CS236142B1

CS236142B1 - Flexible steel mine reinforcement

Info

Publication number: CS236142B1
Application number: CS635683A
Authority: CS
Inventors: Petr Janas; Richard Snuparek; Vladislav Najzar; Zdenek Vasicek; Jan Antl; Petr Cieluch
Original assignee: Petr Janas; Richard Snuparek; Vladislav Najzar; Zdenek Vasicek; Jan Antl; Petr Cieluch
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1983-09-01
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Vynález řeší poddajnou ocelovou vyztuž důlních děl sestávající ze segmentů korýtkového přůřezu a jejich spoje. Poloměr R]_ hřbetů (12, 22) přírub (11, 21) segmentů (10, 20) je roven 1,13 až 1,17 násobku poloměru (R2) sedel (13, 23) přírub (11, 21) segmentů (10, 20) a poloměr (Rz) válcových výstupků (34) poddajné spojky^30) je roven 1,27 až 1,35 násobku poloměru (R25 sedel (13, 23) přírub (11, 21) segmentů (10, 20). Průřezová plocha bočních stěn (32) poddajné spojky (30) má tvar válcově prohnutého klínu, přičemž poměr šířky (ϋχ) dna (31) poddajné spojky (30) k šířce (D2) poddajné spojky (30) je upraven v rozmezí 0,15 až 0,20.The invention addresses a flexible steel reinforcement for mine workings consisting of segments of trough cross-section and their joints. The radius R1_ of the ridges (12, 22) of the flanges (11, 21) of the segments (10, 20) is equal to 1.13 to 1.17 times the radius (R2) of the seats (13, 23) of the flanges (11, 21) of the segments (10, 20) and the radius (Rz) of the cylindrical projections (34) of the flexible coupling (30) is equal to 1.27 to 1.35 times the radius (R25) of the seats (13, 23) of the flanges (11, 21) of the segments (10, 20). The cross-sectional area of the side walls (32) of the flexible coupling (30) has the shape of a cylindrically curved wedge, while the ratio of the width (ϋχ) of the bottom (31) of the flexible coupling (30) to the width (D2) of the flexible coupling (30) is adjusted in the range 0.15 to 0.20.

Description

Vynález řeší poddajnou ocelovou výztuž důlních děl sestávající ze segmentů korýtkového průřezu a jejich spoje.The invention solves the compliant steel reinforcement of mine workings consisting of trough sections and their joints.

