Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 13
1.1. Динамические нагрузки, возникающие на оборудовании механизированного комплекса при взрывной отбойке руды в очистных забоях 13
1.2. Классификация и анализ работы существующих взрывозащитных оградительных щитов 18
1.2.1. Управляемые взрывозащитные оградительные щиты 19
1.2.2. Неуправляемые взрывозащитные оградительные щиты 27
1.2.3. Комбинированные взрывозащитные. оградительные щиты 29
Выводы 33
2. Создание взрывозащитного оградительного щита новой конструкции 35
2.1. Теоретические предпосылки для разработки кинематической схемы щита 35
2.2. Кинематическая схема взрывозащитного оградительного щита и расчет его основных па -раметров 41
2.3. Характер передачи нагрузок от щита на секцию крепи 47
2.4. Конструкция взрывозащитного оградительного щита с упругой опорой и принцип его работы 51
2.5. Назначение и конструкция ползуна 58
Выводы б8
3. Испытание взрывозащитного оітадшельного щита в лабораторных условиях 70
3.1. Цель, метод и средства испытания 70
3.2. Обработка экспериментальных данных 7 5
3.3. Работоспособность кинематической схемы взрывозащитного оградительного щита 78
3.4. Работоспособность конструкции взрывозащитного оградительного щита при статической и динамической нагрузках 86
3.5. Монтаж и демонтаж секции механизированной крепи с взрывозащитным оградительным щитом 92
Выводы 95
4. Испытание секций механизированной крепи с взрывозащитньми оградительными щитами в производственных условиях 96
4.1. Цель и условия проведения промышленных испытаний 96
4.2.Сравнительная оценка эффективности рекомендуемого варианта монтажа секции механизированной крепи 98
4.3.Исследование надежности защиты забойного оборудования от ударных нагрузок и возможности постепенного выпуска отбитой горной массы на конвейер 99
4.4. Величина и характер воздействия нагрузок на взрывозащитный оградительный щит при ведении взрывных работ в очистном забое 101
4.5. Влияние взрывной отбойки полезного ископаемого на устойчивость механизированной крепи 108
4.6. Разработка средств доставки марганцевой руды из очистных забоев 114
4.7. Производительность лавы при црименении взрывозащитных оградительных щитов предложенной конструкции 118
Выводы 124
Заключение 12?7
Список литературы 129
Приложения 137
- Классификация и анализ работы существующих взрывозащитных оградительных щитов
- Кинематическая схема взрывозащитного оградительного щита и расчет его основных па -раметров
- Работоспособность кинематической схемы взрывозащитного оградительного щита
- Величина и характер воздействия нагрузок на взрывозащитный оградительный щит при ведении взрывных работ в очистном забое
Введение к работе
Горнодобывающая промышленность характеризуется тяжелыми ус -ловиями труда. При этом, процессы добычи полезного ископаемого требуют значительного количества рабочих. В связи с этим,большое народнохозяйственное значение имеет в данной отрасли осуществление комплексной механизации производственных процессов.
С 1970 года на рудниках Чиатурского месторождения марганца начали внедрять и в настоящее время широко применяются механизированные выемочные комплексы КМ-81Э. Применение указанных комплексов значительно повысило объем добычи и производительность труда рабочих, резко сократило расход лесоматериалов и снизило себестоимость одной тонны добытой руды /I/.Однако, они не в полной мере удовлетворяют горнотехническим условиям Чиатурского месторождения. Это вызвано тем, что современные очистные комбайны , входящие в механизированные комплексы, неработоспособны в уело -виях чиатурских рудников.
В связи с неоднородностью руды, крепость которой меняется по всей мощности пласта от 2 до 10 и более С по шкале проф. М.М.Протодьяконова)/2,3/ на исполнительных органах комбайнов возникают большие динамические нагрузки, в результате чего они быстро выходят из строя. По этой причине на чиатурских рудниках отбойка руды в очистных забоях,оборудованных выемочными комплексами, ведется буровзрывным способом, а комбайны используются лишь для погрузки отбитой руды на конвейер и оформления забоя.
