RU107281U1 - THREE-LINK METAL ARCH ARRESIBLE FASTENER "KMP-AZRZ" - Google Patents

THREE-LINK METAL ARCH ARRESIBLE FASTENER "KMP-AZRZ" Download PDF

Info

Publication number
RU107281U1
RU107281U1 RU2010145847/03U RU2010145847U RU107281U1 RU 107281 U1 RU107281 U1 RU 107281U1 RU 2010145847/03 U RU2010145847/03 U RU 2010145847/03U RU 2010145847 U RU2010145847 U RU 2010145847U RU 107281 U1 RU107281 U1 RU 107281U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
curved
rack
length
proportionality
parts
Prior art date
Application number
RU2010145847/03U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Яковлевич Кириченко
Анна Владимировна Кириченко
Георгий Георгиевич Сугаренко
Original Assignee
Владимир Яковлевич Кириченко
Анна Владимировна Кириченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Яковлевич Кириченко, Анна Владимировна Кириченко filed Critical Владимир Яковлевич Кириченко
Application granted granted Critical
Publication of RU107281U1 publication Critical patent/RU107281U1/en

Links

Abstract

Трехзвенная металлическая арочная податливая крепь, содержащая связанные между собой рамы (1), каждая из которых содержит верхняк (2), выполненный с криволинейными средней и концевыми частями, и две стойки (3), выполненные с криволинейными верхними и средними частями, а также с прямолинейными нижними частями, у которых (3) криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка (2) в узлах податливости (4) и скреплены замками (5), отличающаяся тем, что длина (Lвс) криволинейной средней части верхняка (2) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения: ! ! где Lвс - длина криволинейной средней части верхняка (2), мм; ! Lв - длина развертки верхняка (2), мм; ! k1 - коэффициент пропорциональности, k1=0,4-0,6; ! радиус (Rвк) изгиба криволинейной концевой части верхняка (2) выбран из условия обеспечения следующего соотношения: ! ! где Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм; ! Rвс - радиус изгиба криволинейной средней части верхняка (2), мм; ! k2 - коэффициент пропорциональности, k2=1,5-1,7; ! радиус (Rсв) изгиба криволинейной верхней части стойки (3) выбран из условия обеспечения следующего соотношения: ! ! где Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки (3), мм; ! Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм; ! k3 - коэффициент пропорциональности, k3=0,9-1,0; ! длина (Lсв) криволинейной верхней части стойки (3) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения: ! ! где Lсв - длина криволинейной верхней части стойки (3), мм; ! Lc - длина развертки стойки (3), мм; ! k4 - коэффициент пропорциональности, k4=0,3-0,4; ! радиус (Rcc) изгиба криволинейной средней части стойки (3) выбран � A three-link metal arched ductile support containing interconnected frames (1), each of which contains an upper (2) made with curved middle and end parts, and two racks (3) made with curved upper and middle parts, as well as rectilinear lower parts, in which (3) curved upper parts are overlapped with the curved end parts of the upper (2) at the compliance nodes (4) and fastened with locks (5), characterized in that the length (Lвс) of the curved middle part of the upper (2) selected from conditions for ensuring the following ratio:! ! where Lвс - the length of the curved middle part of the upper (2), mm; ! Lв - the length of the scan of the upper (2), mm; ! k1 is the coefficient of proportionality, k1 = 0.4-0.6; ! the bending radius (Rвк) of the curved end part of the upper tower (2) is selected from the condition for ensuring the following relation:! ! where Rвк is the bending radius of the curved end part of the upper (2), mm; ! Rвс - bending radius of the curved middle part of the upper (2), mm; ! k2 is the coefficient of proportionality, k2 = 1.5-1.7; ! the bending radius (Rb) of the curvilinear upper part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following relation:! ! where Rсв - bending radius of the curved upper part of the rack (3), mm; ! Rвк - bending radius of the curved end part of the upper (2), mm; ! k3 is the coefficient of proportionality, k3 = 0.9-1.0; ! the length (Lsv) of the curved upper part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following relation:! ! where Lсв - the length of the curved upper part of the rack (3), mm; ! Lc is the rack sweep length (3), mm; ! k4 is the coefficient of proportionality, k4 = 0.3-0.4; ! the radius (Rcc) of the bend of the curved middle part of the rack (3) is selected

Description

Полезная модель относится к горному делу, в частности, к многозвенным металлическим арочным податливым крепям типа «КМП-А3Р3» и может быть использована для крепления горных выработок в различных, в том числе сложных, горно-геологических условиях.The utility model relates to mining, in particular, to multi-link metal arched pliable supports of the KMP-A3P3 type and can be used to mount mine workings in various, including complex, geological conditions.

Известно, что в сложных горно-геологических условиях для поддержания горных выработок угольных, рудниковых и сланцевых шахт, как правило, используют многозвенные, преимущественно трехзвенные, четырехзвенные и пятизвенные, металлические арочные податливые крепи.It is known that in difficult geological conditions, to maintain the mine workings of coal, mine and shale mines, as a rule, multi-link, mainly three-link, four-link and five-link, metal arched ductile supports are used.

Трехзвенные металлические арочные податливые крепи используют в горных выработках с ожидаемым смещением пород кровли до 300-400 мм.Three-link metal arched ductile supports are used in mine workings with the expected displacement of roof rocks up to 300-400 mm.

Четырехзвенные и пятизвенные металлические арочные податливые крепи используют в горных выработках с ожидаемым смещением пород кровли от 400 мм до 1000 мм и более.Four-link and five-link metal arch compliant supports are used in mine workings with the expected displacement of roofing rocks from 400 mm to 1000 mm and more.

Многозвенная металлическая арочная податливая крепь (в дальнейшем металлическая арочная податливая крепь или крепь), обычно, содержит связанные между собой межрамными связями рамы, каждая из которых содержит верхняк, выполненный криволинейным, и две стойки, выполненные с криволинейными верхними и средними частями, а также с криволинейными или прямолинейными нижними частями, у которых криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка в узлах податливости и скреплены замками так, что верхняк расположен с внешней или внутренней стороны стоек.A multi-link metal arched pliable support (hereinafter a metal arched pliable support or support) usually contains interframe-connected frames, each of which contains an upper made curvilinear, and two racks made with curved upper and middle parts, as well as curvilinear or rectilinear lower parts, in which the curvilinear upper parts are overlapped with the curvilinear end parts of the upper unit at the compliance nodes and are fastened with locks so that the upper laid on the outside or inside of the racks.

В первом случае верхняк охватывает стойки. Эта схема установки верхняка является несущей, наиболее надежной и распространенной. Во втором случае верхняк закреплен по подвесной схеме, то есть стойки охватывают верхняк.In the first case, the upper covers the racks. This scheme of installation of the upper is the bearing, the most reliable and common. In the second case, the upper is fixed by a suspension scheme, that is, the racks cover the upper.

Смещение массива горных пород со стороны кровли горной выработки сопровождается воздействием на рамы крепи нагружающих усилий (нагрузки), под действием которых в узлах податливости происходит взаимное скольжение сопрягаемых звеньев с одновременным изменением сечения рамы.The displacement of the rock mass from the side of the roof of the mine is accompanied by the impact on the roof supports of the load (load), under the action of which at the nodes of compliance there is a mutual sliding of the mating links with a simultaneous change in the frame section.

В процессе эксплуатации крепи в податливом режиме под воздействием возрастающей нагрузки и достижении значения, превосходящего силу трения скольжения между сопрягаемыми звеньями в узлах податливости, верхняк рамы, преодолевая рабочее сопротивление крепи, смещается вниз относительно стоек.During operation of the lining in a compliant mode under the influence of an increasing load and reaching a value exceeding the sliding friction force between the mating links in the compliance nodes, the upper frame, overcoming the working lining resistance, is shifted down relative to the uprights.

При этом в процессе проседания верхняка рамы под нагрузкой увеличивается длина нахлестки в узлах податливости и пропорционально нарастает рабочее сопротивление крепи.At the same time, in the process of sagging of the upper frame under load, the lap length in the compliance nodes increases and the working resistance of the lining increases proportionally.

