книги из ГПНТБ / Маркович, Б. А. Шахтная металлическая крепь и способы ее массового производства

вследствие увеличения толщины вертикальных стенок эти про­ фили более устойчивы. Гнутый профиль (рис. 12, б, табл. 4 и 5) применяется для крепления выработок с незначительным гор­ ным давлением.

3. Зарубежные профили для изготовления крепи

Зарубежная практика использования специального проката

.для изготовления крепи для крепления выработок изобилует

•многообразием типов и конструктивных особенностей профилей, целесообразность которых во многих случаях спорна. По дан­ ным [11] в Англии, ФРГ, Франции для изготовления арочной крепи применяются специальные желобчатые, профили проката

скаются колоколообразные взаимозаменяемые профили прока­ та 10 типоразмеров (массой от 10 до 36 кг/м). В ФРГ приме­ няются также гнутые из листовой стали желобчатые профили 10 типоразмеров (массой от 13 до 37 кг/м). В ФРГ и особенно в Англии получили промышленное применение крепи из дву­ таврового широкополочного профиля массой до 55 кг/м, а так­ же коробчатые сварные балки для верхняков (фирма «Усшпурвис», ФРГ).

Геометрические характеристики основных профилей, выпу­ скаемых за рубежом, приведены в табл. 6.

Профили проката общего назначения для изготовления кре­ пей за рубежом не применяются. По геометрическим характе­ ристикам и другим показателям эти профили могут быть под­ разделены на две основные группы: профили в поперечном се­ чении, имеющие одну стенку с двумя полками — двутавровые нормальные, двутавровые широкополочные, балкообразные и

ВФРГ наиболее распространенными являются желобчатые тарные профили фирмы «Туссейн», которые впервые были вы­ пущены в 1932 г. Сопротивление податливости во взаимозаме­ няемых профилях достигается частично за счет расклинивания стенок профиля и частично за счет контактного трения фланцев.

Всвязи с тем что сопротивление от расклинивания зависит от точности проката, в 1958 г. был выпущен взаимозаменяемый профиль, у которого сопротивление податливости обусловли­ вается только контактным давлением фланцев, в результате

■чего достигается простая зависимость сопротивления от величи­ ны предварительной затяжки соединительных хомутов.

В настоящее время парный и взаимозаменяемый профили применяются примерно в одинаковых количествах. В иеболь-

.20

21

22

23

24

ших количествах применяются в ФРГ У-образные гнутые и колоколообразные профили.

Во Франции применяются желобчатые профили фирмы «Туссейн» как парные, так и взаимозаменяемые, а также гну­

В отечественной практике для проката специального профи­ ля шахтной крепи применяется углеродистая сталь обыкновен­ ного качества марки Ст. 5 ГОСТ 380—71, спокойной плавки по группе А.

Механические свойства и состав стали приведены в табл. 7. Высокие эксплуатационные свойства металлической крепи, характеризующиеся способностью арок сопротивляться дефор­ мациям, вызываемых сдвижением пород, при прочих условиях обусловливаются высокими прочностными свойствами материа­ ла профиля. В связи с тем что податливая крепь в процессе

25

Продолжение табл. 7

податливости имеет остаточные деформации, наряду с проч­ ностью материал должен обладать достаточной пластичностью.

Рис. 15. Условная и истин­ ная диаграммы напряже­ нии

с — напряжение, характеризующееся отношением усилия к па-

Р

чальной площади сечения образца F0, т. е.а = ----; и б — относи

Fo.

тельное удлинение, выраженное отношением приращения длины

AI к начальной длине 10, или б= — .

Іо

Диаграмма растяжения состоит из двух участков. Первый участок характеризуется линейной зависимостью и апрокснмируется выражением

где Е — модуль упругости; б — относительное удлинение.

Работоспособность материала характеризуется удельной ра­ ботой, затраченной на деформацию материала.

На первом участке эта работа

где 5 — истинное напряжение;

е— истинное относительное удлинение;

Ки п — константы апроксимируемой кривой, определяются опытным путем

Расчеты, произведенные по формуле (13), показывают, что материал, обладающий более высокой пластичностью, имеет повышенную характеристику удельной работы деформирования, которая может характеризоваться значениями относительного

27

а

Рис. 16. Способы изгиба профилей:

удлинения при пределе текучести бт, истинным равномерным относительным удлинением ев и показателем степени упрочне­ ния п.

По рекомендациям материал профиля для изготбвления кре­ пи должен иметь: предел текучести от= 45 кгс/см2; предел прочности (7В= 60 кгс/мм2. Некоторые авторы на основании технико-экономических исследований предлагают иметь предел текучести сгт= 60 кгс/мм2*, так как горячекатаный профильСВП не обеспечивает нужных требований по прочности, то ос­ новным направлением в повышении свойств материала профи­ ля является его термическое упрочнение.

Одним из перспективных и экономически целесообразных процессов термического упрочнения является технологический процесс с использованием тепла прокатного нагрева [79] и по­ следующим интенсивным охлаждением.

Процесс термического упрочнения профиля с использова­ нием прокатного нагрева осуществлен Институтом черной ме­ таллургии (г. Днепропетровск) совместно с заводом «Азовсталь» на стане 650.

Свойства материала после упрочнения:

Из приведенного следует, что, по сравнению с ГОСТ 380—71, который гарантирует прочностную характеристику ста­ ли марки Ст. 5 от=29 кгс/мм2, предел текучести от возрастает от 29 кгс/мм2 до 49 кгс/мм2, т. е. примерно на 60%.

Еще более эффективным методом упрочнения проката яв­ ляется термическое упрочнение его с повторного нагрева с цик­ лом— закалка до мартенситного состояния и последующим от­ пуском, что дает возможность получения свойств исходного про­ ката различного уровня.

* Несущая способность стальных профилей и техноэкономическая эф­ фективность их применения при креплении штреков. Пер. с немецкого. М.,. ЦИТИугля, 1958.

29