Файл: Воскобоев, Ф. Н. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности крутых пластов в сложных горногеологических условиях.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 52

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Динамическое боковое давление на произвольной глубине, сопутствующее процессу передвижки крепи находится из вы­ ражения

^дин - ^ ст ^дин’

^^

где Кдин - коэффициент динамичности. По данным наших ре­ зультатов экспериментальных исследований Кдин= = 1,5-2.

. Для проектирования механизированных передвижных кре­ пей в общем случае пространственной конфигурации в попе­ речном сечении (с манжетами) и, в частности, для выбора и расчетов оградительных элементов необходимо знать сле­ дующие данные:

1. Горизонтальное (общее) давление (Зст на фронталь­ ную поверхность ограждения.

2. Силы трения, возникающие при взаимодействии ман­ жеты по кровле FK и почве Fn . Расчет оптимальных раз­ меров манжет (рис. 8) ведется из условия предельного рав­ новесия ( самоподдержания) оградительной крепи, когда го­ ризонтальное давление ■закладки равно суммарной величине сил трения манжет о боковые породы:

®СТ= Г ~ F« + F» >

П 7)

где FK - сила трения манжет по кровле;

Р- сила трения манжет по почве.

л*, Кровля

Рис. 8. Схемы расйределения сил на элементы крепи:

а - плоской формы;

б -

с манжетами,

 

равными

мощности пласта; в

-

с

манжетами, равными

по­

ловине мощности пласта; г - с манжетами

по

поч­

ве,. равными половине

мощности пласта

и

наклон­

ной верхней частью

 

горизонтальной

поверхности

53

( 22)

В

свою очередь:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 18)

где

 

~

коэффициент трения манжет

по кровле;

 

 

 

 

 

- коэффициент трения манжет по почве. Учитывая

 

 

 

незначительную

 

разницу между

 

и

для од­

 

" к

-

них и тех же условий, принимаем У

-

р

-

р ;

 

суммарная

нормальная сила,

 

действующая

да

 

 

 

манжету по кровле ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мц - то же, на манжету по почве.

 

 

 

 

 

Выразив

в формулах

(17),

(18)

Q ct )

 

и

 

 

через

средние удельные

нагрузки

и приняв одинаковую ширину ман­

жеты

■£

по кровле и почве,

запишем

условия

предельного

равновесия крепи в решении:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р т =

 

 

* л а -ел )=

+пя ) .

 

 

 

 

(19)

Откуда

 

■е =

Рт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J - ( n K +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После

несложных

преобразований

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о _ т

 

 

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 21)

 

 

 

У

( 2 л .

*

4 fL )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введя

 

 

4

Р

 

 

Р у

—

- а „

получим

выра­

обозначение

п« =а *

жение

 

 

 

 

 

Р

 

«

Р

из

п

 

 

предель­

для определения длины манжет

условия

ного равновесия системы крепь-закладка в следующем виде:

т

* =

+ а п )

Коэффициенты Q-K и й п характеризуют распределение дав:- ления закладки на фронтальные и манжетные поверхности ограждения в зависимости от ряда факторов (длина манжет,

угол падения, состояние и свойства сыпучего

материала,

сжатие сыпучего массива боковыми породами и др.).

По

своему физическому смыслу величины

и й п

являются

своеобразными коэффициентами бокового распора,

получен­

ными опытным путем (табл. 6).

 

 

 

Для обеспечения самопередвижки крепи необходимо, что­

бы боковое давление закладки превышало

суммарные силы

трения, т.е. необходимо соблюдение неравенства

Q CT

F .

Результаты наших исследований, приведенные выше,

по-

54

называют, что. при замене крепи плоской формы в попереч­ ном сечении на крепь с манжетами, общее боковое давление закладки на фронтальную поверхность (в движении) снижа­

ется на 5-15%.

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

а «

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

------- 1 i

т е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со

о

л

 

я

 

те

 

 

 

 

 

Материал

а

я

 

о

 

 

 

 

 

 

£-4

в

ч

в

 

ч

 

к

 

 

о

 

 

 

 

т е

 

в

СО

 

я

 

в

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

со

 

 

я

 

 

 

 

я

 

я „

и в

 

я „

х

 

 

я

 

 

 

 

в

 

я «

>>в

 

I О I

 

со

 

 

 

 

а)

т е те

те 5

с ш

 

*

5

в в

I

я

 

 

 

 

ч

о *

о о

 

*

5

 

 

0)

 

 

 

 

со

Гы ы

f_ Q)

а

 

£

0)

о ш

 

 

2

 

 

 

 

В

о

О £

0) X

 

О

*

°8 .

 

 

я

 

 

 

 

■В

о

в

 

О

 

 

 

а

 

 

 

 

О

о

о

о

 

о

 

я

 

С

 

 

 

 

и

л

л

о

 

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>>

 

в

 

 

 

 

 

 

 

Крупная гра­

90

0,69

0,89

 

0,75

1,12

 

 

Ширина

во

нитная кром­

75

0,80

0,97

 

1,78

2,52

 

 

манжеты

ка

 

 

 

 

всех случа­

У = \,40кг/дм^

60

1,04

0,71

 

3,03

3,42

 

 

ях по кров­

 

 

 

ле и почве

f

= 0,84

45

0,57

0,42

 

4,13

5,04

 

 

равна поло­

/г

=

0,53

 

 

 

 

 

 

вине мощ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ности плас­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

та

 

 

 

 

 

90

0,59

1,56

1,39

0,69

1,72

1,55

 

 

 

 

