Крепь горных выработок Советский патент 1989 года по МПК E21D11/14 

(Л

:л

ifS

TJ

(Duti

31513149

РК. Боковая С 8 установлена с возможностью пересечения ее продольной оси с плоскостью внутреннего контура 11 подвижной опоры 7 за контуром основ- с ной РК. Упор 9 контактирует с торцом 10В I, При усилении горного давления нагружаются В 1, через узлы 3 - С 2, а также С 4. При деформации С 4, преодолевая сопротивление силы тре- Ю

ния в узлах 3, перемещается В 1, Силы деформации узлов 3 направлены внутрь основной РК. Упор 9 противодействует перемещению В 1 под воздействием горного давления и образует сияу отпора, разворачивая В 1 относительно С 2 со стороны целика 12, которая нагружает узлы 3 податливости С 2 с В 1. 2 шт.

Изобретение относится к горному делу и повышает надежность работы крепи за счет перераспределения усилия горного давления до равномерного по всему контуру рамной крепи (РК) и снижения пучения почвы выработки. Крепь состоит из основной Р0к, выполненной из соединенных между собой узлами 3 податливости верхняка (В) 1 и стоек (С) 2, и крепи усиления из установленной в неподвижной опоре 5 центральной С 4. Порора 5 тягами 6 связана с подвижной опорой 7, в которой шарнирно установлена наклонная боковая с 8 с упором 9, взаимодействующим со С 2. Центральная С 4 жестко закреплена на В 1 и в опоре 5 и установлена по оси симметрии основной РК. Боковая С 8 установлена с возможностью пересечения ее продольной оси с плоскостью внутреннего контура 11 подвижной опоры 7 за контуром основной РК. Упор 9 контактирует с торцом 10 В 1. При усилении горного давления нагружаются В 1, через узлы З - С 2, а также С 4. При деформации С 4, преодолевая сопротивление силы трения в узлах З, перемещается В 1. Силы деформации узлов З направлены внутрь основной РК. Упор 9 противодействует перемещению В 1 под воздействием горного давления и образует силу отпора, разворачивая В 1 относительно С 2 со стороны целика 12, которая нагружает узлы З податливости С 2 с В 1. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к креплению горных выработок.

Целью изобретения является повышение надежности работы крепи за счет перераспределения усилия горного давления до равномерного по всему контуру рамной крепи и снижение пучения почвы выработки.

На фиг.1 изображена крепь горных выработок Б зоне усиления горного давления, вызванного отработкой запасов полезного ископаемого с одной из сторон выработки; на фиг.2 - узел I на фиг.1 и распределение действующих сил.

Крепь горных выработок включает основную рамную крепь из верхняка 1 и .стоек 2, соединенных узлами 3 податливости, и крепь усиления из центральной стойки 4, установленной в неподвижной опоре 5, связанной тягами 6 с подвижной опорой 7, в которой шарнирно установлена боковая стойка 8 с возможностью контакта упо ром 9 со стойкой 2 основной рамной крепи, упор 9 контактирует с торцом 1О верхняка 1« Центральная стойка 4 жестко закреплена.на верхняке 1 и в неподвижной опоре 5 и установле- на по оси симметрии основной рамной крепи, а ось боковой стойки 8 пересекается с плоскостью внутреннего контура 11 подвижной опоры 7 за контуром основной рамной крепи. Крепь работает следующим образом. Основная, рамная крепь располагается на границе целика 12 и выработан- ного пространства 13, т.е. в зоне опорного давления, а следовательно, испытьшает неравномерную нагрузку от покрьшающей толщи пород 14.

В результате взаимодействия выше- лежащих слоев толщин на нижележащие

происходит из деформация и разлом по углу об , который изменяется во времени от различных факторов, но колеблется в пределах 65-85° от горизонтали.

Деформация сжатия краевой зоны целика и рамной крепи зависит от суммы изгибающих моментов, возникающих в покрывающей толще, причем из- гибающий момент, приложенный к рамной крепи, тем больше, чем дальше отстоит от целика 12 в сторону выработанного пространства 13, т.е. MI М ,...,:М.