Однако в соответствии с требованиями к податливой крепи взаимное скольжение звеньев рамы в податливом режиме должно осуществляться предпочтительно с обеспечением стабильного (постоянного) рабочего сопротивления крепи в интервале конструктивной податливости.However, in accordance with the requirements for a flexible lining, the mutual sliding of the frame links in a compliant mode should preferably be carried out with a stable (constant) working resistance of the lining in the range of structural flexibility.

Это целесообразно, как в начальный период работы крепи после возведения в горной выработке, так и в период ее длительной эксплуатации в податливом режиме.This is advisable both in the initial period of operation of the lining after construction in the mine, and during its long-term operation in a compliant mode.

Только в этом случае металлическая арочная податливая крепь может быть использована с максимальной эффективностью, так как будут полностью реализованы ее прочностные характеристики на всем интервале конструктивной податливости.Only in this case, the metal arched ductile support can be used with maximum efficiency, since its strength characteristics will be fully realized over the entire range of structural compliance.

Наибольшее распространение в горном деле нашли применение трехзвенные металлические арочные податливые крепи, которые характеризуются минимальным количеством звеньев, низкой металлоемкостью, трудоемкостью и стоимостью изготовления и монтажа, а также обладают достаточной несущей способностью, необходимой величиной рабочего сопротивления под нагрузкой и удовлетворительной площадью поперечного сечения, что обеспечивает необходимое внутреннее пространство для размещения персонала и оборудования внутри крепи.The most widely used in mining are three-link metal arched flexible supports, which are characterized by a minimum number of links, low metal consumption, laboriousness and manufacturing and installation costs, and also have sufficient bearing capacity, the required value of working resistance under load and a satisfactory cross-sectional area, which ensures necessary internal space to accommodate personnel and equipment inside the lining.

Из уровня техники известны трехзвенные металлические арочные податливые крепи, которые нашли применение в горной промышленности, к которым относятся следующие крепи.The prior art three-link metal arched ductile supports, which have found application in the mining industry, which include the following supports.

Известна трехзвенная металлическая арочная податливая крепь, содержащая связанные между собой рамы, каждая из которых содержит верхняк, выполненный криволинейным, и две стойки, выполненные с криволинейными верхними частями, а также с прямолинейными нижними частями, у которых криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка в узлах податливости и скреплены замками [«Арочне податливе крiплення гiрничоï виробки» UA 18737 (С2) (Шмиголь А.В., Кириченко В.Я.) E21D 11/14, E21D 11/18, 25.12.1997, аналог] [1].Known three-link metal arched pliable support, containing interconnected frames, each of which contains an upper, made curved, and two racks made with curved upper parts, as well as with straight lower parts, in which the curved upper parts are overlapped with curved end parts upper nodes in ductility nodes and are fastened with locks ["Arochno is malleable hinges of a cottage gyro" UA 18737 (C2) (Shmigol A.V., Kirichenko V.Ya.) E21D 11/14, E21D 11/18, 12/25/1997, analogue] [ one].

В этой крепи радиус криволинейных верхних частей стоек равен: R=К·Q·RB, где К - коэффициент пропорциональности, К=0,9-1,1; Q - коэффициент кривизны стойки, Q=1,272; RB - радиус верхняка, мм, угол наклона прямолинейных нижних частей стоек к вертикальной оси крепи равен: β=7-11º, а длина прямолинейных нижних частей стоек равна: L=К·L0, где К - коэффициент, учитывающий сложность условий эксплуатации крепи; K=1,2-1,5; L0 - расчетная номинальная длина прямолинейной нижней части стойки типовой крепи, мм.In this lining, the radius of the curvilinear upper parts of the racks is: R = K · Q · R B , where K is the proportionality coefficient, K = 0.9-1.1; Q - rack curvature coefficient, Q = 1.272; R B is the radius of the upper shaft, mm, the angle of inclination of the rectilinear lower parts of the uprights to the vertical axis of the lining is β = 7-11º, and the length of the rectilinear lower parts of the uprights is: L = K · L 0 , where K is a coefficient that takes into account the complexity of the operating conditions lash; K = 1.2-1.5; L 0 - the estimated nominal length of the rectilinear lower part of the rack typical lining, mm.

Однако известная крепь [1] не обладает высокой несущей способностью, в связи с тем, что прямолинейные нижние части стоек имеют значительную длину, что снижает их продольную устойчивость при действии осевых нагрузок, а также снижает прочность удлиненных прямолинейных нижних частей при действии боковых и косонаправленных нагрузок.However, the known lining [1] does not have a high bearing capacity, due to the fact that the rectilinear lower parts of the uprights have a significant length, which reduces their longitudinal stability under the action of axial loads, and also reduces the strength of the elongated rectilinear lower parts under the action of lateral and oblique loads .

Известна трехзвенная металлически арочная податливая крепь, содержащая связанные между собой рамы, каждая из которых содержит верхняк, выполненный криволинейным, и две стойки, выполненные с криволинейными верхними и нижними частями, у которых криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка в узлах податливости и скреплены замками [«Арочне податливе металеве крiплення гiрничоï виробки» UA 41843 (А) (Халимендiк Ю.М.) E21D 11/14, 17.09.2001, аналог] [2].Known three-link metal arched ductile support containing interconnected frames, each of which contains the upper, made curved, and two racks made with curved upper and lower parts, in which the curved upper parts are overlapped with the curved end parts of the upper in the nodes of compliance and fastened with locks [“Arochna is malleable to metal hinges of a tiled wardrobe” UA 41843 (A) (Halimendik Yu.M.) E21D 11/14, 09/17/2001, analogue] [2].

В этой крепи [2] стойки и верхняк выполнены с выгибом специального профиля в сторону горного массива, с наклоном расположения касательной в месте сопряжения стойки с подошвой выработки в направлении выработки.In this lining [2], the racks and the upper are made with a special profile bend towards the mountain massif, with a slope of the tangent at the interface between the racks and the sole of the mine in the direction of the mine.

К недостаткам известной крепи следует отнести укороченную длину криволинейного верхняка, что снижает величину конструктивной податливости и ограничивает ее применение в горных выработках с существенным смещением горных пород со стороны кровли.The disadvantages of the known lining should be attributed to the shortened length of the curved upper, which reduces the amount of structural flexibility and limits its use in mine workings with a significant displacement of rocks from the roof.

Известна трехзвенная металлическая арочная податливая крепь, содержащая связанные между собой рамы, каждая из которых содержит верхняк, выполненный криволинейным, и две стойки, выполненные с криволинейными верхними частями, а также с прямолинейными наклонными нижними частями, у которых криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка в узлах податливости и скреплены замками [«Триланкове металеве рамне податливе крiплення» UA 529162 (U) (ВАТ «Донецький експериментальний ремонтно-механiчний завод») E21D 11/14, E21D 11/18, 10.01.2008, аналог] [3].Known three-link metal arched pliable support containing interconnected frames, each of which contains the upper, made curved, and two racks made with curved upper parts, as well as with straight curved lower parts, in which the curved upper parts are lapped with curved end parts of the upper part at the nodes of compliance and are fastened with locks [“Trilankov’s metal frame is flexible” UA 529162 (U) (ВАТ “Donetsk Experimental Repair and Mechanical Plant”) E21D 11/14, E21D 11/18, 10.01.2008, analogue] [3].

В этой крепи верхняк выполнен с радиусом кривизны, обусловленным соотношением R1=k1·R2, где k1 - коэффициент оптимизации радиуса кривизны соединенных участков верхняка и стоек, что равняется 0,76-1,0 при внешней установке стоек, 1,0-1,3 - при внутренней установке стоек; R1 - радиус криволинейного верхняка, мм; R2 - радиус верхнего криволинейного концевого участка стойки, мм.In this lining, the upper is made with a radius of curvature due to the ratio R 1 = k 1 · R 2 , where k 1 is the coefficient of optimization of the radius of curvature of the connected sections of the upper and struts, which is 0.76-1.0 with external installation of racks, 1, 0-1.3 - for internal installation of racks; R 1 is the radius of the curved upper, mm; R 2 is the radius of the upper curved end portion of the rack, mm

Кроме того, длина нахлестки L в узлах податливости определяется по формуле: L=l1+l2, где: l1 - постоянная часть напуска, мм; l2 - свободная часть нахлестки, мм; при этом нижние прямолинейные участки стоек установлены под углом 3-7º к оси симметрии, которая находится в вертикальной плоскости.In addition, the length of the lap L at the nodes of compliance is determined by the formula: L = l 1 + l 2 , where: l 1 - the constant part of the inlet, mm; l 2 - the free part of the lap, mm; while the lower straight sections of the racks are installed at an angle of 3-7º to the axis of symmetry, which is in the vertical plane.

