Анализ работы крепи оградительно-поддерживающего типа в условиях Старобинского месторождения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

6. Пучков Л.А., Бахвалов Л.А. Методы и алгоритмы автоматического управления проветриванием угольных шахт. М.: Недра, 1992. - 399 с.

7. Темкин И.О. Разработка теории и методов построения интеллектуальных нейросетевых систем управления аэрогазодинамическим процессами в шахтах: Ав-тореф. дисс. д.т. н. / МГИ - М., 1996. - 28 с.

8. Мутанов Г. Разработка алгоритмов управления воздухораспределением шахт регуляторами расхода воздуха и ВГП. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. М. МГИ 1987. -245 с.

9. Шепелев С.Ф. Современный комплекс рудничных воздухорегулирующих устройств. Алма - Ата, 1971.

- 154 с.

10. Мясников А.А. и др. Вентиляционные сооружения в угольных шахтах. - М.: Недра, 1983. - 270 с.

11. Пучков Л.А., ред. Современные проблемы шахтного метана. - М.: Моск. горн. ун-т., 1999. - 319 с.

12. Методы и средства управления газовыделе-нием на выемочных участках шахт в период нестационарных процессов. - Киев: Наукова думка, 1973. - 130 с.

13. Местер И.М., Засухин И.Н. Автоматизация контроля и регулирования рудничного проветривания. -М.: Недра, 1974. - 240 с.

14. Системы и средства автоматизированного контроля и управления параметрами шахтной атмосферы. Тр. ин-та. М., Недра, 1984. - 100 с.

15. Шепелев С. Ф. и др. Отрицательные регуляторы рудничных вентиляционных сетей. - Алма - ата.: Наука, 1968.

16. Вентиляция шахт и рудников. Комфортность и безопасность атмосферы. Л., 1988. - 132 с.

17. Шутов И.Ф. Исследование аэродинамических характеристик рудничных отрицательных воздухорегулирующих устройств. Автореф. дисс. на с. уч. ст. к.т.н. -Алма - ата, 1975 - 28 с.

18. Веденеева Л.М. Исследование аэродинамических процессов в местных сопротивлениях и их влияния на воздухораспределение в вентиляционных сетях с большим эквивалентным отверстием: Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. - Пермь, 1995 - 18 с.

19. Тян Р.Б., Потемкин В.Я. Управление проветриванием шахт. Киев: Наукова думка, 1977. - 204 с.

20. Цой С. Автоматическое управление вентиляционными системами шахт. - Алма - ата, «Наука». Каз. ССР,1975. - 335 с.

21. Трунов И.С. Исследование и разработка алгоритмов и математического обеспечения подсистемы управления проветриванием АСУ ТП шахты. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Донецк 1980. - 226 с.

— Коротко об авторах ---------------------------------------

Зедгенизов Д.В., ФурсаВ.В. — Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск.

------------------------------------ ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БДАЙЦИЕВ Павел Эльбрусович Разработка и реализация промывочных приборов и электромагнитных мж-сепараторов для обогащения золотосодержащего сырья 25.00.13 К. т. н.

-------------------------------------- © Ю.В. Старовойтов, 2004

УДК 622.285.001.7 Ю.В. Старовойтов

АНАЛИЗ РАБОТЫ КРЕПИ ОГРАДИТЕЛЬНО-ИОДДЕРЖИВАЮЩЕГО ТИПА В УСЛОВИЯХ СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Семинар № 17

£~\ пыт эксплуатации механизированных комплексов при отработке калийных пластов длинными очистными забоями свидетельствует о том, что технико-экономические показатели добычи и безопасности работ в большой степени зависят от работоспособности гидравлической крепи, входящей в состав комплекса и обеспечивающей поддержание пород кровли над рабочим пространством, ограждение его от обрушенных пород, управление кровлей, передвижку забойного конвейера и зарубку комбайна.

На рудниках РУП «ПО «Беларуськалий» применяются оградительно-поддерживаю-щие крепи «Фазос-12/28-03» (Польша) для выемки пластов мощностью 1,6-2,6 м. Краткая техническая характеристика крепи приведена в табл. 1.

Для анализа работоспособности крепи в условиях калийного месторождения был выполнен силовой расчет [1, 2].

Схема установки крепи в забое представлена на рис. 1. Шаг установки секции S = 1,5 м. Рабочее сопротивление секции Qc = 3000 кН.

