Металлическая крепь

(57) Использов шахт угольнои ности. Сущност пи имеет форму соотношением и элементы для риметру рамы стержней, обра ры, 1 п,з. ф-лы,ЧЕСКАЯ КРЕПание; в горныи горно-рудноь изобретениягибкой нити сстрелы прогибсоединения звыполнены изующих спира4 ил Ьх выработка й промышлен: затяжка креоптимальным а к ее пролету атяжек по пез П-образных льнь)е шарни(21) 4924577/(56) Патент Фкл, Е 21 0 11/ шников и П,Х, И орного дела им оминаА.А, Скочи Г М 2207118,2, 1972,Ьии 1 1аеавЪ--- + - дл16 20 эффициентом креп свыше 3 Крепь также соединения затяжекру выработок,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) л. М 11ного дела им, А,А. СкочинИзобретение оа именно к крепикапитальных горньников,Цель изобретения - повышение несущей способности крепи при одновременном снижении за счет этого ее удельноймассы, более равномерным распределением воспринимаемых нагрузок пространственной системой, образуемой рамамикрепи с затяжками, и улучшение аэродинамических показателей выработок, закрепленных металлической рамной крепыш,Поставленная цель достигается тем, чтозатяжке крепи придана форма гибкой нитис соотношением стрелы прогиба 1 к пролету1 11 равным - = - " - для горных вырэ 10 12боток с коэффициентом крепости вмещающих пород по М.М, Протодьяконову до 3 включительно1 1я огорных выработок с кости вмещающих поро ержит элементы для соежду собой по периметыполненных в виде спиралей из стержней П-образной формы, которые образуются при загибе этих стержней вокруг крайних продольных стержней стыкуемых затяжек, что позволяет осуществлять в собранном виде поворот затяжек относительно другдруга на.180 О. При этом создаются предпосылки дпя транспортирования при механизированном возведении крепи укрупненных блоков, включающих по несколько затяжек (пакетов), устанавливаемых на крепь одновременно.При работе крепи, соединенные между собой по периметру рамы затяжки работают не как отдельные конструкции, а как прбстранственная шарнирная система, улучшающая работу крепи за счет возможности перераспределения нагрузок.Изобретение базируется на следующих основных положениях.Известно, что продольные стержни металлических решетчатых затяжек, предназначенных для мекрамного ограждения в горных выработках име)от практически незначительную жесткость, что позволяет классифицировать их как гибкие нити, работающие в пределах упругости. аналогично линиям электропередачи, у которых предусматривается прогиб для увеличения несущей способности, учитывая необходимость работы в зимних условиях при нарастании массы снега льда) на проводах, затяжка с заранее заданным прогибом, опирающаяся на рамках крепи, придает крепи новое качество, позволяющее совмещать высокопрочные рамы с тонкопроволочной .решетчатой затяжкой за счет многократного повышения несущей способности последней.В этом заключается существенная новизна данного предложения, отвечающая первой части цели изобретения.Из исследований по рудничной аэрологии известно, что в горных выработках основное сопротивление движению воздуха оказывают рамы крепи (звенья), установленные вразбежку,Основными составляющими сопротивления здесь являются давление на лобовую часть звеньев рам крепи, диссипация (рассеивание) энергии вследствие трения в вихрях застойной зоны, трения о поверхность крепи и стенки выработки.При установке рам крепи всплошную застойные зоны минимальны,По мере увеличения расстояния между рамами крепи увеличивается объем вихревых зон и, следовательно, потеря энергии в них, Опыт показывает, что максимум сопротивления достигается при расстоянии между рамами крепи, примерно равным 5 - 6 высотам звеньев, т.е, исходя из высоты применяемых спецпрофилей СВП это расстояние соответствует наиболее часто применяемым расстояниям между рамами крепи от 0,6 до 0,8 м,Таким образом горная выработка работает в наиболее тяжелых аэродинамических условиях.Придавая решетчатой затяжке заранее заданный прогиб Т мы значительно умейьшаем сопротивление воздушному потоку между звеньями крепи приблизив его к оптимальному, что является существенной новизной данного предложения, отвечающая второй части цели изобретения,Естественно предположить, что при заранее заданном прогибе 1 для изготовления решетчатой металлической затяжки потребуется более длинная заготовка, чем при плоской затяжке, т.е. будет определенный перерасход металла.Поэтому для эффективного практического использования предполагаемого изобретения необходимо определить оптимальные прогибы решетчатой металлической затяжки, которые при минимальном перерасходе металла, обеспечивали бы в несколько раз (не менее 2 х) несущую способность затяжки и значительное улучше ние аэродинамических показателей горной выработки, закрепленной рамами с этой затяжкой, за счет уменьшения сопротивления воздушному потоку между рамами крепи.