Эта крепь [3] обладает большим поперечным сечением для удобного размещения персонала и оборудования внутри крепи и высокой величиной конструктивной податливости, однако характеризуется недостаточной несущей способность в связи с удлиненными прямолинейными наклонными нижними частями стоек.This lining [3] has a large cross-section for convenient placement of personnel and equipment inside the lining and a high amount of structural flexibility, however, it is characterized by insufficient bearing capacity due to the elongated straight inclined lower parts of the racks.

Известна трехзвенная металлическая арочная податливая крепь, содержащая связанные между собой рамы, каждая из которых содержит верхняк, выполненный криволинейным, и две стойки, выполненные с криволинейными верхними частями, а также с прямолинейными вертикальными нижними частями, у которых криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка в узлах податливости и скреплены замками [«Металеве арочне податливе крiплення» UA 10268 (U) (Державний науково-дослiдний iнститут органiзацiï i механiзацiï шахтного будiвництва) Е21D 11/14, 15.11.2005, аналог] [4].Known three-link metal arched pliable support containing interconnected frames, each of which contains an upper, made curved, and two racks made with curved upper parts, as well as with straight vertical lower parts, in which the curved upper parts are overlapped with curved end parts of the upper part in ductility nodes and are fastened with locks [“Metal arching ductile” UA 10268 (U) (State Research Institute of Mine Organization and Mine Engineering buddies) E21D 11/14, 11/15/2005, analogue] [4].

В этой крепи стойки выполнены с вертикальными нижними частями с возможностью смыкания их торцов после оседания, при этом длина участка верхней части каждой стояки между его верхним торцом и соответствующим ему замком определяется соотношением:In this lining, the racks are made with vertical lower parts with the possibility of closing their ends after settling, while the length of the section of the upper part of each riser between its upper end and the corresponding lock is determined by the ratio:

где: L - длина участка верхней части стойки между ее торцом и соответствующим ему замком;where: L is the length of the section of the upper part of the rack between its end and the corresponding lock;

r - внутренний радиус верхняка;r is the inner radius of the upper;

В - ширина арочного крепления около основания стойки;B is the width of the arch mount near the base of the rack;

hc - высота прямолинейной нижней части стойки;h c - the height of the rectilinear bottom of the rack;

R - внутренний радиус криволинейной верхней части стойки;R is the inner radius of the curved upper part of the rack;

β - центральный угол криволинейной верхней части стойки;β is the central angle of the curved top of the rack;

hФ - высота фланца спецпрофиля верхняка и стояков; F h - the height of the flange verhnyaka special profile and risers;

η - задан угол наклона прямолинейной нижней части стойки к вертикальной оси крепления после ее оседания;η - the angle of inclination of the rectilinear lower part of the rack to the vertical axis of the mount after its subsidence;

φ - угол между прямолинейной нижней частью стойки и хордой, которая соединяет верхний и нижний концы стойки;φ is the angle between the rectilinear lower part of the rack and the chord, which connects the upper and lower ends of the rack;

π=3,14.π = 3.14.

Эта крепь [4] также как и известная крепь [3] обладает большим поперечным сечением, что необходимо для работы персонала и размещения оборудования внутри крепи и высокой величиной конструктивной податливости, однако характеризуется недостаточной несущей способность в связи с удлиненными прямолинейными вертикальными нижними частями стоек.This lining [4] as well as the known lining [3] has a large cross-section, which is necessary for personnel to work and place the equipment inside the lining and a high amount of structural flexibility, however, it is characterized by insufficient bearing capacity due to the elongated rectilinear vertical lower parts of the racks.

Известна трехзвенная металлическая арочная податливая крепь, содержащая связанные между собой рамы, каждая из которых содержит верхняк, выполненный криволинейным, и две стойки, выполненные с криволинейными верхними и нижними частями, у которых криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка в узлах податливости и скреплены замками [«Металеве арочне податливе крiплення» UA 52340 С2 (Сугаренко Г.Г., Кириченко В.Я., Куликович О.М., Гураль В.В., Мазур В.Д.) E21D 11/14, E21D 11/18, 17.01.2005, аналог] [5].Known three-link metal arched ductile support containing interconnected frames, each of which contains the upper, made curved, and two racks made with curved upper and lower parts, in which the curved upper parts are overlapped with the curved end parts of the upper in the nodes of compliance and fastened with locks [“Metal is more flexible” UA 52340 C2 (Sugarenko GG, Kirichenko V.Ya., Kulikovich OM, Gural VV, Mazur VD) E21D 11/14, E21D 11 / 18, January 17, 2005, analogue] [5].

В этой крепи [5] стойки и связанные с ними концевые части верхняка каждой рамы выполнены в виде дуг L1, L2 одинаковой кривизны, радиусы R1 кривизны которых равны ширине А рамы около подошвы, а их центры O1 расположены в плоскости подошвы рамы, причем средняя часть верхняка выполнена в виде дуги L3, радиус R2 кривизны которой выбран меньше, чем радиусы R1 кривизны дуг L2 его конечных частей, и равняется: R2=А-0,5·A·tgα, где А - ширина рамы около подошвы, м; α - угол между плоскостью подошвы рамы и прямой, которая проходит через центр O1 радиуса R1 кривизны стойки или связанной с ним конечной части верхняка, и точкой соединения дуг разных радиусов R1, R2 кривизны верхняка; α=20-50º, а его центр O2 расположен в плоскости симметрии рамы.In this lining [5], the racks and the associated end parts of the upper part of each frame are made in the form of arcs L 1 , L 2 of the same curvature, the radii R 1 of curvature of which are equal to the width A of the frame near the sole, and their centers O 1 are located in the plane of the base of the frame and the middle part of the upper is made in the form of an arc L 3 , the radius of R 2 of curvature of which is less than the radii R 1 of curvature of the arches L 2 of its final parts, and is equal to: R 2 = A-0.5 · A · tgα, where A - the width of the frame near the sole, m; α is the angle between the plane of the bottom of the frame and the straight line, which passes through the center O 1 of radius R 1 of the column curvature or the end part of the upper shaft connected to it, and the junction point of arcs of different radii of the upper frame curvature R 1 , R 2 ; α = 20-50º, and its center O 2 is located in the plane of symmetry of the frame.

Эта крепь [5] обладает достаточно высокой несущей способностью и величиной конструктивной податливости, однако характеризуется малым поперечным сечением, что сокращает внутреннее пространство и ограничивает условия размещения персонала и оборудования внутри крепи в связи с недостаточным расстоянием между основаниями стоек у подошвы выработки.This lining [5] has a sufficiently high bearing capacity and the magnitude of structural flexibility, however, it is characterized by a small cross section, which reduces the internal space and limits the conditions for the placement of personnel and equipment inside the lining due to insufficient distance between the bases of the racks at the bottom of the mine.

Известна наиболее близкая к заявляемой по количеству общих признаков и достигаемому результату трехзвенная металлическая арочная податливая крепь, содержащая связанные между собой рамы, каждая из которых содержит верхняк, выполненный с криволинейными средней и концевыми частями, и две стойки, выполненные с криволинейными верхними и средними частями, а также с прямолинейными нижними частями, у которых криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка в узлах податливости и скреплены замками [«Металлическая арочная податливая крепь» RU 2029871 (С1) (Макаров В.П.) E21D 11/14, 27.02.1995, наиболее близкий аналог-прототип] [6].Known closest to the claimed by the number of common features and the achieved result is a three-link metal arch compliant support containing interconnected frames, each of which contains an upper made with curved middle and end parts, and two racks made with curved upper and middle parts, as well as rectilinear lower parts, in which the curvilinear upper parts are overlapped with the curved end parts of the upper part at the compliance nodes and are fastened with locks [" Compliant metal arch support "RU 2029871 (C1) (Makarov VP) E21D 11/14, 02/27/1995, the closest analogue prototype] [6].