Poddajná ocelová výztuž pro důlní díla staršího provedení byla charakterizována tak zvaným zvonkovým profilem, který se vyznačoval výrazným výronkem vytvořeným ve hřbetní části profilu. Takto staticky zpevněný profil výztuže se však ukázal jako nevýhodný, protože při dosednutí hřbetní části vnějšího oblouku do sedlové prohlubně vnitřního oblouku bránil tento hřbetní výronek účinnému působení třecích sil mezi bočními stěnami profilů. Dalším vývojem se přešlo ke korýtkovému profilu důlní výztuže, která již postrádá výše zmíněný hřbetní výronek. V náročných geotektonických podmínkách mnohých důlních děl však docházelo k zadírání ve spoji nebo k podélným trhlinám ve hřbetní části vnitřních oblouků v místě jejich spojů. Snahu o odstranění těchto problémů lze spatřovat jednak v řešení podle čs. autorského osvědčení čís. 151 895, podle něhož se po celé ůélce spoje obou důlních, oblouků vkládá mezi ně ocelová vložka průřezu obdélníka a nebo kruhové úseče, která vyplňuje volný vnitřní prostor mezi oblouky a nahrazuje tak funkci dřívějšího hřbetního výronku a jednak řešení podle čs. autorského osvědčení čís.197 547, podle něhož se vkládá do spoje vnějšího a vnitřního oblouku - a to na počátku vnitřního oblouku - zvláštní krátká rozporka opatřená nosem. Obě řešení představují výrobní i montážní komplikaci, neřeší zásadní problém současné pevnosti i poddajnosti důlní výztuže a proto nedoznala praktického rozšíření. V současné době je převážná část důlních děl vybavena podpěrnou ocelovuu výztuží z ocelového válcovaného profilu typu K. Požadované vyšší hmotnosti se dosahuje u tohoto profilu zvětšíaím rozteče válců při výrobě profilu a to ipůsobuje, že hlavní podíl přírůstkuThe compliant steel reinforcement for mine workings of the earlier design was characterized by the so-called bell-shaped profile, which was characterized by a distinctive ridge formed in the dorsal part of the profile. Such a statically reinforced reinforcement profile, however, has proved to be disadvantageous because, when the dorsal portion of the outer arch engages the saddle recess of the inner arch, this dorsal fin has prevented the effective application of frictional forces between the side walls of the profiles. Further development has moved to the trough profile of mine reinforcement, which already lacks the aforementioned dorsal burr. However, in the demanding geotectonic conditions of many mine workings, seizures occurred in the joint or longitudinal cracks in the dorsal part of the inner arches at their joints. Efforts to eliminate these problems can be seen in the solution according to MS. Certificate No. 151 895, according to which a steel insert of a rectangular cross section or a circular segment is inserted between them, which fills the free space between the arches and thus replaces the function of the former dorsal fin and the solution according to Art. 97 547, according to which a special short nose with a nose is inserted into the joint of the outer and inner arch - at the beginning of the inner arch. Both solutions represent a manufacturing and assembly complication, they do not solve the fundamental problem of the current strength and flexibility of the mine reinforcement and therefore did not experience any practical expansion. At present, most of the mine workings are equipped with supporting steel reinforcement made of type K steel rolled section. The required higher weight is achieved with this profile by increasing the spacing of the cylinders in the production of the section and this causes the main proportion of

