменяющиеся нагрузки, наиболее предпочтительны пояса верхнего профиля всех профилированных балок, приваренные к нижней стороне пластины перекрытия при помощи продольных сварных швов. Если поперечное сечение пояса верхнего профиля равномерно по всей длине, продольные сварные швы могут быть выполнены относительно просто как при помощи автоматов, так и вручную, с высокой скоростью.

Как уже сказано выше, количество балок двутаврового профиля, используемых в опорной конструкции, может изменяться. В случае нескольких щитовых крепей достаточно использовать две балки двутаврового профиля размера, обеспечивающего надлежащую прочность. В наиболее предпочтительном воплощении в качестве опорной конструкции используются четыре продольные перекладины, состоящие из балок двутаврового профиля, в этом случае наиболее предпочтительно, если две внутренние балки двутаврового профиля, с одной стороны, и две наружные профилированные балки, с другой стороны, в каждом случае имеют такое расположение или конструкцию, чтобы быть зеркально симметричными относительно продольной центральной оси щитового перекрытия, так что при помощи щитового перекрытия одинаковые напряжения могут быть поглощены или поддержаны равномерно с обеих сторон от продольной центральной оси.

Принимающее устройство для головок гидравлических цилиндров может содержать, в частности, литой поддерживающий желоб, приваренный к обращенным друг к другу плечам поясов смежных профилированных балок. Соответствующие поддерживающие желоба могут быть предварительно изготовлены с высокой размерной точностью и могут быть закреплены внутри опорной конструкции при более низких затратах. По тем же причинам, предпочтительно, более того, если поворотные шарниры, состоящие из литых частей, приварены к заднему концу щитового перекрытия, в этом случае поворотные шарниры, предпочтительно, имеют часть основания, приваренную между верхним и нижним поясами профиля соседствующих профилированных балок. Части основания поворотных шарниров могут придавать дополнительную жесткость верхнему и нижнему поясам профиля на заднем конце щитового перекрытия.

Если балки двутаврового профиля используются в качестве продольных перекладин внутри опорной конструкции, наиболее предпочтительно, если они имеют, при виде по длине, промежуточный пояс, который на заднем участке щитового перекрытия имеет область постоянной высоты, за которой следует область, в которой высота промежуточного пояса уменьшается с большим градиентом и после этого имеет область, в которой высота промежуточного пояса снижается с меньшим градиентом. Этого можно достичь, например, при помощи наклонного перехода нижнего пояса профиля в верхний пояс профиля под углом от 2-6° в одной области и от 10-12° в другой области. Поддерживающий желоб и поворотные шарниры, предпочтительно, установлены или приварены в той области профилированных балок, где промежуточный пояс имеет область постоянной высоты. Эта область промежуточного пояса предпочтительно примерно в два раза длиннее двух других областей с изменяемой высотой в каждом случае, каждая профилированная балка простирается на максимальное расстояние между поясами профиля по всему заднему участку щитового перекрытия, на этом участке расположены соединительные части опорных устройств, таких как, в частности, поддерживающие желоба и поворотные шарниры, в которых возникают наибольшие нагрузки. Глубина щитового перекрытия и, соответственно, расстояние между верхним и нижним поясами профиля подобным образом уменьшается с уменьшением нагрузки, в результате чего одновременно достигается снижение веса или оптимизация веса.

