Способ фиксации затяжек на элементах рамы крепи и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при креплении горных выработок. Способ фиксации затяжек на элементе рамы крепи с использованием прижима и фиксаторов включает укладку затяжек с консолью и их силовое замыкание, например прижатие к элементу. Затяжки дополнительно замыкают геометрически жестким прижимом. Положение прижима относительно сечения элемента геометрически ориентируют фиксаторами, причем величину консоли выбирают большей пролета между рамами. Затяжка крепи представляет собой плиту, например железобетонную, с опорной площадкой. На противоположной стороне (относительно опорной площадки) перпендикулярно продольной оси затяжки выполнен паз для размещения в нем прижима. Поперечное сечение паза соответствует сечению прижима. Опорная площадка может быть расположена под углом к продольной оси. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при монтаже рамной крепи горных выработок, например, в угольной промышленности.

В настоящее время при проведении горных выработок с рамной крепью затяжки монтируют после проведения монтажа очередной рамы крепи. Для этого затяжку вводят в зазор между элементом рамы крепи и поверхностью, вмещающей выработку породы, укладывают на элементы двух смежных рам, например, "внахлестку", и фиксируют с силовым замыканием (расклинивают) кусками отбитой породы и подручными материалами. При монтаже затяжки "внахлестку" затяжки последнего межрамного промежутка опираются обращенным к забою концом на верхняк последующей рамы, а другим - на затяжку предыдущей рамы (словарь "Горное дело", 2-ое изд., М.: Недра, 1974, с.146). При этом используют в большинстве случаев железобетонную затяжку, выполненную в виде плиты, которая может иметь выемки для экономии материалов.

Этот способ монтажа затяжек требует больших затрат тяжелого ручного труда в опасной зоне забоя, значительных переборов породы для образования зазора, сдерживает темпы проведения горных выработок.

что касается затяжки, то плоская затяжка проста по конструкции, технологична при массовом производстве, так как допускает использование многоместных кассетных форм и пакетирование.

Недостатком такой затяжки является невозможность ее жесткой фиксации на элементе рамы крепи до монтажа этого элемента в раму.

Известен способ монтажа с консолью в сторону забоя решетчатой затяжки, изготовленной из металлических стержней, на элементе рамы крепи с герметическим замыканием посредством пруткового фиксатора, изогнутого по форме внутреннего профиля проката, из которого изготовлен элемент рамы крепи, и крюка (авт.св. СССР N 1492063, кл. E 21 D 11/14).

Учитывая, что геометрическое замыкание требует высокой точности изготовления, а внутренний профиль проката колеблется в широком диапазоне и изменяется при гибке элемента рамы, фиксация описанным способом является ненадежной. Предварительная сборка элемента рамы с затяжкой, имеющей консоль в сторону забоя, сильно затруднена, а на вертикальных элементах - невозможна и не нашла применения.

Известен способ фиксации железобетонных затяжек на элементе рамы крепи (сборка секции крепи) (авт.св. N 1627713, кл. E 21 D 11/14) с геометрическим и силовым замыканием. Геометрическое замыкание осуществляют с помощью специального выступа на внутренней поверхности затяжки, имеющего форму, соответствующую внутреннему контуру профиля проката, из которого изготовляют элементы крепи. Силовое замыкание затяжек на элементе рамы осуществляют гибким прижимом из троса. При этом трос закрепляют на одном конце элемента рамы и натягивают лебедкой, которую крепят на другом конце.

Недостатком этого способа является высокая трудоемкость, связанная с необходимостью крепления троса и лебедки, определенная работоспособность только на выпуклых элементах рамы и недостаточная надежность прижима.

При этом требуется большое количество сложных и достаточно дорогих приспособлений (фиксатор троса, лебедки и т.д.).

