Комплексный учет факторов при определение усилий сдвига железобетонным питателем при торцовом выпуске руды Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

- © В.В. Сергеев, И.Д. Музасв,

С.О. Всрсилов, А.Р. Ефимов, 2012

УДК 622.2

В.В. Сергеев, И.Д. Музаев, С.О. Версилов, А.Р. Ефимов

КОМПЛЕКСНЫЙ УЧЕТ ФАКТОРОВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ СДВИГА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ ПИТАТЕЛЕМ ПРИ ТОРЦОВОМ ВЫПУСКЕ РУДЫ

Предложена методика расчета усилий, необходимых для смещения навала руды питателем активного действия, работающего под навалом при выпуске руды из блока с торцовым выпуском. При этом рассмотрен один из трех (наиболее сложный, два других рассмотрены ранее) вариантов развития и формирования навала руды и поверхности скольжения от воздействия на навал поршня питателя. Ключевые слова: система отработки месторождений с торцовым выпуском, навал руды, питатель активного действия, гидроцилиндр, буродоставочная выработка.

Л энная статья продолжает смысловую линию, связанную с расчетом усилий сдвига железобетонным питателем при торцовом выпуске руды, начатую в передыдущей статьях. Как уже было ранее указано, зная форму и размеры поверхности скольжения [1] (рис. 1) при воздействии на навал руды поршня питателя можно определить объем руды внутри нее, усилие, необходимое для смещения этого объема, и, в конечном итоге, усилие, которое должен развивать гидроцилиндр питателя.

Для упрощения расчетов по определению объема руды внутри поверхности скольжения (первая область) примем, что буродоставочная выработка имеет форму полу эллипса. Геометрически подобный ей контур поршня питателя имеет такую же форму.

Движение горной массы при воздействии поршня питателя на навал руды начнется при полном формировании поверхности скольжения, то есть когда она, развиваясь от поршня, достигнет стен буродоставочной выработки. Этот процесс, как ранее указывалось, может проходить по трем сценариям:

1) поверхность скольжения достигнет верхней точки кровли выработки раньше, по почве выработки, чем она достигнет верхней точки (точка П) кровли выработки;

2) поверхность скольжения достигнет верхней точки кровли выработки одновременно с соприкосновением ее со стенками выработки по почве выработки;

3) поверхность скольжения по почве выработки достигнет стен выработки раньше, чем она достигнет верхней точки (точка П) кровли выработки (рис. 1). Эти ситуации возможны из-за того, что форма буродоставочной выработки имеет форму отличную от полукруга (при которой всегда имел бы место второй сценарий, так как образующие половины усеченного конуса равны со всех сторон).

В предыдущих статьях авторы рассматривали первые два из упомянутых далее сценариев развития событий, в данной статье будет рассмотрен третий, самый комплексный.

Рис. 1. Поверхность скольжения при воздействии поршня питателя на навал руды: В — ширина буродоста-вочной выработки, Нп — высота поршня питателя над почвой выработки, Нв — высота буродоставочной выработки, ¡3 — глубина заглубления питателя, у — угол скольжения внутри навала руды при воздействии на него поршня питателя

Q1 (х) = п (^ + хд 1) х

Математически в первом случае координата точки соприкосновения поверхности скольжения по почве выработки с ее стенками х2 будет больше координаты проекции верней точки кровли выработки Х1 (первый сценарий), во втором случае х2 будет равно х1 (второй сценарий), в третьем х2 меньше х1 (как показано на рис. 2), который далее и будет рассмотрен.

Площадь сечения объема внутри поверхности скольжения перпендикулярно оси выработки х (первая область), равная половине площади эллипса, которая как и в первом случае определяется как произведение полуосей эллипса на число п деленное пополам

х(Л0 + xtgi).