Каждая профилированная балка с изменяющимся размером высоты между верхним и нижним поясами профиля может быть изготовлена или состоять из литого основного профиля. Особо предпочтительно, однако, если основные профили изготавливаются из вытянутого или еще более предпочтительно прокатанного основного профиля с постоянным расстоянием между верхним и нижним поясами профиля, следовательно, из основного профиля, который закупается кубами и в котором промежуточный пояс частично отделен на нижнем участке, участок промежуточного пояса отделен и нижний пояс профиля прижат или накатан на разделительную кромку, образованную в ходе отделения, и приваривается к ней вновь. Такие специально адаптированные балки двутаврового профиля с профилем поперечного сечения, изменяющимся по длине и адаптированным к нагрузкам, могут быть произведены относительно экономично несмотря на изменяющуюся по длине форму профиля и могут, в то же время, быть оптимально адаптированы к ожидаемым нагрузкам. Для дополнительного придания жесткости опорные пластины могут быть приварены между плечами поясов верхнего и нижнего поясов профиля. Соответствующие опорные пластины могут быть приварены, в частности, к наружным сторонам двутавровых балок, формирующих наружные продольные перекладины, так что закрывающие пластины или тому подобное могут быть приварены снаружи, в результате чего щитовое перекрытие принимает форму по существу закрытой полости, в которой расположена опорная конструкция. Наиболее предпочтительно использование, по меньшей мере, одной нижней пластины с продольными пазами для выполнения соединительных сварных швов, которая приварена к нижней стороне нижнего пояса профиля, в этом случае для дополнительного снижения стоимости изготовления множество нижних пластин может быть приварено, предпочтительно, распределенным по длине образом. При использовании одной нижней пластины на область производство является наиболее простым.

Дополнительные преимущества и воплощения щитового перекрытия в соответствии с изобретением понятны из следующего описания предпочтительных воплощений, продемонстрированных на чертежах, сборки щитового перекрытия и разных форм профилей двутавровых балок, которые могут использоваться в опорной конструкции. На чертежах показано следующее:

фиг.1 изображает щитовое перекрытие в соответствии с изобретением в виде в перспективе снизу;

фиг.2 изображает щитовое перекрытие с фиг.1 в покомпонентном виде в перспективе сверху;

фиг.3 изображает продольный разрез щитового перекрытия в соответствии с фиг.1;

фиг.4 изображает вертикальный разрез щитового перекрытия с фиг.1 на участке поддерживающих желобов;

фиг.5 изображает поперечное сечение профиля двутавровых балок в щитовом перекрытии в соответствии с фиг.1;

фиг.6 схематично изображает изготовление двутавровой балки для щитового перекрытия в соответствии с фиг.1 и 2;

фиг.7 схематично изображает разрез, подобный фиг.4, щитового перекрытия в соответствии со вторым иллюстративным воплощением;

фиг.8 изображает поперечное сечение профиля внутренних двутавровых балок, используемых в иллюстративном воплощении в соответствии с фиг.7;

фиг.9 изображает третье иллюстративное воплощение поперечного сечения профиля, который может предпочтительно использоваться в щитовых перекрытиях, профилированной балки;

фиг.10 изображает четвертое иллюстративное воплощение поперечного сечения профиля двутавровой балки;

фиг.11 изображает пятое иллюстративное воплощение поперечного сечения профиля двутавровой балки, которая может быть использована в щитовом перекрытии в соответствии с изобретением;

фиг.12 изображает шестое иллюстративное воплощение поперечного сечения профиля двутавровой балки;

фиг.13 изображает схематично разрез, подобный фиг.4, щитового перекрытия с профилированными балками в соответствии с фиг.12;

фиг.14 изображает схематично щитовое перекрытие в вертикальном разрезе на участке поддерживающих желобов с П-образным профилем в качестве продольных несущих перекладин.

Фиг.1 схематично в упрощенной форме изображает щитовое перекрытие 1 в соответствии с изобретением для использования в каркасе щитовых крепей любой желаемой конструкции с напольными подхватами, гидравлическими штангами, ударным щитом и связующим механизмом, так что щитовое перекрытие 1 может быть прижато известным образом к нависающей крыше поверхности шахты подземной угольной разработки или к верхней породе подземной полости при помощи гидравлических цилиндров. Как также показано, в частности, на фиг.2, щитовое перекрытие 1 имеет верхнюю пластину 2 перекрытия, состоящую в данном случае из цельной непрерывной прочной пластины, под которой приварена опорная конструкция 3, которая состоит в данном случае из четырех балок 10 двутаврового профиля, расположенных друг за другом и простирающихся по всей длине щитового перекрытия 1. Профилированные балки двутаврового поперечного сечения, простирающиеся по длине щитового перекрытия 1, формируют несущие элементы щитового перекрытия 1, на которые приходятся, по существу, все нагрузки и которые придают щитовому перекрытию 1 особо высокую прочность на изгиб и кручение благодаря форме своего профиля.

