RU2407893C1 - Flexibility joint interlock of metal frame yielding support made of mine special profiles - Google Patents
Flexibility joint interlock of metal frame yielding support made of mine special profiles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407893C1 RU2407893C1 RU2009129189/03A RU2009129189A RU2407893C1 RU 2407893 C1 RU2407893 C1 RU 2407893C1 RU 2009129189/03 A RU2009129189/03 A RU 2009129189/03A RU 2009129189 A RU2009129189 A RU 2009129189A RU 2407893 C1 RU2407893 C1 RU 2407893C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lock
- special
- mine
- holes
- lining
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение.The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к горнорудной и угольной отрасли, в частности к зажимным устройствам для скользящих при максимальной нагрузке соединений арочных элементов податливых металлических рамных крепей, выполненных из шахтных спецпрофилей и используемых для крепления горных (подземных) выработок при шахтной добычи ископаемого.The invention relates to the mining and coal industries, in particular to clamping devices for sliding at maximum load joints of arched elements of ductile metal frame supports made of mine special profiles and used for fastening mining (underground) workings during mine mining.
Уровень техникиState of the art
Известно, что для крепления и поддержания горных выработок угольных, рудниковых и сланцевых шахт применяются жесткие и податливые металлические рамные крепи. Жесткие крепи применяются главным образом в условиях с постоянным и небольшим горным давлением. Податливые рамные крепи наиболее универсальны, т.к. они находят применение в сложных горногеологических условиях при возможном значительном влиянии очистных работ на крепление выработки. Одним из основных преимуществ рамных податливых крепей является их способность работать в податливом режиме, т.е. воспринимать смещения горных пород при возрастании горного давления.It is known that for the fastening and maintenance of mine workings of coal, mine and shale mines, rigid and pliable metal frame supports are used. Hard supports are mainly used in conditions with constant and low rock pressure. Flexible frame supports are the most universal, as they find application in difficult geological conditions with the possible significant impact of treatment work on the fastening of the mine. One of the main advantages of frame compliant roof supports is their ability to work in compliant mode, i.e. perceive rock displacements with increasing rock pressure.
Рама податливой крепи образована из звеньев, выполненных из шахтных спецпрофилей, и ей может придаваться разнообразная форма в зависимости от назначения выработки и ожидаемых проявлений горного давления. Несущие элементы рамной податливой крепи выполнены в виде прямо- или криволинейных стержней, работающих на сжатие и изгиб. Они выполняют функцию восприятия и перераспределения давления со стороны массива на окружающие выработку породы, создают подпор на контуре и препятствуют развитию смещений пород внутрь выработки. Несущий элемент, воспринимающий нагрузку со стороны кровли, обычно называют верхняком. Он передает нагрузку на сочлененные с ним посредством различного типа соединений несущие элементы, называемые стойками. Последние, при незамкнутой конструкции крепи, опираются своими концами на почву горной выработки, а в замкнутой - на нижний несущий элемент (лежень).The frame of the flexible lining is formed of links made of mine special profiles, and it can be given a different shape depending on the purpose of the mine and the expected manifestations of rock pressure. Bearing elements of a frame flexible support are made in the form of straight or curved rods working for compression and bending. They perform the function of perceiving and redistributing the pressure from the side of the massif to the rocks surrounding the mine, create a backwater on the circuit and prevent the development of rock displacements inside the mine. The load bearing element from the roof is usually referred to as the upper. It transfers the load to the load-bearing elements called struts connected to it through various types of joints. The latter, with an open roof support structure, rest their ends on the soil of the mine working, and in a closed one - on the lower bearing element (lying).
Наиболее распространенными формами арок рамных крепей являются кольцевая (циркульная), подковообразная, овоидная, эллиптическая; значительно реже встречаются сводчатая и трапециевидная формы (см. В.Н.Каретников, Б.Клейменов, А.Г.Нуждихин. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник. - М.: Недра, 1989. - 571 с.: ил.).The most common forms of arches of frame supports are annular (circular), horseshoe-shaped, ovoid, elliptical; vaulted and trapezoidal forms are much less common (see V.N. Karetnikov, B. Kleimenov, A.G. Nuzhdikhin. Fastening of capital and preparatory mine workings. Reference book. - M .: Nedra, 1989. - 571 pp., ill. )
Как правило, в сложных горногеологических условиях применяют многозвенные (трехзвенные, пятизвенные) металлические рамные податливые крепи (см. Б.А.Грядущий, Н.А.Алиев, В.Б.Грядущий. Критерии, определяющие возможности интенсификации отработки месторождений полезных ископаемых. В сборнике научных трудов: Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. Часть 1; Государственный Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности МакНИИ. Макеевка-Донбасс, 2004, стр.106…118).As a rule, in difficult mining and geological conditions, multi-link (three-link, five-link) metal frame compliant roof supports are used (see B. A. Gryaduschi, N. A. Aliev, V. B. Gryaduschi. Criteria that determine the possibilities of intensification of mining of mineral deposits. collection of scientific papers: Ways and means of creating safe and healthy working conditions in coal mines,
Трехзвенные металлические рамные податливые крепи рекомендуются для горных выработок с ожидаемым смещением пород кровли до 500 мм. Пятизвенные металлические рамные податливые крепи применяются в основном для горных выработок с ожидаемым смещением пород кровли более 500 мм.Three-link metal frame malleable supports are recommended for mine workings with an expected displacement of roof rocks up to 500 mm. Five-link metal frame ductile supports are mainly used for mine workings with an expected displacement of roofing rocks of more than 500 mm.
Работоспособность крепи во многом зависит от принятой конструкции соединений (узлов) несущих звеньев. Среди них следует различать жесткие, шарнирные, податливые и комбинированные. Соединения грузонесущих элементов друг с другом не только должны воспринимать все усилия, возникающие в крепи, но и обеспечивать необходимую деформационную характеристику крепи. Жесткое соединение элементов является наиболее простым по конструкции и обеспечивает неподвижную фиксацию контактирующих элементов. Шарнирное соединение элементов дает возможность их взаимного поворота в плоскости рамы с заданным изгибающим моментом, равным в обычных соединениях моменту сил трения в шарнире. Если соседние элементы крепи соединены податливо, то в зависимости от конструкции такого соединения («узла» или «замка» податливости) один из них или оба могут перемещаться в продольном направлении, если продольная сила превышает сопротивление податливости. От характеристики замка податливости зависит работоспособность крепи в целом. Количество и место расположения того или иного соединения должно определяться особенностями взаимодействия крепи с массивом. Наибольшее распространение получили податливые и шарнирные соединения. Жесткие соединения преобладали главным образом в устаревших конструкциях и почти вышли из употребления.The performance of the lining largely depends on the accepted design of the connections (nodes) of the supporting links. Among them, one should distinguish between rigid, articulated, malleable and combined. Connections of load-bearing elements with each other should not only absorb all the forces arising in the lining, but also provide the necessary deformation characteristic of the lining. A rigid connection of the elements is the simplest in design and provides a fixed fixation of the contacting elements. The swivel connection of the elements makes it possible to rotate them in the plane of the frame with a given bending moment equal in ordinary joints to the moment of friction in the hinge. If the adjacent support elements are pliable connected, then depending on the design of such a connection (a “knot” or a “lock” pliability), one of them or both can move in the longitudinal direction if the longitudinal force exceeds the pliability resistance. The performance of the lining as a whole depends on the characteristics of the malleability lock. The number and location of a particular connection should be determined by the features of the interaction between the lining and the array. The most common are malleable and articulated joints. Rigid joints prevailed mainly in obsolete designs and were almost out of use.
