сборка щитовой крепи для подземной разработки и элемент опорной поверхности

Формула изобретения

1. Сборка щитовой крепи для подземной разработки, содержащая щитовое перекрытие (1), по меньшей мере, одну напольную балку (20) в качестве элементов опорной поверхности, которые шарнирно соединены при помощи соединительного механизма (2, 3, 4, 5, 6) и способны прижиматься к породе при помощи, по меньшей мере, одного гидравлического цилиндра (7), поддерживаемого в опорных рештаках (8, 9) на щитовом перекрытии (1) и напольной балке (20), при этом каждый элемент опорной поверхности состоит из сварной конструкции из сваренных друг с другом компонентов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из элементов опорной поверхности содержит в качестве компонента сварной конструкции (30), по меньшей мере, один полый металлический коробчатый профиль (13; 22), заполненный твердым веществом.

2. Сборка щитовой крепи по п.1, отличающаяся тем, что полый металлический коробчатый профиль (13; 22) имеет прямоугольное поперечное сечение с полостью (14; 23), заполненной твердым веществом.

3. Сборка щитовой крепи по п.1, отличающаяся тем, что твердое вещество состоит из сыпучего песка, сыпучих гранул или другого насыпного, несвязанного основного материала.

4. Сборка щитовой крепи по п.1, отличающаяся тем, что твердое вещество состоит из бетона, руды или насыпного материала, связанного при помощи связующих веществ.

5. Сборка щитовой крепи по п.4, отличающаяся тем, что соединительные узлы для соединительного механизма, соединительные гнезда в качестве опорных рештаков (8; 9) или поперечных балок частично встроены в связанное твердое вещество внутри полого металлического коробчатого профиля (13; 22).

6. Сборка щитовой крепи по п.5, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один выступающий, подрезной анкер (46; 56) образован на соединительных узлах или соединительных гнездах, помещен через отверстие (26) в стенке профиля полого металлического коробчатого профиля (22) в полость (23) и введен в твердое вещество фиксированно относительно перемещения.

7. Сборка щитовой крепи по п.4, отличающаяся тем, что арматура (25), содержащая арматурные стержни, арматурные тросы, армирующие волокна или арматурные сетки, расположена в твердом веществе предпочтительно эксцентрично.

8. Сборка щитовой крепи по п.6 или 7, отличающаяся тем, что анкер непосредственно присоединен к арматуре.

9. Сборка щитовой крепи по п.8, отличающаяся тем, что анкер и арматура привинчены или приварены друг к другу, или анкер имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие под арматуру.

10. Сборка щитовой крепи по п.1, отличающаяся тем, что элемент опорной поверхности выполнен как напольная балка (20), и полый металлический коробчатый профиль (22) образует донную опорную поверхность посредством своей нижней стороны.

11. Сборка щитовой крепи по п.10, отличающаяся тем, что полый металлический коробчатый профиль (22) снабжен на своей верхней стороне сквозным отверстием (26) для прохождения анкера (46), выполненного на нижней стороне соединительного гнезда, формирующего опорный рештак (8).

12. Сборка щитовой крепи по п.10 или 11, отличающаяся тем, что сборки (36, 36) компонентов, имеющие соединительные отверстия (33, 34) под соединительный механизм, в частности под лемнискатные соединения, приварены к наружным сторонам полого металлического коробчатого профиля (22).

13. Сборка щитовой крепи по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из элементов опорной поверхности содержит сварную конструкцию, содержащую множество полых металлических профилей (13), заполненных твердым веществом.

14. Сборка щитовой крепи по п.1, отличающаяся тем, что компоненты, заполненные твердым веществом, в сварной конструкции формируют продольные балки, которые, по существу, подвергаются изгибным напряжениям.

15. Сборка щитовой крепи по п.13 или 14, отличающаяся тем, что элемент опорной поверхности формирует щитовое перекрытие (1) сборки щитовой крепи.

16. Сборка щитовой крепи по п.15, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один полый металлический коробчатый профиль (13), заполненный твердым веществом, составляющий центральный фланец, приварен по центру под пластиной (12) перекрытия.

17. Сборка щитовой крепи по п.16, отличающаяся тем, что соответствующий дополнительный полый металлический коробчатый профиль (17), предпочтительно заполненный твердым веществом, составляющий боковой фланец, приварен под пластиной (12) перекрытия с обеих сторон от центрального фланца.

18. Сборка щитовой крепи по п.16, отличающаяся тем, что соединительные рештаки (9) для размещения головок гидравлических цилиндров имеют боковые анкеры (56), зацепляющиеся через сквозные отверстия в боковых стенках центрального фланца и/или сквозные отверстия в боковых стенках бокового фланца в их полостях (14; 17A).

19. Сборка щитовой крепи по п.16, отличающаяся тем, что центральный фланец (13) проходит только по заднему отрезку (11B) длины щитового перекрытия (1), при этом опорный профиль (60) приварен под передним отрезком (11A) пластины (12) перекрытия и имеет часть ножки (61), введенную в полый металлический коробчатый профиль (17) и предпочтительно закрепленную в твердом веществе.

