DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.01.06

Дослідження на моделях стійкості бічних порід при раптових обваленнях розшарованої товщі

Serhii Podkopaiev, Igor Iordanov, Yuliia Simonova, Anton Polozhiy, Anton Korol, Hennadii Boichenko

Анотація


Метою роботи є визначення умов стійкості бічних порід в вуглепородному масиві, що вміщує виробки, при підтримці покрівлі вугільного пласта піддатливої опори. Для досягнення поставленої мети були виконані дослідження з залученням основних положень класичної механіки, теорії пружності і коливань, а також лабораторні дослідження на моделях з еквівалентних матеріалів, коли покрівля вугільного пласта була представлена у вигляді балки з піддатливою опорою. В результаті відпрацювання експериментальних моделей, враховувалися геометричні параметри, що відображають в певні моменти часу, величину можливого відхилення центру мас балки від положення рівноваги а, (м) при ударі і миттєвого стиснення піддатливої опори ΔХ, (м). Доведено, що після силового впливу падаючої породи на балку, при певній жорсткості піддатливої опори, з урахуванням тривалості удару tуд, (с) і проміжку часу, протягом якого переміщення балки досягає максимальних значень Δt, (с), тобто коли tуд = Δt, (с) і а≈ΔХ, (м), моделюємая система втрачає свою стійкість. При такій взаємодії балки з піддатливою опорою, у міру збільшення жорсткості охоронної споруди, коли а, (м) і ΔХ, (м), приймають мінімальні значення, ймовірність руйнування бічних порід і їх обвалення в виробці, збільшується. Виконаний комплекс досліджень показує, що при раптових обваленнях розшарованої породної товщі, для зниження рівня травматизму гірників і підвищення стійкості покрівлі вугільного пласта в робочій частині лави і позаду очисного вибою, доцільно застосування піддатливих опор з роздробленої породи, обґрунтованого гранулометричного складу.


Ключові слова


гірничий тиск; обвалення; згинні коливання; динамічні навантаження; податлива опора; закладка виробленого простору

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Nikolin, V. I., Podkopaev, S. V., Agafonov, A. V., Maleev, N. V. Snizhenie travmatizma ot projavlenij gornogo davlenija [Injury Reduction of manifestations of rock pressure]. Donetsk: Nord-Press, 2005, 332.

Zhukov, V., Vistorop, V., Kolchin, A. et al. Malootkhodnaya tekhnologiya dobychi uglya [Low-waste coal mining technology]. K.: Technics, 1984, 144.

Liashok, Ya., Iordanov, I., Chepiga, D., Podkopaiev, S. Experimrntal studies of the seam openings competence in different methods of protection under pitch and steep coal seams development. Mining of Mineral Deposits, 2018, 12, 4, 9-19, doi: 10.1547//mining12.04.009.

Zborshchik, M., Podkopaev, S. Mekhanizm povysheniya ustoychivosti krovli v lavakh pri primenenii zakladki vyrabotannogo [The mechanism of increasing the stability of the roof in the pits when using the laying of a goaf]. Coal of Ukraine, 1992, 5, 20-23.

Shashenko, A. N., Pustovoitenko, V. P., Sdvizhikova, E. A. Geomekhanika [Geomechanics]. K: New druk, 2016, 528.

Shakirzyanov, R., Shakirzyanov, F. Dinamika i ustoychivost' sooruzheniy [Dynamics and stability of structures]. Kazan, Publishing House Kazans state arch-pp. University, 2005, 120.

Ziegler, F. Mekhanika tverdykh tel i zhidkostey [Mechanics of solids and liquids]. Izhevsk: SIC “Regular and chaotic mechanics”, 2002, 912.

Baruh, H. Applied Dynamics, Taylor Francis Group, LLS, 2015, 872.

Akimov, V. Teoreticheskaya mekhanika, Dinamika, V 2ch, Chast' 2, Dinamika material'noy tochki [Theoretical mechanics, Dynamics, Part 2, Dynamics of the material point]. Ed. prof. A. V. Chigareva, Minsk: New knowledge, 2010, 863.

