RU2081330C1

RU2081330C1 - Channel-shape section member

Info

Publication number: RU2081330C1
Application number: RU95114281/03A
Authority: RU
Inventors: В.П. Макаров; Ю.А. Белоглазов; В.Я. Мининберг; А.С. Диманштейн; Ю.Н. Малышев; В.К. Разин; А.А. Морозов; нов Ф.М. Ахметз; Ф.М. Ахметзянов; В.С. Рылеев
Original assignee: Макаров Вениамин Петрович
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1997-06-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: this channel-shape section member can be used for supporting mine workings. Outer and inner surfaces of inclined walls of section member are made in the form of cylindrical surfaces with their generating lines located along section member. Angle formed by axis of symmetry of section member and chord drawn through crossing points of inner surface and incline walls with upper surface of flange and upper surface of bottom is less than angle formed between axis of symmetry and chord drawn through crossing points of outer surface and incline walls with lower surface of flange and with lower surface of bottom. Supporting faces and incline surfaces of flanges can be nonparallel and curvilinear. EFFECT: high efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления горных выработок. The invention relates to mining and can be used for fastening mine workings.

Известна конструкция желобчатого профиля, содержащая днище, наклонные стенки с фланцами на концах, имеющими плоские поверхности (Гелескун М.Н. Каретников В.Д. Справочник по креплению капитальных и подготовительных горных выработок. М. Недра, 1982, с.27, рис. 2.1). The known design of the grooved profile containing the bottom, inclined walls with flanges at the ends having flat surfaces (Geleskun M.N. Karetnikov V.D. Handbook for fastening capital and preparatory workings. M. Nedra, 1982, p.27, Fig. 2.1).

Недостатком указанного профиля является то, что податливые крепи из этого профиля нестабильное сопротивление, так как при действии в податливых узлах изгибающих моментов внутренний профиль (верхняк) проваливается во внешний профиль (стойку), разрывая его конец на лепестки, верхний замок при этом ослабевает, нижний вытягивается и образует "зев". The disadvantage of this profile is that the flexible supports from this profile have unstable resistance, since under the action of flexible moments in the flexible nodes, the internal profile (upper) falls into the external profile (rack), tearing its end to the petals, the upper lock weakens, the lower stretches and forms a "pharynx".

Конструкция желобчатого профиля, выбранного в качестве прототипа, содержит днище, наклонные стенки с фланцами на концах, имеющими плоские поверхности; верхние и нижние поверхности фланцев параллельны и расположены перпендикулярно оси симметрии профиля; на нижних поверхностях фланцев выполнены выступы с опорными гранями, а к верхним поверхностям фланцев примыкают наклонные поверхности, расположенные параллельно опорным граням (патент РФ N 1701928, кл.E 21 D 11/14, 1991). The design of the grooved profile, selected as a prototype, contains a bottom, inclined walls with flanges at the ends having flat surfaces; the upper and lower surfaces of the flanges are parallel and located perpendicular to the axis of symmetry of the profile; protrusions with supporting faces are made on the lower surfaces of the flanges, and inclined surfaces parallel to the supporting faces adjoin the upper surfaces of the flanges (RF patent N 1701928, class E 21 D 11/14, 1991).