20. Сборка щитовой крепи по п.18 или 19, отличающаяся тем, что полые металлические коробчатые элементы (70, 76) расположены впереди и сзади соединительных рештаков (9), при этом опорные профили (67) введены при помощи части ножки (64) в передние концы передних полых металлических коробчатых элементов (70).

21. Сборка щитовой крепи по п.19, отличающаяся тем, что опорные профили (60, 67) содержат один или несколько профилированных фланцев (62, 66) с Т-образным профилем.

22. Сборка щитовой крепи по п.20, отличающаяся тем, что соединительные детали (90), имеющие соединительные отверстия (92) для соединительного механизма, прикреплены к задним концам полых металлических коробчатых элементов (76), при этом соединительные детали (90) предпочтительно имеют часть ножки (92), введенную в полый металлический коробчатый элемент (76).

23. Элемент опорной поверхности для сборки щитовой крепи для подземной разработки, содержащий сварную конструкцию из сваренных друг с другом компонентов и, по меньшей мере, один опорный рештак (8; 9) для поддержания гидравлического цилиндра, способного прижиматься к другому элементу опорной поверхности, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один компонент сварной конструкции состоит из полого металлического коробчатого профиля (13; 22), заполненного твердым веществом.

24. Элемент опорной поверхности по п.23, отличающийся тем, что полый металлический коробчатый профиль (13; 22) имеет прямоугольное поперечное сечение с полостью (14; 23), заполненной твердым веществом.

25. Элемент опорной поверхности по п.23, отличающийся тем, что твердое вещество состоит из сыпучего песка, сыпучих гранул или другого насыпного, несвязанного основного материала.

26. Элемент опорной поверхности по п.23, отличающийся тем, что твердое вещество состоит из бетона, руды или насыпного материала, связанного при помощи связующих веществ.

27. Элемент опорной поверхности по п.26, отличающийся тем, что соединительные узлы для соединительного механизма, соединительные гнезда в качестве опорных рештаков (8; 9) или поперечных балок частично встроены в связанное твердое вещество внутри полого металлического коробчатого профиля (13; 22).

28. Элемент опорной поверхности по п.27, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один выступающий, подрезной анкер (46; 56) образован на соединительных узлах или соединительных гнездах, помещен через отверстие (26) в стенке профиля полого металлического коробчатого профиля (22) в полость (23) и введен в твердое вещество фиксированно относительно перемещения.

29. Элемент опорной поверхности по п.26, отличающийся тем, что арматура (25), содержащая арматурные стержни, арматурные тросы, армирующие волокна или арматурные сетки, расположена в твердом веществе предпочтительно эксцентрично.

30. Элемент опорной поверхности по п.28 или 29, отличающийся тем, что анкер непосредственно присоединен к арматуре.

31. Элемент опорной поверхности по п.30, отличающийся тем, что анкер и арматура привинчены или приварены друг к другу, или анкер имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие под арматуру.

32. Элемент опорной поверхности по п.23, отличающийся тем, что элемент опорной поверхности выполнен как напольная балка (20), и полый металлический коробчатый профиль (22) образует донную опорную поверхность посредством своей нижней стороны.

33. Элемент опорной поверхности по п.32, отличающийся тем, что полый металлический коробчатый профиль (22) снабжен на своей верхней стороне сквозным отверстием (26) для прохождения анкера (46), выполненного на нижней стороне соединительного гнезда, формирующего опорный рештак (8).

34. Элемент опорной поверхности по п.32 или 33, отличающийся тем, что сборки (36, 36) компонентов, имеющие соединительные отверстия (33, 34) под соединительный механизм, в частности под лемнискатные соединения, приварены к наружным сторонам полого металлического коробчатого профиля (22).

35. Элемент опорной поверхности по п.23, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из элементов опорной поверхности содержит сварную конструкцию, содержащую множество полых металлических профилей (13), заполненных твердым веществом.

36. Элемент опорной поверхности по п.23, отличающийся тем, что компоненты, заполненные твердым веществом, в сварной конструкции формируют продольные балки, которые, по существу, подвергаются изгибным напряжениям.

37. Элемент опорной поверхности по п.35 или 36, отличающийся тем, что элемент опорной поверхности формирует щитовое перекрытие (1) сборки щитовой крепи.

38. Элемент опорной поверхности по п.37, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один полый металлический коробчатый профиль (13), заполненный твердым веществом, составляющий центральный фланец, приварен по центру под пластиной (12) перекрытия.

39. Элемент опорной поверхности по п.38, отличающийся тем, что соответствующий дополнительный полый металлический коробчатый профиль (17), предпочтительно заполненный твердым веществом, составляющий боковой фланец, приварен под пластиной (12) перекрытия с обеих сторон от центрального фланца.

40. Элемент опорной поверхности по п.38, отличающийся тем, что соединительные рештаки (9) для размещения головок гидравлических цилиндров имеют боковые анкеры (56), зацепляющиеся через сквозные отверстия в боковых стенках центрального фланца и/или сквозные отверстия в боковых стенках бокового фланца в их полостях (14; 17А).