Необходимо отметить,также,что в условиях чиатурских рудни -ков и скребковые конвейеры не обеспечивают нормальную работу механизированных выемочных комплексов./4/. При транспортировке руды мелкие ее частицы интенсивно прилипают к рештакам (особенно в их направляющих частях), вызывая частые заклинивания рабочего органа конвейера, повышение интенсивности изнашивания и разрыв -тяговых цепей.
Применение буровзрывных работ в очистных забоях, обуславливает необходимость защиты оборудования выемочного механизированного комплекса. Дело в том, что при ведении буровзрывных работ ударная воздушная волна взрыва и разлетающиеся куски разрушен -ной руды воздействуют на гидрокоммуникации механизированной крепи и выводят их из строя. При этом получают повреждения и основные узлы механизированной крепи - гидравлические стойки /5/.Кроме того ,в связи с быстропротекающим процессом отбойки руды скребковые конвейеры мгновенно заваливаются отбитой рудной массой , вследствие чего .происходит их перегрузка.
Для защиты гидрокоммуникаций и гидравлических стоек механизированной крепи от воздействия ударных воздушных волн взрыва и разлетающихся кусков отбитой руды, на рудниках Чиатурского месторождения марганца применяются взрывозащитные оградительные щиты. Они, хотя и выполняют возложенные на них функции по защите забойного оборудования,однако характеризуются существенными недостатками: затрудняют применение в очистных забоях колонковых электросверл для бурения шпуров; не обеспечивают защиту скреб -ковых конвейеров и гидравлических стоек механизированной крепи от воздействия динамических нагрузок и др., вследствие чего производительность выемочных комплексов на указанных рудниках пока еще низка.
Основным направлением экономического и социального развития СССР на І981-1985 годы и на период до 1990 года предусматривается "Обеспечить опережающее развитие сырьевой базы черной металлургии. Повысить извлечение компонентов из добываемых руд, увеличить содержание железа, марганца, и хрома в концентратах"./6/.
На Чиатуреком месторождении повышение объема и качества добы- той руды не возможно без создания более совершенных взрывозащит-ных оградительных щитов.
В настоящее время над этой проблемой работают такие институты как "Гипроуглемаш , "Гипроникель", ИГДС ЯФ АН СССР, ДГИ,ИПКШ АН СССР, ИГМ АН ГССР и др. К этой проблеме большой интерес проявляют и за рубежом. Так например, ЖМ АН ГССР имеет творческие связи по данному вопросу со специалистами ГДР и НРБ /7,8,9/.
Данная диссертационная работы посвящена разработке нового направления в создании взрывозащитннх оградительных щитов и исследованиям их в лабораторных и производственных условиях.
Решение задачи по созданию и внедрению взрывозащитного огра -дительного щита новой конструкции позволит получить значительный экономический и социальный эффект.
Цель -работы: повышение надежности и производительности механизированного выемочного комплекса путем защиты его оборудования от динамических нагрузок, создаваемых при взрывной отбойке полезного ископаемого.
Научная идея работы. Ив теории удара известно, что при соударении двух тел на границе их соприкосновения возникают высокие ударные силы. Силы, возникающие при ударе отбитых взрывом кусков полезного ископаемого, на поверхности забойного оборудования настолько велики, что они вызывают их разрушение или сильные по -верхностные деформации.
Уменьшение силы удара позволит без ущерба для работоспособности взрывозащитного оградительного щита, значительно сократить его габариты и массу, то есть металлоемкость, что вполне отвечает требованиям основного направления экономического и социального развития нашей страны, в котором указано: " Повысить в оптимальных пределах единичные мощности машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемкости, энергопотребления и снижения стоимости на единицу конечного полезного эффекта". /6/.