Фиг.3 изображает вид сбоку одной из балок 10 двутаврового профиля в продольном разрезе щитового перекрытия 1, и фиг.5 изображает поперечное сечение основного профиля этих балок 10 двутаврового профиля. На фиг.5 ясно видно, что в иллюстративном воплощении щитового перекрытия 1 каждая балка 10 двутаврового профиля имеет нижний пояс 11 профиля, верхний пояс 12 профиля, параллельный ему на определенном расстоянии, и промежуточный пояс 13, проходящий перпендикулярно двум поясам 11, 12 профиля. Нижний пояс 11 профиля имеет с каждой из двух сторон промежуточного профиля 13 короткое плечо 11А, 11В, перпендикулярное последнему, и верхний пояс 12 профиля таким же образом имеет с каждой из двух сторон плечо 12А, 12В верхнего профиля. Балка 10 двутаврового профиля имеет по существу постоянную толщину D1 как у промежуточного пояса 13, так и обоих поясов 11, 12 профиля, и плечи 11А, 11В, 12А, 12В поясов в каждом случае выступают с обеих сторон за промежуточный пояс 13 на одинаковую ширину L1. Балка 10 двутаврового профиля, таким образом, имеет конструкцию, симметричную относительно продольной плоскости, проходящей через промежуточный пояс 13.

На фиг.2 и 3 показано, что расстояние А нижнего пояса 11 профиля от верхнего пояса 12 профиля изменяется по длине балки двутаврового профиля, при этом на заднем участке щитового перекрытия 1 практически на половину длины щитового перекрытия существует область 14А, в которой расстояние А является постоянным, и промежуточный пояс 13 имеет максимальную высоту. За областью 14А следует область 14В, в которой высота А промежуточного пояса 13 уменьшается сравнительно быстро, поскольку нижний пояс 11 профиля проходит под углом примерно 11° к верхнему поясу 12 профиля, за ней следует третья область 14С, где расстояние уменьшается с меньшей степенью, и нижний пояс 11 профиля проходит под углом 4° к верхнему поясу 12 профиля. Область 14С оканчивается свободно выступающим передним концом 15 перекрытия, к которому приваривается горизонтальный круглый элемент 16 в качестве переднего закрывающего элемента для полости, в которой располагается опорная конструкция 3. В результате уменьшения расстояния А между двумя поясами 11, 12 профиля, несмотря на снижение прочности на изгиб балок 10 двутаврового профиля от заднего конца к свободному концу 15 перекрытия, тем не менее, поскольку изгибные напряжения меньше на переднем участке, чем на участке принимающих устройств 4 для головок цилиндров, эта конструкция не только экономит ценный металл, в частности сталь, но и в то же время помогает избежать ненужного увеличения веса. Прочность на изгиб балок 10 двутаврового профиля, используемых в соответствии с изобретением, в то же время существенно выше, чем прочность на изгиб опорной конструкции, состоящей лишь из коробчатых профилей или плоских листов, сваренных друг с другом в коробчатую конструкцию.