Согласно приведенному описанию конструкции рамная крепь состоит из большого числа элементов различного функционального назначения, которые должны, взаимодействуя друг с другом и массивом горных пород, обеспечить эксплуатационную устойчивость выработки в различных горногеологических условиях.According to the above description of the construction, the frame support consists of a large number of elements of various functional purposes, which should, interacting with each other and the rock mass, ensure operational stability of the mine in various mining and geological conditions.
Работоспособность и деформационно-силовые характеристики стальных рамных крепей, область их эффективного применения во многом зависит от числа, месторасположения и конструктивной эффективности соединений их звеньев.The performance and deformation-force characteristics of steel frame supports, the area of their effective application largely depends on the number, location and design efficiency of the joints of their links.
Наиболее распространенным видом силового замыкания звеньев рам из спецпрофилей в узлах податливости, соединяемых внахлестку, являются замки различного конструктивного исполнения.The most common type of power closure of the links of frames from special profiles in ductility nodes, which are overlapped, are locks of various designs.
Замки, обычно, состоят из скоб П-образной формы с резьбовыми концами, планок с отверстиями и гаек, соединенных таким образом, что при смещении массива горных пород происходит их взаимное скольжение с одновременным изменением поперечного сечения рамы. Скольжение звеньев (спецпрофилей) податливой крепи в узлах податливости зависит от рабочей характеристики желобчатых спецпрофилей и обусловлено формой их поперечного сечения и материалом. Спецпрофили на участках сочленения фиксируются замками с определенным усилием, граничная величина которого зависит от конструктивных особенностей самих замков.Locks usually consist of U-shaped brackets with threaded ends, slats with holes and nuts, connected in such a way that when the massif of rocks is shifted, they slide together while changing the cross section of the frame. The slipping of the links (special profiles) of the flexible lining in the nodes of compliance depends on the working characteristics of the grooved special profiles and is due to the shape of their cross section and material. Special profiles in the joints are fixed with locks with a certain force, the boundary value of which depends on the design features of the locks themselves.
Работа податливой крепи во многом зависит от параметров рабочей характеристики замка, основное назначение которого состоит в том, чтобы при его затяжке создать стабильные усилия трения между сопряженными в узлах податливости поверхностями шахтных спецпрофилей. Отсюда и требования к такой крепи: взаимное скольжение спецпрофилей в податливом режиме должно осуществляться с обеспечением стабильного рабочего сопротивления крепи. Таким образом, величина и стабильность сопротивления рамы податливой крепи наряду с формой поперечного сечения и материалом спецпрофилей существенно зависит и от конструкции замков узлов податливости и их функциональной возможности осуществлять силовое замыкание.The work of compliant lining largely depends on the parameters of the working characteristics of the castle, the main purpose of which is to create stable friction forces between the surfaces of mine special profiles that are mated in the compliance nodes. Hence the requirements for such a support: mutual sliding of special profiles in a compliant mode should be carried out with a stable working resistance of the support. Thus, the size and stability of the resistance of the ductile support frame, along with the cross-sectional shape and special profiles material, significantly depends on the design of the locks of the ductility nodes and their functional ability to carry out a force closure.
В горнодобывающей и угольной промышленности нашли применение в основном два типа замков узлов податливости - болтового и клинового типов (см. Б.А.Маркович Шахтная металлическая крепь и способы ее массового производства. - М.: Недра, 1974. с.7, рис.3, с.8, рис.4, с.5, рис.5). Наиболее широкое распространение получили замки узлов податливости болтового типа трех известных видов АПЗ. ОЗО, ЗСД и ОЗШ-1 (см. «Рамные крепи горных выработок». Обзорная информация и справочные материалы. Донецк: ЦБНТИ, ДонУГИ Госуглепрома Украины, 1992, с.3-4, рис.3-а, рис.3-б, рис.3-в, см.также Г.Г.Литвинский, Г.И.Гайко, Н.И.Кулдыркаев Стальные рамные крепи горных выработок. - К.: Техника, - 1999, с.87, рис.3.9, с.91, рис.3.12, с.92, рис.3.13).In the mining and coal industries, mainly two types of locks of ductility nodes — bolt and wedge types — have been used (see B. A. Markovich Mine metal support and methods for its mass production. - M .: Nedra, 1974. p. 7, Fig. 3, p. 8, fig. 4, p. 5, fig. 5). The most widespread are the locks of the bolt-type compliance nodes of the three known types of APZ. OZO, ZSD and OZSh-1 (see. “Frame support of mine workings.” Overview and reference materials. Donetsk: Central Scientific and Research Institute, DonUGI of the State Coal Industry of Ukraine, 1992, p. 3-4, fig. 3-a, fig. 3-b , fig. 3-c, see also G.G. Litvinsky, G.I. Gayko, N.I. Kuldyrkaev Steel frame supports for mine workings. - K .: Technique, - 1999, p. 87, fig. 3.9, p. 91, fig. 3.12, p. 92, fig. 3.13).
Замок АПЗ. ОЗО узла податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей включает два хомута, каждый из которых содержит плоскую планку с отверстиями и крепежную скобу П-образной формы с резьбовыми концами, пропущенными через отверстия планки, расположенные между ними внахлестку внутренний и внешний спецпрофили и гайки (см.«Рамные крепи горных выработок», обзорная информация и справочные материалы». Донецк: ЦБНТИ, ДонУГИ Госуглепрома Украины, 1992, с.3-4, рис.3-а, аналог).Castle APZ. The OZO of the ductility unit of the metal frame ductile lining from the mine special profiles includes two clamps, each of which contains a flat bar with holes and a U-shaped mounting bracket with threaded ends passed through the holes of the bar, the internal and external special profiles and nuts located between them lap (see . “Frame supports for mine workings, overview information and reference materials.” Donetsk: Central Scientific and Research Institute of Technology, DonUGI of the State Coal Industry of Ukraine, 1992, p.3-4, fig. 3-a, analogue).
Этот замок универсален, прост конструктивно и технологичен при производстве. Однако он, при прочих равных условиях, имеет низкую надежность при эксплуатации. Усилия, возникающие от трения скоб и планок относительно перемещающихся спецпрофилей и вызывающие перекос скоб, достаточно велики, чтобы растянуть скобы и даже вызвать их разрыв, который происходит на самом нагруженном участке - в резьбовых соединениях в районе планки. Кроме того, при работе крепи в податливом режиме, при возникновении перекоса замков недостаточно жесткая планка изгибается, крепежная скоба вытягивается, происходит резкий сброс сопротивления крепи, что и приводит к разрыву крепежных скоб на резьбовых концах, динамическому срыву гаек и разрушению замка. Таким образом, этот замок не только не обеспечивает заданное рабочее сопротивление крепи в податливом режиме, но даже не гарантирует целостность его конструкции (15-50% замков разрушаются).This lock is universal, simple structurally and technologically advanced in production. However, it, ceteris paribus, has low reliability during operation. The forces arising from the friction of the brackets and straps relative to the moving special profiles and causing the brackets to be skewed are large enough to stretch the brackets and even cause them to break, which occurs on the most loaded section - in threaded joints in the area of the strap. In addition, when the lining is operated in a compliant mode, when the locks are skewed, the insufficiently rigid strip is bent, the fastening bracket is pulled out, the lining resistance sharply drops, which leads to the breaking of the mounting brackets at the threaded ends, the dynamic breakdown of nuts and the destruction of the lock. Thus, this lock not only does not provide the specified working resistance of the lining in a compliant mode, but does not even guarantee the integrity of its structure (15-50% of the locks are destroyed).