Задачи исследований. Ддя достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- проанализировать существующие конструкции взрывозащитных оградительных щитов и на этой основе наметить пути их дальней -шего совершенствования;
- установить функции взрывозащитного оградительного щита в составе выемочного комплекса оборудования при отбойке полезного ископаемого буровзрывным способом;
- разработать кинематическую схему и конструкцию взрывозащитного оградительного щита с упругими опорами, а также принцип его действия;
- разработать метод расчета величины динамических нагрузок на взрывозащитный оградительный щит с упругими опорами при взрывании шпуровых зарядов в очистном забое;
- исследовать секции механизированной крепи с взрывозащит ными оградительными щитами с упругими опорами в лабораторных и производственных условиях.
Методы исследований. При обосновании функций взрывозащитного оградительного щита в составе выемочного механизированного комплекса, разработке его принципа действия и конструкции использо -ван метод научного анализа и обобщения производственного опыта. Для установления величины ожидаемых динамических нагрузок на взрывозащитном оградительном щите применен метод математического анализа. Величины же фактических динамических нагрузок на взрывозащитном оградительном щите и на секции механизированной крепи определяли экспериментальным путем. Обработка результатов исследований выполнена с привлечением методов математической статистики.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработана кинематическая схема взрывозащитного огради -тельного щита (Авт.св.СССР Ш 783480 /II/ и 968442 /12/);
- разработан экспериментально-аналитический метод расчета динамических нагрузок на взрывозащитный оградительный щит с упругими опорами, возникающих в результате воздействия на него ударной воздушной волны;
- установлен характер действия динамических нагрузок на взры-возащитный оградительный щит с упругими опорами и характер передачи этих нагрузок на секцию механизированной крепи в условиях взрывной отбойки в очистных забоях чиатурских рудников;
- сформулированы необходимые условия устойчивости механизированной крепи при взрывной отбойке полезного ископаемого с учетом воздействия ударных нагрузок на взрывозащитный оградительный щит;
- на основании анализа существующих средств доставки и выяв -10 ления их положительных и отрицательных сторон разработана и исследована конструкция забойного конвейера, удовлетворяющая предъявляемым к нему требованиям в условиях очистных забоев чиатурских рудников ( Авт.св.СССР № 752050).
В диссертационной работе защищаются:
- кинематическая схема взрывозащитного оградительного щита и принцип его работы;
- метод расчета основных параметров взрывозащитного огради -тельного щита с упругими опорами и величины силовых нагрузок на него со стороны забоя во время его взрывного разрушения;
- конструкция взрывозащитного оградительного щита с упругими опорами;
- результаты лабораторных и производственных экспе именталь-ных исследований взрывозащитных оградительных щитов с упругими опорами;
- условия устойчивости механизированной крепи при взрывании массива полезного ископаемого;
- конструкция забойного конвейера, предназначенного для ра -боты в условиях чиатурских рудников.
Практическая ценность работы заключается в снижении дина -мических нагрузок на секции механизированной крепи, позволившие уменьшить металлоемкость взрыво защитных оградительных щитов на 30$, продлить срок службы механизированной крепи и других машин и механизмов выемочного комплекса, увеличить производительность последнего на 30% и повысить безопасность ведения горных работ.
Реализация работы. Результаты исследований использованы институтом Типроуглемаш" при создании механизированных выемочных комплексов для рудных месторождений ( см. приложение I).
При непосредственном участии автора изготовлены четыре взры-возащитных оградительных щита на упругих опорах и испытаны на РУ им.З.А.Патаридзе(Ахали-Итхвиси) ПО "Чиатурмарганец". В ЦЭММ ПО "Чиатурмарганец" изготавливается комплект (40 м) взрывозащит-ных оградительных щитов для внедрения его на данном предприятии (см.приложение П).
