книги из ГПНТБ / Казьмин, В. М. Вероятностный метод анализа контактного взаимодействия забойных крепей с боковыми породами

гидроопор с перекрытием рассматриваемого типа, не обусловливающих нарушения хорошо сопротивляющегося кручению коробчатой формы по­ перечного сечения, а при наличии ослабленного сечении - о необхо­ димости расчета перекрытия как плитового.

В то же время становится очевидным, что перекрытия механизи­ рованной крепи М-87Д (с ослабленным сечением в месте сопряжения с гидроопорами и рассчитанные на прочность как балочные) имеют в

действительности заниженный по сравнению с нормативным запас проч­ ности (фактический запас прочности по пределу текучести порядка 0,85). Это открывает еще один резерв запаса прочности перекрытий этой крепи и дает основание в случае учета крутящих моментов при расчете перекрытия на прочность (т.е. при расчете перекрытия как плитового) снизить запас прочности на 15% по сравнению с установ­ ленным в предыдущем разделе.

На рис. 4.10 представлены результаты вероятностной оценки режи­ мов работы перекрытий второго типа (см. рис. 4.7,6). Из сопоставления графиков рис. 4.10 следует, что крутящие моменты здесь оказывают более заметное влияние, чем в рассмотренных ранее случаях. Так, при ширине перекрытия 60 см возможна перегрузка на 6%, а при ши­ рине 90 см - на 14% по сравнению с балочным (хотя вероятность перегрузки составляет всего 0,004). Особенность режима работы пере­ крытия такого типа проявилась в том, что ослабление поперечного се­ чения в местах сопряжения со стойками не вызывало дополнительной

"максимальных значений М при каждом из вариантов контактиро­

вания), а это позволяет сделать вывод о целесообразности приме­ нения рассмотренного варианта сопряжения с гидроопорами в пере­ крытиях рассматриваемого типа (что и имеет место в конструкции посадочной части перекрытия крепи "Донбасс").

Анализ результатов исследований показал также, что степень влия­ ния крутящего момента зависит не только от конструктивной схемы, ширины и формы поперечного сечения перекрытия, но и от его пара­ метров. Так, например, чем длиннее передняя консоль (см. рис. 4.7,а),

(или единые принципы) расчета перекрытий нельзя привести к схеме решения плоской задачи (расчету балочной конструкции), поскольку эта схема не учитывает различного в каждом конкретном случае влия­ ния крутящего момента и потому не может обеспечить одинаковой на­ дежности перекрытий различных типов и параметров.

111

р

Р и с . 4.11. Вероятностные характеристики режимов работы перекрытий

Сделанное в предыдущем разделе замечание к установлению опти­ мальной расчетной схемы перекрытия М-87Д остается в силе и в от­ ношении установления единых условий оптимального расчета перекры­ тий различных конструкций, т.е. и в этом случае имеется известная свобода выбора такой схемы при единственно непременном выполнении условия учета (и исчерпания при применении новой схемы) выявлен­ ных запасов прочности перекрытия крепи М-87Д (1,28 исходя из усло­ вий заданного срока службы механизированной крепи и 1,15 из-за недоучета при расчете напряжений от крутящего момента в ослаблен­ ном сечении, т.е. п = 1,28-1,15 = 1,47). Проведенные автором рас­ четы показали, что это условие будет соблюдено при применении сле­ дующих единых принципов расчета перекрытий на прочность.

1. Перекрытие рассчитывается на совместное действие изгиба и кручения при номинальном сопротивлении гидроопор статической на­ грузке.

2. В качестве расчетного принимается максимальное значение при­ веденного изгибающего момента М , определяемое, согласно энер­ гетической теории прочности, при о& ом из двух вариантов контакти­ рования перекрытия с кровлей:

а) точки контактов отнесены от концов перекрытия на расстояние, равное 0,15 длины соответствующих консолей, и смещены в обе сто­ роны от продольной оси перекрытия на суммарное расстояние, равное 0,5 его ширины, величины смещений точек контактов от продольной оси обратно пропорциональны величинам соответствующих опорных реакций;

б) точки контактов отнесены в обе стороны от середины междустоечной части перекрытия на суммарное расстояние 0,15 ее длины и смещены в обе стороны от продольной оси перекрытия на суммарное расстояние, равное 0,5 его ширины; величины смещений каждой из то­

112

ЗАКЛЮ ЧЕНИЕ

Специфика контактного взаимодействия забойной крепи с боко­ выми породами, характеризующаяся массовостью случайных вариантов контактирования поддерживающих и опорных конструкций секши! или рам крепи с неровностями боковых пород, обусловливает необходимость применения при шахтных исследованиях этого процесса статистических, а при теоретических исследованиях - вероятностных методов.