При этом с изменением времени взаимодействия Tg крепи с массивом момент М; увеличивается, так как происходит больший разворот плит мае сива относительно линии разлома АВ, Соответственно этому развороту горного массива изменяется и характер работы рамной крепи по отпору силам деформации, причем, если в первоначальный период времени, т.е. когда Т, соответствует М., усилия в узлах податливости направлены вдоль соприкасающихся стенок верхняка и стоек, то при Т , и М; сила деформации Рд перемещается в сторону выработанного пространства и узлы податливости в заданном режиме уже не работают - происходит их изгиб с последующим разрушением. Крепь деформируется по линии С.

При усилении горного давления происходит нагружение верхняка 1, узлов 3 податливости, а через них стоек 2 а также центральной стойки 4, зафиксированной в неподвижной опоре 5. Верхняк 1 при деформации центральной стойки 4 начинает . перемещаться, преодолевая сопротивление силы трения . в узлах 3 податливости. При этом узел 3 податливости со стороны

515

выработанного пространства 13 испытывает большую нагрузку, чем узел податливости 3 со стороны целика 12, Направление силы деформации F. узла 3 податливости со стороны вьфаботан- ного пространства 13 направлено во внутрь основной рамной крепи. Таким образом, упор 9 испытывает сжатия от силы F. , а также усилие перемеще- ния FJ, от торца 10 верхняка 1 относительно стойки 2 рамной крепи, В то же время, создавая дополнительное сопротивление, равное силе трения FTP упора 9 о стойку 2 со стороны выработанного пространства 13, упор 9 противодействует перемещению верхняка 1 под воздействием силы горного давления, образует силу отпора F , которая стараясь развернуть

верхняк I относительно стойки 2 со стороны целика 12, нагружает узел 3 податливости этой стойки с верхняком 1, Причем направление сил, нагружающих этот узел податливости, не спо- собствует его деформации и соответствует направлению перемещения верхняка 1 относительно стойки 2 со стороны целика 52 при посадке крепи в податливом режиме,

Одновременно сила Fi через упор 9 передается на подвижную опору 7, Действие силы F направлено по продольной оси О упора 9. Учитывая разворот силы F в зависимости от разворота покрывающей толщи пород 14 по линии АВ на угол Ы (65-85) поворот продольной оси О Упора 9 .в подвижной опоре 7 должен быть обеспечен не менее, чем на 20 , .

Для обеспечения работоспособности неподвижной 5 и подвижной 7 опор.

с 0 5

0

5 0

5 0

49

заключающейся в передаче давления горного массива на почву выработки с преобладанием вертикальной составляющей Fg (что снижает пучение почвы выработки), необходимо, чтобы ось О не пересекалась с плоскостью внутреннего контура 11 подвижной опоры 7 в контуре основной рамной крепи, а центр оси тяги 6 находился в плоскости поворота оси О под воздействием силы Fд.

Формула изобретения

Крепь горных выработок, включающая основную рамну1о крепь из верхняка и стоек, соединенных между собой узлами податливости, и крепь усиления из центральной стойки, установленной в неподвижной опоре, связанной тягами с подвижной опорой, в которой шарнирно установлена наклонная боковая стойка с упором, взаимодействующим со стойкой основной рамной крепи, отличающаяся тем, что, с целью повышения над ежнос- ти работы крепи за счет перераспределения усилия горного давления до равномерного по всему контуру рамной крепи и снижения пучения почвы выработки, центральная стойка крепи усиления жестко закреплена на верх- няке основной рамы и в неподвижной опоре и установлена по оси основной рамной крепи, а боковая стойка установлена с возможностью пересечения ее продольной оси с плоскостью внутреннего контура -подвижной опоры за контуром основной рамной крепи, при этом упор боковой стойки установлен с возможностью контакта с торцом верхняка основной рамной крепи.

1

фиг. г