Апробация работы. Результаты работы и отдельные ее положения докладывались на техническом семинаре научно-технического Чиатурского общества черной металлургии "Оптимальные методы планирования горных работ" (г.Чиатура, 1978 г.), на всесоюзной IX конференции молодых ученых Института проблем комплексного освоения недр АН СССР "Физико-технические проблемы добычи и обогаще -ния полезных ископаемых"(г.Москва, 1979 г.), на I республиканс -кой научно-технической конференции молодежи "Проблема наук о Земле" (г.Тбилиси, 1978г.), на II республиканской научно-техничес -кой конференции молодежи "Проблема наук о Земле", посвященной ПО-летию со дня рождения В.И.Ленина (г.Тбилиси, 1980 г.), на III республиканской конференции молодежи "Совершенствование технологии и механизации добычи полезных ископаемых", посвященной 60-летию образования СССР и 25-летию основания ИГМ им.Г.А.Дулу -кидзе АН ГССР (г.Тбилиси, 1982 г.), на заседании профессорско -преподавательского состава кафедры Jfc 32 порных машин, рудничных стационарных установок и транспорта и сотрудников горного факультета ГПИ им.В.И.Ленина (г.Тбилиси, 1982 г.), на объединенном се -минаре лабораторий ИГМ им.Г.А.Цулукидзе АН ГССР (г.Тбилиси, 1982 г.), на ученом совете ИГМ АН ГССР (г.Тбилиси, 1983 г.), на заседании Совета п/организации научно-технического общества ЧМ ПО "Чиатурмарганец" (г.Чиатура, 1984 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 печатных работах.
Объем тэаботы. диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы ( 75 наименований) и приложений. Работа содержит 163 страницы машинописного текста, из них 44 иллюстрации на 38 страницах и 3 таблицы. Приложения к диссертационной работе составляют 27 страниц.
Вопросы, разработанные в диссертационной работе, относятся к проблеме (3.2.1) "Добыча твердых полезных ископаемых". Они предусмотрены республиканской целевой комплексной научно-техничес -кой программой и программой по решению научно-технических проб -лем Грузинской ССР на І98І-І985 годы Р-0.08.02; 02.01.10 "Усовершенствовать механизированный комплекс ОКМР с учетом динамических нагружений"), а также программой проведения научно-исследо -вательской работы, в выполнении которой автор принимал участие в качестве ответственного исполнителя - "Исследование средству обеспечивающих работу скребковых конвейеров и защиту секций механизированной крепи при ведении взрывных работ в очистных забоях на чиатурских рудниках"( инв. № 0283.0070152, № Госрегистрации 01.83.0069899), 1983 г. /13/.
Автор выражает глубокую благодарность член-корреспонденту АН ГССР, доктору технических наук, профессору И.И.Зурабишвили за оказанную помощь в процессе выполнения работы и кандидату технических наук И.Я.Калатозишвили за ценные советы при проведении лабораторных и производственных испытаний взрывозащитных огради -тельных щитов.
Автор благодарит также сотрудников отдела горнорудных комплексов института "Гипроутлемаш" и инженерно-технических работников ПО "aтypмapгaнeц" за деятельную помощь в решении вопросов, связанных с практическим использованием результатов научных ис -следований.
Классификация и анализ работы существующих взрывозащитных оградительных щитов
В работе /7/ приведена классификационная схема механизированных крепей с оградительными устройствами.
По этой классификации схемы механизированных крепей, пред -назначенные для работы в условиях взрывной отбойки полезного ископаемого, разделены по их технологическим признакам.
При анализе существующих взрывозащитных оградительных щитов мы воспользовались указанной классификацией. Однако, так как данная работа посвящена созданию нового взрывозащитного огради -тельного щита более совершенной конструкции, то существующие щиты мы рассматривали по их конструктивным признакам и в соответ -ствии с этим составили другую классификационную схему(рис.I.I).
По предложенной классификации взрывозащитные оградительные щиты по конструктивным признакам разделены на две основные группы: жесткие и податливые, а по принципу действия - на три: неуправляемые, управляемые и комбинированные (рис. I.I).
Под управляемыми щитами понимаются конструкции, которые в зависимости от выполняемых операций по добыче полезного ископаемого, могут быть переведены из одного положения в другое, не меняя при этом местонахождения секций механизированной крепи.