Что касается конструкции затяжки, то наличие выступа исключает возможность применения кассетных форм при изготовлении и делает невозможным пакетирование, т.е. исключает возможность использования принятых на заводах-изготовителях технологий, что сильно удорожает производство. Кроме того, при монтаже указанной затяжки образуются две консоли, каждая из которых равна примерно половине расстояния между рамами. Каждую последующую раму нужно установить таким образом, чтобы затяжки соприкасались "встык", что практически невозможно. Каждая такая рама при деформации горных пород будет работать индивидуально, деформироваться по-разному, стыки будут расходиться, обнажая породу.

По указанным причинам указанный способ фиксации затяжек практического применения не нашел.

Целью предлагаемого способа фиксации является обеспечение прочности и надежности соединения затяжек и элемента рамы крепи и упрощение применяемых при этом устройств при сохранении простоты их конструкции и технологичности изготовления, а также повышение производительности труда проходчиков.

Указанную цель достигают тем, что фиксируют с геометрическим замыканием и возможностью прижатия к элементу рамы крепи затяжки, уложенные на элемент в сторону забоя с консолью, превышающей пролет между рамами, относительно жесткого прижима, жесткий прижим; относительно фиксаторов, фиксаторы; относительно поперечного сечения элемента рамы крепи.

Количество затяжек определяется длиной элемента и шириной затяжки, количество прижимов и фиксаторов на один элемент - технологическими соображениями.

Для реализации этого способа фиксации используется следующее устройство: затяжка крепи, представляющая собой плиту, например железобетонную, с опорной площадкой на конце, которая снабжена на том же конце, но на обратной стороне фиксирующим пазом, расположенным определенным образом, например, перпендикулярно продольной оси, поперечное сечение которого соответствует располагаемому в нем при монтаже фиксирующему прижиму и охватывает его с трех сторон.

Затяжка может иметь опорную площадку, расположенную под некоторым углом к продольной оси.

Фиксирующий прижим затяжек к элементу рамы крепи изогнут параллельно обращенной к стенкам выработки поверхности элемента рамы крепи. Он может быть снабжен выступами с возможностью их взаимодействия с боковыми сторонами затяжки или паза в затяжке.

Фиксатор прижима затяжек, включающий П-образный хомут с раствором, равным ширине сечения спецпрофиля проката для изготовления элементов крепи, и детали крепления, у которого поперечина П-образного хомута снабжена пазом, поперечное сечение которого соответствует поперечному сечению фиксирующего прижима и охватывает его после монтажа с трех сторон.

Предлагаемый способ монтажа затяжек на элементе рамы крепи позволяет осуществлять монтаж в закрепленной части выработки, доставлять собранную секцию и устанавливать в проектное положение без необходимости иметь гарантированный зазор между ней и вмещающей выработку породой.

Монтаж затяжек может быть совмещен во времени с выполнением других операций проходческого цикла.

Смонтированные с консолью затяжки обеспечивают полное перекрытие поверхности кровли на шаг крепи, что повышает безопасность работ. При этом отсутствие рамы крепи в непосредственной близости от забоя позволяет уменьшить переборы породы.

На фиг. 1 изображен элемент рамы крепи (верхняк) с закрепленными на нем затяжками; на фиг. 2 - затяжка, основная проекция и вид сверху; на фиг. 3 - затяжка, основная проекция и вид сверху; на фиг. 4 - фиксирующий прижим; на фиг. 5 - фиксирующий прижим; на фиг. 6 - фиксатор; на фиг. 7 - выработка, общий вид, закрепленная металлической арочной крепью с использованием предлагаемого способа фиксации затяжек, продольный и поперечный разрезы.

На фиг. 1 показан пример монтажа затяжек 1 на верхняке 2 (элементе) рамы трехзвенной арочной крепи горной выработки (фиг. 7).

Затяжки 1 опираются (взаимодействуют) своей опорной площадкой 3 с обращенной к стороне (кровле) горной выработки поверхностью 3 верхняка 2.

