Крепь для поддержания горных арочных выработок

Разработка относится к горному делу, а именно к крепям для поддержания горных арочных выработок, и может найти применение для крепления как временных, подготовительных, так и нарезных выработок арочной формы и любой степени податливости, в том числе жесткой.
Известна крепь для поддержания горных арочных выработок, включающая перекрытие, гибкую оболочку со штуцером, заполненную сжатым агентом, стяжные элементы (патент №1120110. Крепь для поддержания горных выработок, опубл. 23.10.1984. Бюл. №39).
В данном случае недостатком разработки является загроможденность поперечного сечения выработки, отсутствует распор крепи.
Известна крепь для поддержания горных арочных выработок, включающая перекрытие со стяжными элементами, оболочку со штуцером для нагнетания сжатого агента, уложенную на это перекрытие вдоль длины выработки. Цилиндрическая оболочка имеет переменную площадь сечения вдоль контура арочной крепи (патент №1301978. Арочная податливая крепь, опубл. 07.04.1987. Бюл. №13).
Известна крепь для поддержания горных арочных выработок, включающая подвешенное на стяжных элементах перекрытие, уложенную на это перекрытие вдоль длины выработки гибкую оболочку (патент №2016199. Способ крепления горный выработки, опубл. 15.07.1994).
Недостатком известных крепей является высокая трудоемкость монтажа или демонтажа гибкой оболочки, значительный расход и сравнительно высокий вес твердеющей массы в оболочке, который может составлять несколько тонн.
Также известна крепь для поддержания горных арочных выработок, включающая подвешенное на стяжных элементах перекрытие, уложенную на это перекрытие вдоль длины выработки гибкую оболочку с переменной площадью сечения со штуцером для нагнетания сжатого агента, которая выполнена в расправленном состоянии после нагнетания сжатого агента. Гибкая оболочка со сжатым агентом выполнена в виде трубчатого сечения (патент №672349. Подвесная крепь, опубл. 05.07.1979).
В этой крепи не предусмотрено использование поперечного сечения гибкой оболочки в виде сегмента с параметрами по высоте и ширине, соответствующих параметрам поперечного сечения арочных выработок. При этом отсутствует возможность повторного использования в свернутом состоянии гибкой оболочки с учетом транспортабельности и мобильности, что отражается на трудозатратах при использовании предлагаемой гибкой оболочки.
Задачей заявленного вида крепи для временных горных выработок является ее возможность приобретения поперечного сечения в виде сегмента с параметрами, соответствующих параметрам поперечного сечения арочных выработок. При этом обеспечивается мобильность повторного использования при передвижении крепи на новое место за счет выпуска всего сжатый агента и демонтажа ее в скрученном состоянии для передачи на новое место и вновь нагнетания сжатым агентом. За счет этого трудоемкость монтажа или демонтажа устройства уменьшается.
Поставленная задача достигается тем, что в анкерной крепи для поддержания горных арочных выработок, включающей подвешенное на стяжных элементах перекрытие, уложенную на это перекрытие вдоль длины выработки гибкую оболочку с переменной площадью сечения со штуцером для нагнетания сжатого агента, которая выполнена в расправленном состоянии после нагнетания сжатого агента, гибкая оболочка в расправленном состоянии выполнена в виде сегмента в поперечном сечении с возможностью приобретения высоты полости h, м, радиуса R, м, окружности арочного пространства и ширины L, м, поперечного сечения арочного пространства выработки по всей его длине, определяемыми по следующей зависимости, м, и с возможностью приобретения свернутого состояния после полного выпуска сжатого агента для использования повторно при передвижении крепи на новое место.
На фиг. 1 дана схема устройства анкерной крепи горных выработок; на фиг. 2 - схема определения параметров гибкой оболочки после заполнения сжатым агентом
Крепь для поддержания горных арочных выработок включает гибкую оболочка 1, уложенную на перекрытие 2. Перекрытие 2 подвешено на стяжных элементах 3, которые закреплены на податливых анкерах 4. Пустая гибкая оболочка 1 в свернутом состоянии уложена на перекрытии 2. Для приведения крепи в рабочее положение через штуцеры (не показаны) оболочки 1 наполняют сжатым агентом (воздухом или жидкостью). Уложенная вдоль длины выработки с переменной площадью сечения по длине гибкая оболочка 1 приобретает расправленное состояние. Расправленное состояние оболочки имеет вид сегмента в поперечном сечении. Под действием давления сжатого агента гибкая оболочка 1 приобретает в соответствии габаритов арочного пространства заданную высоту полости h, м, заданный радиус R, м, окружности арочного пространства и заданную ширину L, м, поперечного сечения арочного пространства выработки по всей ее длине. Определялись заданные параметры гибкой оболочки с переменной площадью сечения в соответствии габаритов сечения арочного пространства по следующей зависимости: м. м. Оболочка 1 облегает все неровности контура арочного пространства, что обеспечивает равномерную нагрузку на крепь при интенсификации горного давления. Повышенное давление в оболочках обеспечивает восприятие крепи нагрузок и ее распор. В случае повторного использования при передвижении крепи на новое место из оболочки выпускают весь сжатый агент и демонтируют в скрученном состоянии. За счет этого трудоемкость монтажа или демонтажа уменьшается многократно. Этим обеспечивается мобильность использования предлагаемого устройства. Крепь несет полную нагрузку со стороны свода. Со стороны боков нагрузка отсутствует (породы в боках устойчивы). Для определения нагрузки на крепь со стороны свода пользуются известным расчетным методом (http://mining-prom.ru/gornoe/tech/gornava-vyrabotka/). При смещении в горизонтальной плоскости, для обеспечения равномерной деформации крепи горной выработки, эластичные оболочки арочной крепи могут быть с переменной площадью сечения по их длине.
Таким образом, техническим результатом заявленной крепи для временных горных выработок является ее возможность приобретения поперечного сечения в виде сегмента с параметрами, соответствующих параметрам поперечного сечения арочных выработок. При этом обеспечивается мобильность повторного использования при передвижении крепи на новое место за счет выпуска всего сжатого агента и демонтажа ее в скрученном состоянии для передачи на новое место и вновь нагнетания сжатым агентом. За счет этого трудоемкость монтажа или демонтажа устройства уменьшается.