Жесткие управляемые щиты по принципу перемещения относительно линии очистного забоя делятся на: передвижные вдоль линии очистного забоя; - передвижные поперек линии очистного забоя. Передвижные вдоль линии очистного забоя щиты имеют самостоя -тельное управление и конструктивно не связаны с секциями механизированной крепи, а щиты, передвижные поперек линии очистного забоя, конструктивно связаны с секциями крепи. Последние, в зависимости от расположения оси поворота щита, делятся на: - щиты, поворотные вокруг вертикальной оси; - щиты, поворотные вокруг горизонтальной оси. Податливые управляемые щиты в отличие от жестких управляемых щи тов имеют упругие опоры. Они по принципу выпуска отбитой массы -полезного ископаемого делятся на: - телескопические; - складывающиеся.
Передвижной вдоль линий очистного вабоя щит (рис. 1.2) состоит из самого щита I, направляющей 2, установленной за скребковым конвейером 3, деревянных балок 4, закрепленных на щите со стороны выработанного пространства и лебедки 5 с канатами 6. /25/.
Щит I устанавливается в направляющей и посредством балок 4 упирается на гидравлические стойки секции механизированйой крепи.
Принцип действия щита заключается в том, что до начала взрывных работ он при помощи лебедки 5 и канатов 6 перемещается вдоль линии очистного забоя и устанавливается перед группой од -новременно взрываемых шпуров (канаты остаются в натянутом поло -жении). После взрывания указанной группы шпуров и зачистки забоя от взорванной массы, щит перемещается и устанавливается перед новой группой шпуров, подготовленных для взрывания и т.д.
Анализ конструкции и принципа работы передвижного вдоль линии очистного забоя щита показывает, что по сравнению с другими средствами защиты секции механизированной крепи от динамических нагрузок, он имеет определенное преимущество - характеризуется простотой конструкции и малой металлоемкостью. Вместе с тем он имеет ряд существенных недостатков: - не обеспечивает защиту скребкового конвейера от перегрузок; - гидравлические стойки не обеспечены надежной защитой от динамических нагрузок; - перемещение щита до очистки забоя от взорванной массы невозможно, что существенно увеличивает продолжительность выемочного цикла; - с изменением мощности пласта необходима реконструкция щита; - невозможно одновременное ведение взрывных работ по всей длине очистного забоя. Поворотные вокруг вертикальной оси взрывозащитные огради -тельные щиты, как и все другие конструкции, устанавливаемые на секциях крепи, перед взрывом создают вдоль забоя сплошное перекрытие, защищающее оборудование от динамических нагрузок. После взрыва и зачистки забоя щиты поворачивают и создают благоприятные условия для бурения шпуров и работы взрывника. Поворот щитов I (рис. 1.3 а,б) осуществляется вручную (а) или с помощью гидродомкрата 2 (б). /26/. К недостаткам этих щитов относятся: - жесткость конструкции и непосредственный контакт с приза бойными стойками секции крепи, обуславливающие воздействие на них высоких динамических нагрузок; - щиты не обеспечивают защиту забойного конвейера. Поворотный вокруг горизонтальной оси телескопический взрыво защитный оградительный щит состоит /7,27/ из двух, верхней I и нижней 2 частей, закрепленных соответственно на рамах 3 и 4, и подвешенных с помощью валиков 5 на верхняке 6 секции крепи. Для поворота щита имеются два гидродомкрата 7, а для его телескопи -ческой раздвижки и сокращения - гидродомкрат 8 (рис. 1.4).
Кинематическая схема взрывозащитного оградительного щита и расчет его основных па -раметров
Предалгаемая кинематическая схема взрывозащитного оградительного щита представлена на рис. 2.3, где: I- секция механизированной крепи, 2- щит, состоящий из верхней 3 и нижней 4 частей,шар-нирно соединенных между собой, 5- упругая опора-рессора, 6- гидравлический домкрат с замковым ползуном 7, 8- гидравлический домкрат для поворота щита в вертикальной плоскости, 9- верхняк секции механизированной крепи с козырьком 10, II- гидравлическая стойка крепи, 12- конвейер.