236 142 hmoty oceli se soustřeďuje do oblasti dna profilu a do jeho přírub_za to vše při velmi malém nárůstu výšky profilu a prakticky bez dalšího zvětšování do šířky. Přitom ovšem není dokonale využito mechanických hodnot materiálu profilu a proto se nedosahují optimální statické parametry a tím ani únosnost výztuže. Kromě toho při spojování dílů výztuže ze stávajícího ocelového profilu se díly vzájemně dotýkají na poměrně velké ploše styčných šikmých stěn boků profilu a proto dochází často k jejich zadírání, deformacím a ztrátě tvarové stability profilu ve spoji.. Nejen že je tím omezena poddajná funkce výztuže, ale dále sef snižuje i její únosnost. Poddajný spoj této důlní výztuže sestává z tvarové spojky a šroubového třmenu, které stahují k sobě vzájemně zasunuté části spojovaných dílů výztuže. Tvarovaná spojka se vyrábí válcováním a její tvar je takový, že vnitřní plocha spojky se dotýká profilu výztuže v oblasti šikmých stěn jeho boků včetně hřbetu profilu. Při prokluzu poddajného spoje dochází v souvislosti s různým poloměrem zakřivení spojovaných dílů k deformacím přeložených dílů výztuže a celého spoje tím, že vnější - nasunutý - díl se rozevírá}následkem je deformace spojky i třmene, vedoucí ke. ztrátě jejich tvarové stability a posléze k destrukci spojky, případně i třmenu. Dochází ke ztrátě stability celého výztužného rámu a k ohrožení bezpečnosti práce v důlriím díle. Je také známa poddajná ocelová výztuž sestávající ze dvou segmentů korýtkového průřezu, které jsou zasunuty do sebe a vzájemně spojeny buď poddajnou spojkou a šroubovým třmenem,nebo poddajnou spojkou a dvěma šrouby s tvarovanou příložkou, kde boční stěny profilu obloukových segmentů mají průřez zužující se od jejich dna k přírubám, jež jsou ve své horní části opatřeny dosedacími hřbety a své spodní části jsou opatřeny dosedacími sedly. Průřez bočních stěn poddajné spojky se rovněž rozšiřuje od jejího dna směrem k třmenovým přírubám, které jsou ve své horní části opatřeny válcovými výstupky v místě jejich přechodu do bočních stěn. Průřez třmenových přírub, poddajné spojky je úkosovitě zúžen a průřezový úkos bočních stěn má přímkový charakter. Zaoblení dosedacích ploch sedel a hřbetů obloukových segmentů jakož i zaoblení válcových výstupků třmenových přírub poddajné spojky mají shodný rádius zakřivení. Geometrie dosedacích ploch u tohoto typu důlní výztuže není optimální a vzniká u ní větší náchylnost- k zadírání styčných ploch výztuže při zatížení. Rovněž geometrie rozevření poddajné spojky a klínový průřez jejích bočních stěn není z pevnostního hlediska řešen nejvýhodněji.236142 steel mass is concentrated in the bottom section and to the flanges _of all with a very small increase of the height profile and substantially no further zooming in width. At the same time, however, the mechanical values of the profile material are not fully utilized and therefore the optimum static parameters and hence the load-bearing capacity of the reinforcement are not achieved. In addition, when joining reinforcement parts from an existing steel profile, the parts touch each other over a relatively large area of the slanting sides of the profile flanks and therefore often seize, deform, and lose the shape stability of the profile in the joint. but it further reduces its bearing capacity. The malleable joint of this mine reinforcement consists of a shaped connector and a screw yoke, which pull together the mutually inserted portions of the connected reinforcement parts. The shaped coupling is produced by rolling and its shape is such that the inner surface of the coupling contacts the reinforcement profile in the area of the inclined walls of its sides, including the spine of the profile. When the flexible joint slips, due to the different radius of curvature of the parts to be joined, the folded parts of the reinforcement and the entire joint become deformed because the outer-slidable part opens, resulting in deformation of the coupling and the yoke leading to. loss of their shape stability and eventually destruction of the coupling or the yoke. There is a loss of stability of the entire reinforcing frame and the safety of work in the mine work is jeopardized. It is also known to provide a flexible steel reinforcement consisting of two segments of a trough cross section which are inserted into each other and connected to each other by either a flexible coupling and a screw yoke or a flexible coupling and two bolts with a shaped shim. bottom to flanges which are provided with abutments in their upper part and abutment seats in their lower part. The cross-sectional side of the flexible coupling also extends from its bottom towards the yoke flanges, which are provided with cylindrical projections in their upper part at their transition into the side walls. The cross-section of the yoke flanges, the flexible couplings is tapered and the cross-sectional bevel of the side walls has a linear character. The curvature of the seating surfaces of the saddle and back of the arc segments as well as the rounding of the cylindrical projections of the yoke flanges of the flexible coupling have the same radius of curvature. The geometry of the bearing surfaces of this type of mine reinforcement is not optimal and makes it more susceptible to seizing of the contact surfaces of the reinforcement under load. Also, the opening geometry of the flexible coupling and the wedge cross-section of its side walls are not the most advantageous in terms of strength.

236 142236 142

Popsané nevýhody odstraňuje poddajná ocelová výztuž důlních děl sestávající ze dvou segmentů korýtkového průřezu, zasunutých do sebe a připevněných k sobe poddajnou spojkou, kde boční stěny profilu obloukových segmentů mají průřez zužující se od jejich dna k přírubám, které jsou ve své horní části opatřeny dosedacími sedly, zatímco průřez bočních stěn poddajné spojky se rozšiřuje od dna k jejím třmenovým přírubám, které jsou v místě přechodu do bočních stěn opatřeny válcovými výstupky, přičemž spodní plocha třmenových přírub je kolmá na osu příčné symterie důlní výztuže v nezatíženém stavu a podstata vynálezu spočívá v tom, že poloměr hřbetů přírub segmentů je roven 1,13 až 1,17 násobku poloměru křivosti sedel přírub segmentů a poloměr křivosti válcových výstupků poddajné spojky je roven 1,27 až 1,35 násobku poloměru křivosti sedel přírub segmentů. Průřezová plocha bočních sten poddajné spojky má podle vynálezu tvar válcově prohnutého klínu, přičemž poměr šířky dna poddajné spojky k její šířce je dán v rozmezí 0,15 až 0,20.The described drawbacks are eliminated by malleable steel reinforcement of mine workings consisting of two segments of trough cross-sections inserted into each other and attached to each other by a flexible coupling, wherein the side walls of the profile of the arch segments have a cross-section tapering from their bottom to flanges. while the cross-section of the side walls of the flexible coupling extends from the bottom to its yoke flanges which are provided with cylindrical projections at the transition point to the side walls, the lower surface of the yoke flanges being perpendicular to the axis of transverse symmetry of the mine reinforcement in unloaded state wherein the radius of the flanges of the segment flanges is 1.13 to 1.17 times the radius of curvature of the segment flange seats and the radius of curvature of the cylindrical protrusions of the flexible coupling is equal to 1.27 to 1.35 times the radius of curvature of the segment flange seats. The cross-sectional area of the side walls of the flexible coupling according to the invention is in the form of a cylindrical wedge, the ratio of the width of the flexible coupling bottom to its width being in the range of 0.15 to 0.20.