Замок ЗСД узла податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей представляет собой двойной хомут, который содержит фигурную планку с отверстиями и две сблокированные с помощью подкладки и расположенные под углом друг к другу крепежные скобы П-образной формы с резьбовыми концами, пропущенными через отверстия фигурной планки, расположенные между ними внахлестку внутренний и внешний спецпрофили и гайки. Фигурная планка изготавливается из специального профильного проката ПЗС-20. («Рамные крепи горных выработок». Обзорная информация и справочные материалы. Донецк: ЦБНТИ, ДонУГИ Госуглепрома Украины, 1992, с.3-4, рис.3-б, см. также Г.Г.Литвинский, Г.И.Гайко, Н.И.Кулдыркаев. Стальные рамные крепи горных выработок. - К.: Техника, - 1999, с.91, рис.3.12, аналог).The ZSD lock of the compliance node of the metal frame compliant lining from the mine special profiles is a double clamp that contains a curved strip with holes and two interlocked brackets with U-shaped mounting brackets with threaded ends passed through the holes of the curved strip located between them overlapping internal and external special profiles and nuts. The figured bar is made of special profile hire PZS-20. (“Frame supports for mine workings.” Survey information and reference materials. Donetsk: Central Scientific and Technical Library, DonUGI of the State Coal Industry of Ukraine, 1992, p.3-4, fig. 3-b, see also G.G. Litvinsky, G.I. Gayko , N.I. Kuldyrkaev. Steel frame supports for mine workings. - K .: Technics, - 1999, p. 91, fig. 3.12, analogue).
Замок ЗСД универсален, имеет достаточную прочность и высокую надежность. Однако он обладает относительно повышенной податливостью, что в рабочем режиме приводит к ослаблению конструкцию крепи и требует периодического подтягивания гаек, а необходимость применения специального профильного проката ПЗС-20 вызывает увеличение номенклатуры деталей, снижение технологичности и повышение себестоимости. В узле податливости серийной крепи предусмотрена установка одного такого замка. Поскольку один такой замок обеспечивает очень узкий участок зажатия спецпрофилей, узел податливости во время действия изгибающего момента часто приобретает функцию шарнирного узла и начинает функционировать по принципу шарнирного соединения, что сопровождается разрывной деформацией одного из сопряженных спецпрофилей. В связи с этим и в случаях, когда необходима повышенная величина рабочего сопротивления крепи, возникает необходимость установки в узле податливости двух таких замков, что увеличивает стоимость крепи, а в традиционных арочных крепях типа АП-3, АП-5 (см. В.Н.Каретников, Б.Клейменов, А.Г.Нуждихин. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник. - М.: Недра, 1989. с.52, с.54, рис.3.4) становится невозможным, так как повышение рабочего сопротивления крепи приводит к уменьшению ее запаса прочности и надежности.ZSD lock is universal, has sufficient strength and high reliability. However, it has a relatively increased flexibility, which in the operating mode leads to a weakening of the lining structure and requires periodic tightening of the nuts, and the need to use a special profile rolled CCD-20 causes an increase in the range of parts, a decrease in manufacturability and an increase in cost. In the compliance node of the serial lining, one such lock is provided. Since one such lock provides a very narrow section of clamping of special profiles, the compliance node during the action of a bending moment often acquires the function of a hinge unit and begins to function according to the principle of hinge connection, which is accompanied by a tensile deformation of one of the paired special profiles. In this regard, and in cases where an increased value of the working resistance of the lining is necessary, it becomes necessary to install two such locks in the ductility unit, which increases the cost of the lining, and in traditional arched supports of the AP-3, AP-5 type (see V.N. .Karetnikov, B. Kleimenov, AG Nuzhdikhin. Fastening of capital and preparatory mine workings. Handbook. - M .: Nedra, 1989. p. 52, p. 54, fig. 3.4) becomes impossible, since increasing the working resistance lining reduces its margin of safety and reliability.
Замок ОЗШ-1 узла податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей включает два хомута, каждый из которых содержит фигурную планку с отверстиями и крепежную скобу П-образной формы с резьбовыми концами, пропущенными через отверстия фигурной планки, расположенные между ними внахлестку внутренний и внешний спецпрофили и гайки («Рамные крепи горных выработок», обзорная информация и справочные материалы, ЦБНТИ ДонУГИ Госуглепрома Украины, Донецк, 1992, с.3-4, рис.3-в, аналог).The lock OZSh-1 of the ductile compliance unit of the metal frame ductile lining from the mine special profiles includes two clamps, each of which contains a curved strip with holes and a U-shaped mounting bracket with threaded ends passed through the openings of the curved strip, internal and external special profiles located between them lap and nuts (“Frame support of mine workings”, overview information and reference materials, Central Scientific and Research Institute of DonUGI of the State Coal Industry of Ukraine, Donetsk, 1992, p. 3-4, fig. 3-c, analogue).
Этот замок обеспечивает более высокую надежность работы крепи в податливом режиме, но не технологичен в изготовлении и сложен при монтаже. Однако конструктивно этот замок менее универсален, так как фигурная планка должна иметь конфигурацию охватываемого спецпрофиля, что в связи с большой номенклатурой спецпрофилей требует расширения типоразмерного ряда фигурных планок. Кроме того, для этого замка свойственна упруго-пластичная податливость концов фигурной планки, поворот концевых частей ее относительно оси крепежной скобы в пределах монтажного зазора, что приводит к эксцентричному нагружению резьбовых соединений крепежной скобы с гайками. При затягивании резьбовых соединений торцы гаек располагаются под углом к опорным плоскостям, а сами резьбовые соединения нагружаются как осевым усилием, так и дополнительно изгибающим моментом. В результате, в резьбовых соединениях крепежной скобы и гаек возникает сложное напряженное состояние-растяжение с изгибом, что приводит к разрыву одного из резьбовых концов крепежной скобы по внутреннему диаметру резьбы, снижению нагрузочной способности, а также к снижению уровня стабильности рабочего сопротивления крепи в целом.This lock provides higher reliability of the support in a compliant mode, but is not technologically advanced to manufacture and difficult to install. However, structurally, this lock is less versatile, since the curly strip should have the configuration of the covered special profile, which, due to the large range of special profiles, requires the expansion of the standard size range of curly strips. In addition, this lock is characterized by the elastic-plastic flexibility of the ends of the curly strip, the rotation of its end parts relative to the axis of the mounting bracket within the mounting gap, which leads to eccentric loading of the threaded joints of the mounting bracket with nuts. When tightening threaded joints, the ends of the nuts are located at an angle to the supporting planes, and the threaded joints themselves are loaded with both axial force and an additional bending moment. As a result, in the threaded joints of the fastening bracket and nuts, a complex tensile state arises with bending, which leads to rupture of one of the threaded ends of the fastening bracket along the inner diameter of the thread, lower load capacity, as well as to a decrease in the level of stability of the working lining resistance as a whole.
Известен замок узла податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей, включающий скобу и фигурную планку со скосом и выступом, контактирующим со стенкой фланца спецпрофиля («Замок податливости для крепи из спецпрофиля», Авторское свидетельство SU №1263872 A1, МПК 4: E21D 11/22, авторы В.П.Макаров, И.Б.Ильина, Ю.А.Белоглазов, В.Я.Мининберг, заявл. 02.01.1985, опубл. 15.10.1986, бюл. №38, аналог). Этот замок близок по конструкции к замку ОЗШ-1, но частично избавлен от вышеназванных недостатков. Для повышения стабильности рабочего сопротивления замка скос планки выполнен с приливом, а планка установлена с возможностью взаимодействия поверхности прилива с фланцем одного из соединяемых спецпрофилей.Known is the lock of the compliance node of a metal frame compliant lining from mine special profiles, including a bracket and a curved strip with a bevel and a protrusion in contact with the wall of the flange of the special profile ("Malleability lock for lining from a special profile", Copyright certificate SU No. 1263872 A1, IPC 4: E21D 11/11 22, authors V.P. Makarov, I. B. Ilyina, Yu.A. Beloglazov, V. Ya. Mininberg, applicants 01/02/1985, publ. 10/15/1986, bulletin No. 38, analogue). This castle is close in design to the OZSh-1 castle, but partially relieved of the above drawbacks. To increase the stability of the working resistance of the lock, the bevel of the bar is made with a tide, and the bar is installed with the possibility of interaction of the surface of the tide with the flange of one of the connected special profiles.