Недостатками известного профиля являются следующие:
наклонные стенки имеют сопрягаемые под углом участки плоских поверхностей, поэтому для плотного прилегания в податливых узлах наружных поверхностей наклонных стенок внутреннего профиля и внутренних поверхностей наклонных стенок наружного профиля необходимо, чтобы ширина лотка профиля на уровне верхних поверхностей фланцев была равна ширине профиля по наружным поверхностям наклонных стенок на уровне нижних поверхностей фланцев, а длина плоских поверхностей наклонных стенок и углы их наклона на сопрягаемых участках должны совпадать, что требует повышенной точности изготовления профиля. При несовпадении указанных размеров за счет их разброса при изготовлении наружные и внутренние поверхности наклонных стенок соединяемых профилей в податливых узлах будут расположены под углом друг к другу и их сопряжение будет происходить не по плоским поверхностям, а по линии (см. фиг.1), что значительно уменьшит площадь их взаимодействия, в результате уменьшится сопротивление крепи в податливом режиме и для его увеличения потребуется дополнительное усилие сжатия профилей в податливых узлах с соответствующим увеличением прочности и металлоемкости замковых соединений;
прямолинейные участки наклонных стенок профиля при сложно-напряженном состоянии рамы крепи, установленной в выработках с тяжелыми горно-геологическими условиями, деформируются от потери устойчивости, что приводит к значительной деформации элементов крепи и непригодности их для повторного использования.The disadvantages of the known profile are as follows:
the inclined walls have angularly joined portions of flat surfaces, therefore, for a snug fit in the compliant nodes of the outer surfaces of the inclined walls of the internal profile and the internal surfaces of the inclined walls of the external profile, it is necessary that the width of the profile tray at the level of the upper surfaces of the flanges is equal to the width of the profile along the outer surfaces of the inclined walls at the level of the lower surfaces of the flanges, and the length of the flat surfaces of the inclined walls and the angles of their inclination in the mating areas must match , which requires increased accuracy in manufacturing the profile. If the indicated sizes do not coincide due to their scatter during manufacturing, the external and internal surfaces of the inclined walls of the connected profiles in compliant nodes will be located at an angle to each other and their conjugation will occur not along flat surfaces, but along a line (see Fig. 1), which significantly reduce the area of their interaction, as a result, the resistance of the lining in a compliant mode will decrease and to increase it will require additional compression force profiles in compliant nodes with a corresponding increase in strength and m talloemkosti interlocks;
the rectilinear sections of the inclined walls of the profile under the difficult-stress state of the lining frame installed in the workings with difficult mining and geological conditions are deformed from stability loss, which leads to significant deformation of the lining elements and their unsuitability for reuse.

Основной задачей изобретения является повышение эффективности крепи за счет увеличения ее сопротивления и увеличения количества повторно используемых элементов. The main objective of the invention is to increase the effectiveness of the lining by increasing its resistance and increasing the number of reused elements.

Указанная задача решается тем, что в желобчатом профиле, содержащем днище и наклонные стенки с фланцами на концах, имеющими параллельные верхние и нижние поверхности, на нижних поверхностях выполнены выступы с опорными гранями, а к верхним поверхностям примыкают наклонные поверхности, наружные и внутренние поверхности наклонных стенок выполнены в виде цилиндрических поверхностей, образующие которых расположены вдоль профиля, пи этом угол, образованный осью симметрии профиля и хордой, проведенной через точки пересечения внутренней цилиндрической поверхности наклонной стенки с верхней поверхностью фланца и с верхней поверхностью днища, меньше угла между осью симметрии профиля и хордой, проведенной через точки пересечения наружной цилиндрической поверхности наклонной стенки с нижней поверхностью фланца и нижней поверхностью днища. Опорные грани и наклонные поверхности могут быть непараллельны и выполнены криволинейными. This problem is solved by the fact that in the grooved profile containing the bottom and inclined walls with flanges at the ends having parallel upper and lower surfaces, protrusions with supporting faces are made on the lower surfaces, and inclined surfaces, outer and inner surfaces of the inclined walls adjoin the upper surfaces made in the form of cylindrical surfaces, the generators of which are located along the profile, pi the angle formed by the axis of symmetry of the profile and the chord drawn through the intersection points of the inner cylinder the indical surface of the inclined wall with the upper surface of the flange and with the upper surface of the bottom, less than the angle between the axis of symmetry of the profile and the chord drawn through the points of intersection of the outer cylindrical surface of the inclined wall with the lower surface of the flange and the lower surface of the bottom. The support faces and the inclined surfaces can be non-parallel and made curved.