То

же

75

1,57

1,39

1,17

2,62

3,47

3,25

 

положена

 

 

 

 

60

0,99

1,08

0,84

3,57

4,58

4,17

 

параллельно

 

 

 

45

0,66

0,57

0,61

4,20

5,74

5,66

 

родам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

0,46

0,58

0,53

0,59

1,08

0,83

 

 

 

 

 

 

 

75

0,70

0,60

0,57

1,67

2,32

1,92

 

положена

 

 

 

 

60

0,64

0,54

0,56

2,16

2,64 2,61

 

под углом

 

 

 

 

45

0,53

0,37

0,37

3,14

3,25

2,88

 

55°

к

 

фронтальной

поверхности

Условие компенсирования падений усилий прижатия в креци с манжетами, а также превышение величины трения от расчетной в связи с- неоднородностью условий и колебания­

ми (в сторону уменьшения) мощности пласта,

могут быть

выражены зависимостью

 

QCT = 1,2 F,

(23)

Превышение максимальной величины падения

усилий при­

жатия всего лишь на 5%, предусмотренное

этой

зависимо­

стью, объясняется необходимостью свести

к минимуму ( из

условия самопередвижки) силы трения манжет

и боковые

породы.

 

 

Такой подход оправдан также необходимостью

примене­

ния

в крепях,

передвигающихся за счет

сил бокового давле­

ния

закладки,

дополнительно активных

принудительных

средств передвижения, способствующих гарантированной пе­ редвижке крепи в широком диапазоне изменения условий. В соответствии с методической последовательностью, изложен­ ной выше, разработана математическая модель для анализа силовых усилий взаимодействия ограждений с закладкой, бо­ ковыми породами и угольным забоем, в которой учет влия­

ния определяющих факторов

производится

последовательным

введением соответствующих

коэффициентов.

 

 

 

 

Вид зависимостей, отражающих характер

изменения

по­

следних, полученных путем

отработки

экспериментальных

данных методом математической статистики,

показан

в

табл. 7:

 

 

 

 

 

 

г 'Д е

им

погонная

результирующая бокового

давле­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния закладки и сил трения

о боковые

по­

 

 

роды;

 

 

 

 

 

 

*L

коэффициенты динамичности, соответству­

 

ющие изменяющимся параметрам;

 

 

 

 

 

 

 

 

статистические коэффициенты, учитываю­

 

 

щие изменение давления сыпучего

мате­

 

 

риала на фронтальную поверхность ограж­

 

 

дения в зависимости от исследуемых фак­

 

 

торов (гранулометрический

состав,

 

угол

 

 

падения,

ориентировка

ограждения

в

про­

 

 

странстве, степень смещения боковых по­

 

 

род) ;

 

 

 

 

 

Рсреднее статистическое удельное давление

Р

Р

 

сыпучего на фронтальную поверхность;

 

то же на манжеты по кровле

и почве;

ГК0

> п

-

мощность пласта;

 

 

ПТ

 

л € к М п

-

длина манжет соответственно

по кровле

 

 

 

и почве;

 

56

fL

Л -

коэффициент трения манжет по кровле

и поч—

7 ’' "

W

Be

(

 

 

 

-

коэффициент статического

удельного давления

 

 

на

манжеты, зависящий от

изменения

угла

падения пласта.

Выражение для определения погонной результирующей бо­

кового давления закладки и сил

трения манжет

о

боковые

породы и расчета оптимальных параметров крепей

в

Дина­

мическом

режиме взаимодействия с учетом зависимости ( 13)

и’ данных

табл. 7 представлено в развернутом виде:

 

 

</дм= ( 1,О8+О,ОО2«0 ( 1 +0,040+0,001Q2) ( 1,006+0,014/1 Л )

х

 

Г (1-0.02680 + O.OOOie2 )(1,02 + 0.002^-) р

т

 

 

(25)

XL

 

36,6 У

-

22,35 У* -

13,89

 

 

 

 

- (2,59

- 0,0177ot ) ( 1 , 3 9 4 ^

+ 2,864^ , +1,04у

,

 

 

где Удцн

-

погонная

результирующая бокового

 

давления

 

 

закладки

и силы трения манжет о боковые

по­

 

 

роды.

 

 

 

 

 

 

 

В решении задачи о нахождении оптимальных

 

размеров

манжет исходят из условия наименьшей величины

 

бокового

давления

в

статике,

а

в расчете

крепи на прочность

-

из

наибольшей величины усилия прижатия крепи к забою. Реше­

ние первой задачи на ЭВМ позволило выбрать

оптимальный

режим работы крепи в диапазоне от 0 до 15°,

в

котором

представляется возможным отработать

при

самопередвижке

одним типоразмером крепи пласты мощностью

от 0,5 до 0,8 м

с максимальной величиной колебания от

средней

^20% (тал-

горитм табл. 8).

 

 

 

 

В табл. 9 приводится один из примеров

сопоставитель­

ных данных определения сыпучего материала на оградитель­ ные поверхности крепи различными методами, который по­

казывает удовлетворительную

сходимость результатов, по­

лученных экспериментальным и теоретическим методом.

Ниже приводятся основные

геомеханические

требования

к облегченным передвижным

крепям для разработки тонких

крутых пластов с закладкой длинными очистными

забоями-

лавами.

 

 

1.В механизированных комплексах должна предусматри­

ваться кинематическая связь выемочного

органа с

крепью

в целях использования бокового давления

закладки

для по­

вышения эффективности отбойки угля и обеспечения

прямо­

линейного фронта забоя.

 

 

57

Смотрите также файлы