CC BY
16
СЕМИНАР 1
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98
А.Н. Воробьёв, проф., д.т.н. ,П.А. Шрайбер, инж, МГГУ. Конструкция и расчет крепи подготовительной
выработки повышенной несущей способности и уменьшенной материалоемкости
В докторской диссертации автора доклада были разработаны пути совершенствования конструкций крепей горных выработок с целью увеличения их несущей способности при одновременном уменьшении материалоёмкости.
Одним из этих путей является перераспределение усилий в элементах статически неопределимых рам при снижении усилий в одних элементах с одновременным увеличением в других.
Как известно, наиболее нагруженным и трудно устанавливаем элементом при ручной сборке рам является верхняк. В силу этого, актуальным вопросом является разгрузка верхняка от изгибающих моментов и их увеличение в усиленных стойках.
Методом сил была решена дважды статически неопределимая задача, когда рама крепи представлялась стержневой системой переменной жёсткости с заделкой в опорных частях. Стойки принимались прямолинейными перпендикулярными почве, а верхняк принимался круговым. Сопряжение осуществлялось на уровне диаметра верхняка, при этом ширина выработки равнялась удвоенному радиусу верхняка. Расчёт производился при отношении же-
сткости при изгибе стойки верхня-ку, равным 5. Из эпюры моментов видно, что верхняк при данных соотношениях геометрических параметров разгружается, примерно, в 2.26 раза. Несмотря на то, что изгибающий момент в стойках увеличивается почти в два раза, их момент сопротивления увеличивается в три раза, поэтому происходит уменьшение напряжений как в верхняке, так и в стойках.
Практическая реализация выполненных теоретических исследований была осуществлена в запатентованных изобретениях: Патент РФ № 2034156, бюл. 12, 1995г., Патент РФ №2065966.
В первом случае увеличение жёсткости стойки осуществлено за счёт дополнительного укороченного элемента, который в совокупности с обычными увеличивает жёсткость стойки примерно в 5 раз. При этом попутно решается другая важная задача - обеспечение надёжной работы замков податливости за счёт направленного перемещения концов верхняка между элементами стоек.
Во втором случае верхняк выполняется из замкнутого холодногнутого профиля. Жёсткость при изгибе данной конструкции также примерно в пять раз больше спецпрофиля. Кроме такого же увеличения несущей способности
на изгиб данное техническое решение позволяет увеличить несущую способность на кручение в 67 раз. По весу замкнутый профиль из-за своей тонкостенности равен весу спецпрофиля.
Верхняк своими концами вставляется в коробовые сечения замкнутых профилей. Концы могут быть закреплены посредством, например, завёртывания винтов до контакта с профилем и их дальнейший распор до обеспечения необходимой прочности в податливом режиме.
Обе конструкции крепи предназначены для использования в подготовительных выработках, когда вертикальная податливость может достигать 600 мм. Кроме существенного повышения несущей способности на изгиб и кручение данные конструкции увеличивают несущую способность и надёжность работы узлов податливости. Обе конструкции были рекомендованы для использования в угольной промышленности при креплениии подготовительных выработок “Изобретения и нововведения для угольной промышленности. Научно-техни-ческий сборник. - М: ЦНИЭИуголь, 1995, вып. 1,2.
© А.Н. Воробьёв, П.А. Шрайбер