Более того, балки двутаврового профиля в соответствии с изобретением обеспечивают возможность относительно простого способа крепления всех функциональных элементов, необходимых для работы щитового перекрытия 1 в щитовой крепи, таких как принимающее устройство 4 для головок цилиндров гидравлических штанг и поворотные шарниры 20 для поворотного соединения с ударным щитом на щитовом перекрытии 1. Принимающие устройства 4 содержат поддерживающие желоба 5, предпочтительно состоящие из литых частей и имеющие блочный основной корпус, оканчивающийся плоской закрывающей пластиной 6, при помощи которой поддерживающий желоб 5 приваривается к нижним поверхностям обращенных друг к другу плеч 12В самой наружной балки 10 и 12А двутаврового профиля внутренней балки 10 двутаврового профиля, смежной с ней. Как показано на фиг.4, поддерживающий желоб 5 имеет на задней стороне закрывающей пластины продольную полосу 7, предназначенную для заполнения пространства между двумя плечами 12А, 12В пояса как в ширину, так и в глубину. Полоса 7 может опираться вровень на нижнюю сторону пластины 2 перекрытия таким же образом, как плечи 12А, 12В пояса, и плечи 12А, 12В пояса приварены, предпочтительно непрерывно, на своих наружных гранях к нижней стороне пластины 2 перекрытия. Как показано на фиг.2 и 4, для приваривания полосы 7 поддерживающих желобов 5 к пластине 2 перекрытия последняя имеет для каждого поддерживающего желоба паз 8, через который можно выполнить сварной шов. Для дополнительного удержания поддерживающих желобов 5 донная пластина 6 может быть приварена на своих открытых гранях к плечам пояса верхнего пояса 12 профиля. Для одновременного обеспечения доступа головкам гидравлических цилиндров к поддерживающей полости 9 в поддерживающих желобах 5 нижние пояса 11 профиля расположены ниже участков плеч 12А, 12В пояса, к которым привариваются поддерживающие желоба 5, с одной стороны, то есть на обращенных друг к другу плечах пояса, при этом зазоры, уменьшающие нижний пояс профиля на этом участке, в частности до плеча 11В пояса, проходят вбок с одной стороны на одной балке 11А двутаврового профиля или на другой.

Фиг.6 изображает в виде примера изготовление балки двутаврового профиля в соответствии с изобретением из прокатанного основного профиля 10'. В основном профиле два пояса 11, 12 профиля проходят по всей длине балки 10 двутаврового профиля по прямой линии с равномерным максимальным расстоянием А. При условии одинакового расстояния верхнего пояса 12 профиля до нижнего пояса 11 профиля промежуточный пояс 13 также имеет высоту, постоянную по всей длине основного профиля 10'. Для того чтобы после этого изготовить профилированную балку 10 в соответствии с изобретением из этого прокатанного или протянутого основного профиля 10' клиновидный участок 13А отделяется от переднего участка основного профиля 10', что показано на фиг.6, таким образом, чтобы разделительная кромка 18, образовывающаяся на промежуточном поясе 13 путем отделения, имела первую область 18В, проходящую под углом примерно 11° к верхнему поясу 12 профиля, и имела вторую область 18С, проходящую под углом примерно 4° к верхнему поясу профиля 12. Нижний пояс 11 профиля после этого напрессовывается или накатывается на эту разделительную кромку 17 и приваривается к ней при помощи сварного шва, не показано. Несмотря на то что балка двутаврового профиля, таким образом, испытывает снижение прочности на изгиб, тем не менее, поскольку снижение прочности на изгиб возникает в той области, которая в любом случае подвергается небольшим нагрузкам, это не оказывает отрицательного воздействия. Фиг.6 также изображает вырез 29 в одном плече 11А пояса нижнего пояса 11 профиля для доступа к поддерживающим желобам, закрепленным на балках двутаврового профиля, установленных в щитовом перекрытии.

Как показано на фиг.1-4, нижние пластины 17А, 17В, 17С могут быть приварены относительно простым способом к нижним сторонам нижних поясов 11 профилей для того, чтобы предотвратить возможное проникновение фрагментов породы или больших количеств измельченной угольной пыли в полость между пластиной 2 перекрытия и нижней пластиной 17А, 17В, 17С. Приваривание нижних пластин 17А, 17В, 17С, предпочтительно, осуществляется при помощи многочисленных продольных пазов 30, которые расположены так, чтобы в установленном положении они проходили непосредственно под нижним поясом 11 профиля. Закрывающие пластины 19 приварены к наружным сторонам наружных балок 10 двутаврового профиля. Для дополнительного придания жесткости щитовому перекрытию к двум наружным балкам 10 двутаврового профиля могут быть приварены, в каждом случае между их наружными плечами поясов, опорные пластины 25, которые проходят перпендикулярно между нижним поясом 11 профиля и верхним поясом 12 профиля и простираются по всей высоте промежуточного пояса 13. Закрывающие пластины 26 идентичного размера и габаритов могут также быть приварены подобным образом на заднем конце щитового перекрытия 1, в этом случае закрывающие пластины 26 и опорные пластины 25 могут одновременно формировать крепежные полосы для боковых пластин 19.

