Прокатный профиль для крепи горных выработок

 

Изобретение относится к горному делу. Прокатный профиль для крепи горных выработок корытообразной формы с утолщением боковых стенок в верхней своей части имеет два выступа в донной части для опоры соединяемых элементов крепи. Суммарный момент инерции выступов равен разности моментов инерции, определенных относительно верхнего и нижнего краев профиля, а высота их равна разности между высотой профиля и глубиной погружения одного профиля в другой при их свободном наложении. Изобретение позволяет сократить расход металла и увеличить несущую способность податливой крепи. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления горных выработок.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является выпускаемый в настоящее время спецпрофиль для крепи горных выработок корытообразной формы весом 1 п.м -17,22 и 27 кг.

Существенными недостатками данного профиля являются недостаточно экономичное использование металла, идущего на его изготовление, и невозможность достижения высокой и стабильной нагрузки в податливых видах крепей.

Первый недостаток обусловлен неравномерным распределением металла в сечении профиля по отношению к нейтральной оси: в верхней части его больше, в донной части меньше, вследствие чего возникающие в профиле напряжения достигнут своего максимального значения прежде всего в его донной части, а не одновременно на краях сечения.

Второй недостаток обусловлен конструктивной особенностью профиля. Соединяемые элементы крепи в узлах податливости не имеют какой-либо фиксации своего положения в пространстве. При закручивании гаек хомутов во время сборки и установки крепи происходит скачкообразная просадка внутреннего элемента крепи во внешний, сопровождаемая таким же скачкообразным падением несущей способностью крепи. После установки крепи и восприятия ею горного давления просадка одного элемента крепи в другой возобновляется под воздействием дополнительных сил горного давления. В результате происходит ослабление гаек и падение несущей способности крепи.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности использования металла, идущего на изготовление профиля и обеспечение высокой и стабильной несущей способности податливых крепей, создаваемых из предлагаемого профиля.

Поставленная цель достигается тем, что корытообразный профиль с утолщениями боковых стенок в своей верхней части изготовляется с двумя выступами в донной части для опоры соединяемых элементов крепи, причем их суммарный момент инерции равен разности моментов инерции, определенных относительно верхнего и нижнего краев профиля, а высота их равна разности между высотой профиля и глубиной погружения одного профиля в другой при их свободном наложении.

Высота выступов определяется графическим путем, а моменты инерции подбором. При установленной высоте выступов, а следовательно, и их положений центров тяжести подборка сводится к нахождению ширины выступов, удовлетворяющей приведенному условию.

На фиг.1 изображено сечение профиля, общий вид; На фиг.2 положение элементов крепи после их соединения.

При таком решении во время сборки крепи внутренней элемент ее будет опираться на выступы внешнего элемента и строго фиксировать свое положение, а не "висеть" на боковых стенках профиля. После закручивания гаек скрепляющих хомутов в месте соединения создается усилие, препятствующее продольному смещению элементов относительно друг друга. Чем сильнее закручиваются гайки, тем больше это усилие, характеризующее несущую способность крепи. Очевидно, что максимальное усилие будет достигнуто при закручивании гаек до предела ("до упора"). Поскольку имеющиеся выступы в донной части профиля будут препятствовать просадки одного элемента в другой, созданное с помощью гаек усилие будет не только высоким, но и стабильным в течение всего срока службы крепи.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого технического решения достигается за счет более рационального использования металла, идущего на изготовление профиля, и увеличения несущей способности крепи. Благодаря уравниванию моментов инерции относительно нейтральной оси и обеспечения тем самым одинаковых по значению напряжений как в верхней, так и в нижней частях профиля достигается более рациональное использование металла при прокатке профиля. Согласно расчетам (см. приложение), проведенным по сравнению с выпускаемым профилем СВП-27, предлагаемое решение позволит увеличить коэффициент использования металла (отношение момента сопротивления к весу 1 п.м, т.е. W:G ) более чем на 6,0%.

При налаживании более тяжелых профилей этот эффект будет более значительным.

По данным "Южгипрошахта" [2] расчетная несущая способность арочной крепи, изготовленной из спецпрофиля СВП-27, составляет 28-30 т. По данным инструментальных замеров, проведенных бывшим ИГД им. А.А. Скочинского, фактическая несущая способность крепи равнялась 9-14 т, т.е. была в 2-3 раза меньше. Ввиду прочного закрепления соединяемых элементов крепи, исключающего их просадку, можно утверждать, что несущая способность крепей из данного профиля будет близка к расчетной.

Источники информации 1. М.Н. Гелескул, В.Н. Каретников "Справочник по креплению капитальных и подготовительных горных выработок". - М.: Недра, 1982, с. 25-28.

2. "Типовой проект горных выработок". - Киев, Южгипрошахт, 1977.

Формула изобретения

Прокатный профиль для крепи горных выработок корытообразной формы с утолщением боковых стенок в верхней части, отличающийся тем, что профиль изготовляется с двумя выступами в донной части для опоры соединяемых элементов крепи, причем их суммарный момент инерции равен разности моментов инерции, определенных относительно верхнего и нижнего краев профиля, а высота их равна разности между высотой профиля и глубиной погружения одного профиля в другой при их свободном наложении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2