Однако и эта крепь [6] не обладает наилучшим сочетанием геометрических характеристик верхняка и стоек, в результате чего не обеспечивается оптимальное соотношение ее основных характеристик таких как: несущая способность, величина конструктивной податливости, стабильность величины рабочего сопротивления крепи в интервале конструктивной податливости, поперечное сечение внутренней полости крепи при сохранении минимальной металлоемкости, а также себестоимости изготовления и монтажа.However, this lining [6] does not have the best combination of geometrical characteristics of the upper and racks, as a result of which the optimal ratio of its main characteristics such as: bearing capacity, structural compliance, stability of the lining working resistance in the range of structural compliance, cross-section of the inner lining the cavity while maintaining minimal metal consumption, as well as the cost of manufacturing and installation.

При разработке конструкций современных крепей основной предпосылкой повышения работоспособности металлической арочной податливой крепи является повышение ее предельной несущей способности, как необходимого условия для соответствующего повышения рабочего сопротивления, определяющего момент наступления конечного равновесия системы «крепь-массив», и тем самым, эффективность крепи в целом.When developing designs for modern roof supports, the main prerequisite for increasing the performance of a metal arch compliant roof support is to increase its ultimate bearing capacity, as a necessary condition for a corresponding increase in working resistance, determining the moment of the onset of the final balance of the roof support array system, and thereby, the effectiveness of the roof support in general.

Одним из путей является повышение предельной несущей способности экстенсивным способом, то есть за счет увеличения массы материала, плотности и металлоемкости крепления.One of the ways is to increase the ultimate bearing capacity in an extensive way, that is, by increasing the mass of the material, the density and metal consumption of the fastener.

Наиболее рациональным является интенсивный способ усовершенствования крепи, направленный на изменение формы сечения, без существенного изменения ее металлоемкости, но обеспечивающее увеличение работоспособности, в том числе увеличение конструктивной податливости, которая для трехзвенных крепей обычно ограничивается величиной 300-400 мм.The most rational is an intensive way to improve the support, aimed at changing the shape of the cross section, without significantly changing its metal consumption, but providing an increase in working capacity, including an increase in structural compliance, which for three-link supports is usually limited to 300-400 mm.

За счет оптимизации радиусов концевых участков сопрягаемых сегментов - верхняка и стоек крепи может быть увеличена податливость крепи на 150-250 мм, а также повышена ее устойчивость по отношению, как к осевым нагрузкам, так и к боковым и к косонаправленным нагрузкам.By optimizing the radii of the end sections of the mating segments - the upper and supports, the support can be increased by 150-250 mm, as well as its stability with respect to both axial loads and lateral and oblique loads.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является усовершенствование основных геометрических параметров крепи путем выбора оптимального сочетания длины (Lвс) криволинейной средней части верхняка и радиуса (Rвк) изгиба криволинейной концевой части верхняка, а также выбора наилучшего сочетания радиуса (Rсв) изгиба криволинейной верхней части стойки, длины (Lсв) криволинейной верхней части стойки, радиуса (Rcc) изгиба криволинейной средней части стойки, длины (Lcc) изгиба криволинейной средней части стойки, длины (Lсн) прямолинейной нижней части стойки и угла (βсн) наклона прямолинейной нижней части стойки к вертикали.The technical problem to which the utility model is directed is to improve the basic geometric parameters of the lining by choosing the optimal combination of the length (Lвс) of the curved middle part of the upper and the radius (Rвк) of the bend of the curved end part of the upper, and also the choice of the best combination of the radius (Rв) of the curved bend the upper part of the rack, the length (Lсв) of the curved upper part of the rack, the radius (Rcc) of the bend of the curved middle part of the rack, the length (Lcc) of the bend of the curved middle part of the rack, length (Lсн) the rectilinear lower part of the rack and the angle (βсн) of the inclination of the rectilinear lower part of the rack to the vertical.

Усовершенствование крепи в основном направлено на усовершенствование формы поперечного сечения в целом и формы образующих сегментов - верхняка и стоек в направлении максимального приближения их формы к кривой давления и уменьшения радиусов изгиба на критических участках приложения внешних усилий нагружения.The improvement of the lining is mainly aimed at improving the shape of the cross section as a whole and the shape of the forming segments - the upper and racks in the direction of maximally approximating their shape to the pressure curve and reducing bending radii at critical areas of application of external loading forces.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи и использовании усовершенствованной крепи, является обеспечение оптимального и сбалансированного соотношения ее основных характеристик таких как: предельная несущая способность, величина конструктивной податливости, стабильность величины рабочего сопротивления крепи в интервале конструктивной податливости, достаточно большое поперечное сечение крепи для нормальной и безопасной работы персонала и размещения оборудования внутри крепи при обеспечении минимальной металлоемкости, а также снижении себестоимости изготовления и монтажа.The technical result that is achieved by solving the problem and using the improved lining is to ensure an optimal and balanced ratio of its main characteristics such as: ultimate bearing capacity, the value of structural compliance, the stability of the lining resistance in the range of structural compliance, a sufficiently large cross-section of the lining for normal and safe work of personnel and placement of equipment inside the lining while ensuring mini low metal consumption, as well as reducing the cost of manufacturing and installation.

Поставленная техническая задача решается, а ожидаемый технический результат достигается тем, что в трехзвенной металлической арочной податливой крепи, содержащей связанные между собой рамы, каждая из которых содержит верхняк, выполненный с криволинейными средней и концевыми частями, и две стойки, выполненные с криволинейными верхними и средними частями, а также с прямолинейными нижними частями, у которых криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка в узлах податливости и скреплены замками, согласно полезной модели, длина (Lвс) криволинейной средней части верхняка выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:The stated technical problem is solved, and the expected technical result is achieved by the fact that in a three-link metal arch compliant lining containing interconnected frames, each of which contains an upper made with curved middle and end parts, and two racks made with curved upper and middle parts, as well as rectilinear lower parts, in which the curvilinear upper parts are overlapped with the curved end parts of the upper part in the compliance nodes and fastened to locks and, according to the utility model, the length (Lвс) of the curved middle part of the upper is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Lвс - длина криволинейной средней части верхняка, мм;where: Lвс - the length of the curved middle part of the upper, mm;

Lв - длина развертки верхняка, мм;Lв - scan length of the upper, mm;

k1 - коэффициент пропорциональности; k1=0,4-0,6;k 1 - coefficient of proportionality; k 1 = 0.4-0.6;

радиус (Rвк) изгиба криволинейной концевой части верхняка выбран из условия обеспечения следующего соотношения:the radius (Rвк) of the bend of the curved end part of the upper is selected from the condition of ensuring the following ratio:

где: Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка, мм;where: Rвк - bending radius of the curved end part of the upper tower, mm;

Rвс - радиус изгиба криволинейной средней части верхняка, мм;Rвс - bending radius of the curved middle part of the upper, mm;

k2 - коэффициент пропорциональности; k2=1,5-1,7;k 2 is the coefficient of proportionality; k 2 = 1.5-1.7;

радиус (Rсв) изгиба криволинейной верхней части стойки выбран из условия обеспечения следующего соотношения:the radius (Rsv) of the bend of the curved upper part of the rack is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки, мм;where: Rсв - bending radius of the curved upper part of the rack, mm;

Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка, мм;Rвк - bending radius of the curved end part of the upper tower, mm;

k3 - коэффициент пропорциональности; k3=0,9-1,0;k 3 is the coefficient of proportionality; k 3 = 0.9-1.0;