Технический результат следующий:
повышается величина и стабильность сопротивления крепи в податливом режиме, так как при меньшем усилии сжатия замками профилей в податливых узлах увеличивается усилие сжатия взаимодействующих наружных и внутренних цилиндрических поверхностей наклонных стенок соединяемых профилей. Это объясняется тем, что при большем угле наклона хорды, соединяющей точки пересечения наружной цилиндрической поверхности наклонной стенки с нижней поверхностью фланца и нижней поверхностью днища, ширина профиля по наружным поверхностям наклонных стенок на уровне нижних поверхностей фланцев больше ширины лотка профиля на уровне верхних поверхностей фланцев. При таком исполнении посадка элементов в податливых узлах при сжатии профилей замками происходит с натягом независимо от разброса размеров при изготовлении, а взаимодействие наружных и внутренних поверхностей наклонных стенок за счет их цилиндрической формы происходит практически по всей площади;
снижается деформация элементов при работе крепи в тяжелых горно-геологических условиях, так как плавно изогнутая криволинейная форма наклонных стенок увеличивает устойчивость профиля при работе в предельном состоянии от действия нормальных (тангенциальных) сил и изгибающих моментов;
за счет снижения усилия сжатия профилей в податливых узлах уменьшается металлоемкость замков;
снижается влияние точности изготовления профиля на сопротивление крепи в податливом режиме.The technical result is as follows:
the magnitude and stability of the lining resistance increases in a compliant mode, since with a lower compression force by the locks of the profiles in the compliant nodes, the compression force of the interacting outer and inner cylindrical surfaces of the inclined walls of the joined profiles increases. This is explained by the fact that at a larger angle of inclination of the chord connecting the intersection points of the outer cylindrical surface of the inclined wall with the lower surface of the flange and the lower surface of the bottom, the profile width along the outer surfaces of the inclined walls at the level of the lower surfaces of the flanges is greater than the width of the profile tray at the level of the upper surfaces of the flanges. With this design, the fit of elements in compliant nodes when compressing the profiles with locks is an interference fit, regardless of the size dispersion during manufacture, and the interaction of the external and internal surfaces of the inclined walls due to their cylindrical shape occurs over almost the entire area;
the deformation of the elements when supporting the lining in severe mining and geological conditions is reduced, since the smoothly curved curved shape of the inclined walls increases the profile stability when working in the ultimate state from the action of normal (tangential) forces and bending moments;
by reducing the compression force of the profiles in ductile nodes, the metal consumption of the locks is reduced;
reduced the impact of manufacturing accuracy of the profile on the resistance of the lining in a compliant mode.

На чертеже представлен поперечный разрез желобчатого профиля. The drawing shows a cross section of a groove profile.

Желобчатый профиль содержит днище 1, наклонные стенки 2 с фланцами 3. Верхние 4 и нижние 5 поверхности фланцев 3 параллельны и могут быть расположены перпендикулярно оси симметрии 6. На нижних поверхностях 5 выполнены выступы 7 с опорными гранями 8, к верхним поверхностям 4 примыкают наклонные поверхности 9. Наружные 10 и внутренние 11 поверхности наклонных стенок 2 выполнены в виде цилиндрических поверхностей, расположенных вдоль профиля, то есть их образующие параллельны продольной оси профиля. Угол α образованный осью симметрии 6 и хордой 12, проведенной через точки пересечения внутренней цилиндрической поверхности 11 с верхней поверхностью 4 фланца 3 и верхней поверхностью 13 днища 1, меньше угла a₁ образованного осью симметрии 6 и хордой 14, проведенной через точки пересечения наружной цилиндрической поверхностью 15 днища 1. При этом толщина наклонных стенок 2 увеличивается от фланцев 3 к днищу 1. Опорные грани 8 и наклонные поверхности 9 могут быть выполнены непараллельными и иметь криволинейную форму. Радиусы кривизны R и R₁ наружных 10 и внутренних 11 цилиндрических поверхностей наклонных стенок могут быть равными или один радиус может быть больше другого радиуса. Ширина профиля b₁ расстояние между точками пересечения наружных цилиндрических поверхностей 10 наклонных стенок 2 с нижними поверхностями 5 фланцев 3 больше ширины лотка b₂ расстояния между точками пересечения верхних поверхностей 4 фланцев 3 с внутренними цилиндрическими поверхностями 11 наклонных стенок 2. Ширина b₄ поверхности 5 может быть больше ширины b₃ поверхности 4. Все участки сопряжения поверхностей имеют технологические радиусы закруглений.The grooved profile contains a bottom 1, inclined walls 2 with flanges 3. The upper 4 and lower 5 surfaces of the flanges 3 are parallel and can be perpendicular to the axis of symmetry 6. On the lower surfaces 5 there are protrusions 7 with supporting faces 8, inclined surfaces adjoin the upper surfaces 4 9. The outer 10 and inner 11 surfaces of the inclined walls 2 are made in the form of cylindrical surfaces located along the profile, that is, their generators are parallel to the longitudinal axis of the profile. The angle α formed by the axis of symmetry 6 and the chord 12 drawn through the points of intersection of the inner cylindrical surface 11 with the upper surface 4 of the flange 3 and the upper surface 13 of the bottom 1 is less than the angle a ₁ formed by the axis of symmetry 6 and the chord 14 drawn through the points of intersection by the outer cylindrical surface 15 of the bottom 1. In this case, the thickness of the inclined walls 2 increases from the flanges 3 to the bottom 1. The supporting faces 8 and the inclined surfaces 9 can be made non-parallel and have a curved shape. The radii of curvature R and R _{1 of the} outer 10 and inner 11 of the cylindrical surfaces of the inclined walls can be equal or one radius can be greater than another radius. Profile width b _{1 the} distance between the points of intersection of the outer cylindrical surfaces 10 of the inclined walls 2 with the lower surfaces 5 of the flanges 3 is greater than the width of the tray b _{2 the} distance between the points of intersection of the upper surfaces 4 of the flanges 3 with the inner cylindrical surfaces of 11 inclined walls 2. The width b _{4 of the} surface 5 may be greater than the width b _{3 of the} surface 4. All sections of the interface surfaces have technological radii of curvature.

