Введение к работе
Актуальность работы. Одной из основных причин, негативно влияющих на Эффективность подземной добычи угля, является высокая трудоемкость я материалоемкость работ по проведению и поддержанию подготовительных выработок, особенно при неустойчивых вмещающих породах. Несовершенство конструкций крепи затрудняет разработку средств комплексной механизации производственных процессов При проведении подготовительных выработок, увеличивается их протяженность, повышаются затраты на поддержание. Поэтому исследования, направленные на обеспечение устойчивости выработок путем совершенствования крепей на основе разработки методов расчета, раскрывающих резервы их несущей способности, являются важными и актуальными.
Цель работы. Установление закономерностей формирования нагрузок на шахтную крепь при ее взаимодействии с массивом пород в условиях образования зон дивергенции па контактах и совершенствование на этой основе методики оценки и несущей способности крепей подготовительных выработок угольных шахт для выбора шірамеїрои паспортов крепления, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности ведения горных работ.
Идея^4 работы. Определении несущей способности и перемещений крепей подготовительных выработок как элементов системы крепь - массив с учетом возможности появления зон дивергенции (расхождения) векторов перемещений крепи и пород при их совместной работе.
Метод исследования заключается в анализе результатов исследований условий работы крепей, оценке несущей способности крепей с учетом возможности появления зон дивергенции на контактах элементов системы крепь - массив, численном моделировании на ЭВМ силового взаимодействия крепи с породами, обобщении результатов моделирования.
Научные положения, разработанные лично
соискателем, их новизна: показано, что при работе крепи могут иметь место случаи, когда на отдельных участках периметра выработки нарушается совместность перемещений крепи и массива, вследствие чего образуются зоны дивергенции (расхождения) векторов перемещений крепи и массива, силы взаимодействия передаются не полностью,- условия' работы массива, как правило, ухудшаются, роль крепи в обеспечении устойчивости выработки снижается;
установлено, что основными факторами, влияющими на параметры зон дивергенции- векторов перемещений крепи и массива, являются: характер распределения исходных напряжений в массиве пород: соотношение деформативных характеристик крепи и массива пород; неоднородность-пород, выходящих на контур выработки; скачки кинематических факторов в
4 .
соединительных узлах крепи; форма очертания выработки и плавності сопряжений ее элементов; касательные силы взаимодействия крепи ._< породами, реализующиеся за счет трения и сцепления на контактирующи) поверхностях;
получены зависимости размеров зон дивергенции' от модуш деформации массива и жесткости, элементов крепи, а также о-коэффициента бокового давления в нетронутом массиве;
усовершенствована методика оценки предельных состояний J
несущей способности^ крепей подготовительных выработок угольны;
шахт, обеспечивающая выбор рациональных параметров паспортої
крепления для повышения эффективности и безопасности ведения горны;
работ; " -
обоснованы рекомендации по совершенствованию конструкциі металлической крепи выемочных штреков.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов-1 рекомендаций подтверждаются:
корректным использованием методов строительной механики сопротивления материалов и механики подземных сооружений, уравнениі метода начальных параметров, гармонического анализа і апробированных расчетных моделей, алгоритмов и программ;
удовлетворительной сходимостью результатов расчета и разработанной методике с результатами расчетов других авторої полученных'точными методами теории упругости и механики стержневы систем при контрольных решениях частных задач (в, большинстве случае расхождение не превышает 7-12%).
Научное значение работы заключается в установленії закономерностей формирования несущей способности шахтной крепі взаимодействующей с массивом пород, с учетом возможност возникновения на контактах крепи о массивом зон дивергенции.
Практическое значение работы состоит в разработк усовершенствованной методики автоматизированного расета шахтны крепей, позволяющей проводить многовариантные вычислительны эксперименты на ЭВМ и определять несущую способность крепей с учето зон дивергенции векторов перемещений крепи и массива при и взаимодействии, а также обосновании рекомендаций по конструктивной совершенствованию крепей. ч«
Реализация работы. Основные результаты работы вошт составной частью в систему «САПР крепей подготовительных выработок разрабатываемую ТулГУ совместно с АО ПНИУИ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работ докладывались на заседаниях ученого совета Подмосковного НИУИ
г. Новомосковске (1987-1991 r.r.) и XXV-XXX1V научно-технических
конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула
1989-1998 гг~).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.
Объем работы. Диссертация включает в себя введение, общую характеристику работы, 5 разделов, заключение; содержит 207 страниц машинописного текста, 45 рисунков, 2 таблицы, перечень использованной литературы из 175 наименований и 3 приложения..
Автор выражает глубокую признательность и благодарность канд. техн. наук В.И. Сарычеву за ценные советы и научные консультации при выполнении работы.