длина (Lсв) криволинейной верхней части стойки выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:the length (Lsv) of the curved upper part of the rack is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Lсв - длина криволинейной верхней части стойки, мм;where: Lсв - the length of the curved upper part of the rack, mm;

Lc - длина развертки стойки, мм;Lc - rack scan length, mm;

k4 - коэффициент пропорциональности; k4=0,3-0,4;k 4 - coefficient of proportionality; k 4 = 0.3-0.4;

радиус (Rcc) изгиба криволинейной средней части стойки выбран из условия обеспечения следующего соотношения:the radius (Rcc) of the bend of the curved middle part of the rack is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Rcc - радиус изгиба криволинейной средней части стойки, мм;where: Rcc is the bending radius of the curved middle part of the rack, mm;

Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки, мм;Rсв - bending radius of the curved upper part of the rack, mm;

k5 - коэффициент пропорциональности; k5=1,1-1,3;k 5 is the coefficient of proportionality; k 5 = 1.1-1.3;

длина (Lcc) изгиба криволинейной средней части стойки выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:the length (Lcc) of the bend of the curved middle part of the rack is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Lcc - длина изгиба криволинейной средней части стойки, мм;where: Lcc - the length of the bend of the curved middle part of the rack, mm;

Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm;

k6 - коэффициент пропорциональности; k6=0,2-0,35;k 6 is the coefficient of proportionality; k 6 = 0.2-0.35;

длина (Lсн) прямолинейной нижней части стойки выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:the length (Lсн) of the rectilinear lower part of the rack is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Lсн - длина прямолинейной нижней части стойки, мм;where: Lсн - the length of the rectilinear lower part of the rack, mm;

Lc - длина развертки стойки, мм;Lc - rack scan length, mm;

К7 - коэффициент пропорциональности; k7=0,1-0,3;K 7 is the coefficient of proportionality; k 7 = 0.1-0.3;

а угол (βсн) наклона прямолинейной нижней части стойки к вертикали выбран из условия обеспечения следующего выражения:and the angle (βsn) of the inclination of the rectilinear lower part of the rack to the vertical is selected from the condition for ensuring the following expression:

где: βсн - угол наклона прямолинейной нижней части стойки к вертикали, град, º.where: βсн - the angle of inclination of the rectilinear lower part of the rack to the vertical, degrees, º.

Выбранные соотношения (1-7) и выражение (8), а также коэффициенты пропорциональности (k1-k7) определены опытным путем, являются оптимальными и формируют наилучшее сбалансированное сочетание основных геометрических параметров и наилучшую форму крепи.The selected relations (1-7) and expression (8), as well as proportionality coefficients (k 1 -k 7 ) are determined empirically, are optimal and form the best balanced combination of basic geometric parameters and the best form of lining.

Это обеспечивает наиболее рациональные соотношения ее основных характеристик таких как: несущая способность, величина конструктивной податливости, стабильность величины рабочего сопротивления крепи в интервале конструктивной податливости, достаточно большое поперечное сечение крепи для нормальной работы персонала и размещения оборудования внутри крепи при обеспечении минимальной металлоемкости, а также себестоимости изготовления и монтажа.This provides the most rational correlations of its basic characteristics such as: bearing capacity, magnitude of structural compliance, stability of the working resistance of the lining in the range of constructive flexibility, a sufficiently large cross-section of the lining for normal operation of the lining and placement of equipment inside the lining while ensuring minimal metal consumption, as well as cost. manufacturing and installation.

За счет оптимизации геометрических параметров крепи, в том числе радиусов концевых участков, сопрягаемых сегментов (верхняка и стоек) увеличивается податливость на 150-250 мм, а также повышается устойчивость крепи по отношению, как к осевым нагрузкам, так и к боковым и к косонаправленным нагрузкам.By optimizing the geometric parameters of the lining, including the radii of the end sections, mating segments (upper and struts), compliance is increased by 150-250 mm, as well as the stability of the lining in relation to both axial loads and lateral and oblique loads .

Выбор коэффициентов пропорциональности (k1-k7) за пределами указанных минимальных и максимальных значений нарушает такое оптимальное соотношение основных геометрических параметров крепи и приводит к нарушению сбалансированного соотношения прочностных показателей, характеристики податливости и рабочего сопротивления, а также площади ее сечения.The choice of proportionality coefficients (k 1 -k 7 ) outside the specified minimum and maximum values violates this optimal ratio of the main geometric parameters of the lining and leads to a violation of the balanced ratio of strength indicators, ductility and working resistance characteristics, as well as its cross-sectional area.

Так выбор значений коэффициентов пропорциональности (k1-k7), при которых увеличиваются несущая способность, величина конструктивной податливости, стабильность величины рабочего сопротивления приводит к уменьшению сечения крепи, что ухудшает условия и безопасность труда персонала, а также ограничивает размещение горного оборудования внутри крепи.So the choice of the values of the proportionality coefficients (k 1 -k 7 ), at which the bearing capacity, the amount of constructive compliance, the stability of the value of the working resistance increases, reduces the cross-section of the lining, which worsens the conditions and safety of personnel, and also limits the placement of mining equipment inside the lining.

И наоборот, выбор значений коэффициентов пропорциональности (k1-k7), при которых увеличиваются габариты и площадь сечения крепи приводит к снижению прочностных показателей и характеристики величины конструктивной податливости и стабильности рабочего сопротивления.And vice versa, the choice of the values of the proportionality coefficients (k 1 -k 7 ), at which the dimensions and the cross-sectional area of the lining are increased, leads to a decrease in strength indicators and characteristics of the value of structural flexibility and stability of the working resistance.

В дальнейшем полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена трехзвенная металлическая арочная податливая крепь, и примером ее осуществления со ссылками на упомянутый чертеж.In the future, the utility model is illustrated by the drawing, which depicts a three-link metal arched ductile lining, and an example of its implementation with reference to the aforementioned drawing.

Трехзвенная металлическая арочная податливая крепь (см. чертеж) содержит связанные между собой рамы 1, каждая из которых содержит верхняк 2, выполненный с криволинейными средней и концевыми частями, и две стойки 3, выполненные с криволинейными верхними и средними частями, а также с прямолинейными нижними частями, у которых (3) криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка 2 в узлах податливости 4 и скреплены замками 5.The three-link metal arch compliant support (see drawing) contains interconnected frames 1, each of which contains an upper 2, made with curved middle and end parts, and two racks 3, made with curved upper and middle parts, as well as with straight lower parts in which (3) the curvilinear upper parts are overlapped with the curved end parts of the upper 2 at ductility nodes 4 and fastened with locks 5.

Особенностью крепи являются следующие усовершенствования ее геометрических характеристик.The peculiarity of the lining are the following improvements in its geometric characteristics.

Длина (Lвс) криволинейной средней части верхняка (2) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:The length (Lвс) of the curved middle part of the upper (2) is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Lвс - длина криволинейной средней части верхняка (2), мм;where: Lвс - the length of the curved middle part of the upper (2), mm;

Lв - длина развертки верхняка (2), мм;Lв - the length of the scan of the upper (2), mm;

k1 - коэффициент пропорциональности; k1=0,4-0,6.k 1 - coefficient of proportionality; k 1 = 0.4-0.6.

Радиус (Rвк) изгиба криволинейной концевой части верхняка (2) выбран из условия обеспечения следующего соотношения:The bending radius (Rвк) of the curved end part of the upper (2) is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм;where: Rвк - bending radius of the curved end part of the upper (2), mm;

Rвс - радиус изгиба криволинейной средней части верхняка (2), мм;Rвс - bending radius of the curved middle part of the upper (2), mm;

k2 - коэффициент пропорциональности; k2=1,5-1,7.k 2 is the coefficient of proportionality; k 2 = 1.5-1.7.

Радиус (Rсв) изгиба криволинейной верхней части стойки (3) выбран из условия обеспечения следующего соотношения:The bending radius (Rsv) of the curved upper part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки (3), мм;where: Rсв - bending radius of the curved upper part of the rack (3), mm;

Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм;Rвк - bending radius of the curved end part of the upper (2), mm;

k3 - коэффициент пропорциональности; k3=0,9-1,0.k 3 is the coefficient of proportionality; k 3 = 0.9-1.0.