В процессе расчета определялись реакции в стойках секции, в шарнире и гидроцилиндре связи ограждения с верхняком. В качестве исходной нагрузки на секцию крепи приняты среднее удельное давление пород кровли q = 300 Па. Расчеты выполнены для трех значений

Таблица 1

Краткая техническая характеристика крепи

Наименование показателей Значение

Высота секции, мм:

минимальная 1200

максимальная 2890

Шаг установки секции, м 1,5

Количество стоек в секции 2

Распор стойки, кН:

предварительный 785

рабочий 1500

Несущая способность, кН/м2 480-650

Давление питания, МПа 25

Рабочее сопротивление гидро-

цилиндра верхняка, кН:

штоковой полости 305

поршневой полости 600

Общая масса секции, кг 10856

ширины призабойной зоны В3 = 3,6; 3,9 и 4,3 м.

Общая нагрузка на крепь Q = q х B3 х £ (1)

Несущая способность крепи

0(2)

qK =

Б3S

Нагрузка на крепь представлена в виде эквивалентной эпюры с параметрами q min и q тах (рис. 2) [1].

Величина q min определяется из условия баланса нагрузки на крепь:

Le S = qБ3S

(3)

(4)

qmm + 3 (<1тах ~ qmin )

_ ЗqB3

<ішп - ^ 2“

Из уравнения суммы моментов относительно точки А (рис. 1) определяется координата точки положения равнодействующей внешних нагрузок:

х = МЪт'п + 1200) (5)

12qB3

Верхнее строение крепи включает в себя верхняк и связанное с ним посредством гидроцилиндра ограждение. Из условия равновесия верхнего строения путем составления уравнения суммы моментов относительно точки М (рис. 1) определяем реакции в гидростойках:

(6)

R

Qhq

hc

Из условия равновесия верхняка путем составления уравнения суммы моментов относительно точки А (рис. 2) определяем реакции в гидроцилиндре:

0,76Яс - х0

Rа =

(7)

Q41

Из уравнений суммы моментов относительно точек Б и В находятся реакции в шарнире точки А:

0(0,75 - х)- 0,75ЯЛу

Rax =

RAy =

0,16

Q(1,4 - x)- 0,46Rc 1,4

(8)

(9)

Таблица 2

Результаты расчета параметров крепи

Характер нагружения В3, м X, м RAx, кН Я*у, кН ^, кН Rc, кН Q, кН кН/м2

Статический 3,6 0,67 500 280 550 1725 1620 550

3,9 0,75 870 186 340 1915 1755 510

4,3 0,84 380 62 40 2167 1935 460

Динамический: Р = 1000 кН 3,6 0,67 -610 43 1876 2440 2620 550

Р = 2000 кН 3,6 0,67 -1700 -190 3190 3150 3620 550

В процессе работы крепи возможны динамические проявления горного давления, вызванные блочным обрушением пород кровли. В связи с этим, помимо статического нагружения крепи, при расчетах учитывалась динамическая нагрузка Яу, принята равной 1000 и 2000 кН. Результаты расчета приведены в табл. 2.

Анализ результатов расчета позволяет сделать следующие выводы:

- при статическом нагружении крепи реакции в стойках не превышают их рабочего сопротивления (запас 40-70%);

- максимальная реакция гидроцилиндра при статическом нагружении составляет 550 кН, с увеличением расстояния крепи от забоя она резко уменьшается;

- максимальное значение горизонтальной составляющей реакции в шарнире соединения верхняка с ограждением достигает 1380 кН, с уменьшением расстояния крепи от забоя оно резко уменьшается;

- ширина призабойной зоны по реакциям в шарнире и гидроцилиндре не должна превышать 3,8-3,9 м;

- при динамической нагруженности крепи резко возрастает реакция в гидроцилиндре, а горизонтальная реакция в шарнире меняет свой знак и существенно зависит от величины динамической нагрузки.

Таким образом, при динамическом проявлении горного давления (блочном обрушении) работоспособность крепи вызывает сомнение из-за возникновения значительных реакций в гидроцилиндре и шарнире соединения верхняка с ограждением.

С целью проверки выводов были проведены замеры силовых параметров крепи в процессе ее эксплуатации в лаве №20 3РУ. Три секции крепи по длине лавы (№5,49 и №97) были оборудованы самописцами давления М172 и просадки СПН72.