Объем области I х п( ь

Щ = 12(2 + Щу)'(А) + х%г)с1х = 7

„ , (Ь

х2

х3

2 х +1т+4 п 18г+У18 7

п

~г

УТ Х2 + ( | + /Ь14 18Г + х718 V

Объем второй области определится как

ж2 =п | ад + х18г)ёх=п Во

4(Х - Х2) + Х - х2 8

Рис. 2. Схема для расчета усилий, развиваемых питателем при сдвиге горной массы при XI > х2

4(X - X) + ^ - Х ^БУ

Объем третьей области определится следующим образом

3 I ( \2

пIВ0(( - (х- х) =пВо Н0(Хз -х) -8в

■■ = ! Во

(

Нхз - х) -

(хз - х)2 2

18Р

Суммируя полученные объемы получим объем всей сдвигаемой рудной массы при работе питателя

Щ=И1+И+Щ

Вес этого объема

с=р8И

Результирующая сила, необходимая для сдвижения горной массы р- % %

где % = р8Щ | — вес налегающей обрушенной руды, которая воздействует на плоскость скольжения,

И I = Н ( + 52)-\Щ\ - И — объем обрушенной налегающей руды,

Ь +Ь + х218У * Ь + В * здесь 51 = х-т2-= (Ь + х^г)х2, 51* = 0 2М) х2, 5* = В0(х1 - х^,

7—1* 1. 2 1\ 0 ( 4Н0 ^ ^

гг = ар8-1 Н--I — касательная сила, от воздействия

2 1 Зп \

массы налегающей обрушенной руды на плоскость скольжения, действующая в сторону воздействия питателя на навал руды (здесь а — коэффициент Пуассона, характеризующий передачу силы от веса налегающей обрушенной руды

вдоль буродоставочной выработки, отражаясь от поверхности скольжения (а = = 0,3)).

Пример расчета при х2 < х1. Сечение буродоставочной выработки обычно принимается равной 7 м2.

Учитывая, что сечение выработки принято в форме эллипса, то сечение буродо-ставочной выработки

а = 2п^ТН0 = ^Т'Т3'0 = 7,065 м2

где В0 = 3 м — ширина буродоставочной Рис. 3. Форма сечения буродоста- выработки, Но = 3 м — высота буродоставочной выработки вочной выработки.

382

Сечение поршня питателя

о, = - п^ к = 3—4 • —^0,9 = 0,78 40 2 2 ^ 2 2 м2

где £>0 = 1,1 м — ширина поршня питателя, Ь0 = 0,9 м — высота поршня питателя (от почвы выработки).

Зададимся остальными значениями: р = 2500 кг/м3 — плотность руды

Н = 37 м — высота этажа (высота обрушенной налегающей руды) д = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения

п п

п = 3,14, а = 0,3, р = 0,3, в = 30 о = —, у = 30 о = —

6 6

Результаты вычислений при х2 < х1: х1 = 3,6373 м, х2 = 1,6454 м, х3 = 8,8335 м, \Щ\ = 3,2847 м3, Щ = 11,381 м3,

= 23,383 м3, Щ = 38,048 м3, в = 9,33 14 105 Н, № = 331,24 м3, Рг=

= 8,1236 106 Н, И* = 35,05 м, Р*2 = 1,733 106 Н, Р = 9,8407 105 Н = 98407 кгс = 98,4 тс.

Результаты экспериментальных исследований, при которых определено, что усилие воздействия поршня питателя на навал руды равнялось 100 тс, подтверждают результаты расчета.

1. Сергеев В.В., Музаев И.Д., Верси-лов С.О., Ефимов А.Р. Определение усилий сдвига железобетонным питателем

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

при торцовом выпуске руды. // Горный информационно-аналитический бюллетень № 1, 2012. — С. 219—224. ИШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Сергеев Вячеслав Васильевич — доктор технических наук, профессор, заместитель заведующего кафедрой «Горные машины», е-шаИ: tip_mavr@mail.ru, Музаев Илларион Давыдович — доктор технических наук, профессор, Ефимов Андрей Рудольфович — аспирант, е-шаП: andrewpp@mail.ru,

Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет).

Версилов Сергей Олегович — доктор технических наук, профессор, е-mail: versilov@bk.ru, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)

^___

--ОБЪЯВЛЕНИЕ

В издательстве «Горная книга» работает депозитарий неопубликованных рукописей. Депонирование рукописи приравнивается к открытой публикации. Справки о депонировании выдаются в течение суток. Тел. +7(499) 230-97-80.