Недостатками этого замка являются низкая технологичность, громоздкость, большая металлоемкость и сложность сборки, что повышает его себестоимость. Вызвано это тем, что фигурная планка замка, которая осуществляет силовое замыкание конструкции, может быть изготовлена только из специального проката сложного профиля. Кроме того, фигурная планка замка не обеспечивает стабильную работу узла податливости при изменении нагрузки на крепь. Объясняется это тем, что фигурная планка замка имеет сложную пространственную конфигурацию и технологическую неаутентичность взаимообратных сторон, что приводит к ее деформации, потере работоспособности при высоких нагрузках и снижению надежности узла податливости.The disadvantages of this lock are low manufacturability, cumbersome, high metal consumption and the complexity of the assembly, which increases its cost. This is caused by the fact that the curly strip of the lock, which carries out the power closure of the structure, can only be made of special rolled products of a complex profile. In addition, the curly strip of the castle does not provide stable operation of the compliance node when changing the load on the lining. This is explained by the fact that the curly strip of the castle has a complex spatial configuration and technological inauthenticity of the reciprocal sides, which leads to its deformation, loss of operability at high loads and a decrease in the reliability of the compliance node.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по назначению, числу общих признаков и достигаемому результату является замок узла податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей, содержащий планку с отверстиями и крепежную скобу П-образной формы с резьбовыми концами, пропущенными через отверстия планки, расположенные между ними внахлестку внутренний и внешний спецпрофили, гайки и упорные скобы С-образной формы, выполненные с отверстиями в полках, через которые пропущены резьбовые концы крепежной скобы и установленные между планкой и фланцами внутреннего спецпрофиля боковыми стенками внутрь, отличающийся тем, что усилители-стабилизаторы образованы из элементов, выполненных в виде двух пар равновеликих или двух пар пространственных неравнобоких трапециевидных фигур, расположенных в узле с разворотом одной пары относительно другой на прямой угол, а внешняя сторона элементов, образующих усилители-стабилизаторы, является распорным узлом, обеспечивающим жесткость системы. При этом параллельные полки элементов, образующих усилители-стабилизаторы, упираются в фланец спецпрофилей и планку замка, что позволяет осуществлять силовое замыкание узла податливости с обеспечением стабильного рабочего сопротивления крепи.Closest to the proposed invention in terms of purpose, number of common features and the achieved result is a lock of the compliance node of a metal frame compliant roof support from shaft special profiles, containing a bar with holes and a U-shaped fastening bracket with threaded ends passed through the holes of the bar located between them lap internal and external special profiles, nuts and thrust brackets with a C-shape, made with holes in the shelves through which the threaded ends of the mounting bracket and mouth are passed recessed between the strip and the flanges of the internal special profile with the side walls inward, characterized in that the stabilizer amplifiers are formed of elements made in the form of two pairs of isometric or two pairs of spatial unequal trapezoidal figures located in a node with a turn of one pair relative to the other at a right angle, and the outer side of the elements forming the stabilizer amplifiers is a spacer unit that provides rigidity to the system. In this case, the parallel shelves of the elements forming the amplifier-stabilizers abut against the flange of special profiles and the lock bar, which allows for the power circuit of the compliance node to ensure stable working resistance of the lining.
Такая компоновка узла податливости образует пространственную, замкнутую со всех сторон упругодеформируемую систему, так как усилитель-стабилизатор формируется из четырех трапециевидных элементов, ориентированных по квадрантам окружности ("Замок вузла податливостi металевого рамного податливого крiпления is шахтних спецпрофiлiв. Патент UA №68553 A, МПК 7 E21D 11/22, E21D 11/14, заявл. 18.07.2003 г., опубл. 16.08. 2004 г. Бюллетень №8, авторы Рисухiн В.В., Алiэв П.Н., Яненко A.П., Ченський О.А., Семенов О.В., Дубров В.Г., прототип).Such an arrangement of the compliance node forms a spatial, elastically deformable system closed on all sides, since the stabilizer amplifier is formed of four trapezoidal elements oriented along quadrants of the circle (“Lock of the duct of the ductile metal compliant frame is mine special profiles. Patent UA No. 68553 A, Patent UA No. 68553 A, Patent UA No. 68553 A,
Этот замок характеризуется более высокой надежностью и меньшей себестоимостью изготовления по сравнению с предыдущей конструкцией. В нем реализовано силовое замыкание конструкции в целом, исключена возможность изгиба планки и соответственно эксцентричное нагружение болтового соединения, приводящего к разрушению резьбового конца скобы и часто вызывающего тяжелые травмы и обрушение крепи.This lock is characterized by higher reliability and lower manufacturing costs compared to the previous design. It implements the power circuit of the structure as a whole, eliminates the possibility of bending the strap and, accordingly, the eccentric loading of the bolt connection, leading to the destruction of the threaded end of the bracket and often causing severe injuries and collapse of the lining.
Достигается это за счет установки в замок замкнутой пространственной конструкции усилителя-стабилизатора, контактирующего двугранным углом одной из пар с боковыми стенками шахтного спецпрофиля, а параллельными сторонами упирающегося во фланец внешнего спецпрофиля и в планку замка, что повышает жесткость системы и позволяет осуществить силовое замыкание конструкции. Таким образом, в указанном патенте решена задача обеспечения жесткости с одновременным обеспечением упруго-деформируемости конструкции замка узла податливости при стабильности их работы в составе крепи.This is achieved by installing an amplifier-stabilizer in the lock of the closed spatial structure, which contacts the dihedral angle of one of the pairs with the side walls of the mine special profile, and the parallel sides abuts the external special profile flange and the lock bar, which increases the rigidity of the system and allows for structural closing of the structure. Thus, the specified patent solves the problem of providing rigidity while ensuring elastic-deformability of the lock structure of the compliance node with the stability of their operation in the lining.
Однако предложенное решение конструктивно сложно, для создания замкнутой пространственной системы усилителя-стабилизатора в нем используется как минимум четыре элемента, для всего замка - восемь элементов (при полной идентичности их между собой), затруднены сборка и ориентация элементов замка.However, the proposed solution is structurally difficult, to create a closed spatial amplifier-stabilizer system, it uses at least four elements, eight elements for the entire castle (with their complete identity with each other), the assembly and orientation of the castle elements are difficult.
Кроме того, неконтролируемая затяжка гаек замкового соединения из-за большой жесткости усилителя-стабилизатора по этому патенту может создать условия перехода податливой крепи в жесткий режим работы и вызвать полное ее разрушение. Немаловажное значение имеет тот факт, что при сбросе нагрузки из-за невозможности абсолютно равного приложения момента затяжки к каждому из резьбовых концов замки перекашиваются и соответственно скоба вытягивается, что приводит к ее разрушению. Во всех типах замков имеет место указанный вид конструктивного несовершенства и типичный случай нарушения работы крепи как несущего сооружения.In addition, the uncontrolled tightening of the nuts of the lock connection due to the high rigidity of the stabilizer amplifier according to this patent can create the conditions for the transition of the flexible support to the hard mode of operation and cause its complete destruction. Of no small importance is the fact that during load shedding due to the impossibility of absolutely equal application of the tightening torque to each of the threaded ends, the locks are twisted and, accordingly, the bracket is pulled out, which leads to its destruction. In all types of locks, there is a specified type of structural imperfection and a typical case of disruption of the support as a supporting structure.