Как видно из рис. 2.3 кинематическая схема взрывозащитного оградительного щита, согласно разработанной выше схеме, представляет собой систему с одной степенью свободы на упругих опорах. Щит подвешен на верхняке секции механизированной крепи. Во время ведения взрывных работ он опущен вниз и прикрывает гидрокоммуни-кации и гидравлические стойки механизированной крепи, а также скребковый конвейер. При бурении же шпуров и перемещении комбайна вдоль очистного забоя он приподнят вверх - находится у кровли пласта (ем.пунктирную линию) и не является помехой для примене -ния других забойных машин и механизмов.
На чиатурских рудниках взрывание шпуровых зарядов осуществляется огневым способом. Поэтому заряды взрываются с некоторым интервалом, зависящим от скорости горения отрезков огнепроводного шнура /38/, в связи с чем взрывозащитные оградительные шиты получают динамическую нагрузку не одновременно.
Исходя из этого,упругие опоры щитов рассчитываем на воздей -ствие взрыва того шпурового заряда, который создает максимальную нагрузку на щит. Нагрузка, приходящаяся на упругую опору щита, согласно рис. 2.1, равна /39/ где Г4, \2 и г3 - нагрузки на упругую опору, вызываемые дейст вием ударной воздушной волны взрыва на вертикальную и наклонную части щита, Н.
Подставляя в формулу (2.7) выражения (2.8), (2.9), (2.10) и (2.II), получим формулу для определения ожидаемой максимальной нагрузки на упругую опору щита разработанной кинематической схе В зависимости от вида крепи и горнотехнических условий выработки, взрывозащитный оградительный щит предлагаемой кинемати -ческой схемы будет иметь соответствующий оптимальный угол наклона ( О ). Из треугольника (рис. 2.1) следует, что
Из формулы (2.13) видно, что угол зависит от мощности разрабатываемого пласта, ширины скребкового конвейера и запаса податливости щита у нижней его кромки. Так, например, для вы -емочного комплексного оборудования КМ-81Э, применяемого на чиа-турских рудника, с учетом максимально допустимого для данных условий перемещения нижней кромки щита ( Пі = 120 мм) угол 0(равняется 25.
Нагрузка на щит вызывает деформацию его упругой опоры,то есть перемещение щита в сторону выработанного пространства лавы. В этом случае перемещение нижней кромки щита не должно превысить расстояние от первоначального положения щита до призабойного борта конвейера ( П \ )» так как дальнейшее ее движение вызовет раскрытие рештаков. Величина прогиба, удовлетворяющая условию упругой опоры, ис -ходя из равенства треугольников ОДБ и ОГВ (рис. 2.1), будет соответствовать
Работоспособность кинематической схемы взрывозащитного оградительного щита
В связи с тем, что в работе кинематической схемы взрывозащитного оградительного щита существенную роль выполняет ползун (см. параграф 2.5) в первую очередь необходимо было установить его оптимальные параметры.
Как показал анализ кинематической схемы разработанной конст -рукции для поднятия и опускания щита достаточно использование, входящего в комплект механизированной крепи, гидравлического домкрата типа 2М81Э-56 /49/, который характеризуется максимальной раздвижностьго штока - 400 мм. С целью унифицирования всех домкратов управления щитом было решено и для перемещения ползуна в направляющем использовать домкрат указанного типа.
Исходя из этого и принимая во внимание то, что величина полезной части и той части ползуна, которая при рабочем положении щи -та остается в направляющей ( (J и -о ), определяются соответственно ходом штока домкрата и габаритами последнего, общая длина ползуна ( -с ) составила 860 мм. Эта величина как и требовалось не превышает длину верхней части щита. Высота ползуна (и ) в поперечном сечении (R F\ , см. рис.2.9) при Ц- 122 мм, о = 4,9 мм и материала "сталь-3" (_0 Jиэг = = 21 кЦ/см2)/ / согласно выражений (2,31), (2.32) и (2.33 ) составила 140 мм.
