Замкнутая крепь горных выработок Советский патент 1991 года по МПК E21D11/14 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для крепления горных выработок замкнутой крепью в сложных горно-геологических условиях при пучащих породах почвы.

Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления крепи и повышение ее несущей способности в сложных горно-геологических условиях при пучащих породах почвы выработок.

На фиг.1 изображена предлагаемая крепь; на фиг.2 - продольное соединение рам распорками из таврового профиля; на фиг.З - шарнирный узел соединения элементов крепи.

Крепь содержит полигональные рамы из металлических отрезков 1 из двутаврового профиля, жесткие узлы 2 соединения элементов, шарнирные узлы 3 соединения элементов, скосы 4 концов элементов в шарнирных соединениях, срезанные полки 5 двутавра в концевых частях элементов в шарнирных узлах, продольные распорки 6 из таврового профиля, болтовое соединение 7 распорок.

В качестве профиля элементов крепи выбран двутавр, обладающий максимальными прочностными характеристиками по сравнению с другими видами профилей.

Крепь выполнена полигональной с количеством отрезков-элементов, кратным четырем. Это позволяет с целью упрощения конструкции и улучшения ее работы половину всех элементов 1 крепи состыковать между собой жестко с помощью узлов 2 с усилением этих узлов, например, приваренными косынками и, кроме того, рационально расположить крепь в сечении выработки. Другая половина узловых соединений 3 крепи выполнена шарнирной, для этого концы элементов 1 в этих соединениях имеют скосы 4 и односторонне срезанные полки 5 двутавра, что дает возможность внахлестку соединить концы элементов и обеспечить их шарнирность с помощью болтового соединения. При этом жесткие 2 и шарнирные 3 узлы расположены в крепи в чередующемся порядке. Рамы между собой в продольном направлении жестко соединены распорками 6, изготовленными из таврового профиля. На концах распорки имеют вырезы, которые входят в полки двутавра элементов 1 и с помощью болтовых соединений 7 внахлестку жестко фиксируются на крепи

Установку крепи в выработке производят следующим образом.

Зная направление максимальных смещений пород в выработке, собирают сначала элементы 1 со стороны почвы. При этом шарнирное соединение 3 направлено в сторону действия максимальных смещений пород. Элементы крепи 1 в продольном направлении соединяют с помощью распорок 6, обращенных ребром в сторону массива пород. После установки элементов в почве замыкают оставшимися элементами 1 крепь по бокам и своду выработки и соединяют их в продольном направлении

распорками с установленными рамами. Распорки б ребрами обращены наружу в сторону массива и внахлестку соединены между собой болтами 7

Крепь в выработке устанавливают таким образом, чтобы шарнирные узлы находились со стороны максимальных смещений пород, а поскольку количество элементов 1 кратно четырем, то в сечении выработки всегда сохраняется противоположное расположение шарниров (кровля - почва, бок - бок и т.д.). По контуру рам производят затяжку крепи.

Крепь работает следующим образом. Горные породы, смещаясь в сторону

выработки, оказывают давление на крепь. Первоначально они взаимодействуют с ребрами продольных распорок 6, которые (как концентраторы напряжений) разрушают породы. Заполнение разрушенными породами пространства между ребрами распорок и затяжка крепи обеспечивают заданную податливость породного контура выработки, не превышающую допустимой величины. Вокруг крепи создается буферная зона

из разрушенных пород, которая снимает пиковые нагрузки на крепь от сдвигающихся пород и позволяет работать шарнирным узлам 3. Всесторонне обжимая крепь, породы вступаютс ней во взаимодействие Поскольку шарнирные соединения 3 направлены в сторону действия максимальных смещений пород, то благодаря повороту в них элементов крепи происходит благоприятное перераспределение неравномерных нагрузок со стороны массива по периметру крепи. Поворот элементов 1 крепи в шарнирах 3 может осуществляться до тех пор. пока скосы 4 на их концах не будут упираться е полки двутавра элементов. При этом давление как бы перекатывается по крепи и в связи с тем. что шарнирные соединения 3 расположены по направлению действия максимальных смещений пород как со стороны кровли и почвы, так и перпендикулярно им, т.е. со стороны боков, то в результате выравнивания нагрузок в указанных направлениях создается оптимальный режим крепи.

При кратности элементов четырем всегда обеспечивается это условие.

Оптимальный режим работы крепи обеспечивается также тем, что общая величина смещений пород не превышает допустимых значений, поэтому вокруг выработки в массиве создается такая зона неупругих деформаций, которая взаимодействует с крепью в оптимальных режимах нагружения. При этом выполнение крепи полигональной конструкции значительно повышает надежность шарнирных соединений при ее работе и в целом несущую способность крепи. Это исключает возможность продавлива- ния элементов 1 в шарнирных соединениях внутрь выработки, поскольку увеличен угол их состыковки по сравнению, например, с кольцевой шарнирной крепью, а также за

счет перехода работы шарнирного узла в жесткий режим после исчерпания заданного угла поворота.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Замкнутая крепь горных выработок, включающая полигональные рамы из металлических отрезков в количестве, кратном четырем, соединенных между собой в чередующемся порядке шарнирно и жестко. рамы соединены между собой продольными металлическими распорками, отличающаяся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления крепи и повышения ее несущей способности в сложных горно-геологических условиях при пучащих породах почвы выработок, металлические отрезки рам выполнены из двутаврового профиля со

скосами на концах и срезанными с одной стороны полками в местах шарнирного соединения, при этом металлические отрезки ориентированы друг к другу сторонами со срезанными полками и соединены болтами.

установленными в отверстиях, выполненных на концах металлических отрезков, причем продольные распорки изготовлены из таврового профиля и соединены одним ребром с металлическими отрезками рамы, а

другим ребром ориентированы в сторону внешнего контура рамы крепи, при этом на концах одного из ребер таврового профиля выполнены вырезы для соединения с полками двутавра металлических отрезков, при

этом продольные распорки соединены между собой внахлест.

SS VW-

Х W

А

rx

.-х гх w х

.

Изобретение относится к горнодобывающей пром-сти и предназначено для крепления горных выработок замкнутой крепью. Цель - снижение трудоемкости изготовления крепи и повышение ее несущей способности в сложных горно-геологических условиях при пучащих породах почвы выработок Крепь состоит из полигональных рам. соединенных между собой продольными металлическими распорками (ПМР) 6. Рамы выполнены из металлических отрезков (МО) 1 в количестве кратном четырем соединенных между собой в чередующемся порядке шарнирными узлами 3 и жесткими узлами 2 Выполнены МО 1 рам из двутаврового профиля со скосами 4 на концах и срезанчыми с одной стороны полками (П) 5 в местах шарнирного соединения Ориентированы МО 1 к другу другу сторонами с П 5 и соеди НРНЫ болтами На концах VIO 1 выполнены отверстия в которых установлены болты причем ПМР 6 изготовлены из таврового чр па с со С

Фие. 2

Фиг.З