Сведения, раскрывающие сущность изобретенияSummary of the invention
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования замка с конструкцией усилителя-стабилизатора, улучшения его технологии изготовления, введения в конструкцию податливых элементов в виде двух полых равновеликих призматоидов, боковые стороны которых сформированы прямоугольными или равнобочными трапециями, и формирования усилителя-стабилизатора в виде пространственной упругодеформируемой системы, с сохранением надежности и стабильности работы силового замка в режиме податливости, исключающей возможность перехода арочной крепи в жесткий режим работы.The basis of the invention is the task of improving the lock with the design of an amplifier-stabilizer, improving its manufacturing technology, introducing compliant elements into the design in the form of two hollow equal-sized prismoids, the sides of which are formed by rectangular or equal-sided trapezoids, and forming an amplifier-stabilizer in the form of a spatial elastically deformable system, while maintaining the reliability and stability of the power lock in the compliance mode, eliminating the possibility of transition arched to repy in hard mode.
Поставленная задача решается тем, что в замке узла податливости металлической рамной крепи из шахтных спецпрофилей, содержащем планку с отверстиями и крепежную скобу П-образной формы с резьбовыми концами, пропущенными через отверстия планки, расположенные между ними внахлестку внутренний и внешний спецпрофили, гайки, усилители-стабилизаторы согласно изобретению выполнены в виде двух полых равновеликих призматоидов, боковые стороны которых сформированы прямоугольными или равнобочными трапециями, контактирующими между собой контурами большего из оснований, в верхних основаниях которых сформированы отверстия, через которые пропущена П-образная скоба, а боковая поверхность одного из призматоидов контактирует с наклонной боковой стенкой спецпрофиля, одновременно при этом плоскость основания второго призматоида опирается в планку замка, а с диаметрально противоположной стороны плоскость основания другого призматоида введена в распор с фланцем шахтного спецпрофиля.The problem is solved in that in the lock of the compliance node of the metal frame support from mine special profiles, containing a bar with holes and a U-shaped fastening bracket with threaded ends passed through the holes of the bar located between them, the internal and external special profiles overlapping, nuts, amplifiers the stabilizers according to the invention are made in the form of two hollow equal-sized prismoids, the sides of which are formed by rectangular or isosceles trapezoid contacting each other contour and the larger of the bases, in the upper bases of which holes are formed through which a U-shaped bracket is passed, and the lateral surface of one of the prismoids is in contact with the inclined side wall of the special profile, while the base plane of the second prismoid is supported by the lock bar, and from the diametrically opposite side the base plane of the other prismaticoid is inserted into the spacer with the flange of the mine special profile.
Такое техническое решение усилителя-стабилизатора замка позволяет формировать его из двух элементов, технологичных при изготовлении, собираемых без сварочных операций, а упругоподатливая характеристика его, переменная в зависимости от толщины и угла наклона боковых сторон, способствует подпружиниванию и стопорению резьбового соединения, исключению изгиба планки и вероятного перехода работы крепи в жесткий режим, одновременно осуществляя выборку зазоров и технологических несовершенств спецпрофилей с силовым замыканием системы.This technical solution of the amplifier-stabilizer of the lock allows you to form it from two elements that are technological in the manufacture, assembled without welding operations, and its elastic-flexible characteristic, variable depending on the thickness and angle of inclination of the sides, contributes to springing and locking of the threaded connection, eliminating the bending of the strap and the likely transition of the support to hard mode, while sampling the gaps and technological imperfections of special profiles with a power circuit of the system.
В режиме податливости, при возможном перемещении элементов рамы относительно друг друга, боковые поверхности могут изменять угол относительно меридиональной оси призматоида, тем самым выполнять роль амортизатора, способствуя перераспределению нагрузок, действующих на узел податливости, компенсируя и сглаживая их в режиме сброса, и исключить возможность перекоса замка.In the compliance mode, with possible movement of the frame elements relative to each other, the side surfaces can change the angle relative to the meridional axis of the prismaticoid, thereby acting as a shock absorber, contributing to the redistribution of the loads acting on the compliance node, compensating and smoothing them in the reset mode, and to exclude the possibility of skew the castle.
При необходимости, для поддержания выработок со сложными геомеханическими условиями, изменение жесткостных параметров крепи в целом или непосредственно замков узла податливости может быть осуществлено изменением угла раствора боковых поверхностей призматоидов, а также вариацией толщин формообразующих поверхностей и углов наклона боковых сторон призматоида.If necessary, to maintain workings with difficult geomechanical conditions, a change in the stiffness parameters of the lining as a whole or directly of the locks of the compliance node can be carried out by changing the angle of the solution of the lateral surfaces of the prismatoid, as well as by varying the thickness of the forming surfaces and the angle of inclination of the lateral sides of the prismatoid.
Увеличение упругоподатливых свойств и рабочего сопротивления в узлах податливости также может быть достигнуто заполнением внутреннего пространства призматоидов эластичным наполнителем, например высокопрочной резиной или иным материалом, обладающим эластичной характеристикой и устойчивостью к возгоранию (для выполнения правил безопасности работ в горной промышленности).An increase in the resilient properties and working resistance in the compliance nodes can also be achieved by filling the inner space of the prismaticoids with an elastic filler, for example, high-strength rubber or other material with an elastic characteristic and resistance to fire (to comply with the safety rules for mining operations).
Данное техническое решение позволяет стабилизировать процесс работы замкового соединения в узлах податливости, в режиме сброса нагрузки, исключает условия работы системы, приводящие к перекосу замков и соответственно предопределяет возможность увеличения зажимного усилия на 35-40%. Возможность перекоса замка при таком решении исключается из-за того, что контакт боковой поверхности призматоида с боковой стенкой спецпрофиля происходит по плоскости, что переориентирует контактные нагрузки в зоне сопряжения деталей, сглаживает неравномерность их распределения, стабилизирует процесс работы замкового соединения. То есть применение в замках такого элемента позволяет осуществить замену высшей кинематической пары на низшую (И.И.Артоболевский. Теория машин и механизмов. Изд. 3. - М.: Наука, 1975. 10, с.45), создает условия для распределения нагрузки в зоне контакта и относительного скольжения элементов сопряжения в узле силового замыкания конструкции без поворота ее вокруг П-образной скобы, вследствие чего исключается перекос замка с заклиниванием при сбросе нагрузки.This technical solution allows you to stabilize the process of operation of the locking joints in the nodes of compliance, in the mode of load shedding, eliminates the operating conditions of the system, leading to misalignment of the locks and, accordingly, determines the possibility of increasing clamping forces by 35-40%. The possibility of skewing the lock with this solution is excluded due to the fact that the contact of the side surface of the prismaticoid with the side wall of the special profile occurs on a plane, which reorientes the contact loads in the mating zone of the parts, smoothes out the unevenness of their distribution, and stabilizes the operation of the castle joint. That is, the use of such an element in the locks makes it possible to replace the higher kinematic pair with a lower one (II Artobolevsky. Theory of Machines and Mechanisms. Ed. 3. - M .: Nauka, 1975. 10, p. 45), creates conditions for distribution the load in the contact zone and the relative sliding of the interface elements in the power circuit of the structure without turning it around the U-shaped bracket, which eliminates the skew of the lock with jamming during load shedding.
Приведенные признаки, характеризующие изобретение, являются существенными, так как в совокупности достаточны для обеспечения работоспособности и достижения решаемой технической задачи, а каждый в отдельности необходим для идентификации и отличия заявляемого замка от известных в технике аналогичных решений.The above characteristics characterizing the invention are essential, since in the aggregate they are sufficient to ensure operability and achieve the technical problem being solved, and each separately is necessary to identify and distinguish the claimed castle from similar solutions known in the art.
Таким образом, новая совокупность общих (известных) и отличительных (новых) от прототипа существенных признаков, которыми характеризуется новый замок, является достаточной во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты, так как решает поставленную задачу.Thus, a new set of common (known) and distinctive (new) from the prototype of the essential features that characterize the new castle is sufficient in all cases to which the scope of legal protection applies, since it solves the problem.