Как показали предварительные эксперименты оптимальная величина утла /?» при котором достигается частичное раскрытие реш -таков конвейера и приведение нижней части щита в рабочее положение с минимальным усилием, составляет 17. При этом центр тяжести нижней части щита находится на расстоянии 2/3 от ее нижней кромки.
Определение оптимальной величины угла наклона полезной поверхности ползуна относительно его цродольной оси ( 0 ) осуществлялось путем изменения указанного угла в пределах 0-І- 20. Дальнейшее увеличение угла 0 было нецелесообразно, так как связано с уменьшением длины полезной части ползуна.
Как показали эксперименты наилучший эффект в управлении щитом достигается при 0 - 12. В данном случае требуется минимальное усилие для придания нижней части щита полного рабочего положе -ния. При меньшем значении утла 0 , как это следует из рис.3.3, давление рабочей жидкости в домкрате ползуна сначала постепенно, а затем ( при 0=8) резко возрастает, что обусловлено заклиниванием нижней части щита ползуном. Что же касается увеличения утла свыше 12, хотя давление рабочей жидкости в домкрате ползуна уменьшается, однако не обеспечивается придание нижней части щита полного рабочего положения.
Для испытуемо&.конструкции взрывозащитного оградительного щита величины 2Г и -Q , исходя из выражений (2.34) и (2.35), соответственно составили 5,5 см и 12,1 см.
Опыты по установлению работоспособности кинематической схемы внрывозащитного оградительного щита проводились при различных положениях последнего, что достигалось соответствующей очередноетыо включения гидравлических домкратов II и 20 ( рис. 2.5). При этом усилия, развиваемые указанными домкратами определяли путем измерения давления рабочей .жидкости в их полости. Испытания проводили как при статической нагрузке, так и без нагрузки на щит. Результаты испытаний даны в таблице 3.1.
Как видно из таблицы при выполнении операций по переводу щита из рабочего положения в исходное, максимальное усилие(5,8 кН) и давление рабочей жидкости в гидравлической системе (1650 кПа) требуются в момент начала поворота нагруженной нижней части щи -та (рис. 3.4). На основании измерения давления рабочей жидкости в полостях гидравлических домкратов в соответствии с поворотом щита и рас -стоянием перемещения ползуна в направляющем установлены взаимо -связи между указанными параметрами, которые представлены на рис. 3.5 и 3.6.
Сопоставление данных таблицы 3.1 с техническими характеристиками использованного типа гидравлического домкрата позволило заключить, что он может быть успешно применен как для поднятия и опускания щита, так и для перемещения ползуна в направляющей.
Проведенные исследования выявили, что разработанные кинематическая схема и конструкция ползуна обеспечивают хорошую управляемость взрьшозащитным оградительным щитом.Так,например,на его перевод из рабочего положения в исходное, затрачивается всего 23 24 с, а на возвращение в рабочее положение щита - 30 32 с.
Испытание на стенде подтвердили предположение о том,чтовзры-возащитный оградительный щит,находящийся в верхнем горизонталь-ном(исходном) положении,при аварии в его гидросистеме не может опуститься вниз полностью. Опоры,на которые подвешены и в рабо Результаты испытания кинематической схемы щита чем положении опирается щит, после частичного самоопускания последнего надежно фиксируют его (рис. 3.7). Кромет того, экспериментально было доказано, что конструкция, в случае необходимости проведения ремонтных работ под секцией крепи, позволяет поднять щит вверх в раскрытом виде (вспомогательное положение) и тем самым обеспечить в обнаженной части кровли свободный и бе -зопасный доступ обслуживающему персоналу к узлам секции механизированной крепи и забойного конвейера (рис. 3.8).
Величина и характер воздействия нагрузок на взрывозащитный оградительный щит при ведении взрывных работ в очистном забое
Работоспосбность механизированного комплекса находится в прямой зависимости от сопротивляемости взрывозащитных огради -тельных щитов ударным нагрузкам, воздействующим на них при взрывной отбойке полезного ископаемого. Поэтому определение последней имеет первостепенное значение.