Затяжки 1 укладывают опорной площадкой на поверхность 3 верхняка 2, обращенную к стенке (кровле) выработки. Затяжку укладывают с консолью, превращающей пролет между рамами, в сторону забоя выработки и фиксируют с геометрическим замыканием относительно жесткого прижима 4, например круглого сечения φ . Для этого прижим 4 укладывают, например, в паз затяжки 1, сечение которого соответствует поперечному сечению прижима 4. Паз в затяжке обращен открытой стороной к стенке выработки (наружу). Жесткий прижим 4 фиксируют с геометрическим замыканием относительно фиксаторов 6.

Для этого жесткий прижим 4 помещают, например, в паз 17 (фиг. 6) фиксаторов 6. Сечение паза соответствует поперечному сечению прижима 4. Паз 17 фиксатора 6 обращен открытой стороной внутрь выработки.

Фиксатор 6 фиксирует с геометрическим замыканием относительно поперечного сечения элемента 2 крепи. Например, если элемент крепи (верхняк) 2 изготовлен из спецпрофиля, то фиксатор 6 включает П-образный хомут, раствор L которого соответствует ширине профиля по полкам и охватывает профиль по ширине, осуществляя его геометрическую фиксацию. В поперечине П-образного хомута выполнен паз 17. Фиксатор 6 охватывает поперечное сечение верхняка (элемента) 2 рамы крепи. Затягивая гайки 5 фиксатор 6, прижимает через П-образный хомут фиксатора через прижим 4 затяжки 1 к поверхности 3 элемента рамы, осуществляя тем самым их силовое замыкание в дополнение к геометрическому. Для этого между поперечиной П-образного хомута (а также прижимом 4) и поверхностью 3 элемента 2 должен быть зазор "a". В месте размещения фиксаторов затяжки 1 раздвигают на величину, достаточную для его размещения.

Затяжка 1 (фиг. 2) представляет собой, например, железобетонную плоскую плиту, опирающуюся на элемент рамы крепи частью 7 своей плоской поверхности 8, примыкающей к концу затяжки 1 (эту часть поверхности будем именовать опорной площадкой 7). Затяжка снабжена пазом 9, расположенном на конце затяжки, где расположена опорная площадка 7, но на обратной ее стороне. Поперечное сечение паза 9 соответствует поперечному сечению фиксирующего прижима по форме и размерам. Например, для круглого прижима основание 10 паза 9 выполнено как часть цилиндрической поверхности φ .

В приведенном примере паз выполнен параллельно опорной площадке 7 и перпендикулярно продольной оси 11 затяжки 1. Возможны другие формы паза (или даже более одного паза), но в любом случае форма и размеры паза должны соответствовать форме и размерам сопрягаемой поверхности фиксирующего прижима 4. Паз имеет фаски для удобства монтажа.

На фиг. 3 приведена затяжка 1, у которой опорная площадка 7 имеет скос и расположена под углом α к продольной оси 11 затяжки (к поверхности 8).

На фиг. 4 показан фиксирующий жесткий прижим 4, изогнутый параллельно обращенной к стенке выработки поверхности 3 верхняка 2, который имеет, например, круглое сечение. Прижим 4 может быть изогнут по форме многоугольника, огибающего расположенные на верхняке 2 затяжки 1.

Фиксирующий прижим 4 (фиг. 4) удерживает затяжки 1 от смещения вдоль поверхности 3 верхняка 2 за счет сил трения между затяжкой 1, поверхностью 3 и прижимом 4. На фиг. 5 показан пример выполнения прижима 4 с выступами 12, которые взаимодействуют с боковыми сторонами 13 затяжки 1, обеспечивают ее геометрическое замыкание и удержание в заданном положении.

Прижим 4 может быть один на все затяжки 1,размещаемые на данном элементе, но допустимо исполнение с несколькими прижимами 4 меньшей длины, каждый из которых будет фиксировать часть затяжек 1.