Kilchevsky, N. A. Teoriya soudareniy tverdykh tel [The theory of collisions of solids]. Kiev: Naukova Dumka, 1969, 246.

Ginsberg, I. Engineering Dynamics. Cambridge University Press, 2008, 726, doi: 10.1017/CBO9780511805899.

Kleeppner, D., Kolenkow, R. An introduction to Mechanics. Cambridge University Press, 2014, 542.

Strelkov, S. Vvedeniye v teoriyu kolebaniy [Introduction to the theory of oscillations]. SPb.: Publishing house "Lan", 2005, 440.

Gusev, A., Navoselova, M. Prikladnaya teoriya kolebaniy [Applied theory of oscillations]. Tver State, Univ, 2017, 160.

Ebrahimi, F. Advances in Vibration Analisic Reserch. In Tech, 2011, 456, doi: 10.5772/639.

Bottega, W. J. Engineering Vibrations. CRC Press, Taylor&Francis Group, 2006, 727.

Baddour, N. Recent Advances in Vibration Analisic. In Tech, Rijeka, Croatia, 2011, 236.

Kovaleva, N., Rutman, Yu., Davydova, G. Opredeleniye optimal'nykh parametrov dempfirovaniya v sistemakh seysmoizolyatsii [Determination of optimum damping parameters in seismic insulation systems]. Construction Engineering Journal, Magazine of Civil Engineering, 2013, 5, 107-115.

Vodopyanov, V., Belov, A. Issledovaniye dempfiruyushchikh svoystv materialov [Investigation of damping properties of materials], Volgograd, VolgGTU, 2001, 12.

Natsionalʹnyy standart Ukrayiny, Metody vyprobuvannya tsementu, Chastyna 1, Vyznachennya mitsnosti [National standard of Ukraine, Methods of test of cement, Part 1, Determination of durability] (EN 196-1: 2005, IDT) DSTU EN196-1: 2007, Kiev, Minsk Ukrini, 2007, 30.

Borscht-Komponiyets, V. Prakticheskaya mekhaníka gornykh porod [Practical mechanics of rocks mountains]. M: From-in "Mountain Book", 2013, 322.

Dvorkin, L., Gotz, V., Dvorkin, O. Ispytaniya betonov i rastvorov, Proyektirovaniye ikh sostavov [Concrete and solution tests, Designing their compositions]. M.: Infra-Engineering, 2015, 418.

Havrish, M. Mekhanika hirsʹkykh pored [Mechanics of rocks ]. Pid zah. S. Hrebʹonkina, M. Havrish. Donetsʹk: DonNTU, 2004, 169.

Bridgman, P. Analiz razmernostey [Dimension analysis], Izhevsk, Scientific and Research Center “Regular and Chaotic Dynamics”, 2001, 148.