Длина (Lсв) криволинейной верхней части стойки (3) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:The length (Lsv) of the curvilinear upper part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Lсв - длина криволинейной верхней части стойки (3), мм;where: Lсв - the length of the curved upper part of the rack (3), mm;

Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm;

k4 - коэффициент пропорциональности; k4=0,3-0,4.k 4 - coefficient of proportionality; k 4 = 0.3-0.4.

Радиус (Rcc) изгиба криволинейной средней части стойки (3) выбран из условия обеспечения следующего соотношения:The bending radius (Rcc) of the curved middle part of the strut (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Rcc - радиус изгиба криволинейной средней части стойки (3), мм;where: Rcc is the bending radius of the curved middle part of the rack (3), mm;

Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки (3), мм;Rсв - bending radius of the curvilinear upper part of the rack (3), mm;

k5 - коэффициент пропорциональности; k5=1,1-1,3.k 5 is the coefficient of proportionality; k 5 = 1.1-1.3.

Длина (Lcc) изгиба криволинейной средней части стойки (3) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:The length (Lcc) of the bend of the curved middle part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Lcc - длина изгиба криволинейной средней части стойки (3), мм;where: Lcc - the length of the bend of the curved middle part of the rack (3), mm;

Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm;

k6 - коэффициент пропорциональности; k6=0,2-0,35.k 6 is the coefficient of proportionality; k 6 = 0.2-0.35.

Длина (Lсн) прямолинейной нижней части стойки (3) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:The length (Lсн) of the rectilinear lower part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Lсн - длина прямолинейной нижней части стойки (3), мм;where: Lсн - the length of the rectilinear lower part of the rack (3), mm;

Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm;

k7 - коэффициент пропорциональности; k7=0,1-0,3.k 7 is the coefficient of proportionality; k 7 = 0.1-0.3.

Угол (βсн) наклона прямолинейной нижней части стойки (3) к вертикали выбран из условия обеспечения следующего выражения:The angle (βсн) of the inclination of the rectilinear lower part of the rack (3) to the vertical is selected from the condition for ensuring the following expression:

где: βсн - угол наклона прямолинейной нижней части стойки (3) к вертикали, град, º.where: βсн - the angle of inclination of the rectilinear lower part of the rack (3) to the vertical, degrees, º.

Трехзвенная металлическая арочная податливая крепь возводится следующим образом.Three-link metal arched pliable support is constructed as follows.

При возведении крепи сначала монтируют рамы 1.When erecting the lining, the frames 1 are first mounted.

Для этого верхняки 2 каждой рамы 1, у которого длина (Lвс) криволинейной средней части выбрана из выражения (1), своими криволинейными концевыми частями, радиус (Rвк) изгиба которых выбран из выражения (2), сочленяют снаружи внахлест с криволинейными верхними частями стоек 3, у которых радиус изгиба (Rсв) верхних частей выбран из соотношения (3), длина (Lсв) криволинейных верхних частей выбрана из соотношения (4), радиус (Rcc) изгиба криволинейных средних частей выбран из соотношения (5), длина (Lcc) изгиба криволинейных средних частей выбран из соотношения (6), длина (Lсн) прямолинейных нижних частей выбрана из соотношения (7), а угол (βсн) наклона прямолинейных нижних частей к вертикали выбран из выражения (8).For this, the upper 2 of each frame 1, in which the length (Lвс) of the curved middle part is selected from the expression (1), with their curved end parts, the bending radius (Rвк) of which is selected from the expression (2), are jointed from the outside with an overlap with the curved upper parts of the uprights 3, in which the bending radius (Rb) of the upper parts is selected from relation (3), the length (Lc) of the curved upper parts is selected from (4), the bending radius (Rcc) of the curved middle parts is selected from (5), the length (Lcc ) the bending of the curved middle parts is selected from the ratio (6), the length (Lsn) straight lower portions selected from (7) and the angle (βsn) tilt rectilinear lower portions to the vertical is selected from the expression (8).

Криволинейные концевые части верхняков 2 соединяют внахлест с криволинейными верхними частями стоек 3 в узлы податливости 4 и скрепляют замками 5.The curved end parts of the upper 2 are lapped with the curved upper parts of the uprights 3 in the nodes of compliance 4 and fastened with locks 5.

Смонтированные рамы 1 скрепляют вдоль горной выработки межрамными связями (на чертеже не показаны) в трехзвенную металлическую арочную податливую крепь.The mounted frames 1 are fastened along the mine working by interframe ties (not shown in the drawing) into a three-link metal arched pliable support.

Криволинейные концевые части верхняков 2, соединенные внахлест с криволинейными верхними частями стоек 3 в узлах податливости 4, сжимают замками 5 с определенным усилием, предельная величина которого зависит от конструктивных особенностей и возможности самих замков.The curved end parts of the upper 2, overlapped with the curved upper parts of the uprights 3 in the nodes of flexibility 4, compress the locks 5 with a certain force, the maximum value of which depends on the design features and the capabilities of the locks themselves.

Трехзвенная металлическая арочная податливая крепь работает следующим образом.Three-link metal arched pliable support works as follows.

В процессе образования вокруг контура выработки со стороны горного массива зоны неупругих деформаций происходит всестороннее внешнее обжатие крепи нарушенными породами горного массива.In the process of formation of a zone of inelastic deformations around the mine working out on the side of the massif, a comprehensive external compression of the supports occurs with the disturbed rocks of the massif.

При всестороннем обжатии металлической арочной податливой крепи в замках 5 узлов податливости 4 происходит взаимное скольжение криволинейных концевых частей верхняков 2, относительно соединенных внахлест криволинейных верхних частей стоек 3 в узлах податливости 4 с одновременным изменением поперечного сечения рам 1.With a comprehensive compression of the metal arch compliant roof support in the locks 5 of the compliance nodes 4, the curved end parts of the upper parts 2 slide relative to the overlapped curved upper parts of the uprights 3 in the compliance nodes 4 with a simultaneous change in the cross section of the frames 1.

Скольжение криволинейных концевых частей верхняков 2, относительно соединенных внахлест криволинейных верхних частей стоек 3 в узлах податливости 4 зависит от рабочей характеристики желобчатых спецпрофилей и обусловлено формой их поперечного сечения и материалом.The sliding of the curved end parts of the upper 2, relative to the overlapped curved upper parts of the uprights 3 in the nodes of flexibility 4 depends on the working characteristics of the grooved special profiles and is due to the shape of their cross section and material.

При этом замки 5 узлов податливости 4 крепи обеспечивают их плотное прилегание по всей длине нахлестки и создание стабильных усилий трения между ними, что обеспечивает стабилизацию параметров рабочего сопротивления узлов податливости в интервале конструктивной податливости крепи в связи с тем, что радиус (Rсв) изгиба криволинейных верхних частей стоек (3) выбран из условия обеспечения следующего соотношения:In this case, the locks of 5 nodes of flexibility 4 lining ensure their tight fit along the entire length of the lap and the creation of stable friction forces between them, which ensures the stabilization of the parameters of the working resistance of the nodes of compliance in the range of structural flexibility of the lining due to the fact that the radius (Rb) of the bending of the curvilinear upper parts of racks (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:

где: Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки (3), мм;where: Rсв - bending radius of the curved upper part of the rack (3), mm;

Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм;Rвк - bending radius of the curved end part of the upper (2), mm;

k3 - коэффициент пропорциональности; k3=0,9-1,0;k 3 is the coefficient of proportionality; k 3 = 0.9-1.0;

За счет этого в узлах податливости 4 каждой рамы 1 в период нагружения крепи силы трения между криволинейными концевыми частями верхняков 2 и криволинейными верхними частями стоек 3 создают не пилообразную, а плавно нарастающую характеристику рабочего сопротивления, а при достижении геомеханического равновесия системы «крепь - массив» обеспечивают стабильную проектную величину рабочего сопротивления.Due to this, in the nodes of flexibility 4 of each frame 1, during the lining loading, the friction forces between the curved end parts of the upper 2 and the curved upper parts of the uprights 3 do not create a sawtooth, but gradually increasing characteristic of the working resistance, and when the geomechanical equilibrium of the lining - array system is reached provide a stable design value of the working resistance.