Обозначенные признаки, характеризующие изобретение, не являются обязательными, но, по мнению заявителя, являются лучшими и не исключают возможности иного конкретного эквивалентного выполнения замка в пределах указанной сущности изобретения.The indicated features characterizing the invention are not mandatory, but, according to the applicant, are the best and do not exclude the possibility of another specific equivalent execution of the castle within the specified essence of the invention.
Причинно-следственная связь отличительных (новых) признаков при их взаимодействии с известными (общими) признаками в обеспечении новых свойств объекта изобретения, обусловленных поставленной технической задачей, заключается в следующем.The causal relationship of the distinctive (new) features in their interaction with the known (common) features in providing new properties of the object of the invention, due to the technical task, is as follows.
В связи с тем, что замок содержит упругоподатливые элементы усилители-стабилизаторы в виде двух равновеликих призматоидов, контактирующих между собой по контуру большего из оснований, а в противоположных основаниях призматоидов сформированы отверстия для П-образной скобы, посредством которой осуществляется силовой замыкание стабилизаторов с планкой замка и фланцем спецпрофиля, обеспечивается работа по восприятию нагрузки консольными частями планки и значительное увеличение стабильности и надежности замка при сохранении режима податливости узла.Due to the fact that the lock contains elastically stabilizing elements, stabilizer amplifiers in the form of two equal prismatic prismoids contacting each other along the contour of the larger base, and holes for the U-shaped bracket are formed in the opposite prismatic base, by means of which the stabilizers are closed with the lock bar and the flange of the special profile, work is provided on the load perception by the console parts of the bar and a significant increase in the stability and reliability of the lock while maintaining the mode under hostility node.
Кроме того, такая компоновка усилителя-стабилизатора создает возможность подпружинивания и стопорения резьбового соединения, выборку зазоров и технологических несовершенств профилей, увеличивает надежность и стабильность фиксации замкового соединения, исключает перекос замка.In addition, this arrangement of the amplifier-stabilizer creates the possibility of springing and locking of the threaded connection, the selection of gaps and technological imperfections of the profiles, increases the reliability and stability of fixation of the lock connection, eliminates the misalignment of the lock.
Поэтому при одном и том же усилии затяжки замка относительно известных увеличивается и стабилизируется сила трения между наклонной боковой стенкой внутреннего спецпрофиля и боковой поверхностью призматоида, формирующего в паре усилитель-стабилизатор, между поверхностями внутреннего и внешнего спецпрофилей, а также между П-образной скобой и фланцами спецпрофиля, что также повышает стабильность и надежность работы замка. В режиме сброса нагрузки контактирующие боковые поверхности стабилизатора с боковыми поверхностями спецпрофиля за счет упругоподатливой системы осуществляют относительное проскальзывание при сохранении зажимного усилия в узле податливости без перекоса и заклинивания замка.Therefore, with the same lock tightening force relatively known, the friction force increases and stabilizes between the inclined side wall of the internal special profile and the side surface of the prismatoid forming an amplifier-stabilizer pair, between the surfaces of the internal and external special profiles, and also between the U-shaped bracket and flanges special profile, which also increases the stability and reliability of the lock. In the load shedding mode, the contacting lateral surfaces of the stabilizer with the lateral surfaces of the special profile due to the resiliently flexible system carry out relative slippage while maintaining the clamping force in the compliance node without skewing and jamming the lock.
В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примера конкретного выполнения его лучшего варианта со ссылками на прилагаемые чертежи.The invention is further explained in the detailed description of an example of a specific implementation of its best option with reference to the accompanying drawings.
Перечень рисунков и чертежей изобретенияThe list of drawings and drawings of the invention
На фиг.1 изображен замок узла податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей, общий вид, поперечный разрез; элементы усилителя-стабилизатора выполнены в виде двух полых равновеликих призматоидов, боковые стороны которых сформированы прямоугольными трапециями, контактирующими между собой контурами большого из оснований, в верхних основаниях которых сформированы отверстия, через которые пропущена П-образная скоба, а боковая поверхность одного из призматоидов, контактирует с наклонной боковой стенкой спецпрофиля, одновременно при этом плоскость основания призматоида опирается в планку замка, а с диаметрально противоположной стороны плоскость основания другого призматоида введена в распор с фланцем шахтного спецпрофиля, чем обеспечивается упругоподатливое силовое замыкание узла.Figure 1 shows the lock of the compliance node metal frame compliant lining of mine special profiles, General view, cross section; the elements of the stabilizer amplifier are made in the form of two hollow, equal-sized prismatoids, the sides of which are formed by rectangular trapezoidal contacting with each other by the contours of the large base, in the upper bases of which holes are formed through which a U-shaped bracket is passed, and the side surface of one of the prismatic with an inclined side wall of the special profile, at the same time the plane of the base of the prismaticoid rests on the lock bar, and on the diametrically opposite side it is flat The base of the other prismaticoid is placed at the spacer with the flange of the mine special profile, which ensures an elastic-compliant power circuit of the node.
На фиг.2 изображен замок узла податливости с усилителями- стабилизаторами, выполненными в виде двух полых призматоидов, боковые стороны которых сформированы равнобочными трапециями, контактирующими между собой контурами большого из оснований, в аксонометрической проекции.Figure 2 shows the lock of the compliance node with stabilizer amplifiers made in the form of two hollow prismaticoids, the sides of which are formed by isosceles trapezoid contacting the contours of the largest of the bases, in axonometric projection.
На фиг.3 изображен в аксонометрической проекции элемент замка узла податливости рамной металлической крепи усилитель-стабилизатор, выполненный в виде двух полых призматоидов, боковые стороны которых сформированы равнобочными трапециями, а внутренняя полость призматоидов заполнена эластичным наполнителем, например высокопрочной резиной.Figure 3 shows in axonometric projection the lock element of the compliance node of the frame metal lining amplifier-stabilizer, made in the form of two hollow prismoids, the sides of which are formed by isosceles trapezoid, and the inner cavity of the prismatic is filled with an elastic filler, for example high-strength rubber.
Перечень обозначений и наименований элементов изобретенияThe list of symbols and names of elements of the invention
1 - Планка1 - Planck
2 - Отверстие в планке2 - The hole in the bar
3 - Крепежная скоба П-образной формы3 - U-shaped mounting bracket
4 - Резьбовой конец крепежной скобы4 - Threaded end of the mounting bracket
5 - Внутренний шахтный спецпрофиль рамной податливой крепи5 - Internal shaft special profile of frame compliant lining
6 - Наружный шахтный спецпрофиль рамной податливой крепи6 - External mine special profile frame compliant lining
7 - Гайка7 - Nut
8 - Призматоид верхний8 - Upper prismatoid
9 - Призматоид нижний9 - Lower prismatoid
10 - Отверстие в призматоиде10 - The hole in the prismatic
11 - Плоскость контактирования верхнего и нижнего призматоидов11 - The plane of contact of the upper and lower prismatic
12 - Боковая сторона верхнего призматоида12 - The side of the upper prismatic
13 - Боковая стенка наружного спецпрофиля рамной податливой крепи13 - Side wall of the external special profile frame compliant lining
14 - Торцевая плоскость верхнего призматоида14 - The end plane of the upper prismatic
15 - Фланец наружного спецпрофиля рамной податливой крепи15 - Flange external special profile frame compliant lining
16 - Фланец внутреннего спецпрофиля рамной податливой крепи16 - Flange internal special profile frame compliant lining
17 - Торцевая плоскость нижнего призматоида17 - The end plane of the lower prismatic
18 - Эластичный наполнитель внутренней полости призматоида18 - Elastic filler of the inner cavity of the prismatic
Сведения, которые подтверждают возможность осуществления изобретенияInformation that confirms the possibility of carrying out the invention
Описанное выше техническое решение замка позволяет сформировать замкнутую силовую конструкцию, выполняющую в замке узла податливости роль усилителя-стабилизатора, который создает жесткое силовое замыкание замка с одновременным подпружиниванием и стопорением резьбового соединения, что обеспечивает повышение стабильности и надежности его работы в режиме податливости.The technical solution of the lock described above makes it possible to form a closed power structure that plays the role of a stabilizer amplifier in the lock of the compliance node, which creates a hard power lock of the lock with simultaneous springing and locking of the threaded connection, which ensures increased stability and reliability of its operation in the compliance mode.