Проведенные авторами экспериментально-аналитические исследования на логико-математических моделях для разных диапазонов горногеологических условий позволили определить, что оптимальные соотношения вышеуказанных прогибов 1 к пролетамнаходятся в пределах 1 1 1--- в выработках с коэффициен 10 12 10 том крепости вмещающих пород по М,М том крепости пород свыше 3,Расход металла, идущего на предварительно заданный прогиб, колеблется в пре 20 делах от 0,3 до 2,1 см на стержень, т.е находится практически в пределах плюсовых допусков, принятых заводами-изготовителями,25 30 35 Данные соотношения отвечают всем типоразмерам спецпрофилей металлокрепи горных выработок от М 17.до М ЗЗ;Таким образом, в полученных соотношениях - заключается существенная но 1визна данного предложения, относящаяся ко всем частям цели изобретения.На фиг. 1 показана крепь из рам с межрамным ограждением затяжками); на фиг, 2 - вид сверху; на фиг, 3 - узел крепления затяжек по периметру рамы; на фиг, 4 -соединительный элемент, Решетчатая затяжка состоит из продольных стержней 3, поперечных 4 и соеди 40 нительного элемента 5 в виде стержня П-образной формы, Продольные 3 и поперечные 4 стержни сварены в каркас, образуя ряд ячеек, Для повышения несущей способности и снижения аэродинамического сопротивления крепи затяжке придана форма гибкой нити с заранее заданной стрелой прогиба в виде соотношения к пролету - .1С помощью соединительного элемента 50 5 в виде П-образного стержня затяжки соединены друг с другом по периметру рамы. Для более четкой фиксации затяжек на рамах крепи, концы затяжек могут быть при изготовлении выполнены в виде захватов разнообразных форм,Работа крепи заключается в следующем. Перед возведением очередной рамы крепи затяжки соединяются между собой по периметру рам с помощью соединительных элементов из П-образных стержней,15 Протодьяконову до Зх включительно и1 1 1-- в выработках с коэффициен 16 20При этом при механизированном возведении крепи все затяжки данной рамы соединяются между собой, при ручном только часть затяжек, остальные соединяются уже по месту после установки затяжек на крепь. 5 Для соединения затяжек по периметру рам П-образный стержень заводится между двух стыкуемых между собой боками затяжек, примерно, в третях пролета от концов затяжек, ввинчиваясь подобно спирали в 10 свободное. пространство ячеек, образуя при этом два шарнира вдоль крайних продольных стержней смежных затяжек, Во время транспортировки эти шарниры позволяют более компактно транспортировать затяж ки целыми комплектами.После возведения при нагружении крепи затяжка работает как гибкая нить с заранее заданным прогибом, что многократно увеличивает ее несущую способность и зна чительно снижает аэродинамическое сопротивление крепи и соответственно выработки. Соединенные друг с другом по периметру рам спиральными соединениями затяжки образуют вместе с рамами крепи 25 пространственную систему, перераспределяющую более равномерно нагрузку на крепь,Изобретение обладает существенными преимуществами по сравнению с известны ми конструкциями крепей с металлически- ми решетчатыми затяжками, а именно значительно повышается несущая способность затяжек в 2 и более раз; снижается аэродинамическое сопротивление крепи, а 35 соответственно и выработки. Например, коэффициент аэродинамического сопротивления выработки снижается ориентировочно в 1,2 - 1,7; при работе крепи, соединенные между собой по периметру рам затяжки ра ботают в крепи не как отдельные конструкции, а как пространственная шарнирная система, улучшающая работу крепи за счет перераспределения воспринимаемых нагрузок; при транспортировке крепи к месту монтажа появляется возможность доставки затяжек не штучно, а комплектами, что позволяет более эффективно осуществлять доставку крепи; при возведении крепи создаются предпосылки для возведения крепи не поэлементно. а секциями, что по-зволяет эффективно использовать крепеустановщики и снизить тем самым объемы ручного труда; позволяет за счет заранее заданного в указанных пределах прогиба 1 существенно изменить несущую способность затяжек, что открывает перспективы для значительной экономии металла, уменьшения массы крепи, создания принципиально новых конструкций., Формула изобретения1, Металлическая крепь, включающая раму, решетчатую металлическую затяжку, соединительные элементы. о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения несущей способности и улучшения аэродинамических показателей крепи, затяжка выполнена в виде гибкой нити с соотношениями стрелы прогиба 1 к ее пролету 1, равным 1 1 1-- для горных выработок с коэффициентом крепости вмещающих пород по М.М, П ротодьяконову до . 3 и1-- в выработках с коэффициен- Т 16 20том крепости пород не менее 3. 2. Крепь по и, 1, о т л и ч а, ю щ а я с я тем, что соединительные элементы затяжек между собой по периметру рамы выполнены в виде собы из стерженй П-образной формы, концы которых загнуты вокруг крайних продольных стержней стыкуемых затяжек в виде спирали.В1804560 едакт Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5 ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Проиэводствен аказ 1075 ВНИИПИ Г Составит Техред М ь В,Поташниковоргентал Корректор Е.Папп