До приваривания нижних пластин 17А, 17В, 17С и приваривания боковых пластин 19 поворотные шарниры 20 также привариваются в каждом случае между двумя балками 10 двутаврового профиля, при этом поворотные шарниры, предпочтительно, состоят из литых деталей и имеют U-образный участок 21 с двумя скважинами 22 для поддержания болта для ударного щита, а также части основания 23, имеющей по существу прямоугольное поперечное сечение и такие размеры, чтобы эта часть основания 23 могла быть приварена между нижним поясом 11 профиля и верхним поясом 12 профиля, и в то же время между двумя промежуточными поясами 13 профилированных балок 10, лежащих рядом друг с другом. С этой целью промежуточные профили 13 могут быть оборудованы на заднем конце дополнительными пазами 24 для выполнения соединительных сварных швов для частей основания 23, как можно видеть на фиг.2.

Фиг.7 и 8 изображают второе иллюстративное воплощение сборки альтернативного щитового перекрытия 51 в соответствии с изобретением. Щитовое перекрытие 51 также имеет пластину 52 перекрытия, нижние пластины 67 и опорную конструкцию 53 щитового перекрытия 51 между пластиной 52 перекрытия и нижней пластиной 67, которое имеет в качестве несущих элементов четыре продольные перекладины, две внутренние из которых выполнены из балок 60 двутаврового профиля с первой специальной формой профиля, и две наружные выполнены из профилированных балок 90 со второй специальной формой профиля. В каждом случае внутренние балки 60 двутаврового профиля и две наружные балки 90 двутаврового профиля имеют нижний пояс 61 и 91 профиля, а также верхний пояс 62 и 92 профиля, и промежуточный пояс 63 и 93 профиля, соединяющий первые два. Как и в предшествующем иллюстративном воплощении, расстояние от нижнего пояса 61, 91 профиля до верхнего пояса 62, 92 профиля изменяется по длине профилированных балок 60 или 90.

В иллюстративном воплощении на фиг.7 используются внутренние балки 60 двутаврового профиля, поперечное сечение профиля которых показано подробно на фиг.8. Верхний пояс 62 профиля балки 60 двутаврового профиля здесь имеет левое плечо 62А пояса с шириной L1, которая существенно короче ширины L2 правого плеча 62В пояса. Нижний пояс 61 профиля имеет левое нижнее плечо 61А пояса шириной L1 и правое нижнее плечо 61В пояса шириной L2. Все пояса 61, 62 профиля, а также промежуточные пояса 63 имеют по существу одинаковую толщину, но отношение ширины L2:L1 составляет от 1,5:1 до 3:1. Как показано на фиг.7, лишь на участке поддерживающих желобов 55 может быть обеспечено более длинное плечо 61В нижнего пояса балки 60 двутаврового профиля с зазором, который сужает это плечо 61В пояса до узкой полосы 66 плеча, лишь на участке под поддерживающими желобами 55, так что головки цилиндров гидравлических штанг могут быть закреплены в поддерживающие желоба 55, при этом гидравлические штанги могут свободно поворачиваться. Форма профиля балок 60 двутаврового профиля обеспечивает, в частности, в случае щитовых перекрытий, имеющих особо широкую конструкцию, большую поверхностную поддержку пластины 52 перекрытия. Как показано на фиг.7, для дополнительного снижения веса наружные балки 90 двутаврового профиля обеспечены здесь в каждом случае наружными плечами 91А, 92А пояса, толщина которых равна лишь половине толщины каждого из внутренних плеч 92В и 91В поясов.

Фиг.9 изображает профилированную балку 10 с третьим возможным поперечным сечением профиля. Верхний пояс 112 профиля, промежуточный пояс 113 профиля и нижний пояс 111 профиля вновь имеют по существу одинаковую толщину. Плечи 111А пояса, выступающие вбок с обеих сторон, имеющие одну ширину L1, простираются за промежуточный пояс 113 на меньшее расстояние, чем плечи 112А пояса верхнего пояса 112 профиля. Отношение ширины L2 к L1 может составлять от 1,5:1 до примерно 3:1.