При этом отклонения величины рабочего сопротивления крепи от проектной величины не превышают допустимые ±10-12%.In this case, the deviations of the working resistance of the lining from the design value do not exceed the permissible ± 10-12%.

При горном давлении, превышающем сопротивление податливости крепи криволинейные концевые части верхняков 2 и криволинейные верхние части стоек 3, скрепленные замками 5 в узлах податливости 4, под действием смещения массива горных пород, скользят друг относительно друга, в результате чего изменяется геометрия и поперечное сечение рам 1.When the rock pressure exceeds the resistance of the lining support, the curved end parts of the upper 2 and the curved upper parts of the uprights 3, fastened with locks 5 at the nodes of flexibility 4, slide relative to each other under the influence of the massif of rocks, resulting in a change in the geometry and cross-section of the frames 1 .

Установившееся геомеханическое равновесие системы «крепь-массив» обеспечивается силами трения контактных поверхностей криволинейных концевых частей верхняков 2 и криволинейных верхних частей стоек 3, то есть силами сопротивления в узлах податливости 4, создаваемыми замками 5.The established geomechanical balance of the lining-array system is ensured by the friction forces of the contact surfaces of the curved end parts of the upper 2 and the curved upper parts of the uprights 3, that is, the resistance forces in the compliance nodes 4 created by the locks 5.

В период нагружения крепи взаимное скольжение криволинейных концевых частей верхняков 2 и криволинейных верхних частей стоек 3 в податливом режиме осуществляется с обеспечением стабильной величины рабочего сопротивления, которое требуется для нормальной работы податливой крепи.During the period of loading the lining, the mutual sliding of the curved end parts of the upper 2 and the curved upper parts of the racks 3 in compliant mode is carried out with a stable value of the working resistance, which is required for the normal operation of the flexible lining.

В последующий период работы крепи в податливом режиме при горном давлении, превышающем сопротивление податливости крепи при промежуточном геомеханическом равновесии системы «крепь-массив», под действием дальнейшего смещения массива горных пород процесс плавного скольжения криволинейных концевых частей верхняка 2 относительно криволинейных верхних частей стоек 3, скрепленных замками 5 в узлах податливости 4, постоянно повторяется.In the subsequent period of operation of the lining in a compliant mode with a rock pressure exceeding the lining compliance resistance at an intermediate geomechanical equilibrium of the lining-mass system, under the action of further displacement of the rock mass, the process of smooth sliding of the curved end parts of the upper 2 relative to the curved upper parts of the uprights 3, fastened locks 5 in the nodes of compliance 4, is constantly repeated.

Это происходит до тех пор, пока не установится конечное геомеханическое равновесие системы «крепь-массив» в новом состоянии, вплоть до исчерпания всей величины конструктивной податливости крепи.This happens until the final geomechanical equilibrium of the lining-mass system is established in a new state, up to the exhaustion of the entire value of the structural compliance of the lining.

После исчерпания всей величины конструктивной податливости крепи ее поперечное сечение достигает минимальной величины и крепь переходит в жесткий режим работы.After exhausting the entire value of the structural compliance of the lining, its cross-section reaches the minimum value and the lining goes into hard operation.

Но металлическую арочную податливую крепь до такого состояния, обычно, не доводятBut the metal arched pliable support to this state, usually, is not brought

Выбранные соотношения (1-7) и выражение (8), а также коэффициенты пропорциональности (k1-k7) формируют оптимальное сочетание основных геометрических параметров и наилучшую форму крепи, обеспечивающих наиболее рациональное соотношения ее основных характеристик таких как: несущая способность, величина конструктивной податливости, стабильность величины рабочего сопротивления крепи в интервале конструктивной податливости, достаточно большое поперечное сечение рам крепи для нормальной и безопасной работы персонала и размещения оборудования внутри крепи при обеспечении минимальной металлоемкости, а также себестоимости изготовления и монтажа.The selected relations (1-7) and expression (8), as well as proportionality coefficients (k 1 -k 7 ) form the optimal combination of basic geometric parameters and the best form of lining, providing the most rational ratio of its basic characteristics such as: bearing capacity, structural value compliance, stability of the lining working resistance in the range of structural compliance, a sufficiently large cross-section of the lining frames for normal and safe work of personnel and equipment placement tions inside lining while ensuring the minimum of metal, as well as manufacturing and installation costs.

За счет оптимизации геометрических параметров крепи, в том числе радиусов концевых участков сопрягаемых сегментов (верхняка и стоек), увеличивается податливость крепи на 150-250 мм, а также повышается ее устойчивость по отношению, как к осевым нагрузкам, так и к боковым и к косонаправленным нагрузкам.By optimizing the geometric parameters of the lining, including the radii of the end sections of the mating segments (upper and struts), the suppleness of the lining increases by 150-250 mm, as well as its stability with respect to both axial loads and lateral and oblique loads.

Приведенные сведения подтверждают возможность промышленной применимости заявляемой трехзвенной металлической арочной податливой крепи, которая может быть изготовлена на любом предприятии горного машиностроения и может найти широкое использование в горной промышленности для крепления горных выработок в различных, в том числе сложных, горно-геологических условиях.The above information confirms the possibility of industrial applicability of the inventive three-link metal arched pliable support, which can be manufactured at any mining engineering enterprise and can be widely used in the mining industry for fixing mine workings in various, including complex, geological conditions.

Перечень обозначенийNotation list

1. рама1. frame

2. верхняк2. upper

3. стойка3.stand

4. узел податливости4. Compliance knot

5. замок5. castle

Lвс - длина криволинейной средней части верхняка (2), мм;Lвс - the length of the curved middle part of the upper (2), mm;

Lв - длина развертки верхняка (2), мм;Lв - the length of the scan of the upper (2), mm;

k1 - коэффициент пропорциональности; k1=0,4-0,6;k 1 - coefficient of proportionality; k 1 = 0.4-0.6;

Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм;Rвк - bending radius of the curved end part of the upper (2), mm;

Rвс - радиус изгиба криволинейной средней части верхняка (2), мм;Rвс - bending radius of the curved middle part of the upper (2), mm;

k2 - коэффициент пропорциональности; k2=1,5-1,7;k 2 is the coefficient of proportionality; k 2 = 1.5-1.7;

Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки (3), мм;Rсв - bending radius of the curvilinear upper part of the rack (3), mm;

Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм;Rвк - bending radius of the curved end part of the upper (2), mm;

k3 - коэффициент пропорциональности; k3=0,9-1,0;k 3 is the coefficient of proportionality; k 3 = 0.9-1.0;

Lсв - длина криволинейной верхней части стойки (3), мм;Lсв - the length of the curved upper part of the rack (3), mm;

Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm;

k4 - коэффициент пропорциональности; k4=0,3-0,4;k 4 - coefficient of proportionality; k 4 = 0.3-0.4;

Rcc - радиус изгиба криволинейной средней части стойки (3), мм;Rcc is the bending radius of the curved middle part of the rack (3), mm;

Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки (3), мм;Rсв - bending radius of the curvilinear upper part of the rack (3), mm;

K5- коэффициент пропорциональности; k5=1,1-1,3;K 5 - coefficient of proportionality; k 5 = 1.1-1.3;

Lcc - длина изгиба криволинейной средней части стойки (3), мм;Lcc - bending length of the curved middle part of the rack (3), mm;

Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm;

k6 - коэффициент пропорциональности; k6=0,2-0,35;k 6 is the coefficient of proportionality; k 6 = 0.2-0.35;

Lсн - длина прямолинейной нижней части стойки (3), мм;Lсн - the length of the rectilinear lower part of the rack (3), mm;

Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm;

К7 - коэффициент пропорциональности; k7=0,1-0,3;K 7 is the coefficient of proportionality; k 7 = 0.1-0.3;

βсн - угол наклона прямолинейной нижней части стойки (3) к вертикали, град, º.βсн - the angle of inclination of the rectilinear lower part of the rack (3) to the vertical, degrees, º.