Vlivem rozdílných poloměrů křivostí hřbetů a sedel segmentů, jakož i válcových výstupků poddajné spojky, je styk spojených částí důlní výztuže podle vynálezu uskutečněn pouze ve dvou liniových dotycích na rozdíl od dosud vyráběné důlní výztuže, u níž dochází ke styku spojených částí po celé ploše sedel, hřbetů a válcových výstupků. Geometrie stykových ploch umožňuje podle vynálezu dosažení rovnoměrnější charakteristiky poddajných spojů, zamezuje zadírání posunovaných částí a zajišťuje. tak celkově lepší poddajnou funkci výztuže. Rovnět tvar poddajné spojky vyznačující se oblými stěnami, do značné míry kopírujícími oblé stěny segmentů umožňuje výrazné zkrácení šířky ploché části dna poddajné spojky, což snižuje namáhání této exponované části spojky a umožňuje výhodněji dimenzovat tuto partii spojky s nižší spotřebou materiálu.Due to the different radii of curvature of the backs and saddles of the segments as well as the cylindrical projections of the flexible coupling, the connection of the joint parts of the mine support according to the invention takes place only in two line contacting unlike the previously produced mine support. spines and cylindrical protrusions. The geometry of the contact surfaces according to the invention makes it possible to achieve a more uniform characteristic of the flexible joints, avoids seizing of the displaced parts and secures. thus the overall better yielding function of the reinforcement. Equalizing the shape of the flexible coupling characterized by the rounded walls, largely copying the rounded walls of the segments, allows a significant reduction in the width of the flat portion of the flexible coupling bottom, reducing stress on this exposed coupling portion and making it more advantageous to dimension this coupling portion with less material consumption.

Vynález je na příkladu provedení objasněn v dalším popisu s odkazem na připojené výkresy, kde obr. 1 představuje příčný osový řez polovinou sestavy podstatných dílů poddajné důlní výztuže a na obr. 2 jsou zvýrazněny zvětšené detaily geometrie stykových ploch segmentu a poddajné spojky.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a cross-sectional view of a half of a substantial portion of a yieldable mine reinforcement assembly;

236 142236 142

Poddajná ocelová důlní výztuž sestává podle obr. 1 ze dvou segmentů 10, 20 korýtkového tvaru ukončených přírubami 11, 21. Horní část přírub 11, 21 je zaoblena pod poloměrem do hřbetů 12» 22; ^v jejich spodní části jsou pak vyhloubena sedla 13,23 pod poloměrem jt-, , přičemž poloměr R^ je 1,13 až 1,17-krát větší než poloměr JEL,. Rozdíl těchto poloměrů způsobuje, že styk hřbetu 22 příruby 21 dolního segmentu 20 se sedlem 13 příruby 11 horního segmentu 10 je teoreticky liniový. Další částí sestavy poddajné ocelové důlní výztuže je poddajná spojka 30 korýtkového tvaru, jehož dno 22 je zčásti ploché a přechází zaoblenými stěnami 22 ve své horní části ve třmenové příruby 32» které jsou v místě přechodu do stěn 32 opatřeny válcovými výstupky 34,According to FIG. 1, the yieldable steel reinforcement consists of two trough-shaped segments 10, 20 terminated by flanges 11, 21. The upper part of the flanges 11, 21 is rounded below the radius into the ridges 12, 22; ⁱⁿ their lower part, the seats 13,23 below the radius J 1 are recessed, the radius R 1 being 1.13 to 1.17 times greater than the radius JEL 1. The difference of these radii causes that the ridge 22 of the flange 21 of the lower segment 20 with the seat 13 of the flange 11 of the upper segment 10 is theoretically linear. Another part of the malleable steel mine reinforcement assembly is a flexible trough-shaped clutch 30, the bottom 22 of which is partially flat and passes rounded walls 22 in its upper part into yoke flanges 32 which are provided with cylindrical projections 34 at the transition point.