Таблица 3

Результаты замеров параметров крепи

Номер секции Чис- ло цик- лов Среднее значение реакций, кН Сред. знач. просадки, мм, Лh Удельн. сопрот. крепи, кН/м2, qc Коор- дината равно- действ. X, м Параметры эквивалент. нагрузки, кН/м2

стойка цилиндр

нач. Р> кон. Рк нач. Р„.к кон. р„.. q min q max

5 156 - 640 - - - - - - -

97 150 760 961 - - - - - - -

В среднем - 760 797 - - - 564 - - -

49 175 692 1075 222 252 4,8 355 0,79 94 1279

Рис. 1. Схема установки крепи “ФА-ЗОС”

Рис. 2. Схема силового расчета верх-няка

Замерялись реакции стоек и гидроцилиндра, соединяющего

верхняк с ограждением, а также их деформации под нагрузкой. Наибольшая нагрузка на крепь наблюдалась в средней части лавы (секция №49). Результаты замеров приведены в табл. 3.

В процессе замеров ширина призабойной зоны В3 = 3,65 м. За период измерений реакции в стойках №49 колебались в пределах 120-1439 кН, а реакции гидроцилиндра составляли 20-452 кН.

в, - 3,6

В связи с двухгрупповой схемой подключения стоек секции крепи к гидро-системе приборы устанавливались на обеих стойках секции. Поэтому в табл. 2 приведены средние по секции значения реакции стоек. Колебания просадок стоек и деформаций цилиндра составили

соответственно 0,5-14,5 и 0,5-17 мм.

Несмотря на то, что общий уровень нагрузки на крепь в средней части лавы оказался выше предполагаемого (дс = 355 кН), исследования подтвердили характер распределения нагрузки по ширине призабойной зоны, принятый для предварительного анализа. Равнодей-

ствующая внешней нагрузки смещена относительно опоры стойки в сторону завала (координата X = 0,79), что вызывает работу цилиндра штоковой полостью, имеющей меньшее рабочее сопротивление (Рцш = 305 кН) и, как следствие, его перегрузку. Так, максимальная реакция цилиндра в процессе замеров Рцк = 452 кН, что превышает его минимальное сопротивление в 1,5 раза. В связи с этим в процессе эксплуатации наблюдались случаи выдавливания уплотнений в грундбуксах гидроцилиндров.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Полежаев В. П., ЛукиенкоА.В. Исследование

взаимодействия механизированной крепи с породами кровли, склонным к блочному обрушению // Адаптивность механизир. крепей. вопр. горн. давления. - Новосибирск, 1983. - Вып. 41. - С.98-102.

- рабочее сопротивление секции крепи по гидростойкам имеет запас 40% и удовлетворяет условиям эксплуатации;

- силовые параметры узла крепления верхняка с ограждением посредством шарнира с гидроцилиндром не соответствуют характеру распределения нагрузки по ширине призабойной зоны, кроме того, это узел оказывается неработоспособным при динамических нагрузках, возникающих на ограждении в процессе блочного обрушения пород кровли.

Таким образом, компоновка крепи с гидроцилиндром в ее верхнем строении не соответствует характеру ее взаимодействия с породами трудноуправляемой кровли в условиях калийного месторождения.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Полежаев В.П. Выбор силовых и геометри-

ческих параметров механизированной крепи для устойчивых пород кровли и почвы // Механизация горн. работ.

- Келирово, 1984. - С.54-57.

— Коротко об авторах

Старовойтов Юрий Вячеславович — зав. лаборатории диагностики, ЗАО «Солигорский институт проблем ре-сурсосбережений с опытным производством».

-------------------------------------------------------------------- НОВИНКИ

ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Певзнер М.Е. Горная экология: Учебное пособие для вузов. — 395 с.: ил.

КВЫ 5-7418-0259-1 (в пер.)

Изложены общие и специальные вопросы горной экологии — нового направления в горных науках. Рассмотрены основные процессы в биосфере и особенности техногенного воздействия на окружающую среду. Приведены сведения о правовых основах охраны окружающей среды и системе государственного управления природопользованием в России. Проанализированы виды воздействия горного производства на все элементы биосферы: воздушный и водный бассейны, природный ландшафт и недра. Дана характеристика горно-экологического мониторинга окружающей среды и экологических аспектов горной экологии.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов «Горное дело».

УДК [330.15+557.4]:622

--------Ф

^---------