βсн=4-7º.βсн = 4-7º.

Claims (1)

Трехзвенная металлическая арочная податливая крепь, содержащая связанные между собой рамы (1), каждая из которых содержит верхняк (2), выполненный с криволинейными средней и концевыми частями, и две стойки (3), выполненные с криволинейными верхними и средними частями, а также с прямолинейными нижними частями, у которых (3) криволинейные верхние части соединены внахлест с криволинейными концевыми частями верхняка (2) в узлах податливости (4) и скреплены замками (5), отличающаяся тем, что длина (Lвс) криволинейной средней части верхняка (2) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:A three-link metal arched ductile support containing interconnected frames (1), each of which contains an upper (2) made with curved middle and end parts, and two racks (3) made with curved upper and middle parts, as well as rectilinear lower parts, in which (3) curved upper parts are overlapped with the curved end parts of the upper (2) at the compliance nodes (4) and fastened with locks (5), characterized in that the length (Lвс) of the curved middle part of the upper (2) selected from conditions for ensuring the following ratio:
Figure 00000001
Figure 00000001
где Lвс - длина криволинейной средней части верхняка (2), мм;where Lвс - the length of the curved middle part of the upper (2), mm; Lв - длина развертки верхняка (2), мм;Lв - the length of the scan of the upper (2), mm; k1 - коэффициент пропорциональности, k1=0,4-0,6;k 1 - coefficient of proportionality, k 1 = 0.4-0.6; радиус (Rвк) изгиба криволинейной концевой части верхняка (2) выбран из условия обеспечения следующего соотношения:the radius (Rвк) of the bend of the curved end part of the upper (2) is selected from the condition for ensuring the following ratio:
Figure 00000002
Figure 00000002
где Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм;where Rвк is the bending radius of the curved end part of the upper (2), mm; Rвс - радиус изгиба криволинейной средней части верхняка (2), мм;Rвс - bending radius of the curved middle part of the upper (2), mm; k2 - коэффициент пропорциональности, k2=1,5-1,7;k 2 is the coefficient of proportionality, k 2 = 1.5-1.7; радиус (Rсв) изгиба криволинейной верхней части стойки (3) выбран из условия обеспечения следующего соотношения:the radius (Rb) of the bend of the curvilinear upper part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:
Figure 00000003
Figure 00000003
где Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки (3), мм;where Rсв - bending radius of the curved upper part of the rack (3), mm; Rвк - радиус изгиба криволинейной концевой части верхняка (2), мм;Rвк - bending radius of the curved end part of the upper (2), mm; k3 - коэффициент пропорциональности, k3=0,9-1,0;k 3 is the proportionality coefficient, k 3 = 0.9-1.0; длина (Lсв) криволинейной верхней части стойки (3) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:the length (Lsv) of the curved upper part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:
Figure 00000004
Figure 00000004
где Lсв - длина криволинейной верхней части стойки (3), мм;where Lсв - the length of the curved upper part of the rack (3), mm; Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm; k4 - коэффициент пропорциональности, k4=0,3-0,4;k 4 is the coefficient of proportionality, k 4 = 0.3-0.4; радиус (Rcc) изгиба криволинейной средней части стойки (3) выбран из условия обеспечения следующего соотношения:the radius (Rcc) of the bend of the curved middle part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:
Figure 00000005
Figure 00000005
где Rcc - радиус изгиба криволинейной средней части стойки (3), мм;where Rcc is the bending radius of the curved middle part of the rack (3), mm; Rсв - радиус изгиба криволинейной верхней части стойки (3), мм;Rсв - bending radius of the curvilinear upper part of the rack (3), mm; К5 - коэффициент пропорциональности, k5=1,1-1,3;K 5 is the coefficient of proportionality, k 5 = 1.1-1.3; длина (Lcc) изгиба криволинейной средней части стойки (3) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:the length (Lcc) of the bend of the curved middle part of the rack (3) is selected from the condition of ensuring the following ratio:
Figure 00000006
Figure 00000006
где Lcc - длина изгиба криволинейной средней части стойки (3), мм;where Lcc is the bending length of the curved middle part of the rack (3), mm; Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm; k6 - коэффициент пропорциональности, k6=0,2-0,35;k 6 is the coefficient of proportionality, k 6 = 0.2-0.35; длина (Lсн) прямолинейной нижней части стойки (3) выбрана из условия обеспечения следующего соотношения:the length (Lсн) of the rectilinear lower part of the rack (3) is selected from the condition for ensuring the following ratio:
Figure 00000007
Figure 00000007
где Lсн - длина прямолинейной нижней части стойки (3), мм;where Lсн - the length of the rectilinear lower part of the rack (3), mm; Lc - длина развертки стойки (3), мм;Lc is the rack sweep length (3), mm; К7 - коэффициент пропорциональности, k7=0,1-0,3;K 7 is the coefficient of proportionality, k 7 = 0.1-0.3; а угол (βсн) наклона прямолинейной нижней части стойки (3) к вертикали выбран из условия обеспечения следующего выражения:and the angle (βсн) of the inclination of the rectilinear lower part of the rack (3) to the vertical is selected from the condition for ensuring the following expression:
Figure 00000008
Figure 00000008
где βсн - угол наклона прямолинейной нижней части стойки (3) к вертикали, град.
Figure 00000009
where βсн - the angle of inclination of the rectilinear lower part of the rack (3) to the vertical, deg.
Figure 00000009
RU2010145847/03U 2010-05-05 2010-11-10 THREE-LINK METAL ARCH ARRESIBLE FASTENER "KMP-AZRZ" RU107281U1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201005392 2010-05-05
UAU201005392U UA54759U (en) 2010-05-05 2010-05-05 Three-link metal frame yielding support “kmp-a3p3”

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU107281U1 true RU107281U1 (en) 2011-08-10

Family

ID=44755079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010145847/03U RU107281U1 (en) 2010-05-05 2010-11-10 THREE-LINK METAL ARCH ARRESIBLE FASTENER "KMP-AZRZ"

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU107281U1 (en)
UA (1) UA54759U (en)

Also Published As

Publication number Publication date
UA54759U (en) 2010-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107245948A (en) A kind of multi-functional cable saddle
RU107281U1 (en) THREE-LINK METAL ARCH ARRESIBLE FASTENER "KMP-AZRZ"
CN107939433A (en) Across the efficient fully mechanized mining support apparatus of the big magnification high inclination-angle of limit for height
CN205711750U (en) Double-strand height rope suspension bridge
GB2102042A (en) Roof support element
RU77905U1 (en) METAL FRAME MOLTAGE FASTENER "KTsLO"
CN203114317U (en) Stepping-forward self-moving forepole of mine laneway
RU2429348C2 (en) Metal yielding frame support from mine special channels to support mine opening at underground development of mineral deposits
CN207715164U (en) A kind of coal mine gob roadway support device
CN205477694U (en) Adjustable flexible support
CN220248099U (en) Super-large-span tunnel structure based on catenary
RU2584432C1 (en) Trapezoid-shaped support with control of operating mode
RU103134U1 (en) METAL ARCH Malleable FASTENER
UA20823U (en) Metal frame yielding timbering
CN209687520U (en) A kind of coal mine digging protective stent
CN202266280U (en) A retractable breast beam used for supporting a U-shaped shed
RU124285U1 (en) SIDING (OPTIONS)
CN218376494U (en) Tunnel lining reinforced structure in inclined stratum
CN207143729U (en) A kind of multi-functional cable saddle
CN213684186U (en) Coal mining end roof support self-moving comprehensive supporting mechanism
RU2467170C2 (en) Flexibility assembly lock of metallic frame yielding support from mine special sections
RU2407893C1 (en) Flexibility joint interlock of metal frame yielding support made of mine special profiles
RU102679U1 (en) TEMPORARY SAFETY FASTENER
CN109854284A (en) High earthquake zone fracture area steelframe shotcrete support support anchors
UA6994U (en) Metal arch compliant timbering

Legal Events

Date Code Title Description
PC11 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20131030

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20131111

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20150427

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20161111