Замок узла податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей (фиг.1, 2), содержит планку 1 с отверстиями 2,The lock node compliance metal frame compliant lining of mine special profiles (Fig.1, 2), contains a
П-образную крепежную скобу 3 с резьбовыми концами 4, пропущенными через отверстия 2 планки 1, расположенные между ними внахлестку, внутренний и внешний спецпрофили 5, 6, гайки 7, а также усилители-стабилизаторы, выполненные в виде двух полых равновеликих призматоидов - верхнего 8 и нижнего 9, в плоскостях оснований которых сформированы отверстия 10 для монтажа их на скобу, а боковые стороны сформированы прямоугольными трапециями.
Монтаж призматоидов на стержень П-образной скобы 3 производится так, что оба призматоида контактируют между собой контурами большего из оснований 11, а боковой стороной 12 верхнего призматоида усилитель-стабилизатор контактирует с боковой стенкой 13 наружного шахтного спецпрофиля 6. Одновременно при этом торцевая плоскость 14 основания верхнего призматоида 8, с одной стороны, введена в распор с фланцем 15 наружного спецпрофиля 6, а диаметрально противоположная торцевая плоскость основания 17 нижнего призматоида 9 контактирует с планкой 1 замка узла податливости.The prismaticoids are mounted on the rod of the
Для увеличения упругоподатливой характеристики и функционирования усилителей-стабилизаторов в режиме сброса и выравнивания закрепной нагрузки на раму боковые поверхности, образующие призматоида наклонены к оси П-образной стяжки под углом α и приведены в контакт друг с другом. Причем такое конструктивное исполнение контактирования боковых поверхностей 12 призматоидов, в отличие от известных усилителей-стабилизаторов, позволяет компенсировать нагрузку на раму как в поперечном, так и продольном направлении (вдоль рамы). И вследствие этого создаются условия для увеличения зажимного усилия замка в узле податливости. Кроме того, при выполнении всех боковых поверхностей призматоида под углом α, равным углу наклона боковой поверхности шахтных спецпрофилей, усилитель-стабилизатор приобретает многопрофильность, универсальность и независимость от ориентации его в замке, а также равенство сил и их проекций, действующих в элементах узла.To increase the elastic-flexible characteristics and functioning of the stabilizer amplifiers in the mode of dumping and equalizing the load on the frame, the lateral surfaces forming the prismaticoid are inclined to the axis of the U-shaped screed at an angle α and brought into contact with each other. Moreover, such a design of the contacting of the side surfaces 12 of the prismatoid, in contrast to the known stabilizer amplifiers, allows you to compensate for the load on the frame both in the transverse and longitudinal directions (along the frame). And as a result, conditions are created for increasing the clamping force of the lock in the compliance node. In addition, when all the lateral surfaces of the prismaticoid are executed at an angle α equal to the angle of inclination of the lateral surface of the mine special profiles, the stabilizer amplifier acquires versatility, versatility, and independence from its orientation in the lock, as well as the equality of forces and their projections acting in the elements of the assembly.
На фиг.3 приведен вышеописанный замок узла податливости в аксонометрической проекции, где показаны наружный 6 и внутренний 5 спецпрофили, П-образная скоба 3, призматоиды 8 и 9, образованные равнобочными трапециями, установленные в распор торцевыми плоскостями 14 и 17 оснований на фланцы 15 наружного спецпрофиля и планку 1 замка, с одновременным контактом боковой поверхности 12 верхнего призматоида 8 и боковой стенкой 13 наружного спецпрофиля 6.Figure 3 shows the lock of the compliance node described above in axonometric projection, which shows the outer 6 and inner 5 special profiles,
На фиг.4 изображен в аксонометрической проекции элемент замка узла податливости рамной металлической крепи - усилитель-стабилизатор, выполненный в виде двух полых призматоидов верхнего 8 и нижнего 9, боковые стороны которых сформированы равнобочными трапециями, а внутренняя полость призматоидов заполнена эластичным наполнителем 18, например высокопрочной резиной.Figure 4 shows in axonometric projection an element of the lock of the compliance node of the frame metal lining - an amplifier-stabilizer made in the form of two hollow prismatoids of the upper 8 and lower 9, the sides of which are formed by equal-sided trapezoids, and the inner cavity of the prismaticoids is filled with an
Такое техническое решение замка позволяет сформировать замкнутую силовую конструкцию, выполняющую в замке узла податливости роль усилителя-стабилизатора, который создает жесткое силовое замыкание замка с одновременным подпружиниванием и стопорением резьбового соединения, что обеспечивает повышение стабильности и надежности его работы в режиме податливости.This technical solution of the lock allows you to create a closed power structure that performs the role of a stabilizer amplifier in the lock of the compliance node, which creates a hard power lock of the lock with simultaneous springing and locking of the threaded connection, which ensures increased stability and reliability of its operation in the compliance mode.
Замок узла податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей работает следующим образом. При возведении крепи ее звенья - спецпрофили 5, 6 рамы сочленяют внахлестку и соединяют замками в узлах податливости.The lock node compliance metal frame ductile lining of mine special profiles works as follows. When erecting support for its links, special profiles 5, 6 of the frame are lapped and connected with locks at the nodes of compliance.
Спецпрофили 5, 6 в узлах податливости сжимают замками с определенным усилием, граничная величина которого зависит от конструктивных особенностей и возможности самих замков.Special profiles 5, 6 at the nodes of compliance are compressed by locks with a certain force, the boundary value of which depends on the design features and the capabilities of the locks themselves.
В процессе образования вокруг контура выработки зоны не упругих деформаций происходит всестороннее внешнее обжатие крепи нарушенными породами. При горном давлении, превышающем сопротивление податливости крепи, спецпрофили 5, 6, скрепленные замками в узлах податливости, под действием смещения массива горных пород скользят относительно друг друга, в результате чего изменяются геометрия и поперечное сечение рамы. При этом устанавливается требуемое геомеханическое равновесие системы «крепь-массив», которое обеспечивается силами трения, то есть силами сопротивления замков в узлах податливости крепи. В процессе работы крепи в податливом режиме этот процесс постоянно повторяется до тех пор, пока не установится геомеханическое равновесие системы «крепь-массив» в новом состоянии. Работа податливой крепи во многом зависит от параметров рабочей характеристики замка, основное назначение которого состоит в том, чтобы при его затяжке создать стабильные усилия трения между сопряженными в узлах податливости поверхностями спецпрофилей 5, 6. При этом взаимное скольжение спецпрофилей 5, 6 в податливом режиме должно осуществляться с обеспечением стабильного рабочего сопротивления, которое требуется от податливой крепи, но не превышающего несущую способность рамы.In the process of formation of a zone of non-elastic deformations around the working out contour, a comprehensive external compression of the lining by disturbed rocks occurs. When the rock pressure exceeds the resistance of the support lining, special profiles 5, 6, fastened with locks in the nodes of compliance, under the action of the displacement of the rock mass slide relative to each other, as a result of which the geometry and cross section of the frame change. At the same time, the required geomechanical balance of the lining-mass system is established, which is ensured by the forces of friction, that is, by the resistance forces of the locks in the nodes of the lining compliance. In the process of supporting the lining in a compliant mode, this process is constantly repeated until the geomechanical equilibrium of the lining-array system is established in a new state. The work of compliant lining largely depends on the parameters of the working characteristic of the lock, the main purpose of which is to create stable friction forces between the surfaces of special profiles 5 and 6 conjugated in the nodes of compliance, while the mutual sliding of special profiles 5, 6 in compliant mode should be carried out with the provision of stable working resistance, which is required from compliant support, but not exceeding the bearing capacity of the frame.