Для определения фактической сопротивляемости взрывозащитных оградительных щитов разработанной конструкции, в первую очередь, необходимо было установить величину ударной нагрузки и характер ее воздействия на щиты. С этой целью при ведении взрывных работ с помощью магнитоэлектрического осциллографа K-I2-22 с усилителем 8-АНЧ-7м (рис. 4.3) проводилась запись сигналов, получаемых от тензосопротивлений, прикрепленных на упругой опоре щита (рис. 4.4) и от тензоманометра (рис. 4.5), смонтированного на приза -бойной гидравлической стойке.
Отбойка руды при ведении осциллографических записей осуще -ствлялась по действующему на руднике паспорту буровзрывных ра -бот, согласно которому в очистном забое против каждого щита размещалось 4 шпуровых заряда. Взрывание их- производилось поочеред-А но - снизу вверх.
Как следует из анализа полученных осциллограмм, характерная из которых представлена на рис. 4.6, при взрывании первого, самого нижнего шпурового заряда, щит получает ударную нагрузку вначале от ударной воздушной волны (рис. 4.6 а,1), при которой он приводится в колебательное движение, а затем от нагружений отбитой рудной массой, в результате чего он постепенно прогибается до определенной величины (рис. 4.6 а,И). С момента завершения разрушения руды от взрыва первого заряда, под влиянием усилия прожатых упругих опор щит начинает возвращаты&я в исходное положение и разгружается (рис. 4.6 а, Ш). Однако разгрузка происходит частично - до определенной величины, и щит остается под воздействием остаточной статической нагрузки.
При взрывании второго и третьего шпуровых зарядов характеры воздействия упругих нагрузок на щит аналогичны описанному, с той лишь разницей, что величины их постепенно убывают, а оста -точные статические нагрузки возрастают (рис. 4.6 б,в). Влияние на щит взрыва четвертого шпурового заряда, по сравнению с предвдущими, незначительно (рис. 4.6 г).
Описанный характер воздействия ударных нагрузок на щит объясняется тем, что ,во-первых, при взрывании первого шпурового за -ряда, из-за наличия в очистном забое лишь одной свободной по -верхности, разрушенная руда отбрасывается в сторону щита и на -гружает его (рис. 4.7 а), а во-вторых, последующие взрывы происходят уже при двух свободных поверхностях, то есть при более благоприятных условиях, обеспечивающих увеличение доли полезно-используемой энергии заряда ВВ и перемещение основной горной массы в сторону почвы пласта (рис. 4.7 б) /60,61/. В результате увеличения массы щита за счет его нагружения разрушенной, при взравании первого шпурового заряда, горной массой, уменьшения при последующих взрывах параметров ударной воздушной волны и массы кусков отбитой руды, отбрасываемой в сторону щита, влия -ние ударных нагрузок на взрывозащитный оградительный щит существенно снижается., Именно поэтому нагрузки, вызываемые взрыванием остальных трех шпуровых зарядов, даже в общей сложности не превышают нагрузку, воздействующую на щит в случае взрыва первого заряда.
В связи с тем, что фактическая максимальная нагрузка на щит в наших условиях (48 кН) в 1,2 раза превышает ее значение,.полученное аналитическим путем (40 кН; см. параграф 2.2), в расчетной формуле (2,12) необходимо внести соответствующий поправоч -ный коэффициент, и онапримет следующий вид. где ГЛ - поправочный коэффициент и равен 1,2.
Как это было отмечено выше (см.параграф 2.3), в момент взрыва шпуровых зарядов нагрузки на взрывозащитныи оградительный щит могут вызвать мгновенное увеличение давления рабочей жидкости в полости призабоиной стойки секции механизированной крепи.
С целью выяснения этого вопроса проводились записи сигналов от тензоманометра, смонтированного на призабоиной стойке секции крепи. Осциллограммы показали, что при взрывании шпуровых зарядов в полости призабоиной гидравлической стойки давление рабочей жидкости возрастает незначительно и составляет всего ІбООкПа, что при первоначальном его даже максимальном значении 22400кПа, согласно работ /62,63/ не является опасным для работоспособности стойки.
