DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.03

Дослідження на моделях стійкості порід покрівлі вугільного пласта при дії динамічних навантажень

Igor Iordanov, Yuliia Simonova, Andriy Petrenko, Anton Polozhiy, Serhii Podkopaiev, Vitaliy Dovgal, Anton Korol

Анотація


Метою роботи є вивчення стійкості порід покрівлі вугільного пласта при дії динамічних навантажень. Для досягнення поставленої мети були виконані лабораторні дослідження на моделях з еквівалентних матеріалів, коли покрівля вугільного пласта була представлена у вигляді балки з податливою опоро.- пружиною постійної жорсткості. В результаті виконаних досліджень встановлено, що при дії динамічних навантажень, тобто при силовому впливі падаючого вантажу на балку, її прогин досягає максимальних значень не одночасно із закінченням дії зовнішньої сили, а одне після іншого, через деякий проміжок часу. При такій взаємодії балки з податливою опорою постійної жорсткості, кількість енергії, що витрачається на стиснення пружини, залежить від тривалості удару і проміжку часу, між закінченням дії зовнішньої сили і переміщенням балки, коли ця величина досягає максимальних значень. Геометричний параметр, що відображає переміщення балки при прояві динамічних навантажень, коли встановлений закон її руху і визначено моменти часу, при яких переміщення досягає максимальних значень, визначає напружено деформований стан модельованої системи. При наявності в модельованій системі, жорстких опорних зв'язків, сама система стає більш чутливою до прояву ударних навантажень. Наявність піддатливих зв'язків в системі, пом'якшує дію динамічних навантажень, за рахунок зменшення жорсткості системи, що моделюється. Зміна жорсткості модельованої системи залежить не тільки від зміни згинальної жорсткості балки, але і від величини податливості опор. При наявності в модельованій системі піддатливих опор, динамічна складова в загальному прогині балки, відображає миттєве стиснення опори, по відношенню до статичної дії навантаження. Для збереження цілісності порід покрівлі вугільного пласта при дії динамічних навантажень, доцільно застосування піддатливих опор або закладки виробленого простору, що дозволить зменшити величину ударної сили падаючої породи і звести до мінімуму ймовірність руйнування бічних порід.


Ключові слова


гірський тиск; обвалення; очисний вибій; динамічні навантаження; податлива опора; закладка виробленого простору

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Nikolin, V, Podkopaev, S., Agafonov, A., Maleev, N. Snizheniye travmatizma ot proyavleniy gornogo davleniya [Reduction of injury from the manifestations of rock pressure]. Donetsk, Nord-Press, 2005, 332.

Zhukov, V., Vistorop, V., Kolchin, A. and others Malootkhodnaya tekhnologiya dobychi uglya [Low waste coal mining technology]. K., Technics, 1984, 144.

Zborshchik, M., Podkopaev, S. Mekhanizm povysheniya ustoychivosti krovli v lavakh pri primenenii zakladki vyrabotannogo. Coal of Ukraine, 1992, 5, 20-23.

Shakirzyanov, R., Shakirzyanov, F. Dinamika i ustoychivost' sooruzheniy [The mechanism of increasing the stability of the roof in the pits when using the laying of a goaf]. Kazan, Publishing House Kazans. state arch-pp. University, 2005. 120.

Liashok, Ya., Iordanov, I., Chepiga, D., Podkopaiev, S. Experimental 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.

Jacobi, O. Praktika upravleniya gornym davleniyem [Practice of controlling rock pressure]. M., Nedra, 1987, 566.

Viktorov, S., Iofis, M., Goncharov, S. Sdvizheniye i razrusheniye gornykh porod [Movement and destruction of rocks]. M., Science, 2005, 277.

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

Borisov, A. Mekhanika gornykh porod i massivov. M., Nedra, 1980, 360.

Belyaev, N. Soprotivleniye materialov [Strength of materials]. M., Nauka, 1965, 856.

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

Akimov, V. Teoreticheskaya mekhanika. Dinamika. [Theoretical mechanics. Dynamics]. Dinamika material'noy tochki. Under. ed. of prof. A. V. Chigarev. Minsk: New knowledge, 2010, 863.

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

Ginsberg, I. Engineering Dynamics. Cambridge University Press. 2008, 726.

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.

Ebrahimi, F. Advances in Vibration Analisic Reserch. In Tech. 2011, 456.

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

Natsionalʹnyy standart Ukrayiny. Metody vyprobuvannya tsementu. Chastyna 1. Vyznachennya mitsnosti (EN 196-1: 2005, IDT) DSTU EN196-1: 2007. Kiev, Minsk Ukrini, 2007, 30.

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

Dvorkin, L. Gotz, V., Dvorkin, O. Ispytaniya betonov i rastvorov. Proyektirovaniye ikh sostavov. M.: Infra-Engineering, 2015, 418.

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

Yablonsky, S., Noreiko, S. Kurs teorii kolebaniy [Oscillation course]. M, Izd-vo BHV, 2007, 336.

Trofimova, T. Kurs fiziki [Physics course]. M., Publishing Center "Academy", 2006, 560.

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

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

Baddour, N. Recent Advances in Vibration Analisic. In Tech., Rijeka, Croatia, 2011, 236, doi: 10.5772/861.

