Перекрытие индивидуальной крепи Советский патент 1988 года по МПК E21D17/01 

дэ сд

Фг.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в ин- |давидуальной шахтной крепи для креп- ения очистных забоев. . г

Целью изобретения является повыше- |ние надежности поддержания кровли . пласта путем увеличения сопротивляемости шарнирных соединений перекрытия опусканию горного массива при угло- 10 вых перемещениях верхняков друг относительно друга.

I На фиг.1 изображено предлагаемое перекрытие, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - раз- 15 рез Б-Б на фит,2, на фиг.4 - разрез В-В на фиг,1; на фиг.З - схема распределения нагрузок на верхняки перекрытия и их шарнирные соединения, до разгрузки верхняка со стороны завала;20 на фиг.6 - то же, после разгрузки . верхняка; на фиг.7 - сечение А-Д на фиг. вариант выполнения. I

j Перекрытие индивидуальной крепи 25 I {фиг.1-4) состоит из однотипных балочных верхняков 1, каждый из которых снабжен проушиной-2 на одном конце и вилкой 3 на другом, соединенных между собой в перекрытии при помощи шты- 30 ря 4, взаимодействующим своей наружной цилиндрической поверхностью 5 со стенками поперечных сквозных отверс- тий, выполненных в проушине 2 и в ще- JKax вилки 3. Штырь 4 имеет две сим- j метричные половины, соединенные меж- |ду собой гибкой или другой связью с обеспечением возможности их свободных линейных и угловых перемещений друг относительно друга при их забив- до ке. Внутренние плоскости 6 и 7 по paafpeey симметричных половин штыря 4 выполнены с наклоном при заданном остром угле oi между ними. Поперечное сквозное отве рстие проушин 2 снабже- 45 но перегородкой 8, смонтированной по диаметру этого отверстия и выполненной в поперечном сечении, в виде равнобочной трапеции с обеспечением нап-, равленности лучей и величины угла , CQ между наклонными поверхностями пере- городки 5 однозначным с углом о . Для достижения заданного силового взаимодействия цилиндрической поверх- ности 5 штыря 4 со стенками поперечных сквозных отверстий вилки 3 раз- , мер диаметра .последних имеет величину меньшую, чем диаметр поперечного сквозного отверстия проушины 2.

Для поджатия верхняка 1 к кровле пласта при его консольной установке служит клин 9, наклонная поверхность 10 которого контактирует с упором 11 симметрично закрепленным в торце проушины 2.

Перекрытие индивидуальной крепи работает следующим образом.

При каждом цикле выемки угля в очистном забое верхняк 1 со стороны завала разгружается и переносится к забою для установки его над мапшнной дорогой. Для этого проушина 2 вводится в сопряжение с вилкой 3 ранее установленного верхняка и предварительно соединяется с ней при помощи штыря 4, симметричные половины которого внутренними плоскостями 6 и 7 контактируют с наклонными поверхностями перегородки 8, а цилиндрическими поверхностями 5 - с поверхностя- ми поперечных сквозных отверстий щек вилки 3. Затем устанавливаег шй верхняк поджимается к кровле пласта КЛЕН- НОМ 9, который при забивке взаимодействует с верхней поверхностью упора 1 , обеспечивая силовое приясатие верхняка к кровле для консольного ее поддержания до .установки под него стойки. После этого штырь 4 забивается окончательно с обеспечением плотного контакта внутренних его плоскостей 6 и 7 с наклонныг-м поверхностями перегородки .8, а цилиндрическими поверхностями 5 - со стенками сквозных отверстий щек вилки 3. При этом исключается возможность силового взаимодействия цилиндрических поверхностей 5 со стенкой поперечного сквозного отверстия проушины 2, так как размер его диаметра превьш1ает диаметр поперечных отверстие .в щеках вилки 3,

Усилием забивки штыря 4 при заданном угле об между внутренним плоскостями 6 и 7 и наклонными поверхностями перегородки 8 обеспечиванзтся достижение требуемой величины силы прижатия симметричных половин штыря 4 к стенкам поперечных сквозных отверстий вилки 3 и работа описанной конструкции в качестве фрикционного шарнира.

После установки стойки под кон- сольный верхняк 1 клин 9 выбивается и вновь забивается в процессе кон- содьной установки нового верхнякаj

предварительно разгруженного и перенесенного со стороны завала. Процесс переформирования состава перекрытия путем консольной установки верхняков после каждого цикла выемки угля с возможностью силового их прижатия к кровле пласта обеспечивает приспосаб- ливаемость шарнирного перекрытия к неровностям.и гипсометрии пласта. Поэтому продольная юсь перекрытия представляет собой линию, ломанную в местах соединительных узлов (фиг.5а,б). При этом каждый верхняк контактирует с кровлей только в одной точке, поскольку наличие шарнира определяет другую дополнительную точку опоры. Такой характер взаимодействия перекрытия с кровлей пласта определяет при разгрузке верхняка Д появление внешнего момента Mj, величина которого в условиях равновесия систе- мь равна моменту сил трения М. фрикционного йарнира относитбшьно про-- дольной оси .поперечных отв.ерстий вил- кн 3

М, 1,27. т- N-2-n ,

оJг

где I,27jn - приведенный коэффициент трения штыря 4 в вилке 3 при косинусоидальном законе распределения давлений на поверхности соприкосновения; г - радиус сквозных отверстий вилки 3;.

