CC BY
24
[ЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕ
ДОЛЕЗЙШЙЁ^
© Ю.Г Золотарев, 2000 |
УДК 022.2/2
Ю.П. Золотарев
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНЫХ ДАВЛЕНИЙ НА ГОЧВУ ГЛАСТА ОТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ
В
ажность исследования величины и распределения контактных давлений на почву пласта исполнительными органами струговых установок определяется несколькими факторами, главными из которых являются следующие:
а) установление возможности эффективного применения струговых установок различной конструкции на угольных пластах с непосредственной почвой, отличающейся по прочности;
б) определение зон наибольшего функционального износа элементов исполнительного органа.
Известно, что в случаях, когда прочность почвы соизмерима с прочностью угольного пласта или меньше последней, наблюдается ее разрушение исполнительным органом даже тогда, когда линия резания нижнего резца струга была выше уровня почвы. Почва разрушалась базовыми элементами исполнительного органа вследствие высоких контактных давлений, установка «зары-валась» в почву.
Из всех типов струговых установок непосредственно на почву пласта воздействуют исполнительные органы только отрывных струговых установок. Их подконвейерные плиты контактируют с почвой и передают на нее усилия и моменты, формируемые режущей частью, весовыми составляющими, системами подачи и управления струговой установки.
Исполнительные органы струговых установок комбинированного типа передают усилия на почву пласта через специальную направляющую, расположенную на почве.
Автором разработана впервые методика расчета контактных давлений на почву исполнительными органами струговых установок, позволяющая определять их в любой точке возникновения контактных давлений.
На исполнительный орган струговой установки отрывного типа со стороны угольного забоя в вертикальной плоскости действуют усилия отжима Ру, боковые составляющие сил резания Рх и усилия на ограничитель стружки Rв. Со стороны системы подачи на исполнительный орган через опоры струга на конвейер действуют
усилия Ra и Rc. Помимо этих сил в поперечной плоскости действуют также весовые составляющие корпуса исполнительного органа Стс, распределенная нагрузка qп.п веса подконвейер-ной плиты (qп п = Gп п / Sп п ) и сила тяжести расположенного на подконвей-ерной плите части рештачного става конвейера с транспортируемым грузом Стк.
В продольной плоскости (параллельной забою) на исполнительный орган действуют усилия резания Р2 и тяговые усилия Т.
На рис. 1а представлена схема исполнительного органа струговой установки отрывного типа и усилия, действующие в поперечной плоскости. Усилия, действующие в продольной плоскости, показаны на рис. 1б.
Эквивалентная схеме рис. 1а схема балки на упругом основании, нагруженная сосредоточенными силами Рх, Ру, Ра, Рв, Рс, GTк и распределенными ^п.п) силами и сосредоточенным моментом Мпр, равным
Мпр = Рв ' х1 + ру ' хз — Рх ' 1о —
- (ЯА + Яс )х2,
и представлена на рис. 2.
Значения усилий, сил тяжести и точек их приложения определяются из [1,2] и нормативно-технической документации.
Эквивалентная схема для расчета контактных сил, действующих в продольной плоскости, показана на рис. 3.
Аналогично рассматривались расчетные и эквивалентные схемы для определения контактных давлений и для струговых установок комбинированного типа.
Исследование влияния силовых и конструктивных параметров струговых установок на величину и распределение контактных давлений на почву проводилось численным методом на ПЭВМ.
В качестве базового был принят исполнительный орган струговой установки ЗСКП, выполненный по схеме отрывного струга с ограничителями толщины стружки. Исходные данные для расчета соответствуют тех-
Рис. 1. а - схема сил, действующих на исполнительный орган струговой установки отрывного типа в поперечной плоскости; б -схема сил, действующих на исполнительный орган струговой установки отрывного типа в продольной плоскости
Рис. 2. Эквивалентная схема исполнительного органа струговой установки отрывного типа для расчета контактных давлений на почву пласта от усилий и сосредоточенного момента в поперечной плоскости
Рис. 3. Эквивалентная схема исполнительного органа струговой установки отрывного типа для расчета контактных давлений на почву пласта продольной плоскости
нической документации базовой установки.
Анализ результатов исследования показал, что контактные давления, передаваемые на почву пласта исполнительными органами струговых установок отрывного и комбинированного типов, распределены по площади подконвейерной плиты и специальной направляющей неравномерно. У отрывного струга наибольшие давления передаются в зоне забойной кромки и шарнирных соединений подконвейер-ной плиты, у комбинированного струга - по забойной кромке специальной направляющей и в зоне соединений секций направляющих. Контактные давления в зоне забойных кромок превосходят средние в 2,5 - 2,8 раза; в зоне шарниров подконвейерной плиты и соединения секций специальной направляющей - в 9,7 - 10,8 раза. Максимальные значения контактных давлений должны учитываться при выборе типа струговой
установки, особенно при работе на пластах со слабыми почвами.
При увеличении толщины снимаемой стружки или сопротивляемости пласта резанию средние значения контактных давлений возрастают как по подконвейерной плите (специальной направляющей) в целом, так и в наиболее нагруженных ее зонах. Увеличение толщины стружки с 30 до 45 мм при Ар = 250 кН/м вызывает рост контактных давлений в 1,35 раза. При увеличении сопротивляемости пласта резанию средние контактные давления растут пропорционально росту сопротивляемости.
Средние значения контактных давлений, передаваемых на почву пласта комбинированной струговой установкой, ниже чем у отрывной на
12.0 - 16,8 %. Контактные давления на почву по забойной кромке специальной направляющей и в зоне соединения секций у комбинированного струга меньше, чем у отрывного, соответственно на 12,2 - 15,5 % и 17,0 -
24.0 %.
При отработке пластов со слабой почвой по струговой технологии комбинированные установки являются предпочтительными.