41. Элемент опорной поверхности по п.38, отличающийся тем, что центральный фланец (13) проходит только по заднему отрезку (11В) длины щитового перекрытия (1), при этом опорный профиль (60) приварен под передним отрезком (11А) пластины (12) перекрытия и имеет часть ножки (61), введенную в полый металлический коробчатый профиль (17) и предпочтительно закрепленную в твердом веществе.

42. Элемент опорной поверхности по п.40 или 41, отличающийся тем, что полые металлические коробчатые элементы (70, 76) расположены впереди и сзади соединительных рештаков (9), при этом опорные профили (67) введены при помощи части ножки (64) в передние концы передних полых металлических коробчатых элементов (70).

43. Элемент опорной поверхности по п.41, отличающийся тем, что опорные профили (60, 67) содержат один или несколько профилированных фланцев (62, 66) с Т-образным профилем.

44. Элемент опорной поверхности по п.42, отличающийся тем, что соединительные детали (90), имеющие соединительные отверстия (92) для соединительного механизма, прикреплены к задним концам полых металлических коробчатых элементов (76), при этом соединительные детали (90) предпочтительно имеют часть ножки (92), введенную в полый металлический коробчатый элемент (76).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к сборке щитовой крепи для подземной разработки, содержащей щитовое перекрытие и, по меньшей мере, одну напольную балку в качестве элементов опорной поверхности, которые шарнирно соединены при помощи соединительного механизма и которые могут быть прижаты к окружающей породе для поддержания камеры в открытом положении при помощи, по меньшей мере, одного гидравлического цилиндра, который поддерживается в опорных рештаках на щитовом перекрытии и напольной балке, при этом каждый элемент опорной поверхности состоит из сварной конструкции из сваренных друг с другом компонентов. Настоящее изобретение также относится к элементу опорной поверхности, такому как напольная балка или щитовое перекрытие, для сборки щитовой крепи для подземной разработки, содержащему сварную конструкцию из сваренных друг с другом компонентов и, по меньшей мере, один опорный рештак для поддержания гидравлического цилиндра, который может быть прижат к другому элементу опорной поверхности.

Сборки щитовых крепей, которые могут быть отрегулированы по высоте при помощи гидравлических цилиндров, десятилетиями используются в подземной разработке и, как правило, содержат две напольные балки, связующий механизм, завальный щит и щитовое перекрытие, состоящие из одной или множества частей, которые соединены с возможностью откидывания с завальным щитом. Щитовое перекрытие прижимается к так называемой нависающей стене или крыше, т.е. лежащей сверху породе подземной рабочей поверхности, путем расширения как правило двух, а иногда даже четырех, гидравлических цилиндров так, чтобы камера, обычно называемая выемочной камерой, могла оставаться свободной внутри подземной породы для расположения выемочных машин. Множество регулируемых по высоте сборок щитовых крепей формируют перемещающуюся крепь, которая может быть перемещена вперед или проталкивать вперед выемочную машину при помощи отведения гидравлических цилиндров, и перемещения отдельных сборок щитовых крепей при помощи по существу горизонтально ориентированных продвигающих цилиндров, поддерживаемых на выемочной машине.

Для достижения экономичной подземной разработки обычно требуется, чтобы сборки щитовых крепей имели большую опорную поверхность, которая должна обладать способностью поглощать, соответственно, большие нагрузки, и целью изобретения является создание сборки щитовой крепи щитового перекрытия и/или напольной балки в качестве элемента опорной поверхности для такой сборки щитовой крепи, удовлетворяющих данным требованиям.

Для достижения этих и прочих целей в соответствии с изобретением создан, по меньшей мере, один компонент сварной конструкции одного или обоих элементов опорной поверхности, содержащий полый металлический коробчатый профиль, заполненный твердым веществом. Использование полых коробчатых металлических профилей, заполненных твердым веществом, обеспечивает возможность распределения сил, воздействующих на элементы опорной поверхности породой или гидравлическими цилиндрами, наиболее предпочтительным образом на соответствующую поверхность, которую необходимо поддерживать или которая обеспечивает опору, т.е. крышу или пол. Части конструкции с твердым наполнением обеспечивают равномерное распределение всех сил по нижней стороне или верхней стороне полых коробчатых металлических профилей. Заполнение полости полого металлического коробчатого профиля твердым веществом обеспечивает, в то же время, выдерживание существенно больших сжимающих усилий и также изгибающих усилий без увеличения веса сварной конструкции или элемента опорной поверхности, поскольку толщина стенки, достаточная для полого металлического коробчатого профиля, значительно меньше, чем было необходимо в случае до сих пор при использовании элементов полого профиля для упрочнения напольных балок или щитового перекрытия. Уменьшение веса металла и содержания металла одновременно приводит к существенному снижению стоимости производства для сборки щитовой крепи или щитового перекрытия и/или напольной балки, при этом могут выдерживаться большие нагрузки.