При возведении крепи из предлагаемого профиля усилие сжатия замками соединяемых элементов в податливых узлах при одинаковом по сравнению с прототипом сопротивления крепи снижается на 40-50%
Например, при сопротивлении податливого узла осевой нагрузке 120-130 кН момент закручивания гаек в замках составляет 100 Н•м, против 170-180 Н•м у прототипа. При этом повышается стабильность сопротивления крепи, так как оно в основном создается за счет взаимодействия и проскальзывания в податливых узлах установленных с натягом цилиндрических поверхностей наклонных стенок профилей соединяемых элементов при значительном уменьшении усилия затягивания замков. Замки в этом случае обеспечивают в основном прочность податливых узлов при их работе на изгиб.When erecting lining from the proposed profile, the compressive strength of the locks of the connected elements in compliant nodes with the same lining resistance compared to the prototype decreases by 40-50%
For example, with the resistance of the compliant assembly to an axial load of 120-130 kN, the tightening torque of the nuts in the locks is 100 N • m, versus 170-180 N • m for the prototype. At the same time, the stability of the lining resistance is increased, since it is mainly created due to the interaction and slipping in the compliant nodes of the inclined walls of the profiles of the connected elements installed with interference on the cylindrical surfaces with a significant decrease in the tightening force of the locks. Locks in this case provide mainly the strength of ductile nodes when they are bent.

Деформация элементов при работе крепи в тяжелых горно-геологических условиях снижается не менее, чем на 15-20% за счет повышения устойчивости предлагаемого профиля, что позволит увеличить процент повторного использования крепи и повысить ее надежность. The deformation of the elements during the operation of the lining in difficult mining and geological conditions is reduced by no less than 15-20% due to the increased stability of the proposed profile, which will increase the percentage of reuse of the lining and increase its reliability.

Claims

1. A groove profile containing a bottom and inclined walls with flanges at the ends, the upper and lower surfaces of the flanges are parallel, protrusions with supporting faces are made on the lower surfaces of the flanges, and inclined surfaces adjoin the upper surfaces of the flanges, characterized in that the external and internal surfaces of the inclined the walls are made in the form of cylindrical surfaces, the generators of which are located along the profile, with the angle formed by the axis of symmetry of the profile and the chord drawn through the intersection points of the inner the cylindrical surface of the inclined wall with the upper surface of the flange and with the upper surface of the bottom, less than the angle between the axis of symmetry of the profile and the chord drawn through the points of intersection of the outer cylindrical surface of the inclined wall with the lower surface of the flange and with the lower surface of the bottom.

2. A profile according to claim 1, characterized in that the support faces and the inclined surfaces are not parallel.

3. The profile according to claim 1, characterized in that the support faces and inclined surfaces are made curved.