Новая конструкция усилителя-стабилизатора, состоящая из призматоидов 8 и 9, сборка и установка их в распор с упором в боковую стенку 13 спецпрофиля 6 с возможностью произвольной их ориентации и взаимозаменяемости позволяет создать технологичную замкнутую конструкцию, выполняющую в замке узла податливости роль усилителя-стабилизатора, который обеспечивает силовое замыкание замка, осуществляет подпружинивание и стопорение резьбового соединения с одновременной выборкой зазоров и технологических несовершенств спецпрофилей, повышает стабильность работы и увеличивает срок службы и эксплуатационную надежность замка.The new design of the stabilizer amplifier, consisting of
Таким образом, на основе предложенного усовершенствования замка достигается получение силовой геометрически неизменной конструкции и полного блокирования перекоса планки 1 и крепежной П-образной скобы 3 в процессе осадки крепи под действием горного давления с одновременным улучшением технологии изготовления элементов замка, сборки и его эксплуатации.Thus, on the basis of the proposed improvement of the castle, it is possible to obtain a force geometrically unchanged design and completely block the skew of the
Такое техническое решение значительно повышает надежность работы узлов податливости, обеспечивает заданное усилие затяжки замка, стабильность рабочего сопротивления крепи на всем интервале ее конструктивной податливости. При этом замок имеет несложную для массового изготовления конструкцию, которая характеризуется малой себестоимостью изготовления. В технологическом процессе изготовления элементов усилителя-стабилизатора не требуется использовать широкой гаммы оснастки и штампов, так как во всех случаях усилитель-стабилизатор замка формируется из одной унифицированной детали-призматоида, выполненного из листовой стали штамповкой при отсутствии сварочных работ, не требуется организация ориентации элементов при сборке замка. При минимальных затратах на модернизацию общая себестоимость замка возрастает незначительно и компенсируется повышением надежности, долговечности и безопасности работ с увеличением нагрузки на лаву. Кроме того, создаются условия для обоснованного уменьшения шага расстановки рам крепи (шпации), что значительно снижает ее металлоемкость при сохранении высокой надежности.Such a technical solution significantly increases the reliability of the compliance nodes, provides a predetermined lock tightening force, stability of the lining working resistance over the entire range of its structural compliance. At the same time, the lock has a structure that is simple for mass production, which is characterized by a low manufacturing cost. In the technological process of manufacturing the elements of the amplifier-stabilizer, it is not necessary to use a wide range of accessories and dies, since in all cases the amplifier-stabilizer of the lock is formed from one unified part-prismoid made of sheet steel by stamping in the absence of welding, organization of orientation of elements is not required when assembly of the castle. At the minimum cost of modernization, the total cost of the castle increases slightly and is offset by increased reliability, durability and safety of work with an increase in the load on the lava. In addition, the conditions are created for a reasonable reduction in the pitch of the support frames (spaces), which significantly reduces its metal consumption while maintaining high reliability.
Изобретение не ограничивается описанными и показанными на чертежах вариантами реализации, но может быть изменено, модифицировано и дополнено в рамках объема, определенного формулой изобретения.The invention is not limited to the embodiments described and shown in the drawings, but can be changed, modified and supplemented within the scope defined by the claims.
Изобретение проверено в процессе стендовых испытаний, а также в шахтных условиях. Результаты испытаний полностью подтвердили его техническую и экономическую эффективность и целесообразность широкого использования. Замок податливости металлической рамной податливой крепи из шахтных спецпрофилей может быть изготовлен в условиях промышленного производства на любом рудоремонтном или другом заводе и найти широкое применение на угольных, рудниковых, сланцевых шахтах для повышения надежности крепи и безопасности ведения горных работ.The invention was tested during bench tests, as well as in mine conditions. The test results fully confirmed its technical and economic efficiency and the feasibility of widespread use. A compliance lock of a metal frame flexible support from mine special profiles can be made in industrial production at any ore repair or other plant and find wide application in coal, mine, shale mines to increase the reliability of the support and the safety of mining operations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009129189/03A RU2407893C1 (en) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Flexibility joint interlock of metal frame yielding support made of mine special profiles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009129189/03A RU2407893C1 (en) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Flexibility joint interlock of metal frame yielding support made of mine special profiles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2407893C1 true RU2407893C1 (en) | 2010-12-27 |
Family
ID=44055827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009129189/03A RU2407893C1 (en) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Flexibility joint interlock of metal frame yielding support made of mine special profiles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2407893C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113217041A (en) * | 2021-06-25 | 2021-08-06 | 中铁西南科学研究院有限公司 | Yielding type supporting steel frame for extruded deformation tunnel and design method thereof |
-
2009
- 2009-07-29 RU RU2009129189/03A patent/RU2407893C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113217041A (en) * | 2021-06-25 | 2021-08-06 | 中铁西南科学研究院有限公司 | Yielding type supporting steel frame for extruded deformation tunnel and design method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3489459A1 (en) | Non-uniform support structure for gob-side entry driving under deep unstable overburden rock and construction method | |
| RU2567253C1 (en) | Arched bridge | |
| JP4762941B2 (en) | Concrete-filled steel segment and its design method | |
| Li et al. | Performance of the Swellex bolt in hard and soft rocks | |
| RU2407893C1 (en) | Flexibility joint interlock of metal frame yielding support made of mine special profiles | |
| Fanaie et al. | Theoretical assessment of wire rope bracing system with soft central cylinder | |
| RU123066U1 (en) | SHOCK LOCK "AZ" UNDER SUSTAINABILITY METAL FRAME MAGNIFICENT FASTENERS FROM MINING SPECIAL PROFILES | |
| Pytlik | Comparative bench testing of steel arch support systems with and without rock bolt reinforcements | |
| RU2429348C2 (en) | Metal yielding frame support from mine special channels to support mine opening at underground development of mineral deposits | |
| RU2347909C2 (en) | Yielding connection lock of metal frame yielding support out of mining special structural stock. | |
| RU2467170C2 (en) | Flexibility assembly lock of metallic frame yielding support from mine special sections | |
| GB2036829A (en) | Arches for Galleries, Tunnels or the Like | |
| KR101528248B1 (en) | Tetragonal lattice girders and reinforce method for cutting surface of tunnel using the same | |
| EP3540178B1 (en) | Supporting device for stabilising underground cavities, particularly tunnels, as well as mining openings | |
| KR20130061335A (en) | Prefabricated column-foundation connecting structure | |
| US3462959A (en) | Device for the controlled yielding of an underground opening | |
| KR101038943B1 (en) | A turnel which has absorbing vibration of ground | |
| Biondini et al. | Experimental tests on dissipative cladding connection systems of precast structures | |
| RU77905U1 (en) | METAL FRAME MOLTAGE FASTENER "KTsLO" | |
| CN1061407C (en) | Stiffness decoupler for base insolation of structures | |
| RU103134U1 (en) | METAL ARCH Malleable FASTENER | |
| Yan et al. | Behaviour of H-section purlin connections in resisting progressive collapse of roofs | |
| Glinskii et al. | Design of seismic-resistant linings for rock burst conditions | |
| RU160345U1 (en) | MINING | |
| Luo et al. | Seismic performance of graded energy dissipation damper for shield tunnel with variable mode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130730 |