Фиг.10 изображает дополнительное альтернативное иллюстративное воплощение балки 210 двутаврового профиля с нижним поясом 211 профиля, верхним поясом 212 профиля и промежуточным поясом 213. В каждом случае одно из плеч 211А, 212А поясов имеет толщину D1, которая предпочтительно соответствует толщине промежуточного пояса 213, в то время как другое плечо 211В, 212В поясов имеет толщину D2, соответствующую здесь двойной толщине D1. Отношение толщин может составлять от 1,5:1 до 3:1.

На фиг.11 изображена балка 310 двутаврового профиля с еще одной предпочтительной формой поперечного сечения. В балке 310 двутаврового профиля верхний пояс 312 профиля и, предпочтительно, также промежуточный пояс 313 имеют одинаковую толщину D1, в то время как лишь нижний пояс 311 профиля имеет значительно большую толщину D2, которая, подобно предшествующему иллюстративному воплощению, в 1,5 или 3 раза больше толщины D1. Плечи поясов, выполненные с обеих сторон от промежуточного пояса 313, идентичные, и балка 310 двутаврового профиля симметрична относительно плоскости симметрии, разделяющей промежуточный пояс 313.

Фиг.13 изображает дополнительное иллюстративное воплощение щитового перекрытия 401, которое также имеет пластину 402 перекрытия и одну или несколько нижних пластин 417, жесткость которого повышена при помощи опорной конструкции, состоящей, в основном, из четырех профилированных балок 410, 410' в виде продольных перекладин с дополнительной специальной формой профиля, подробно показанной на фиг.12. Поскольку фиг.12 изображает профилированные балки 410 и фиг.13 также изображает профилированные балки 410', все профилированные балки имеют верхний пояс 412 профиля, простирающийся с обеих сторон от промежуточного пояса 413 и имеющий короткое плечо 412А пояса и длинное плечо 412В пояса. Нижний пояс 411 профиля простирается лишь с одной стороны от промежуточного пояса 413 плечом 411А пояса, длина которого здесь точно равна длине плеча 412А, простирающегося с той же стороны. Как описано в отношении предшествующих иллюстративных воплощений, расстояние от нижнего пояса 411 профиля до верхнего пояса 412 профиля изменяется по длине профилированной балки 410. Плечо 411А пояса, выполненное лишь с одной стороны, на нижнем поясе 411 профиля, имеет толщину, которая здесь примерно в три раза больше толщины плеч 412А, 412В пояса верхнего пояса 412 профиля и промежуточного пояса 413. Большая толщина профиля компенсирует недостаток этой формы профиля с односторонним плечом пояса с точки зрения прочности по сравнению с тем, когда плечи выполнены с обеих сторон.

Как показано на фиг.13, профилированные балки 410, 410' имеют практически одинаковое строение, единственное отличие заключается в том, что в профилированной балке 410 широкое плечо 411А нижнего пояса выступает вправо, а в профилированной балке 410' оно выступает влево. Профилированные балки 410, 410' расположены так, чтобы в каждом случае ширина поддерживающего желоба 405 определяла расстояние между двумя промежуточными поясами 413 профилированных балок 410, 410', толстые плечи 411А поясов расположены так, чтобы они смотрели наружу относительно пространства, в котором расположены и приварены поддерживающие желоба 405. Таким образом, отсутствует необходимость в формировании зазоров или тому подобное.

Фиг.14 изображает еще одно иллюстративное воплощение щитового перекрытия 501. Опорная конструкция 503 между пластиной 502 перекрытия и нижней пластиной 517 состоит здесь всего лишь из двух профилированных балок 510, формирующих продольные несущие перекладины и имеющих специальную форму профиля, по существу, представляющую собой П-образный профиль. От верхнего пояса 512 профиля, проходящего по всей ширине профилированной балки 510, вниз простираются два промежуточных пояса 513, выполненные с ним как одно целое, при этом расстояние между ними соответствует ширине поддерживающих желобов 505 для головок гидравлических цилиндров. Плечи 512А и 512В выступают в верхнем поясе 512 профиля, и плечи 511А и 511В выступают в нижнем поясе профиля в каждом случае наружу за промежуточный пояс 513. Плечи 511А, 511В поясов формируют пояс нижнего профиля, к которому может быть приварена нижняя пластина или нижние пластины 517, в соответствии с изобретением расстояние между плечами 511А, 511В нижнего пояса и плечами 512А, 512В верхнего пояса уменьшается по длине профилированных балок 510. Здесь в промежутке между промежуточными поясами 513 каждой профилированной балки П-образного профиля не расположено нижнего пояса профиля и плеч нижнего пояса. Профилированная балка 510 имеет равномерную толщину профиля на всех участках.

