крепь горных выработок

Формула изобретения

КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, включающая скрепленные между собой с помощью соединительных накладок рамы из двутавровых балок и бетонные блоки-затяжки, установленные между стенками двутавровых балок, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными между стенками двутавровых балок и торцами блоков-затяжек прокладками из сминаемого материала, при этом соединительные накладки имеют толщину, равную толщине прокладок, последние расположены по периметру рамы с упором в торцы соединительных накладок, а толщина блоков-затяжек и форма их концевых частей соответствуют расстоянию между полками двутавровых балок и их внутреннему очертанию, причем балки рамы собраны с зазорами и в соединительных накладках выполнены овальные отверстия, большая ось которых направлена вдоль продольной оси балок рамы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающим отраслям промышленности и предназначено для крепления горных выработок в сложных условиях с длительным (пять и более лет) сроком службы вне зоны и в зоне влияния очистных работ.

Известны рамные металлические крепи, состоящие из элементов, выполненных из двутавровых балок и соединенных между собой накладками и болтами.

Технические решения в указанных конструкциях крепи направлены на улучшение соединительных элементов в раме. По авт.св. 891947 предложено увеличение диапазона податливости при сохранении несущей способности рамы. Конструкция по заявке Великобритании N 2117814 позволяет заранее предупредить разрушение замкового соединения. В крепи по заявке ФРГ N 2744703 предусмотрено устройство для предотвращения перемещения накладок, соединяющих двутавровые элементы рамы крепи. Недостатком указанных решений является отсутствие в них межрамных ограждений (затяжек). Известно, что несущая способность рамной крепи, ее работоспособность и устойчивость в целом зависят не только от рациональных конструкций опорных и соединительных элементов рамы, но и от вида и конструкции применяемой затяжки, а также от взаимодействия последней с рамной крепью и вмещающими породами.

Наиболее близкой к предлагаемой крепи является крепь, принятая за прототип [1] Суть изобретения заключается в следующем: рамы крепи из двутавровых элементов с накладками соединены между собой стяжками и содержат затяжку из железобетонных плит, установленных по контуру рам между стенками двутавровых балок и расклиненных между полками этих балок с образованием гофрированных поверхностей. За счет смятия этих поверхностей достигается небольшая ограниченная податливость всей конструкции крепи. Однако рамы и затяжки данной крепи воспринимают на себя горное давление, направленное только радиально к продольной оси выработки. Поэтому указанная конструкция должна иметь высокую несущую способность, что значительно повышает ее материалоемкость. Кроме того, такое восприятие горного давления зачастую ведет к потере устойчивости рам крепи, их деформированию и перекосу в продольном направлении.

Целью изобретения является повышение несущей способности и устойчивости крепи из двутаврового профиля с бетонными затяжками.

Достигается это тем, что между стенками двутавра рам крепи и торцами бетонных блоков-затяжек помещены прокладки из низкомодульного материала, способного при сжатии в торцах расширяться в поперечном направлении, толщина этих прокладок равна толщине соединительных накладок, при этом указанные прокладки по периметру рамы установлены с упором в торцы накладок, а толщина блоков-затяжек и конфигурация их концевых частей соответствует расстоянию между полками двутавра и их внутреннему очертанию, сегменты рамы собраны с зазором, а в соединительных накладках выполнены отверстия овальные, большая ось которых направлена вдоль продольной оси сегмента рамы.

Новым в предлагаемом объекте является:

прокладки из низкомодульного материала, помещенные между стенками двутавровых балок рам крепи и торцами блоков-затяжек, плотно контактирующими с торцами соединительных накладок, и имеющие толщину, равную толщине накладок;

конфигурация концов блоков-затяжек соответствует внутреннему очертанию двутавровых балок рам крепи;

сегменты рам крепи имеют между собой зазоры, а в соединительных накладках выполнены овальные отверстия, большая ось которых направлена вдоль продольной оси двутавровых балок рам крепи.

Сочетание указанных новых признаков предлагаемого объекта приводит к появлению нового качестве крепи ее продольного распора по направлению оси выработки, возникающего под воздействием горного давления, радиального к этой оси.

На фиг.1 представлен продольный разрез рам крепи с блоками-затяжками; на фиг.2 соединительный узел кольцевой рамы крепи.

Она содержит: 1 раму крепи из двутаврового профиля, 2 бетонный блок-затяжка (межрамное ограждение), 3 прокладку из низкомодульного материала, 4 соединительную накладку, 5 овальные отверстия в накладке, 6 зазор между двутавровыми сегментами крепи.

Конструкция данной крепи работает следующим образом: вмещающие породы, смещаясь в выработку, воздействуют на рамы крепи 1 и блоки-затяжки 2. Под давлением пород происходит проскальзывание болтов в соединительных накладках 4 и благодаря овальным отверстиям 5 уменьшаются зазоры 6 между сегментами рамы крепи. Одновременно с этим выбираются зазоры между блоками-затяжками 2 по периметру крепи за счет их уплотнения или смятия деревянных и иных прокладок, помещаемых между блоками-затяжками для их расклинивания в кровле или боках выработки.

В результате сдавливания сегментов крепи 1 и уменьшения зазоров 6 происходит сжатие прокладок из низкомодульного материала 3, находящихся в замкнутом объеме между торцами блоков-затяжек 2, стенками двутаврового профиля сегментов крепи 1 и торцами соединительных накладок 4. Возникающее давление торцов накладок на прокладки 3 сжимает последние вдоль периметра крепи и создает распор блоков-затяжек 2 в продольном направлении вдоль оси выработки между рамами крепи 1, причем, чем больше возрастает давление пород на крепь в радиальном направлении, тем выше будет и распор рам крепи в продольном направлении. Таким образом, крепь под воздействием вмещающих пород представляет собой напряженную конструкцию как в поперечном, так и в продольном направлении. При этом повышается устойчивость крепи и ее несущая способность, так как происходит активное взаимодействие рам крепи и межрамных ограждений (блоков-затяжек) с породами массива. Такое взаимодействие конструкции с породами обеспечивает более равномерное распределение давления как по периметру крепи, так и вдоль по оси выработки, что увеличивает работоспособность и устойчивость крепи.