DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.10.02

Дослідження стійкості покрівлі вугільного пласта з податливою опорою різної жорсткості на моделях

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

Анотація


Метою роботи є вивчення стійкості порід покрівлі вугільного пласта з податливою опорою 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, яка спиралася на податливу опору різної жорсткості, в залежності від варіантів моделювання. При проведенні досліджень вивчалася поведінка моделюємо деформованої системи після силового впливу падаючої породи на балку і було встановлено, що з урахуванням неоднорідності матеріалу балки, при наявності податливою опори з розпушеної гірської породи, що має різний гранулометричний склад, порожнистість і насипну щільність, деформація балки в часі буде відставати від її переміщення на величину зсуву фази, причому, чим менше жорсткість податливої опори, тим більше відставання в часі. Максимальне переміщення балки в моделюємої системі, визначається величиною статичного стискання податливою опори і можливого відхилення центру мас від положення рівноваги при ударі. При такій взаємодії балки з податливою опорою, кількість енергії, що витрачається на деформування балки, залежить від жорсткості податливою опори, тривалості удару і проміжку часу, між закінченням дії зовнішньої сили і максимальним переміщенням балки, яка має податливі опорні зв'язку. Доведено, що стійкість моделюємо деформованої системи забезпечується в умовах, коли податлива опора з розпушеної гірської породи, на яку спираються породи покрівлі позаду очисного забою, має порожнистість не більше М≤20% і не менше М≥7%, при збільшенні її насипної щільності. При збільшенні або зменшенні пустотности податливою опори, при дії динамічних навантажень, відбувається руйнування моделюється балки. Виконаний комплекс лабораторних досліджень на моделях з еквівалентних матеріалів показує, що наявність податливої опори з розпушеної гірської породи обґрунтованого гранулометричного складу для підтримки покрівлі вугільного пласта позаду очисного вибою при дії динамічних навантажень, забезпечує стійкість бокових порід в околиці підтримуваних гірських виробок.


Ключові слова


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

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Nikolin, V. I., Podkopaev, S. V., Agafonov, A. V., Maleev, N. V. 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. 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, Issue 4, 9-19, doi: 10.1547//mining 12.04.009.

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.

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.

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

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

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, 30p.

Borscht-Komponiyets, V. Prakticheskaya mekhaníka gornykh porod [Practical mechanics of rocks mountains]. M., 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.

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.

Strelkov, S. Vvedeniye v teoriyu kolebaniy [Introduction to the theory of oscillations]. S.-Pb., Lan, 2005, 440.

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

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.

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

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

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

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


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, Issue 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. Шакирзянов, Р. А. Динамика и устойчивость сооружений / Р. А. Шакирзянов, Ф. Р Шакирзянов.  – Казань: Казанс. гос. архит-стр. ун-та, 2005. – 120 с.
  6. Циглер, Ф. Механика твердых тел и жидкостей / Ф. Циглер. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая механика». - 2002. – 912 с.
  7. Baruh, H. Applied Dynamics / H. Baruh. – Taylor Francis Group. LLS, 2015. – 872 p.
  8. Ginsberg, I. Engineering Dynamics / I. Ginsberg. – Cambridge University Press, 2008. – 726 p.
  9. Kleeppner, D. An introduction to Mechanics / D. Kleeppner, R. Kolenkow. – Cambridge University Press, 2014. – 542 p.
  10. Національний стандарт України. Методи випробування цементу. Частина 1. Визначення міцності (EN 196-1:2005, IDT) ДСТУ EN196-1:2007. Київ, Мінбуд Укрїни, 2007. – 30с.
  11. Борщ-Компониец, В. И. Практическая механика горных пород / В. И. Борщ-Компониец. - М: Горная Книга, 2013. – 322 с.
  12. 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.
  13. Гавріш, М. М. Механіка гірських порід / Під заг. С. С. Гребьонкіна, М. М. Гавріш. - Донецьк: ДонНТУ. - 2004. – 169 с.
  14. Бриджмен, П. В. Анализ размерностей / П. В. Бриджмен.  – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. – 148 с.
  15. Обиралов, А. И. Фотограмметрия / А. И. Обиралов, А. Н. Лимонов, Н. А. Гаврилова. - М.: Недра, 1969. - 392 с.
  16. Ковалева, Н. В. Опре-деление 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.
  17. Стрелков, С. П. Введение в теорию колебаний / С. П. Стрелков. – С.-Пб.: Лань, 2005. – 440 с.
  18. Advances in Vibration Analisic Reserch. - In Tech. / F. Ebrahimi. – 2011. – 456 p.
  19. Bottega, W. J. Engineering Vibrations / W. J. Bottega.  – CRC Press, Taylor&Francis Group, 2006. – 727 p.
  20. Baddour, N. Recent Advances in Vibration Analisic / N. Baddour. – In Tech., Rijeka, Croatia, 2011. - 236 p.
  21. Водопьянов, В. И. Исследование демпфирующих свойств материалов / В. И. Водопьянов, А. А. Белов .- Воллгоград, ВолгГТУ, 2001. – 12 с.
  22. Кильчевский, Н. А. Теория соударений твердых тел / Н. А. Кильчевский. - Киев: Наукова думка, 1969. – 246 с.
  23. Акимов, В. А. Теоретическая механика. Динамика. В 2ч. Ч2. Динамика материальной точки / В. А. Акимов и др. / Под общ. ред. проф. А. В. Чигарева – Минск: Новое зна-ние, 2010. – 863 с.
  24. Гусев, А. Ф. Прикладная теория колебаний / А. Ф. Гусев, М. В. Навоселова. - Тверской госуд. ун-т, 2017. – 160 с.