Различные модификации в объеме прилагаемой формулы изобретения могут быть выполнены специалистом в данной области техники из предшествующего описания. Вместо двутавровых профилей с промежуточным профилем из одного элемента также два U-образных профиля могут быть объединены в один двутавровый профиль, когда два промежуточных плеча U-образных профилей привариваются друг к другу. В еще одном иллюстративном воплощении может быть использовано больше чем четыре двутавровых профиля. Верхние и, если необходимо, также нижние пояса двутавровых балок могут в каждом случае быть приварены друг к другу на своих наружных гранях, в результате чего верхние пояса профиля, приваренные друг к другу, могут также формировать пластину переклада или могут поддерживать последнюю на всей ее площади. Плечи нижнего пояса также могут затем или в П-образном профиле также быть соединены друг с другом. Иллюстративные воплощения показывают лишь предпочтительные воплощения поперечных сечений профиля. Балки двутаврового профиля могут также иметь участок постоянной высоты от верхнего до нижнего поясов профиля, за чем следуют более чем два участка, проходящие под разным углом, либо один участок с наклонно простирающимися поясами профиля друг относительно друга. Наклонный проход может иметь постоянный угол наклона или может быть слегка изогнут. Кривизна и/или множество углов может придавать дополнительную жесткость балке двутаврового профиля. Наклонный/изогнутый участок предпочтительно простирается, в свою очередь, до переднего конца профилированной балки. В щитовом перекрытии показанные балки двутаврового профиля могут также быть объединены друг с другом и установлены в виде опорной конструкции в зависимости от предполагаемого использования.

Изобретение относится к горному делу, в частности к щитовому перекрытию для щитовой крепи для подземной разработки. Техническим результатом является повышение прочности на изгиб щитового перекрытия и снижение металлоемкости конструкции. Щитовое перекрытие содержит пластину 2 перекрытия, принимающие устройства 4 для соединения головок гидравлических цилиндров с щитовым перекрытием и опорную конструкцию 3, приваренную под пластиной 2 перекрытия и имеющую множество продольных перекладин. При этом, по меньшей мере, две продольные перекладины состоят из балок 10 двутаврового профиля с верхним поясом 12 профиля, нижним поясом 11 профиля и промежуточным поясом 13, проходящим перпендикулярно двум указанным поясам профиля, и расстояние между верхним и нижним поясами профиля уменьшается на, по меньшей мере, части длины балки 10 двутаврового профиля. 19 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Щитовое перекрытие для щитовой крепи для подземной разработки, содержащее пластину (2; 52) перекрытия, принимающие устройства (4) для соединения головок гидравлических цилиндров с щитовым перекрытием и опорную конструкцию (3; 53), приваренную под пластиной (2; 52) перекрытия и имеющую множество продольных перекладин, в котором по меньшей мере две из продольных перекладин состоят из балок двутаврового профиля (10; 60; 90; 110; 210; 310; 410) с верхним поясом (12; 62; 92; 112; 212; 312; 412) профиля, нижним поясом (11; 61; 111; 211; 311; 411) профиля и промежуточным поясом (13; 63; 113; 213; 313; 413) профиля, проходящим перпендикулярно двум указанным поясам профиля, при этом расстояние (А) между верхним и нижним поясами профиля уменьшается на, по меньшей мере, участке длины балки двутаврового профиля.

2. Щитовое перекрытие по п.1, в котором верхний пояс (12; 62; 112; 212; 312) профиля и нижний пояс (11; 61; 91; 111; 211; 311) профиля проходят с обеих сторон от промежуточного пояса (13; 63; 93; 113;213;313) в каждом случае плечом пояса (11А, 12А, 11В, 12В).

3. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором верхний и нижний пояса (11, 12) профиля имеют одинаковые ширину и толщину.

4. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором верхний и нижний пояса (61, 62; 91, 92; 111, 112; 211, 212; 311, 312) профиля имеют разную ширину и/или разную толщину.

5. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором балка (10; 110, 310) двутаврового профиля имеет зеркально симметричную конструкцию относительно продольной центральной плоскости промежуточного пояса (13; 113; 313).

6. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором плечи (62В, 92А; 221В) пояса по одну сторону промежуточного пояса (63; 93; 213) имеют большую толщину и/или большую ширину, чем плечи (62А, 92В; 221 А) пояса по другую сторону.

7. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором плечи (11А; 91В, 61В) нижнего пояса снабжены частично зазорами (29) на участке принимающих устройств (4) для головок гидравлических цилиндров.

8. Щитовое перекрытие по п.7, в котором зазоры (29) проходят до промежуточного пояса (13).

9. Щитовое перекрытие по п.7, в котором зазоры уменьшают ширину плеча нижнего пояса (61, 91) профиля до полоски (66, 96) плеча.

10. Щитовое перекрытие по п.1, в котором пояс (411) нижнего профиля проходит только лишь по одну сторону от промежуточного пояса (413) плечом (411 А) нижнего пояса, толщина которого превышает толщину промежуточного пояса (413) и толщину поясов (412А, 412В) верхнего пояса (412) профиля.

11. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором две профилированные балки объединены в продольную несущую перекладину (510) профиля П, и верхние пояса профиля двух профилированных балок приварены друг к другу, или два промежуточных пояса (513), удаленные друг от друга на определенное расстояние, выполнены как одно целое с верхним поясом (512) профиля.

12. Щитовое перекрытие по п.1, в котором пояса верхнего профиля всех профилированных балок приварены к нижней стороне пластины перекрытия при помощи продольных сварных швов.

13. Щитовое перекрытие по одному из пп.1, 2, 12, которое содержит четыре продольные перекладины, состоящие из балок (10; 60; 90) двутаврового профиля.

14. Щитовое перекрытие по п.1, в котором принимающее устройство (4) содержит литой поддерживающий желоб (5), приваренный к обращенным друг к другу плечам (12А, 12В) поясов смежных профилированных балок (10), и предпочтительно, поддерживающий желоб (5) имеет на задней стороне закрывающую пластину (6) с продольной полосой (7), предназначенной для заполнения промежутка между двумя плечами (12, 12В) пояса.

15. Щитовое перекрытие по п.1, которое содержит поворотные шарниры (20), состоящие из литых частей, приваренных к заднему концу щитового перекрытия и имеющие основанную часть (23), приваренную между верхним и нижним поясами (11; 12) профиля соседних профилированных балок (10).

16. Щитовое перекрытие по п.1, в котором промежуточный пояс (13) профилированной балки (10) имеет область (14А) постоянной высоты, область (14В) с большим градиентом и область (14С) с меньшим градиентом.

17. Щитовое перекрытие по п.16, в котором область (14А) постоянной высоты промежуточного пояса примерно в два раза длиннее двух областей (14В, 14С) изменяющейся высоты в каждом случае.

18. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором профилированные балки изготовлены из литых, протянутых или прокатанных основных профилей (10') с постоянным расстоянием между верхним и нижним поясами профиля, при этом промежуточный пояс (13) частично отделен на нижнем участке, участок (13А) отделен, и нижний пояс профиля прижат или накатан на разделяющую кромку (18) и приварен к ней.

19. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором опорные пластины (25, 26) приварены между плечами верхнего и нижнего поясов профиля.

20. Щитовое перекрытие по п.1 или 2, в котором, по меньшей мере, одна нижняя пластина (17А), снабженная продольными пазами (30) для выполнения соединительных сварных швов, приварена к нижней стороне нижнего пояса (11) профиля, предпочтительно, приварено множество нижних пластин (17А, 17В, 17С), распределенных по длине.