Вслед за нашедшим широкое применение статистическим методом шахтных исследований контактируемости в ИГД им. А.А. Скочинского разработан теоретико-вероятностный метод оценки и анализа процесса контактного взаимодействия индивидуальной и механизированной крепей с боковыми породами, позволяющий исследовать и оптимизировать их конструктивные схемы и параметры на стадии проектирования. Право­ мерность исходных положений вероятностного метода и результатов его применения подтверждена экспериментально.

Использование вероятностного метода позволило, во-первых, выя­ вить правомерность применения единой методики шахтных исследований контактируемости балочных и плитовых перекрытий с кровлей, особен­ ности контактируемости и распределения сопротивления механизирован­ ных крепей с балочными и плитовыми перекрытиями, влияние на контактируемость и распределение сопротивления крепи расположения гид­ роопор и изменения соотношения их сопротивления, изменения расстоя­ ния между секциями, конструктивной схемы секций крепи и перекры­ тия, во-вторых, произвести сравнительную оценку крепей различных конструкций и определить перспективные конструкции и направления

нить причину самопроизвольной разгрузки стоек (и определить величи­ ны потерь их сопротивления) при перестановке соединяемых в шар­ нирах верхняков индивидуальной крепи, оценить надежность схем креп­ ления забоя индивидуальной металлической крепью, выявить необхо­ димость создания верхняка новой конструкции в целях повышения на­ дежности крепи, определить условия рационального применения различ­ ных типов сопряжения гидроопор с перекрытиями и основаниями сек­ ций механизированной крепи, установить условия оптимального расчета верхняков и перекрытий на прочность. Этот метод дает возможность объяснить и предсказать ряд явлений, а также решать исследователь­ ски- и инженерные задачи.

114

ЛИТЕРАТУРА

1.В.Н. Х ор и н , Г.И. Я го д к и н . Комплексный метод исследования взаимодей­ ствия перекрытий механизированных крепей с кровлей. - В сб. "Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых", 1963, № 3. Ново­ сибирск, "Наука".

2.Г.И. Я г о д к и н . Методика определения контактных нагрузок на перекрытия

М., "Высшая школа", 1968.

9.Г.И. Я г о д к и н . Изучение механизма взаимодействия опорных поверхностей механизированных крепей с массивом горных пород. Автореф. докт. дисс.

М., ИГД им. А.А. Скочинского, 1966.

10.В.М. К а з ь м и н . Исследование контактного взаимодействия механизиро­

ванных крепей поддерживающего типа с кровлей и определение оптималь­ ных параметров элементов перекрытий. Автореф. канд. дисс. М., ИГД им. А.А. Скочинского, 1967.

11. Г.И. Я г о д к и н , В.М. К а з ь м и н . Исследования контактного взаимодейст­ вия перекрытий механизированных крепей с кровлями. - В сб. "Горно-

рудные машины и автоматика", вып. 3. М., "Недра", 1967.

12.W.Sс h а е f е г. Die Einleitung der Stutzkrafte ins Hangende beim Schreitausbau. — Gliickauf—Forschugshefte, 1971, 32, S. 70-71-

116

15. В. М. К а з ь м и н . Метод определения на стадии проектирования вероятности

Iбезотказной работы верхняков и балочных перекрытий забоиной крепи в пре­ делах упругих деформаций. - В сб. "Научные сообщения", вып. 63. М ., Изд.

25.В.Н. Х о р и н . Критерии, характеризующие взаимодействие механизированных крепей с породами крепи. — Уголь, 1971, № 6,

26.В.М. К а з ь м и н . Методика определения и сравнительный анализ вероят­ ностных характеристик режимов работы перекрытий механизированных кре­ пей. - В сб. "Научные сообщения", вып. 116. М., Изд. ИГД им. А.А. Ско­ чинского, 1974.

28.В.М. К а з ь м и н . Вероятностная модель для исследования контактноги в з а и ­ модействия забойной крепи с кровлей с применением ЭЦВМ. - В сб. "Науч­ ные сообщения", вып. 103. М ., Изд. ИГД им. А.А. Скочинского, 1973.

29.В.М. К а з ь м и н . Исследование приспосаблнваемости жесткошарнирных и комбинированных перекрытий механизированных крепей к кровле . - В сб. "Угольное и горнорудное машиностроение", вып. 12. М., Изд. НИИИНФОРМ-

117