На фиг. 6 показан фиксатор 6 прижима, включающий П-образный хомут 14 и детали крепления 15 (например, планку 15 и гайки 5). Возможны другие способы крепления и натяжения хомута: клиновое, эксцентриковое и т.д. Поперечина 16 П-образного хомута снабжена пазом 17, форма и поперечные размеры которого соответствуют форме и поперечным размерам поперечного сечения фиксирующего прижима 4. Для нашего примера основание 18 паза 17 является частью цилиндрической поверхности. Для удобства монтажа паз имеет фаски. Раствор L хомута фиксатора соответствует ширине поверхности 3 профиля проката, из которого изготовлен элемент рамы (верхняк), и отхватывает его. При этом между поперечиной П-образного хомута и поверхностью 3 верхняка имеется зазор. Монтаж затяжек и их фиксацию осуществляют в закрепленной части горной выработки на мобильном монтажном стапеле. На стапель укладывают элемент рамы крепи, например верхняк 2, поверхностью 3 вверх. На поверхность 3 верхняка 1 укладывают затяжки 1 таким образом, чтобы опорная площадка 7 размещалась на поверхности 3 верхняка, а консоль - в сторону забоя. В пазы 9 затяжек укладывают прижим 4. Через каждые несколько затяжек (примерно, 2 - 4 - 6 - 8 шт.) или просто в удобном месте между боковыми сторонами 143 затяжек 1 устанавливают фиксаторы 6 таким образом, что прижим 4 размещают в пазу 17, раствор L хомута охватывает по ширине элемент рамы (например, верхняк 2).

На резьбовые концы хомута 14 одевают планку 15 и затягивают гайки 5 с таким усилием, которое обеспечивает прочное прижатие затяжки 1 к поверхности 3 элемента рамы 2. Количество установленных фиксаторов определяется длиной элемента рамы, количеством смонтированных затяжек и другими фиксаторами, но не может быть меньше двух на каждом элементе рамы крепи.

Количество одновременно монтируемых верхняков 2 различных рам 18 и 19 крепи на стапеле 20 может быть различным, определяется технологией ведения работ и конструкцией монтажного стапеля (фиг. 7).

В этом случае монтаж начинают с последующей рамы 18, затем переходят к предыдущей 19.

Элементы рамы 19 крепи с закрепленными на них вытяжками доставляют в забой известным способом, например, мобильным монтажным стапелем или крепеустановщиком и устанавливают в рабочее положение таким образом (фиг. 7), что вновь монтируемый элемент 2 рамы 19 с зафиксированными на нем затяжками 1 подпирает консольные концы затяжек 1 ранее установленной рамы 21 крепи. Таким образом, затяжки вдоль длины выработки оказываются смонтированными "внахлестку" таким образом, что затяжки предыдущей рамы 22 лежат на затяжках следующей 21.

Преимуществами предлагаемого способа фиксации перед известными являются: прочность и надежность соединения; большая безопасность работ, так как консольные затяжки полностью перекрывают кровлю в призабойной зоне; уменьшение переборов породы за счет ликвидации монтажного зазора и уменьшения угла наклона оконтуривающих шпуров; возможность при комбайновом способе проведения делать заходки на 2 и более рамы (в настоящее время - только на 1 раму).

В результате этого снижается трудоемкость и увеличиваются темпы проведения выработок.

Формула изобретения

1. Способ фиксации затяжек на элементе рамы крепи с использованием прижима и фиксаторов, включающий укладку затяжек с консолью и их силовое замыкание, например прижатие к элементу, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и надежности соединения, а также производительности труда, затяжки дополнительно замыкают геометрически жестким прижимом, положение прижима относительно сечения элемента геометрически ориентируют фиксаторами, причем величину консоли выбирают большей пролета между рамами.

2. Затяжка крепи, представляющая собой плиту, например железобетонную, с опорной площадкой, отличающаяся тем, что на конце плиты с опорной площадкой на обратной ее стороне перпендикулярно продольной оси затяжки выполнен паз для размещения в нем прижима, при этом поперечное сечение паза соответствует сечению прижима.

3. Затяжка по п.2, отличающаяся тем, что опорная площадка расположена под углом к продольной оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7