Обоснование и разработка новой конструкции крепи с распорно-податливой трубобетонной стойкой

Abstract

Приведен ретроспективный анализ векторов и временной последовательности развития конструкций крепи горных выработок. Показано, что стальные рамные арочные крепи стали тормозом развития горной технологии и должны быть заменены стоечно-рамными конструкциями. Рассмотрены особенности работы шахтных стоек и сформулированы требования к ним, выполнено сопоставление показателей стоечной и анкерной крепи. Предложены нормированные критерии технической эффективности крепи и даны оценки коэффициентов конструктивного качества крепежных материалов. Показано, что лучшими по своим критериям технической эффективности являются анкера и стойки. Критически рассмотрены существующие конструкции стоек и выявлены их основные недостатки. Разработаны новые конструкции узлов податливости и предварительного распора стоек на основе использования гидроцилиндров для создания соответствующих усилий в конструкции. Новым в узле податливости является радиальное равномерное обжатие трубобетонной стойки, создаваемое в соосной со стойкой обойме с использованием трибоматериала с высоким коэффициентом трения. Узел предварительного распора крепи выполнен в виде нижней опоры стойки, где размещен цилиндр распора с вакуумной резиной. Определены основные параметры новой конструкции стойки и приведен пример ее расчета. Показано, что распорно-податливая стойка может стать основой для разработки шахтной стоечно-рамной крепи нового технического уровня.

Retrospective analysis of vectors and timing of mine support structure development is given. It is shown that steel frame arch supports have become a brake on the development of mining technology and should be replaced by rack-and-frame structures. The features of the work of mine racks are considered and the requirements for them are formed, the comparison of indicators of the rack and anchor supports is performed. Standardized criteria for the technical efficiency of the fastener are proposed and assessments of coefficients for the structural quality of fasteners are given. It is shown that anchors and racks are the best in terms of their criteria of technical efficiency. The existing rack designs are critically reviewed and their main disadvantages are identified. New designs of joints mobility and preliminary split of racks have been developed based on using the hydraulic cylinders to create appropriate forces in the structure. Radial uniform compression of the tube-concrete rack is a new feature in the joint mobility of the developed shaft rack construction, created in a cage coaxial with the rack, using a tribomaterial with a high friction coefficient. The pre-strut assembly of the mine support is made in the form of a lower support of the rack, where the strut cylinder with vacuum rubber is arranged. The main parameters of the new rack design are determined and an example of its calculation is given. It is shown that a strutsupporting rack can become the basis for the development of a shaft rack-frame support of a new technical level.