В наиболее предпочтительном воплощении полый металлический коробчатый профиль имеет прямоугольное поперечное сечение, полость которого заполняется твердым веществом. Полые металлические коробчатые профили, используемые в соответствии с изобретением, могут состоять из материала, продаваемого по метрам, и, следовательно, можно сэкономить на их покупке. В соответствии с одним возможным воплощением твердое вещество может состоять из сыпучего песка, сыпучих гранул или иного сыпучего, не склеенного насыпного материала. Когда используется сыпучий материал, необходимо обеспечить возможность закрытия полого металлического коробчатого профиля при помощи закрывающих крышек для предотвращения образования пустот внутри полых металлических коробчатых профилей, заполненных сыпучим твердым веществом, и предпочтительно обеспечить возможность компенсации и/или дозаполнения. Одна из возможностей компенсации может быть достигнута, например, при помощи закрывающих колпачков, которые могут быть подтянуты друг к другу, или тому подобное.

Однако наибольшее предпочтение имеет воплощение, в котором твердое вещество состоит из бетона, руды или насыпного материала, который сцепляется при помощи связующих веществ, такого как песок, гравий, стальные волокна, порошковый материал и т.д. Наибольшая экономия обеспечивается при использовании подходящего бетона в качестве твердого вещества, поскольку производство бетона экономичное, поскольку бетон обеспечивает возможность выдерживания высоких сжимающих нагрузок и поскольку в то же время можно обеспечить полное заполнение полости полого коробчатого профиля бетоном, по существу без включений воздуха.

В принципе, возможно, как известно, приваривание только соединительных узлов для соединительного механизма, опорных рештаков и/или поперечных балок для упрочнения элементов опорной поверхности сборок щитовых крепей на сварную конструкцию или полые металлические коробчатые профили. Использование полых металлических коробчатых профилей, заполненных связанным твердым веществом, таким как, в частности, бетон, обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что соединительные узлы для соединительного механизма, предпочтительно опорные рештаки в форме гнезда для гидравлических цилиндров и/или поперечные балки могут дополнительно быть частично скреплены положительным и встроенным образом со связанным твердым веществом внутри полого металлического коробчатого профиля. Для достижения этого крепления можно, в частности, обеспечить по меньшей мере один выступающий подрезной анкер на соединительных узлах и/или на опорных рештаках, при этом этот анкер помещается через отверстие в стенке профиля полого металлического коробчатого профиля в полость и внедряется прочно в твердое вещество, что мешает его перемещению. Для обеспечения устойчивого положения соединительные узлы или опорные рештаки могут быть прикреплены к полому металлическому коробчатому профилю встроенным образом, например, прикреплены при помощи точечной сварки до ввода состава для затвердевания или отверждаемого твердого вещества, в этом случае при постоянной работе соответствующие сварные точки не подвергаются изменяющимся нагрузкам или так или иначе значительно меньшим изменяющимся нагрузкам, чем в случае просто сварных соединений. Наиболее предпочтительно арматура содержит стержни, упрочняющие тросы, упрочняющие волокна или упрочняющие сетки и введена в твердое вещество. Это одновременно обеспечивает возможность крепления анкеров, например опорных рештаков, напрямую к арматуре. Анкеры могут, при желании, ввинчиваться в арматуру или привариваться к арматуре или могут иметь, по меньшей мере, одно сквозное отверстие под арматуру.

В соответствии с одним воплощением элемент опорной поверхности может быть выполнен как напольная балка, в таком случае наиболее предпочтительно полый металлический коробчатый профиль формирует донную опорную поверхность посредством своей нижней стороны, которая опирается на пол в ходе рабочего использования. Ширина полого металлического коробчатого профиля, таким образом, предпочтительно соответствует ширине напольной балки и в то же время определяет общую опорную поверхность каждой напольной балки. В соответствии с предпочтительным воплощением, полый металлический коробчатый профиль может, таким образом, быть обеспечен на своей верхней стороне сквозным отверстием для прохода анкера, выполненного на нижней стороне соединительного гнезда, которое формирует опорный рештак. Дополнительно, предпочтительны сборки компонентов, имеющие соединительные отверстия для соединительного механизма, в частности, для лемнискатных соединений, приварены к наружным сторонам полого металлического коробчатого профиля. Таким образом, законченная напольная балка состоит из полого металлического коробчатого профиля, заполненного бетоном или иным твердым веществом, при этом профиль проходит, по существу, по всей длине напольной балки, при этом металлические наружные стенки полого металлического коробчатого профиля одновременно служат для приваривания сборок функциональных компонентов. В качестве альтернативы или дополнительно, по меньшей мере, один из элементов опорной поверхности может состоять из составного элемента из множества частей, содержащего множество полых металлических коробчатых профилей с твердым заполнением. Таким образом, например, напольная балка может также быть сформирована из множества полых металлических коробчатых профилей, заполненных бетоном, которые скрепляются для формирования напольной балки. Крепление может осуществляться посредством сварных швов или иным способом при помощи других соединительных элементов.

