Файл: Казьмин, В. М. Вероятностный метод анализа контактного взаимодействия забойных крепей с боковыми породами.pdf

Преимущества рессорных и поджимных консолей перед сплошными жесткими в смысле контактируемости с кровлей известны. Однако в свете изложенного целесообразно применять их в качестве дополнения к жестким, но не взамен жестких консолей или в качестве выдвижных консолей временного крепления, как это предусмотрено конструкцией механизированной крепи "Донбасс".

Рассмотрим особенности контактируемости с кровлей балочных и плитовых перекрытий.

Из рис. 3.2 (эпюры 1 и l'; 3 и 3') видно, что вероятность контактирования балочного перекрытия менее, чем плитового. Причина состоит в том, что балочное перекрытие имеет два "гарантированных" пятна контактов, а плитовое при учете силовых и несиловых контак­ тов - три. В результате на каждую часть, расположенную слева и спра­ ва от равнодействующей, в случае балочного перекрытия приходится один контакт, а в случае плитового - в среднем 1,5 контакта. Вероят­

ность же контактирования условных участков перекрытия в рассматривае­ мом случае составляет:

т.е. вероятность контактирования равновеликих условных участков плитового перекрытия в 1,5 раза более, чем балочного.

Это обстоятельство необходимо учитывать при конструировании сек­ ций крепи и назначении расстояния между секциями.

Однако здесь целесообразно обратиться к физическому смыслу по­ нятия вероятности контактирования. Приведенные выше величины в е ­ роятностей говорят о том, что на каждые 100 балочных перекрытий будет в среднем приходиться 25 контактов на рассматриваемых участ­ ках, а на каждые 100 плитовых перекрытий - 37,5 контактов. Посколь­ ку от ширины перекрытий зависит и расстояние между секциями, ха­ рактеризовать -контактируемость перекрытий по участкам правомерно количеством контактов, приходящихся в среднем на 1 м длины лавы. Так, при расстоянии между секциями крепи М-100, имеющими балоч­ ные перекрытия, 0,675 м и при расстоянии между секциями крепи М-87Д, имеющими плитовые перекрытия, 0,95 м при прочих равных ус­ ловиях количество контактов с кровлей, приходящихся на 100 м, при

крепи М-100 составит 25 : 0,675 = 37 и при крепи М-87Д —37,5:0,95 = = 37 (на 1 м лавы в том и другом случае 0,37 контакта). Это дает основание констатировать, что соотношение расстояний между сек­ циями крепей с балочными и плитовыми перекрытиями в рассмотрен­ ном случае выбрано, с точки зрения контактируемости, правильно.

Рассмотрим особенности взаимодействия с кровлей различных ва­ риантов конструкции крепи типа "Донбасс" и "Галлик". Будем счи-

69

тать, что гидроопоры расположены симметрично по отношению к кон­ солям забойной и посадочной частей перекрытия, а люфт в шарнир­ ном соединении позволяет обеим частям перекрытия принимать устой­ чивое положение, контактируя только с кровлей.

Из рис. 3.3 видно, что если и забойная и посадочная части пере­ крытий имеют плитовую конструкцию, то контактирование крепи с кровлей по всей ширине лавы будет равномерным. Если же применена пятистоечная схема крепи с одной призабойной стойкой под балочным верхняком, то вероятность контактирования с кровлей призабойной части перекрытия уменьшается в 1,5 раза. В случае же применения шестистоечной схемы с двумя призабойными стойками под обособлен­ ными балочными верхняками вероятность контактирования призабой­ ной части перекрытия будет в 2 раза выше вероятности контактиро­ вания той же части перекрытия пятистоечной секции и в 1,5 раза выше вероятности контактирования посадочной части перекрыл и.

Известно, что хорошее контактирование крепи с кровлей на приза­ бойном участке играет чрезвычайно важную роль, поэтому наилучшим вариантом, из рассмотренных следует считать шестистоечную конструк­ цию крепи.

Перспективным с изложенных позиций представляется конструирова­ ние крепей, имеющих два и более обособленных балочных верхняка над каждой призабойной стойкой.

Что касается равномерности распределения сопротивления крепи рас­ смотренного типа по ширине лавы, то это требование может быть вы­ полнено лишь при условии равного суммарного сопротивления гидроопор, находящихся под каждой из частей составного перекрытия. В связи с этим также целесообразно вместо двух рядов стоек под посадочной ча­ стью перекрытия оставить один ряд, расположив его посредине. Харак­ тер контактируемости крепи с кровлей и распределения.сопротивления при этом не нарушится.

Останавливаться .подробно на преимуществах шарнирного перекрытия перед сплошным с точки зрения контактируемости и распредепяемости сопротивления нет необходимости, поскольку это неоднократно дока­ зывалось как экспериментально, так и в результате логических с о о б -, ражений.

70

Выявленные в результате вероятностной оценки низкое сопротив­ ление призабойных консолей жестких частей перекрытий и концентра­ ция сопротивления крепи над серединой междустоечного участка (в случае одинакового сопротивления гидроопор) послужили причиной про­ ведения исследований механизма контактного взаимодействия в целях поиска конструктивных решений, позволяющих, с одной стороны, умень­ шить нежелательную концентрацию сопротивления крепи в пределах междустоечного участка и, с другой - увеличить сопротивляемость жестких консолей вблизи забоя [2 7 ]. Поскольку исследование вероят­ ностной модели взаимодействия с кровлей лавокомплекта секций с плитовыми перекрытиями значительно сложнее, чем с перекрытиями ба­ лочными, и в то же время вероятностные характеристики распределения сопротивления крепи по ширине поддерживаемого пространства отли­ чаются не столь существенно, перекрытия принимались балочными. При рассмотрении существа процесса контактного взаимодействия перекры­ тий с кровлей в целях выявления причин неравномерности распределе­ ния сопротивления и путей повышения сопротивляемости консолей ис­ пользовался перебор вариантов контактирования, а затем при даль­ нейших расчетах были применены формулы.

Обратимся вновь к рис. 2.4 и табл. 2.2 и 3.1. Нас интересует в первую очередь сопротивляемость лавокомплекта секций крепи на кон­

противления секции на участке 5 при каждом из вариантов контакти­ рования, приняв, что центры пятен контактов совпадают с серединами участков (графа 2 табл. 3 .1), а также, долю сопротивления секции, приходящуюся на участки второго контакта. Из табл. 3.1 видно, что для сопротивления секции AQ^ на контакте с кровлей участком 5

сольного участка 5 повысилось до 0,304. Если же исключить из числа контактирующих и участок 2 правой части перекрытия, то (см . строку 6 табл. 3.1) среднее сопротивление консоли на участке 5 повысится до

0,357.

Как мы уже знаем, полученное значение среднего сопротивления

не все секции контактируют с кровлей участком 5. Каждая из частей перекрытия секции, расположенная слева или справа от точки прило­ жения равнодействующей суммарного сопротивления гидроопор, будет согласно условию устойчивого положения перекрытия на неровной по­

71

участке (т.е. сопротивления лавокомплекта секций крепи) будет рав­ на произведению 0- и Pj и на рассматриваемом нами участке 5 составит:

с учетом всех вариантов контактирования

Д205 = 0,236-0,2 =0,047;

при отсутствии варианта 5-1

Д205 = 0,304-0,2= 0,061.

Величина A2Q. равна произведению двух сомножителей. Мы же,

допустив отсутствие варианта контактирования 5-1 (т.е. исключив учас­

ложенному выше, вероятность контактирования участка 5, расположен­

72