Крепь горных выработок

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19Э (И) А(1 4 Е 21 D 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКЬМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 .;:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4386223/23-03 (22) 25.01.88 (46) 07.10. 89. Бюл, ¹ 37 (71) Шахта "Юнь-Яга" Производственного объединения по добыче угля

"Воркутауголь" (72) Л.M.Ñòðîÿêîâñêèé, А.И.Харьковский и С.И.Сытник (53) 622 ° 281.5(088.8) (56) Авторское- свидетельство СССР № 1170151, кл. Е 21 D 11/14, 1983.

Авторское свидетельство СССР ¹ 1343024, кл. E 21 D 11/14, 1986. (54) КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горному делу и повышает надежность работы

2 крепи за счет перераспределения усилия горного давления до равномерного по всему контуру рамной крепи (PK) и снижения пучения почвы выработки.

Крель состоит из основной PK выполненной из соединенньвс между собой узлами 3 податливости верхняка (В)

1 и стоек (С) 2, и крепи усиления из установленной в неподвижной опоре

5 центральной С 4. Опора 5 тягами 6 связана с подвижной опорой 7, в которой шарнирно установлена наклонная боковая С 8 с упором 9, взаимодействующая со С 2. Центральная С 4 жестко закреплена на В 1 и в опоре 5 и установлена по оси симметрий основной

3 15131 49

РК. Боковая С 8 установлена с воэможностью пересечения ее продольной оси с плоскостью внутреннего контура ll подвижной опоры 7 эа контуром основной PK. Упор 9 контактирует с торцом

10 В 1. При усилении горного давления нагружаются В 1, через узлы 3— . С 2, а также С 4. При деформации С 4, преодолевая сопротивление силы тре- 10 ния в узлах 3, перемещается В 1.

Силы деформации узлов 3 направлены внутрь основной PK. Упор 9 противодействует перемещению В 1 нод воздействием горного давления и образует силу отпора, разворачивая В 1 относительно С 2 со стороны целика 12, которая нагружает узлы 3 податливости С 2 с В 1. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к креплению горных

i выработок.

Целью изобретения является повышение надежности работы крепи эа 20 счет перераспределения усилия горного давления до равномерного по всему контуру рамной крепи и снижение пучения почвы выработки.

На фиг,l изображена крепь горных выработок в зоне усиления горного давления, вызванного отработкой запасов полезного ископаемого с одной из сторон выработки; на фиг.2— увел Х на фиг.l 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 б с подвижной опорой 7, в которой шарнирно установлена боковая стойка 8 с воэможностью контакта упо- 40 ром 9 со стойкой 2 основной рамной крепи, упор 9 контактирует с торцом

10 верхняка 1. Центральная стойка

4 жестко закреплена на верхняке 1 и в неподвижной опоре 5 и установле- 45 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 выработанного пространства 13, т.е, в зоне опорного давления, а следовательно„ испытывает неравномерную нагрузку от покрывающей толщи пород 14.

В результате взаимодействия вышележащих слоев толщин на нижележащие происходит из деформация и разлом по углу eG который изменяется во времени от различных факторов, но колеблется в пределах 65-85 от горизонтали.

Деформация сжатия краевой эоны 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.

М, аМ

При этом с измейением времени взаимодействия Т крепи с массивом момент N, увеличивается, так как происходит больший разворот плит массива 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 F4 перемещается в сторону выработанного пространства и узлы податливости в заданном режиме уже не работают— происходит их изгиб с последующим разрушением. Крепь деформируется по линии C.

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

F < s узлах 3 податливоети. При этом узел 3 податливости со стороны с

5 15131 выработанного пространства 13 испытывает большую нагрузку, чем узел податливости 3 со стороны целика 12.

Направление силы деформации F узла

3 податливости со стороны выработанного пространства 13 направлено во внутрь основной рамной крепи. Таким образом, упор 9 испытывает сжатия от силы F, а также усилие перемеще- 10 ния F„ от торца 10 верхняка 1 относительно стойки 2 рамной крепи. В то же время, создавая дополнительное сопротивление, равное силе трения

Г " упора 9 о стойку 2 со стороны 15 выработанного пространства 13, упор

9 противодействует перемещению верхняка 1 под воздействием силы F, горного давления, образует силу отпора F, которая стараясь развернуть 20 верхняк 1 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- 25 собствует его деформации и соответствует направлению перемещения верхняка 1 относительно стойки 2 со стороны целика 12 при посадке крепи в податливом режиме. ЗО

Одновременно сила F> через упор

9 передается на подвижную опору 7.

Действие силы F направлено но про* дальной оси 0 упора 9. Учитывая разворот силы F> в зависимости от 35 разворота покрывающей толщи пород 14 по линии АВ на угол ь (65-85О) поворот продольной оси 0 упора 9 в подвижной опоре 7 должен быть обесо печек не менее, чем на 20 40

Для обеспечения работоспособности неподвижной 5 и подвижной 7 опор, 49 6 заключающейся в передаче давления горного массива на почву выработки с преобладанием вертикальной составляющей Р (что снижает пучение почвы выработки), необходимо, чтобы ось 0 не пересекалась с плоскостью внутреннего контура 11 подвижной опоры 7 в контуре основной рамкой крепи, а центр оси тяги 6 находился в плоскости поворота оси 0 под воздействием силы F>, Формула изобретения

Крепь горных выработок, включающая основную рамную крепь иэ верхняка и стоек, соединенных между собой узлами податливости, и крепь усиления из центральной стойки, установленной в неподвижной опоре, связан-, ной тягами с подвижной опорой, в которой шарнирно установлена наклонная боковая стойка с упором, взаимодействующим со стойкой основной рам кой крепи, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности 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 верхняке 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 воэможностью контакта с торцом верхняка основной рамкой крепи.

1513149

Составитель Л.Чистова

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Редактор И.Шулла

Заказ 6054/33

Тираж 449

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ЮЮЮ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101