Использование множества полых металлических коробчатых профилей наиболее предпочтительно при создании или производстве элемента опорной поверхности, формирующего щитовое перекрытие, поскольку щитовое перекрытие опирается на нависающую породу на поверхности, которая, например, в шесть раз больше опорной поверхности всех напольных балок одной сборки щитовой крепи. Компоненты, заполненные твердым веществом, могут, предпочтительно, формировать продольные балки элементов опорной поверхности, подвергающиеся изгибным напряжениям. В частности, предпочтительно, чтобы в сборке щитовой крепи по центру под пластиной перекрытия был приварен, по меньшей мере, один, а предпочтительно два, полых металлических коробчатых профиля, заполненных твердым веществом. Поперечное сечение полых металлических коробчатых профилей, формирующих центральный фланец, может быть выбрано по существу меньшим, чем у полых металлических коробчатых профилей, которые непосредственно образуют напольные перехваты. По меньшей мере, один дополнительный полый металлический коробчатый профиль, который предпочтительно также заполнен твердым веществом, составляющий боковой фланец, надлежащим образом приварен снизу пластины перекрытия с обеих сторон от центрального фланца. Однако боковые фланцы могут также состоять из других опорных профилей и тому подобных элементов. В щитовых перекрытиях опорные рештаки могут быть укреплены в материале заполнения для полых металлических коробчатых профилей при помощи опорных рештаков для размещения головок гидравлических цилиндров, имеющих боковые анкеры, зацепляющиеся через сквозные отверстия в боковых стенках центрального фланца и/или сквозные отверстия в боковых стенках бокового фланца, с полостью полых металлических коробчатых профилей, которые формируют эти фланцы, и внедряется в твердое вещество.

В соответствии с наиболее предпочтительным воплощением центральный фланец проходит только по заднему участку длину щитового перекрытия или щитовой пластины, в таком случае отдельный опорный профиль может быть приварен под передним участком длины щитового перекрытия. В частности, предпочтительно опорный профиль имеет часть ножки, которая помещена, если это допустимо, участком основания в полый металлический коробчатый профиль и, предпочтительно, закреплена в твердом веществе. При необходимости металлические балки или подобные элементы могут быть расположены в качестве арматуры на части ножки для достижения дополнительной опоры для опорного профиля на полом металлическом коробчатом профиле, заполненном твердым веществом. Такая конструкция обеспечивает возможность прочного поддержания щитовых перекрытий, выступающих свободно на большие расстояния, от изгиба.

Дополнительно, предпочтительны полые металлические коробчатые элементы, расположенные впереди и/или позади опорных рештаков. Опорные профили могут вводится при помощи части ножки, в частности, в полые металлические коробчатые элементы, расположенные впереди от соединительных рештаков, при этом также возможно заполнение этих коробчатых элементов бетоном. Все опорные профили могут содержать один или несколько профилированных фланцев, например, Т-образного профиля, для достижения высокой прочности на изгиб для щитового перекрытия, при одновременном использовании меньшего количества материала. Также предпочтительны соединительные детали или опорные скобы, имеющие соединительные отверстия для соединительного механизма, которые могут быть прикреплены к задним концам задних полых металлических коробчатых элементов. Соединительные детали, предпочтительно, имеют часть ножки, которая может вводиться в полость соответствующего полого металлического коробчатого элемента и (также) позитивно закрепляться в ней.

Дополнительные преимущества и улучшения сборки щитовой крепи в соответствии с изобретением, содержащей щитовое перекрытие и напольную балку, имеющую, по меньшей мере, один заполненный бетоном компонент, очевидны из описания предпочтительного воплощения, приведенного ниже, которое схематично изображено на чертежах, на которых показано следующее:

фиг.1 изображает схематичный вид сбоку с частичным вырезом сборки щитовой крепи в соответствии с изобретением;

фиг.2 изображает перспективный вид нижней части сборки щитовой крепи с фиг.1 с двумя напольными балками в соответствии с изобретением в качестве элементов опорной поверхности;

фиг.3 изображает перспективный вид нижней структуры с фиг.2 в частично покомпонентном представлении;

фиг.4 изображает перспективный вид опорного рештака с анкером для напольной балки;

фиг.5 изображает перспективный вид щитового перекрытия сборки щитовой крепи с фиг.1 на виде с нижней стороны;

фиг.6 изображает эксцентриковое продольное сечение щитового перекрытия с фиг.5;

фиг.7 изображает вертикальный разрез заднего участка щитового перекрытия с фиг.5;

фиг.8 изображает вид спереди щитового перекрытия с фиг.5.