Tento válcový výstupek 34 je zaoblen pod poloměrem R^, který je 1,27 až 1,35-krát větší, než poloměr jb, sedel 13, 23 přírub 11, 21 segmentů 10, 20. Obdobně pak bylo popsáno u styku segmentů 10, 20, tak i u styku segmentu 20 s poddajnou spojkou 30 dochází vlivem rozdílnosti poloměrů_Rg a R^ k liniovému styku úložných částí. Stěna 33 poddajné spojky 30 má proměnný průřez, který se rozšiřuje ode dna 22 směrem ke třmenovým přírubám 22· Válcové prohnutí této stěny £2 jednak výhodně kopíruje zakřivení stěn segmentu 20 a umožňuje přitom podstatně zkrátit šířku dna 32· Zatímco známé spojky s klínovými stěnami dosahovaly poměru šířky dna k celkové šířce spojky 0,26 až 0,275, u spojky ε prohnutými stěnami 22 podle obr. 2 se pohybuje poměr šířky JD^ dna 31 k šířce poddajné spojky 30 v rozmezí 0,150 až 0,200, které významně přispívá ke statickým hodnotám výztuže.This cylindrical projection 34 is rounded below a radius R1, which is 1.27 to 1.35 times greater than the radius jb, of the seats 13, 23 of the flanges 11, 21 of the segments 10, 20. Similarly, the contact of the segments 10, 20 as well as the contact of the segment 20 with the flexible coupling 30 due to the difference in radii Rg and R ' The wall 33 of the flexible coupling 30 has a variable cross-section that extends from the bottom 22 towards the yoke flanges 22. The cylindrical bending of this wall 52 advantageously follows the curvature of the walls of the segment 20 and thereby substantially reduces the width of the bottom 32 the ratio of the bottom width to the total width of the coupling 0.26 to 0.275, in the case of the curved wall 22 according to FIG. 2, the ratio of the width 31 of the bottom 31 to the width of the flexible coupling 30 is 0.150 to 0.200.

Claims

SUBJECT MATTER

236 142

1. A flexible steel reinforcement for mine workings consisting of two trough segments, inserted together and secured to each other by a flexible coupling with a screw yoke, wherein the side walls of the arch segments have a tapering section from their day to the flanges which are provided with abutment at their top while the cross-section of the side walls of the flexible coupling extends from its bottom to the yoke flanges provided with cylindrical projections at the transition point to the side walls, the lower surface of the yoke flanges being perpendicular to the axis of transverse symmetry of the mine reinforcement in unloaded state; the radius (R ^) of the ridges (12, 22) of the flanges (11, 21) of the segments (10, 20) is equal to 1.13 to 1.17 times the radius (R ^) of the seats (13, 23) of the flanges (11, 21) ) the segments (10, 20) and the radius (R ^) of the cylindrical projections (34) of the flexible coupling (30) is equal to 1.27 to 1.35 times the radius (Rg) of the seats (13, 23) at reverse (11, 21) segments (10, 20).

2. A flexible steel reinforcement according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the side walls (32) of the flexible coupling (30) is in the form of a cylindrical wedge, the ratio of the width CDdna (31) of the flexible coupling (30) to the width (Dg). (30) is adjusted in the range of 0.15 to 0.20.