CC BY
60
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Катанов Б.А. Основные причины износа шарошечных долот и пути его снижения. Горные машины и автоматика, № 2, 2003.
2. Катанов Б.А. Развитие конструкций комбинированных долот. Горные машины и автоматика, № 2, 2003.
□ Автор статьи:
Катанов Борис Александрович
- докт. техн. наук, проф. каф. горных машин и комплексов
УДК 622.285
Г.Д. Буялич
ВЛИЯНИЕ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ПРИЛОЖЕНИЯ НАГРУЗКИ И ПАРАМЕТРОВ ПОГРУЖНОГО КОНТУРА НА УСТОЙЧИВОСТЬ
ОСНОВАНИЯ КРЕПИ
Одной из причин снижения производительности механизированных крепей в очистных забоях является низкая несущая способность пород почв угольных пластов. По данным Ю.А. Федченко [1], около 37% действующих очистных забоев в Беловском угольном регионе имеют почву, допускающую удельную нагрузку не выше 1 МПа, и около 70% из упомянутых забоев имеют породы почвы, подверженные пучению.
Для улучшения работы крепи в таких условиях, в КузПИ (Ю.А.Федченко,А.Н. Коршунов, Б.А. Александров) предложен способ увеличения несущей способности за счёт внедрения в почву погружного контура по периметру основания, который реализован в некоторых конструкциях [2,3]. Этот контур переводит породы под основанием в режим компрессионного сжатия и препятствует их выдавливанию на свободную поверхность. Ю.А. Федченко были получены также физико-механические свойства таких пород для пластов Ленинск-Кузнец-
кого и Беловского районов в зависимости от расстояния от свободной поверхности и расстояния от забоя.
Для детального изучения взаимодействия оснований механизированных крепей с размокаемыми почвами при варьировании силовых и конструктивных параметров основания с погружным контуром была
разработана соответствующая плоская модель расчетов напряжённо-деформированного состояния системы '"крепь-почва" по ширине пристойного про-
странства методом конечных элементов. Модель учитывала изменение физико-механических свойств
пород ложной почвы, меняющихся по глубине и ширине призабойного про-
странства.
Для построения соответствующих регрессионных зависимостей проведён численный эксперимент при варьировании эксцентриситета, отнесённого к длине основания, (е/Ь) приложения результирующей от реакций гидростоек (Я сек), величин внедрения погружного контура в забойной (Ьк1) и завальной (Ьк2) частях основания при мощности ложной почвы (Н).
Рассчитывались значения параметров вдавливания забойного (Ь1) и завального (Ь2) носков основания, которые являются основными показателями устойчивости системы «основание-почва». Схема параметров расчётной модели представлена на рис. 1.
шжнаяшивя
} / .1 / J / ; / / / / / / / / / ///////////¿//////¿///¿¿/¿/¿/* основная почва
Рис. I. Параметры продольной модели
Горные машины и комплексы
43
е/Ь=0.1
е/Ь=0,2
с/1.= -0.2
Рис. 2. Вдавливание носков основтия (И1, И2) от параметров погружного коншура(Ик1, Ик2) и эксцентриситета (е/Ь) при Н=400 мм и Ясек=800 кН для крепи 1М88
Расчёты для основания крепи 1М88 с общим сопротивлением секции крепи Ясек=800 КН, эксцентриситетом е/Ь=-0.0167 и мощности ложной почвы Н=400 мм показали, что вдавливания
носков основания в почву при использовании погружного контура с параметрами Ик1=125 мм, Ик2=125 мм уменьшаются для забойной части (И1) в 1.22 раза и для завальной части (И2) в
2.1 раза, а при Ик 1 =250 мм, Ик2=250 мм, соответственно, в 2.54 раза и 7.37 раза.