Фиг.1 изображает перемещающуюся крепь или сборку 10 щитовой крепи для подземной разработки. Сборка 10 щитовой крепи содержит щитовое перекрытие 1, завальный щит 3, соединенный с возможностью откидывания с щитовым перекрытием 1 в соединении 2 перекрытия, лемнискатный механизм 4, содержащий множество соединений 5, 6, и две напольных балки 20, при этом телескопически раздвигающийся гидравлический цилиндр 7 расположен между каждой напольной балкой 20 и щитовым перекрытием 1. Подземная камера для добычи горной породы, такой как, например, уголь, руда или тому подобное, может поддерживаться открытой путем прижатия щитового перекрытия 1 и завального щита 3 к окружающей породе. Сборка 10 щитовой крепи установлена известным образом на так называемой нижней стенке или полу, т.е. на дне подземной камеры, в которой проводится разработка, при помощи двух напольных балок 20, одна из которых показана на фиг.1. Шарнирное соединение между напольными балками 20 и щитовым перекрытием 1 при помощи соединительного механизма 4 и завального листа 3 обеспечивает поддержку изменяющейся по высоте подземной камеры, открытой при помощи одной и той же сборки 10 щитовой крепи. Щитовое перекрытие 1 имеет передний щитовой участок 11А, выступающий относительно далеко за вершину 21 напольных балок 20, так что выемочная машина для добычи минералов могла быть расположена в защищенной области под щитовым перекрытием 1 и впереди напольных балок 20. При подземном применении используется множество сборок 10 щитовых крепей идентичной конструкции, которые все могут быть использованы друг рядом с другом и которые при помощи операции по продвижению, осуществляемой поочередно, могут перемещаться или продвигаться независимо вдоль прогрессирующего пути выемки в направлении выемки А. Поскольку вся нагрузка породы давит на верхнюю сторону щитового перекрытия 1, верхняя сторона которого образована пластиной 12 перекрытия, состоящей из одного элемента, гидравлический цилиндр 7 поддерживается на своих двух концах при помощи соответствующих опорных рештаков 8 в форме гнезда в напольных балках 20 и опорных рештаках 9 на нижней стороне щитового перекрытия 1. Ширина щитового перекрытия 1 по существу определяет основную поверхность, которая может поддерживаться открытой при помощи сборки 10 щитовой крепи, и в случае известных в настоящее время сборок щитовых крепей эта ширина, как правило, составляет от 1,50 до 2,50 метров при общей длине щитового перекрытия примерно от 3,50 до 5,00 метров. Поскольку напольные балки опираются на дно (пол) породы, и щитовое перекрытие 1 прижимается к верху (крыше), как напольные балки 20, так и щитовое перекрытие 1 формируют элементы опорной поверхности в контексте настоящего изобретения, и в следующем тексте сначала будет объяснена структура в соответствии с изобретением напольных балок, с дополнительной ссылкой на фиг.2-4, а затем структура щитового перекрытия, с дополнительной ссылкой на фиг.5-8.

Фиг.2 и 3 изображают нижнюю структуру 40 сборки 10 щитовой крепи с фиг.1, имеющую две разнесенные напольные балки 20, расположенные друг за другом. На фигурах ясно видно, что обе напольные балки 20 имеют в качестве центрального компонента полый металлический коробчатый профиль 22, в данном случае с прямоугольным поперечным сечением и размерным соотношением ширины В к высоте Н примерно В/Н=5/3. Полость 23 обоих полых металлических коробчатых профилей 22 заполнена по всей длине напольных балок 20, связанных бетоном 24 в качестве твердого вещества, при этом арматура 25, состоящая в данном случае из множества рядов железных стержней, расположенных эксцентрически со смещением назад, дополнительно расположена в бетонном блоке 24, который заполняет полость 23. Путем заполнения полости 23 полых металлических коробчатых профилей 22 бетоном 24 сопротивление сжатию полого коробчатого профиля 22 существенно возрастает по сравнению с не заполненным полым коробчатым профилем, даже если боковые стенки полого металлического коробчатого профиля 22 имеют малую толщину стенки, и поэтому, несмотря на малую толщину стенки полого металлического коробчатого профиля 22, обе напольные балки 20 могут поглощать все изгибные напряжения, возникающие в ходе работы, например, в результате углублений или выступов на полу или лежащих вокруг фрагментов породы.

Полый металлический коробчатый профиль 22 обеих напольных балок 22 одновременно формирует при помощи своих наружных сторон основание и составляющую часть сварной конструкции 30, каждая из которых имеет наружную боковую стену 31 и внутреннюю боковую стену 32, которые приварены к поперечным сторонам полого металлического коробчатого профиля 22 и которые содержат опорные отверстия 33 и 34 для того, чтобы обеспечить возможность установки нижних концов соединений 5, 6 (фиг.1) лемнискатного механизма 4 (фиг.1) на опорные стены 31, 32 сварной конструкции 30. На покомпонентном представлении с фиг.3 можно ясно видеть, что до приваривания к полому металлическому коробчатому профилю 22 напольной балки 20 внутренняя и наружная опорные стены 31, 32 соединяются при помощи соединительной пластины 35 для формирования сборки 36 компонента для одной напольной балки 20 и для формирования сборки 37 компонента зеркально-обратной конструкции для другой напольной балки 20. Сборки 36, 37 компонентов могут, таким образом, быть изготовлены заранее до их приваривания к полым металлическим коробчатым профилям 22 напольных балок 20. Для получения наиболее предпочтительного сварного соединения между поперечными сторонами полых металлических коробчатых профилей 22 и боковых стен 31, 32 последние имеют продольные пазы 39, по окружной кромке которых могут быть выполнены сварные швы. Две сборки 36, 37 компонентов могут, таким образом, в установленном состоянии быть соединены друг с другом при помощи дополнительных промежуточных пластин 41, к которым также может быть прикреплен регулировочный цилиндр или толкающий цилиндр, для того чтобы при необходимости проталкивать вперед выемочную машину или для продвижения сборки щитовой крепи. В показанном иллюстративном воплощении две напольные балки 20 дополнительно соединены друг с другом при помощи мостовой перекладины 42, расположенной на передней стороне двух сборок 36, 37 компонентов, которая приварена к верхней стороне полых металлических коробчатых профилей 22.

