Введение к работе
Актуальность работы. Основными техническими направлениями развития угольной промышленности республики предусматривается внедрение очистных, механизированных комплексов, обетечивающих повышение нагрузки на забой, снижение себестоимости угля и улучшение условий труда горняков.
Угледобывающая отрасль отличается высокой капиталоемкостью по сравнению с другими отраслями и в связи с происходящими изменениями в последние годы работает напряженно и нестабильно. Не хватает горно-шахшого оборудования на угольных предариятиях, стоимость имеющегося оборудования очень высокая. Г^изюдителшость труда и уровень добычи непрерывно падают. В свете сказанного проблема создания современного вфупнотоннажного, -крупногабаритного и ремонтопригодного оборудования, каким является современная механизированная крепь, требует новых инженерных решений, позволяющих изготовлять ее с наименьшими затратами труда и материалов.
Механизированные крепи нового технического уровня должны прежде всего обеспечивать эффективное поддержание и управление кровлей и защиту призабойного пространства от обрушенных пород в сложных гор-нс-геологических условиях.
Цэименение серийных механизированных комплексов в данных условиях приводит к снижению технико-экономических показателей работы оборудования очистного забоя Основной причиной снижения этих показателей при разработке пластов с трудноуправляемой кровлей являются ин-тенсивные проявления горного давления в периоды первичных и последующих осадок основной кровли при ударных и динамических воздействиях на крепь. Как следствие, происходят зажатия или поломки секций крепей из-за несоответствия их характеристик условиям применения. Увеличивается аварийность металлоконструкций секций крепей,. что приводит к необходимости демонтажа комплексов.
Обеспечение надежной и эффективной эксплуатации механизированных крепей вызывает необходимость разработки новых методов проектирования и прогнозирования их некоторых прочностных характеристик.
Цель работы: установление конструктивных и режимных параметров механизированных крепей, обвлечиваюших повышение прочности и эффективности их работы.
Идея работы заключается в установлении необходимой прочности конструкций функциональных элементов механизированных крепей путем определения рабочих параметров на основе применения аналитико-сішисшческих методов с учетом максимальных усилий, установленных при их эксплуатации.
4,.
Задачи работы:
исследование влияния критических нагрузок на прочность элементов конструкций механизированных крепей;
прогнозирование основных конструктивных параметров механизированных крепей;
исследование и выбор режимных параметров механизированных крепей й процессов угледобычи.
Методы исследования. Цж оценке и обосновании выбора конструктивных параметров механизированных крепей нового технического уровня использовались аналитико-сташстические методы_ исследований, базирующихся на методах механики материалов и математической статистики.
Научные положения. Мггоды расчета прочности элементов механизированных крепей должны учитывать деформации крепей, полученные при пластическом изгибе.
Выбор и обоснование прочностных характеристик механизированных крепей должны производится с учетом корреляционных зависимостей рабочих параметров от вынимаемых мощностей пластов.
Раииональное.функционирование механизированных крепей в современных очисшьк забоях достигается за счет целевого управления радом технических и эксплуатационных параметров при их добычном и аварийном режимах работы
Личный вклад автора состоит:
в постановке задач исследований и разработке способов их решений;
в организации и участии в выполнении аналитических и- статистических исследований;
в разработке методики расчета прочности функциональных элементов механизированных крепей огоадительно-подцерживакхцего типа;
в передаче результатов ее научных разработок в ГАО "Карагакда-гормаш".
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована статистическим анализом большого объема гфошводственных данных и установлением закономерностей влияния непрерывных и дискретных факторов на изменение выходных показателей методами парной корреляции, оцениваемых критериями Сшодента, теснотой и надежностью связи, согласно теореме АМЛяпунова (вероятностью 0,7-0,9 и относительную погрешность не более 15-20%), использованием фундаментальных пишжений механики, материалов и решением задач на ЭВМ, а также сравнением полученных теоретических значений параметров с установленными при эксплуатации механизированных крепей. .
Научная новизна:
- разработаны математические модели прочности конструкции функ
циональных элементов механизированных крепей с учетом их деформаци-
онньк характеристик на основе применения теории гибки при пластиче-ском изгибе, позволякщие производить многовариантные расчеты на ЭВМ;
разработана статистическая модель прочностных характеристик механизированных крепей, позволяющая рекомендовать их выбор в зависимости от вынимаемой мощности пласта;
разработаны рациональные технические и эксготуатационные параметры механизированных крепей при их добычном и аварийном режимах работы .
Практическая ценность работы заключается в разработке методики проектирования механизированных крепей с учетом' полученных деформаций при пластическом изгибе, корреляционных зависимостей прочностных характеристик конструкций элементов крепи от вынимаемьк мощностей пластов, а также режимов работы крепи при эксплуатации.
Реализация работы. Основные положения и результаты исследования приняты АО "Карагандагормаш" для использования при проектировании и конструировании механизированных крепей нового технико-экономического уровня; внедрена на АОЗТ "Каргормаш - ИГЭКС" методика расчета прочности функциональных элементов механизированных кре- J' пей оградительно- поддерживающего типа
Апробация работы. Результаты исследований и основное содержание диссертации докладывались «а региональной научно-технической конференции "Разработка новых и совершенствование старых, средств и способов безопасной выемки угля в усложняющих условиях", Караганда, 1991 г.; международной научно-практической конференции "Проблемы развития угольной промышленности Республики Казахстан", Караганда, 1993 г.; научно-технической конференции "Проблемы комплексного освоения недр Казахстана", Караганда, 1995 г.; научно-технических конференциях Карагандинского политехнического института 1991-1995 г.г. и Карагандинского Государственного технического университета 1996-1997 г.г.; международной научной конференции "Научно-технический прогресс - основа развития рыночной экономики", Караганда, 1997 г.
Публикация работы. Основнье положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах автора, в том числе в монографии "Пути развития и совершенствования механизированных крепей" (в разделах 3.5 - 3.7 и главе 6).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и изложена на 135 страницах машинописного тек-» ста, включает 27 рисунков, 18 таблиц, библиографию из 71 наименования и приложения.
Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам и преподавателям кафедр "ГМ и К' и "Технология машиностроения".