Одностороннее внедрение погружного контура для крепи 1М88 увеличивает, по сравнению с серийным ос-
нованием, вдавливание противоположного носка, т.к. с соответствующей стороны перекрывается путь для выдавливания пород на свободную поверхность и вся энергия деформированных пород направляется в сторону основания, не имею-
щей погружного контура. По той же причине увеличение внедрения забойного контура снижает, а увеличение внедрения завального контура повышает. зону разрушений вблизи забоя
Кроме того, с увеличением внедрения погружного контура уменьшается зона пластических деформаций под основанием с увеличением количества элементов, подвергшихся разрыву,
вблизи погружного контура и с уменьшением таких же элементов вблизи угольного пласта из-за уменьшением зоны выдавливания пород.
При изменении эксцентриситета приложения равнодействующей от усилий гидростоек (е/Ь) от -0.2 до +0.2 для основания с односторонним внедрением погружного контура сохраняется такой же характер напряженно-деформированного состояния системы «основание-почва», но с более выраженными деформациями.
Построенные зависимости вдавливания носков (И1,
И2) основания относительно плоскости пласта от величин внедрения погружного контура (Ик1, Ик2) для основания крепи 1М88 при различных значениях эксцентриситета приложения результирующей от гидростоек приведены на рис. 2, откуда отчетливо заметно, при погружении контура с забойного и завального носков на величину Ьк1=Ьк=250 мм даже при е/Ь=+0.2 основание сохраняет устойчивость и величины вдавливания составляют И1=8.25мм, И2= 34.01 мм, что в 5.6 и 4.47 раза меньше, чем у серийного основания (е/Ь=-
0.0167) без погружного контура при прочих равных условиях.
Однако при максимальных значениях эксцентриситета +0.2 и -0.2 и определенных соотношениях внедрения погружного контура наблюдаются отрицательные утлы поворота основания, т. е. соответствующие носки основания поднимаются выше уровня плоскости пласта.
Для основания без контура (Ьк1=Ьк2=0) равномерное вдавливание основания (без перекосов) наблюдается при е/Ь~ -0.07. Смещение е/Ь на забой вызвано снижением несущей способности почвы от забоя к завалу. Для основания с максимальным по-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
гружением контура
(Ьк1=Ьк2=250 мм) аналогичное значение эксцентриситета смещено лаже в противоположную сторону (е/Ь=+0.01). Практически же, в последнем случае равномерное вдавливание наблюдается во всем диапазоне рассматриваемых эксцентриситетов.
Использование погружною контура при максимальных значениях эксцентриситета повышает устойчивость основания в 9.13 раза при е/Ь=+0.2 и в
5.2 раза при е/Ь=-0.2, при этом для основания без контура при е/Ь>0.11 начинается поднятие забойного носка выше уровня поверхности почвы.
Потеря устойчивости основания с поднятием забойного носка основания над уровнем почвы наблюдается также при е/Ь>0.1 для Ик2=0 и всех Ик1 в диапазоне 0-250 мм, когда нет препятствий для истечения почвы завальной части основания непосредственно на свободную поверхность.
Полученные результаты позволяют более обоснованно принять конструктивные решения при проектировании механизированных крепей для работы в сложных горно-геологических условиях.
1. Федченко Ю.А. Исследование процесса взаимодействия опорных элементов механизированных крепей со слабыми почвами. -Дис. ... канд. техн. наук. -Кемерово, 1478. -242 с.
2. А.с. 583315 СССР. МКИ2 Е2Ш23/04. Основание секции механизированной крепи / Кузбас. политехи, ин-т; Александров Б.А., Бенюх Н.Д.. Коршунов А.Н.,Федченко Ю.А.. Рябов Н.И.-Опубл. 05.12.77, Бюл. №45.
3. А.с. 1135906 СССР. МКИ4 Е2Ш23/04. Основание секции механизированнойкрепи / Куч-бас. политехи, ин-т; Александров Б.А.. Бенюх Н.Д., Антонов Ю.А..Буялич Г.Д., Костромов О.С.-Опубл. 23.01.85. Бюл. №3.
□ Автор статьи:
Буялич
Геннадий Даниилович
- канд.техн.наук, доц. каф. ГМиК