п - число поверхностей трения ().

Поскольку JU. N представляет собой силу кинетического трения

.Р

Mj 1,27 bVp.2.n .

Момент силы трения фрикционных шариков перекрытия является дополнительной силой в балансе всех сил сопротивления крепи, противодействующих статистически и динамическим нагрузкам, а также процессу их перераспределения мелоду кровлей и перекрытием при выполнении операций по креплению очистного забоя.

При разгрузке верхняка Г (фиг.За, б) верхняк Д лишается одной точки опоры, что обуславливает появление внешнего момента относительно опоры стойки Q,, вызывающего угловое перемещение этого верхняка.и, следовательно, вращение всех последующих верхняков в П1арнирных соед.чнениях. Однако моменты сил трения Н и

М тр г С1тноснтельио продольной оси верхняков Г, Д препятствуют такому движению элементов в рассматриваемой кинематической цепи, сохраняя ее статическое равновесие, при котором

перераспределения нагрузок Q,, Q,j, , Qj между кровлей пласта и перекрытием не происходит, что, в свою очередь, предотЕрап1;ает расслоегше пород непосредственной кровли и резкую

осадку вышележащих пород.

Для обеспечегтя вoз ioжнocти забивки итыря 4 с заданным усилием как н левом, так и з правом забоях перегородка 12 (фиг, 6) может быть ву полнена в своем поперечном.сечении в виде двух равнобочных т.рапецнй, СОСТЕЛКО- вангалх между собой большими основа-- ниями. При такой двухсторонней конструкции перегородки 12 достигается

полная С1 мметркя верхняка, глт которой оператор в удобном полог-кешпг со стороны Bocc/raHiiH. пласта может производить забивку 4 правой рукой незазисимо от направления забоя, при

этом внутренние плоскости 6 и 7 штыря 4 взаимодействуют с наклоиггыми поверхностя ли перегородки 2, расположенными со стороны оператора. Работа перекрытия при

двухсторонней перегородки 12 не отличается от описанной.

Формула изобрет-ения

1. Перекрытие индивидуальной крепи, содержащее шарнирно соединенные между собой балочные верхняки каждый из которых имеет проушину на одном конце и вгшку на другом его конце, соединенные между собой при прмо- isyi цилиндpIiчecкoгo штыря, установленного с возможностью взаимодействия наружной поверхностью с поверхностями поперечных сквозных отверстий,

выполненных в щеках вилки и проушине, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности подг ержа- ния кровли пласта путем увеличения сопротивляемости шарнирных соединеннй

верхняков опусканию горного массива при угловых перемещениях верхняков друг относительно друга, оно снабжено перегородкой, установленной по диаметру поперечног-о сквозного отверстия проушины и выполненной с поперечным сечением в виде равнобочной трапеции, а цилиндрический штырь выполнен из симметричных половин со скошенными внутренними плоскостями, установлен со стороны меньшего основания перегородки и с возможностью взаимодействия своими внутренними гшоскостями с боковыми наклонными по- верхностями перегородки, причем диаметр отверстий в щеках вилки выполнен по величине меньше диаметра отверстий в проушине.

2, Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что оно снабжно дополнительной перегородкой, выполненной с поперечным сечением в виде равнобочной трапеции и большим основанием жестко прикрепленной к большему основанию основной перего- родки.

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано в индивидуальной шахтной крепи для крепления очистных забоев. Цель - повышение надежности поддержания кровли пласта путем увеличения сопротивляемости шарнирных соединений перекрытия опусканию горного массива при угловых перемещениях верхняков друг относительно друга. Перекрытие выполнено из.верхняков, каждый из которых имеет на одном конце проушину, а на другом конце - вилки, соединенных между собой при НОМОШД1 цилиндрического штыря А, изготовленного из двух симмет- ричньк половин со скошенными внутрен- ними плоскостями и установленного со сторонь меньшего основания перегородки 8, которая расположена по диаметру поперечного сквозного отверстия проушшы и выполнена с- поперечным сечением в виде равнобочной трапеции. Перекрытие может иметь и дополнительную перегбродку, изготовленную по форме основной. При установке верх- няка над машинной дорогой проушина вводится в сопряжение с вилкой ранее установленного верхняка и соединяется штырем 4, симметричные половины которого внутренними плоскостями контактируют с наклонными поверхностями перегородки 8, а цилиндрическими поверхностями - с поверхностями поперечных сквозных отверстий щек вилки. Диаметр отверстий в щеках вилки меньше диаметра отверстий в проушине. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. А А с (Л

7 2

ФизМ

Редактор О.Попович

Составитель Д.Вильская

Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3636/32

Тираж 459

БНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,, д. 4/5

ФигЛ

Подписное