Obiralov, A., Limonov, A., Gavrilova, N. Fotogrammetriya [Photogrammetry]. M.: Nedra, 1969, 392.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Николин, В. И. Снижение травматизма от проявлений горного давления / В. И. Николин, С. В. Подкопаев, А. В. Агафонов, Н. В. Малеев. – Донецк: Норд-Пресс, 2005. – 332 с.
  2. Жуков, В. Е. Малоотходная технология добычи угля / В. Е. Жуков, В. В. Выстороп, А. М. Колчин и др. – К.: Техника, 1984. – 144 с.
  3. Liashok, Ya. Experimrntal studies of the seam openings competence in different methods of protection under pitch and steep coal seams development / Ya. Liashok, I. Iordanov, D. Chepiga, S. Podkopaiev // Mining of Mineral Deposits. – 2018. – Vol.12, 4. – P. 9-19. - doi: 10.1547// mining12.04.009.
  4. Зборщик, М. П. Механизм повышения устойчивости кровли в лавах при применении закладки выработанного пространства / М. П. Зборщик, С. В. Подкопаев // Уголь Украины. - 1992. - №5. - С. 20-23.
  5. Шашенко, А. Н. Геомеханика / А. Н. Шашенко, В. П. Пустовойтенко, Е. А. Сдвижикова. - К: Новый друк, 2016. - 528 с.
  6. Шакирзянов, Р. А. Динамика и устойчивость сооружений / Р. А. Шакирзянов, Ф. Р. Шакирзянов.  – Казань: Изд-во Казанс. гос. архит-стр. ун-та, 2005. - 120с.
  7. Циглер, Ф. Механика твердых тел и жидкостей / Ф. Циглер. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая механика». - 2002. – 912 с.
  8. Baruh, H. Applied Dynamics / H. Baruh. – Taylor Francis Group. LLS, 2015. – 872 p.
  9. Акимов, В. А. Теоретическая механика. Динамика. В 2ч. Ч2. Динамика материальной точки / В. А. Акимов и др.  / 368-3.Под общ. ред. проф. А. В. Чигарева – Минск: Новое зна-ние, 2010. – 863 с.
  10. Кильчевский, Н. А. Теория соударений твердых тел / Н. А. Кильчевский. - Киев: Наукова думка, 1969. – 246 с.
  11. Ginsberg, I. Engineering Dynamics / I. Ginsberg. –Cambridge University Press, 2008. – 726 p. – doi: 10.1017/CBO9780511805899.
  12. Kleeppner, D. An introduction to Mechanics / D. Kleeppner, R. Kolenkow. – Cambridge University Press, 2014. – 542 p.
  13. Стрелков, С. П. Введение в теорию колебаний / С. П. Стрелков. - СПб.: Изд-во «Лань», 2005. – 440 с.
  14. Гусев, А. Ф. Прикладная теория колебаний / А. Ф. Гусев, М. В. Навоселова. - Тверской госуд. ун-т, 2017. – 160 с.
  15. Ebrahimi, F. Advances in Vibration Analisic Reserch. - In Tech. / F.Ebrahimi. – 2011. – 456 p. – doi: 10.5772/639.
  16. Bottega, W. J. Engineering Vibrations / W. J. Bottega.  – CRC Press, Taylor&Francis Group, 2006. – 727 p.
  17. Baddour, N. Recent Advances in Vibration Analisic / N. Baddour. – In Tech., Rijeka, Croatia, 2011. – 236 p.
  18. Ковалева, Н. В. Определение оптимальных параметров демпфирования в системах сейсмоизоляции / Н. В. Ковалева, Ю. Л. Рутман, Г. В. Давыдова // Инженерно-строительный Журнал. Magazine of Civil Engineering, №5. – 2013. – C. 107-115.
  19. Водопьянов, В. И. Исследование демпфирующих свойств материалов / В. И. Водопьянов, А. А. Белов. - Воллгоград, ВолгГТУ, 2001. – 12 с.
  20. Національний стандарт України. Методи випробування цементу. Частина 1. Визначення міцності (EN 196-1:2005, IDT) ДСТУ EN196-1:2007. Київ, Мінбуд Укрїни, 2007. – 30с.
  21. Борщ-Компониец, В. И. Практическая механіка горнах пород / В. И. Борщ-Компониец. - М: Из-во «Горная Книга», 2013. - 322с.
  22. Дворкин, Л. И. Испытания бетонов и растворов. Проектирование их составов / Л. И. Дворкин, В. И. Гоц, О. Л. Дворкин. - М.: Инфра – Инженерия, 2015. - 418 с.
  23. Гавріш, М. М. Механіка гірських порід / Під заг. С. С. Гребьонкіна, М. М. Гавріша. - Донецьк: ДонНТУ, 2004. – 169 с.
  24. Бриджмен, П. В. Анализ размерностей / П. В. Бриджмен.  – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. – 148 с.
  25. Обиралов, А. И. Фотограмметрия / А. И. Обиралов, А. Н. Лимонов, Н. А. Гаврилова. - М.: Недра, 1969. - 392 с.