Арочная крепь для горных выработок Советский патент 1991 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к креплению подземных выработок, и может быть использовано при проходе горизонтальных выработок и строительстве подземных сооружений различного назначения.

Целью изобретения является повышение долговечности крепи за счет снижения усталостных явлений в материале конструкции.

На фиг.1 изображен общий вид крепи в поперечном разрезе по выработке; на фиг.2 - сечение А - А на фиг. 1; на фиг.З - сечение Б - Б на фиг.1; на фиг.4 - узел I на фиг.1 (продольное сечение).

Арочная крепь горных выработок состоит из трех полых стеклопластиковых элементов: арочного полого верхняка 1 и других полых стоек 2 и 3. Арочный верхняк 1 и стойка 2 выполнены в форме трапецие- видного сечения. Угол наклона боковых поверхностей трапеции предусмотрен в пределах 25 - 30°. Большее основание 4 трапеции трапециевидного сечения арочного верхняка и стойки 2 ориентируют в сторону породы, меньшее основание 5 - в сторону выработки. Кривизна арочного верхняка 1 переменная. Изменения радиуса от меньшего г на периферии к большему R в центре.

Для обеспечения расчетной прочности верхняка меньшее 5 и большее 4 основания трапеций сечения верхняка снабжены плоской стеклопластиковой арматурой б, расположенной вдоль всего верхняка.

Боковые стенки профиля верхняка 7 приняты меньше толщины оснований 4, 5 трапеции в сечение верхняка. .

Для обеспечения восприятия податливости крепи предусмотрены узлы 8 податливости. Прочность узлов 8 осуществляется за счет утолщения стенок, концевых элементов арочного верхняка 1.

При действии на крепь горного давления в элементах рамы возникает напряжение. При достижении в арочном верхняке 1 критического напряжения происходит частичное смещение элементов крепи за счет податливости узлов 8. Перемещение верхних частей 9 стоек 2 внутрь концевых элементов 10 арочного верхняка 1 происходит до тех пор, пока нагрузка на крепь не уменьшится до расчетной. Перемещение элементов крепи происходит в пределах уступов 11 и 12, расположенных по контуру с наружной стороны верхней части стоек 2 и внутри концевых элементов 10 арочного верхняка 1, уступы 11 и 12 имеют клиновидную форму и ориентированы суживающейся частью к краям элементов 1 и 2.

С последующим увеличением горного давления и нарастанием напряжения до предела сопротивления уступов 11 и 12 происходит повторное перемещение элементов

рамы в узле 8. Податливость узлов 8 осуществляется за счет уменьшения сечения верхнего элемента 9 стоек 2 в местах торцовых прорезей 13 во взаимно перпендикулярном направлении. Прорези 13 в нижней части

ограничены круглыми отверстиями 14. В результате этого верхние элементы 9 стоек 2 работают упруго, как пружины при смещении элементов конструкций крепи стоек 2 и арочного верхняка 1.

Стеклопластиковые полые стойки 2 трапециевидного сечения в нижней части снаружи снабжены утолщениями 15 для обеспечения прочности опорных элементов.

Арочная крепь горных выработок возводится следующим образом.

При закреплении горизонтальных выработок в концевые элементы 10 элементов арочного верхняка 1 устанавливают верхние части 9 стоек 2. Удерживая крепь в вертикальном положении, устанавливают затяжки. За- крепное пространство заполняют мелкой породой или бетоном.

Устройство работает следующим образом.

Под влиянием горного давдения на арочную крепь в элементах рамы возникают напряжения. При достижении критиЧеских напряжений в элементах крепи происходит их смещение в узлах 8 до тех пор, пока нагрузка на крепь не уменьшиться до расчетной.

40

Формула изобретения

Арочная крепь для горных выработок, включающая верхняк с утолщениями на концах и стойки с утолщениями на нижних

концах, выполненные из полых стеклопластиковых элементов, узлы податливости в виде верхних полых стеклопластиковых элементов с утолщениями на концах и установленных в них нижних полых стеклопластиковых элементов с торцовыми прорезями во взаимно перпендикулярном направлении, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности крепи за счет снижения усталостных явлений в материале конструкции, верхняк выполнен арочной формы с радиусом кривизны в центральной части большим радиуса кривизны концов верхняка. при этом полые Стеклопластиковые элементы выполнены в поперечном сечении в форме трапеции,

ориентированной меньшим основанием внутрь контура крепи, а полый стеклопла- стиковый элемент верхняка снабжен плоской стеклопластиковой арматурой, размещенной на основании его трапециевидного се - чения вдоль всего верхняка, причем основания трапеций в поперечном сечении верхняка выполнены толщиной, большей толщины ее боковых стенок, при этом в узлах податливости утолщения верхних элементов с внутренней стороны и нижние

элементы с внешней стороны снабжены клиновидными уступами, ориентированными суживающейся частью к краям элементов, а узлы податливости размещены в местах соединения верхняка со стойками, причем верхние элементы размещены на концах верхняка, а нижний элемент - на верхних концах стоек, при этом на закрытых концах торцовых прорезей выполнены круг- лые отверстия с диаметром, большим ширины прорези.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для крепления подземных выработок при строительстве подземных сооружений различного назначения. Цель - повышение долговечности крепи (К) за счет снижения усталостных явлений в материале конструкции. Состоит К из верхняка арочной формы с утолщениями на концах и с радиусом кривизны в центральной части большим радиуса кривизны его концов и стоек с утолщениями на нижних концах. Стойки и верхняк выполнены из полых стек- лопластиковых элментов (ПСПЭ). В местах соединения верхняка со стойками размещены узлы 8 податливости в виде верхних ПСПЭ 10 с утолщениями на концах, в кото- рыхустановлены нижние ПСПЭ 9 с торцовыми прорезями (ТП) 13 во взаимно перпендикулярном направлейии. При этом ПСПЭ выполнены в поперечном сечении в форме трапеции, ориентированной меньшим основанием внутрь контура К. Причем ПСПЭ верхняка снабжен плоской стекло- пластиковой арматурой, размещенной на основании его трапециевидного сечения вдоль всего верхняка. Основания трапеций в поперечном сечений верхняка выполнены толщиной, большей толщины его боковых стенок. Утолщения ПСПЭ 10 в узлах 8 с внутренней стороны и ПСПЭ 9 с внешней стороны имеют клиновидные уступы 12 и 11, ориентированные суживающейся частью к краям ПСПЭ 9 и 10. Верхние ПСПЭ 10 размещены на концах верхняка, а нижние ПСПЭ 9 - на верхних концах стоек. На закрытых концах ТП 13 выполнены круглые отверстия 14с диаметром, большим ширины ТП 13. При достижении в верхняке критического напряжения происходит частичное смещение ПСПЭ за счет податливости узла 8. Перемещение ПСПЭ 9 внутрь ПСПЭ 10 происходит до тех пор, пока нагрузка на К не уменьшится до расчетной Перемещение ПСПЭ 9 и 10 происходит в пределах уступов 11 и 12. 4 ил. О ел о Os о Фиг Л

Фиг.1

6

-г 25-5.

Фиг.З