Kovaleva, N., Rutman, Yu., Davydova, G. Opre-deleniye optimal'nykh parametrov dempfirovaniya v sistemakh seysmoizolyatsii. Construction Engineering Journal. Magazine of Civil Engineering, 2013, 5, 107-115, doi 10.5862/MCE.40.12.

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

Meirovitch, L. Fundamentals of Vibrations. Mc Graw. Hill, 2001, 806.

Kilchevsky, N. A. Teoriya soudareniy tverdykh tel [Theory of solid collision. Kiev. Naukova Dumka, 1969, 246.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Николин, В. И. Снижение травматизма от проявлений горного давления / Николин В. И., Подкопаев С. В., Агафонов А. В., Малеев Н. В. – 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. 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.
  4. Шакирзянов, Р. А. Динамика и устойчивость сооружений / Р. А. Шакирзянов, Ф. Р. Шакирзянов. – Казань: Изд-во Казанс. гос. архит-стр. ун-та, 2005. – 120 с.
  5. Liashok, Ya. Experimental 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, Issue 4. – P. 9-19. – doi: 10.1547/mining12.04.009.
  6. Якоби, О. Практика управления горным давлением / О. Якоби. – М.: Недра, 1987. – 566 с.
  7. Викторов, С. Д. Сдвижение и разрушение горных пород / С. Д. Викторов, М. А. Иофис, С. А. Гончаров. –  М.: Наука, 2005. – 277 с.
  8. Шашенко, А. Н. Геомеханика / А. Н. Шашенко, В. П. Пустовойтенко, Е. А. Сдвижикова. К.: Новый друк, 2016. – 528 с.
  9. Борисов, А. А. Механика горных пород и массивов / А. А. Борисов. – М.; Недра, 1980. – 360 с.
  10. Беляев, Н. М. Сопротивление материалов / Н. М. Беляев. – М.: Наука, 1965. – 856 с.
  11. Циглер, Ф. Механика твердых тел и жидкостей / Ф. Циглер. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая механика», 2002. – 912 с.
  12. Акимов, В. А. и др. Теоретическая механика. Динамика. В 2 ч. Ч 2: Динамика материальной точки / Под общ. ред. проф. А.В. Чигарева. – Минск: Новое знание, 2010. – 863 с.
  13. Baruh, H. Applied Dynamics / Н. Baruh. – Taylor Francis Group. LLS, 2015. – 872 p.
  14. Ginsberg, I. Engineering Dynamics / I. Ginsberg. – Cambridge University Press, 2008. – 726 p.
  15. Kleeppner, D. An introduction to Mechanics / D. Kleeppner, R. Kolenkow. – Cambridge University Press, 2014. – 542 p.
  16. Стрелков, С. П. Введение в теорию колебаний / С. П. Стрелков. – СПб.: Изд-во «Лань», 2005. – 440 с.
  17. Ebrahimi, F. Advances in Vibration. Annalistic Research. In Tech. / ed. F. Ebrahimi. – 2011. – 456 p.
  18. Гусев, А. Ф. Прикладная теория колебаний / А. Ф. Гусев, М. В. Навоселова. – Тверской госуд. ун-т, 2017. – 160 с.
  19. Національний стандарт України. Методи випробування цементу. Частина 1. Визначення міцності (EN 196-1:2005, IDT) ДСТУ EN196-1:2007. Київ, Мінбуд Укрїни, 2007. – 30 с.
  20. Борщ-Компониец, В. И. Практическая механика горных пород / В. И. Борщ-Компониец. – М: Из-во «Горная Книга», 2013. – 322 с.
  21. 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.
  22. Бриджмен, П. В. Анализ размерностей / П. В. Бриджмен. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. – 148 с.
  23. Яблонский, С. А. Курс теории колебаний / С. А. Яблонский, С. С. Норейко. – М.: Изд-во BHV, 2007. – 336 с.
  24. Трофимова, Т. И. Курс физики / Т. И. Трофимова. – М.; Издательский центр «Академия», 2006. – 560 с.
  25. Обиралов, А. И. Фотограмметрия / А. И. Обиралов, А. Н. Лимонов, Н. А. Гаврилова. – М. : Недра, 1969. – 392 с.
  26. Bottega, W. J. Engineering Vibrations / W. J. Bottega. – CRC Press, Taylor&Francis Group, 2006. – 727 p.
  27. Baddour, N. Recent Advances in Vibration Analisis / N. Baddour // In Tech., Rijeka, Croatia, 2011. – 236 p. – doi: 10.5772/861.
  28. 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. – 2013. – № 5. – C. 107-115. – doi 10.5862/MCE.40.12.        
  29. Водопьянов, В. И. Исследование демпфирующих свойств материалов / В. И. Водопьянов, А. А. Белов. – Волгоград, ВолгГТУ, 2001. – 12 с.
  30. Meirovitch, L. Fundamentals of Vibrations / L. Meirovitch. – Mc Graw- Hill, 2001. – 806 p.
  31. Кильчевский, Н. А. Теория соударений твердых тел / Н. А. Кильчевский. – Киев: Наук. думка, 1969. – 246 с.