Разработка теоретических основ динамического взаимодействия механизированной крепи с породами кровли

• Автор: Шеин, Юрий Георгиевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 332 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Принятые обозначения и их размерность

Введение

Глава 1. Динамические и статические нагрузки на крепь.

Состояние вопроса

1.1. Результаты теоретических исследований нагрузок на шахтную крепь

1.2. Измерения нагрузок на механизированную крепь в условиях промышленной эксплуатации

1.3. Испытания шахтных крепей на динамические нагрузки

1.4. Постановка задачи

Глава 2. Методические основы экспериментальных исследований

динамических проявлений горного давления

2.1. Измерительная и регистрирующая аппаратура
2.2. Предварительные исследования реакции гидростойки
крепи на ударные нагрузки. Калибровка аппаратуры
2.3. Параметры динамического нагружения крепи
2.4. Принципы экспериментальных исследований динамических проявлений горного давления в шахтньгх условиях
Глава 3. Теоретические основы расчета консервативной упругопластической системы «кровля - крепь»
3.1. Основные положения
3.2. Определение критических пролётов кровли и некоторых параметров нагружения шахтной крепи
3.3. Характеристики динамической системы «кровля - крепь»
3.3.1. Жёсткость системы
3.3.2. Анализ уравнений движения системы «кровля — крепь»
3.3.3. Анализ значений динамического коэффициента
от характера изменения нагрузки
3.3.4. Внецентренная динамическая нагрузка

3.4. Запаздывание деформаций гидроцилиндра стоек
при динамических нагрузках
Глава 4. Исследование и анализ динамических нагрузок на крепь
в шахтных условиях и их последствия
4.1. Методические основы экспериментов
4.2. Нагрузки при отсутствии выемки угля
4.3. Нагрузки при ведении очистных работ
4.4. Проявления горного давления в забоях сланцевых шахт
4.4.1. Влияние буровзрывных работ
4.4.2. Первичная осадка основной кровли
4.4.3. Металлографический анализ причин разрушения гидростойки
6 4.5. Анализ и обобщение результатов шахтных исследований
Глава 5. Исследования и анализ динамических характеристик
шахтной крепи в стендовых условиях
Г лава 6. Результаты сопоставления расчетных и экспериментальных характеристик системы «кровля - крепь» в условиях динамических нагружений
6.1. Динамические характеристики системы «горные породы -крепление» при землетрясениях
6.2. Расчет реакции механизированной крепи при
^ динамическом нагружении со стороны кровли
Заключение
Список литературы
Приложение

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИХ РАЗМЕРНОСТЬ
Ап - потенциальная энергия деформации, кДж Акин — кинетическая энергия, кДж Act - значение работы гидростойки, кДж Aje - амплитуда вынужденных колебаний, м Aj0 - величина отклонения системы от положения равновесия, м Дс - добротность системы - характеристика затухания колебательного процесса, безразмерная Е - модуль упругости, МПа Еж - модуль упругости жидкости, МПа Fn — площадь рабочей полости гидростойки, м2 Кж - жёсткость гидростойки, МПа м"1 Li — значение шага первичной осадки кровли, м Ь2 - значение шага вторичной осадки кровли, м М — изгибающий момент, кНм
Nqk, Np - суммы сжимающих и растягивающих напряжений для анизотропных материалов, МПа Р — значение силы, кН
Рст - значение силы от статической нагрузки, кН Рдин - значение силы от динамической нагрузки, кН Q - расход жидкости, л/мин R - значение равнодействующей сил, кН
R2 - совокупный коэффициент множественной корреляции, безразмерный Т — период колебаний, с
U - потенциальная энергия деформаций стенок гидроцилиндра, кДж V - значение скорости, мс"1 W - момент сопротивления, м

давления в подземных выработках трудно найти практические решения задач в общем виде, если нельзя определить или по крайней мере оценить полные напряжения и дополнительные перемещения. ... К сожалению, как правило, закон состояния горного массива неизвестен ..., поэтому даже самый уточненный анализ можно рассматривать как грубое приближение”.
Подчеркивается, что в специальных задачах, связанных со щелевидными выработками (разрезная печь и лава, где работает механизированная крепь, в общем случае может рассматриваться как щелевидная выработка), главную роль играют относительное перемещение кровли и почвы и определение фактических значений деформаций массива и крепи, что может быть взято за основу прогнозирования проявлений горного давления. В качестве основы для описания процесса горного давления был предложен так называемый принцип забойного элемента, базирующийся на использовании линейных уравнений теории упругости, а все компоненты перемещений и напряжений, вызванные ведением горных работ, выражаются в виде суммы элементарных перемещений и напряжений, которые определяют в результате конвергенции и перемещения в плоскости пласта произвольной точки.
Теоретические исследования в области напряженного состояния горных пород и динамических проявлений горного давления при разработке пластовых месторождений пологих пластов были развиты В.А.Трофимовым [15]. Автор рассматривает устойчивость пластов и подтверждает расчетами положение о том, что массив надстилающих горных работ можно рассматривать как единую двухслойную деформационную модель, где породы основной кровли моделируются упругим слоем, а воздействие налегающих на него пород заменяется соответствующей нагрузкой при условии трансверсальной изотропии пород.