К каждой напольной балке 22 шарнирно присоединен соединительный рештак 8 в форме гнезда для поддержания нижнего конца гидравлических цилиндров 7 (фиг.1) так, чтобы, в зависимости от расстояния между напольной балкой и щитовым перекрытием, гидравлический цилиндр 7 мог изменять свое угловое положение. Каждый соединительный рештак 8 имеет сквозное углубление 8А на своей верхней стороне для вмещения нижнего конца гидравлических цилиндров. Соединительный рештак 8 в форме гнезда представлен подробно на фиг.4 и оборудован на своей нижней стороне 45 прочным, отлитым с ним как одно целое анкером 46, имеющим анкерную пластину 47, с диаметром, превышающим диаметр соединительного выступа 48 между анкерной пластиной 47 и нижней стороной 45 соединительного рештака 8. Разные диаметры анкерной пластины 47 и соединительного выступа 48 приводят к тому, что анкер 46, имеющий подрез, который в установленном состоянии может быть заполнен заполняющим материалом для полых металлических коробчатых профилей 22, в данном случае бетоном, для прикрепления соединительного рештака 8, предпочтительно помимо сварного соединения, к напольным балкам 20.

Для введения анкера 46 в заполняющий материал 24, который заполняет полость 23 в полых металлических коробчатых профилях 22, верхняя сторона этих профилей снабжена, как показано на фиг.3, соответствующим, в данном случае круглым, сквозным отверстием 26, через которое, как схематично показано, в частности, на фиг.1, помещается анкер 46 до ввода бетона в полость 23. Для улучшения точности расположения соединительный рештак 8 предпочтительно закрепляется при помощи точечной сварки до ввода бетона (заполняющего материала) и/или присоединяется к арматуре 25, расположенной в полости 23 полых металлических коробчатых профилей 22.

В показанных иллюстративных вариантах, каждая напольная балка 20 состоит из одного полого металлического коробчатого профиля 22, к которому привариваются, и, если это необходимо, также привинчиваются все дополнительные части. В качестве альтернативы, каждая напольная балка может также состоять из двух или более металлических коробчатых профилей, заполненных бетоном и/или каждая напольная балка состоит из многокамерного полого коробчатого профиля, лишь несколько полостей которого заполнены бетоном, для того, чтобы достичь оптимального соотношения между общим весом и прочностью на изгиб напольных балок.

На фиг.5-8 показан предпочтительный иллюстративный вариант щитового перекрытия 10, которое, в качестве нагруженного элемента для поглощения изгибных напряжений, оказываемых на щитовое перекрытие 1, также содержит, по меньшей мере, один полый металлический коробчатый профиль 13 с полостью 14, заполненной бетоном и, если это необходимо, арматурой. В иллюстративном воплощении, которое показано для щитового перекрытия 1, два отдельных полых металлических коробчатых профиля 13 расположены непосредственно на нижней стороне пластины 12 перекрытия, симметрично относительно центральной продольной ее оси, и заполнены бетоном 15 в полости 14, как показано в частности фрагментарным представлением на фиг.7. Два полых металлических коробчатых профиля 13, расположенных симметрично относительно центральной продольной оси щитового перекрытия и по центру, формируют центральный фланец 16 для щитового перекрытия 1, который здесь простирается, однако, только по заднему отрезку 11В длины щитового перекрытия 1 или пластины 12 перекрытия. Два дополнительных полых металлических коробчатых профиля 17 расположены с соответствующим смещением к наружной грани щитового перекрытия на расстоянии от двух заполненных бетоном полых металлических коробчатых профилей 13, которые, в зависимости от нагрузки, которую необходимо компенсировать, могут быть заполнены бетоном или другим твердым материалом или в виде пустых полых профилей могут быть просто приварены под пластиной 12 перекрытия. Наружные полые металлические коробчатые профили 17 также проходят лишь по заднему участку длины 11В пластины 12 перекрытия примерно до центра щитового перекрытия 1, и два наружных полых металлических коробчатых профиля 17 формируют боковые фланцы для поглощения изгибных напряжений. Верхние опорные рештаки 9, также в форме гнезда, которые оборудованы как одно целое по обеим сторонам от углубленного рештака 9А отверстиями 9В для вмещения крепежного болта, в каждом случае расположены между одним из полых металлических коробчатых профилей 13, формирующих центральный фланец, и полым металлическим коробчатым профилем 17, формирующим боковой фланец. Опорные рештаки 9 также предпочтительно состоят из литых частей, которые имеют выступающие вбок подрезные анкеры 56, зацепляющиеся через сквозные отверстия (не показанные дополнительно) в боковых стенках полых коробчатых профилей 13 и 17 и в их полость 14 и 17А для крепления в ней в заполняющем материале (бетоне), как показано в виде примера на фиг.7 для полых металлических коробчатых профилей 13 с бетонным блоком 15.

Для достижения наибольшей жесткости на изгиб для щитового перекрытия 1 по всей длине, даже если полые металлические коробчатые профили 13, заполненные бетоном, в качестве центральных фланцев, и/или 17, в качестве боковых фланцев, простираются лишь на участке 11В в половину длины пластины 12 перекрытия, поддерживающие профили 60 помещаются при помощи части ножки 61 в оба передних конца полых металлических коробчатых профилей 13. Каждый поддерживающий профиль 60 имеет, начиная с части ножки 61, выступающую вперед опорную балку 62 с Т-образным поперечным сечением для принятия нагрузок, воздействующих на передний участок 11А щитового перекрытия 1 или пластины 12 перекрытия, а также для направления этих нагрузок дальше в заполненные полые металлические коробчатые профили 13. При этом часть ножки 61 проходит по всей высоте полых металлических коробчатых профилей 13 и положительно закрепляется в полости 14, предпочтительно, при помощи части основания (не показано), профилированная балка 62 опорного профиля 60 имеет меньшую высоту для расположения промежуточной пластины 18 под пластиной 12 перекрытия на переднем участке 11А щитового перекрытия 1. Промежуточная пластина 18 придает большую степень жесткости на изгиб переднему участку 11А при помощи множества продольных и поперечных балок 19. Для поддержания переднего участка 11А щитового перекрытия 1 также в боковом направлении два дополнительных опорных профиля 67 располагаются по обеим сторонам центральных опорных профилей 60 и здесь состоят из литых частей, имеющих две балки Т-образного профиля 66, расположенные друг за другом. Как также видно в частности на фиг.6, два боковых опорных профиля 67 также оборудованы частью ножки 64, которая, выступая назад, оборудована участком основания 65, который, предпочтительно, является центром щитового перекрытия 1. Два полых коробчатых элемента 70 также имеют полость 71, которая, предпочтительно, заполнена бетоном или рудой для увеличения жесткости на изгиб в случае тонкостенных полых металлических коробчатых элементов 70 и достижения крепления опорных профилей 64 внутри полых металлических коробчатых элементов 70. Заполнение полых металлических коробчатых элементов 70 также позволяет дополнительно закрепить соединительный рештак 9, если, как показано на фиг.6, он зацепляется с полостью 71 при помощи лап 9с.

Между опорными рештаками 9 и задней кромкой щитового перекрытия 1 расположены дополнительные полые металлические коробчатые элементы 76, которые выполнены таким же образом, как и полые коробчатые элементы 70. Полость 77 задних полых металлических коробчатых элементов 76 может также быть заполнена бетоном. Подобно передним поддерживающим профилям 67, соединительные скобы 90 с соединительными отверстиями 91 могут быть прикреплены к заднему концу щитового перекрытия 1 для присоединения завального листа 3 (фиг.1) к соединительным отверстиям при помощи крепежей 2 (фиг.1) перекрытия. Соединительные скобы 90, которые предпочтительно, также состоят из литых частей, оборудованы частью ножки 92, содержащей часть основания 93, выступающую назад в виде меньшего прямоугольного поперечного сечения, и чей наружный диаметр положительно вводится в полость 77 полых металлических коробчатых элементов 76. Если полость 77 также заполнена бетоном, возможно крепление как прочных опорных скоб 90, так и опорных рештаков 9 к полым металлическим коробчатым элементам 76 встроенным образом. Однако полые металлические коробчатые элементы 70, 76 могут, вместе с пластиной 12 перекрытия, опорными профилями 60, 67 и полыми металлическими коробчатыми профилями 13, 17, также формировать сварную конструкцию, упрочненную лишь частично или вовсе не упрочненную, заполнением бетоном или каким-либо другим связанным твердым веществом.

Вышеприведенное описание предполагает множество модификаций специалисту в данной области техники, которые входят в защищаемые пределы прилагаемой формулы изобретения. Как уже было описано, в случае напольных балок также возможно соединение множества полых металлических коробчатых профилей друг с другом. В случае щитового перекрытия центральный фланец может состоять из одного металлического коробчатого профиля с бетонным заполнением. Два опорных рештака могут быть лишь приварены к полым металлическим коробчатым профилям с бетонным заполнением и, если это требуется, к другим компонентам. Отношение ширины/высоты отдельных полых металлических коробчатых профилей может также отличаться от показанных иллюстративных воплощений. В случае щитового перекрытия полые металлические коробчатые профили могут дополнительно быть оборудованы арматурой, состоящей из волокон, сеток и тому подобным, при этом возможно, в частности, чтобы арматура состояла также из железных прутьев, расположенных со смещением относительно нейтрального волокна или плоскости полых металлических коробчатых профилей. В случае упрочненных полых металлических коробчатых профилей бетон может быть также введен слоями в форме разных материалов, для того чтобы на участке арматуры достичь заполнения бетоном высшей марки, который может поглощать большие растягивающие нагрузки, чем бетоном худшей марки в других слоях. Опорные профили могут также иметь другие поперечные сечения профиля, например, такие как коробчатый профиль, особый профиль, двутавровый профиль, U-образный профиль и тому подобное.