Введение к работе
Актуальность работы. На шахтах АООТ "Северокузбассуголь", несмотря на имеющуюся последние годы тенденцию снижения (как и в других районах Кузбасса), проходится относительно большой объем выработок, в 1993 г. - 68728 м. При снижении абсолютных объемов, что определяется временным снижением добычи угля, удельное проведение выработок остается на уровне 11,1-11,3 м. Из общего объема проводимых выработок на долю выработок с трапециевидной крепью приходится 83,5%. На шахтах района увеличивается протяженность поддерживаемых выработок, 72,6% из них приходится на выработки, закрепленные трапециевидными крепями.
Возведение крепи производится вручную. Удельный вес трудоемкости возведения трапециевидных крепей от общих технологических затрат времени здесь составляет 32,9-39,9%. Трудовые затраты на возведение перетяжки кровли одной рамы составляют при смешанной крепи 34,3 при металлической - 67,8 чел.мин.
15,8% несчастных случаев на шахтах общества "Северокузбассуголь" приходится на подготовительные работы. В 1991 году при креплении выработок произошло 47 случаев, в том числе 35 при возведении верхней перетяжки.
Учитывая большую необходимость повышения экономической эффективности подземной добычи угля, снижение трудоемкости, материалоемкости и повышение безопасности труда при проведении подготовительных выработок приобретают особое значение.
Диссертационая работа выполнена по результатам плановых НИР АООТ "Северокузбассуголь" и КузГТУ за 1991-1995 г.г.
Цель работы - разработка конструкции крепи выемочных штреков, позволяющей повысить производительность и безопасность труда проходчиков при снижении материальных и трудовых затрат в забое.
Идея работы - заключается в формировании единой грузонесущей, эластичной конструкции крепи из звеньев без межрамных ограждений.
Задачи исследований:
-разработать совокупность элементов сплошной трапециевидной крепи выемочных штреков на основе пространственных конструкций из листового материала и устройство верхняков для изготовления экспериментальных образцов;
- установить зависимости несущей спосообности верхняков
сплошной крепи от параметров и конструкции;
обосновать механизм работы крепежных рам в системе смешанной крепи;
установить принципы и порядок расчета сплошной трапециевидной крепи и область ее применения.
Методы исследований включают горнотехнический анализ, лабораторные силовые исследования натурных образцов, инструментальные наблюдения, аналитические и графоаналитеческие методы.
Научные результаты, выносимые на защиту:
сплошная крепь, состоящая из звеньев верхняков, выполненных из тонкой листовой стали в виде пространственных конструкций, имеющих связи между собой в опорах на стойки и в нескольких точках пролета, и стоек, представляет собой сплошную, единую, эластичную и равномерно прочную систему;
верхняк продета сплошной крепи, работающий в системе крепи выработки, несет часть прилагаемой к нему нагрузки, остальная нагрузка передается им на соседние верхняки;
увеличение в конструкции верхняка сплошной крепи количества как продольных, так и поперечных ребер, или одного из параметров элементов верхняка - толщины и высоты ребер жесткости, толщины огибающего листа, механической прочности материалов верхняка и уменьшение длины ребер между соединениями, диаметра облегчающих отверстий приводит к соответствующему увеличению несущей способности верхняка;
- каждая рама смешанной крепи, работающая в системе крепи
выработки, функционирует самостоятельно, т.е. при приложении нагрузки
на одну из рам ее воспринимает эта рама, а соседние рамы в воспринятой
части этой нагрузки не принимают участия.
Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций обоснована:
- достаточным количеством отработанных на натурном стенде
вариантов загрузки комплектов сплошной крепи и на прессе верхняков ее, и
полученных данных о состоянии и изменениях крепи и ее элементов при
лабораторных исследованиях;
применением классических методов сопротивления материалов;
использованием полученных результатов исследований при разработке нормативных документов для применения сплошной крепи в производстве.
Значение работы. Научное значение работы заключается в установлении закономерностей распределения нагрузки, прилагаемой на один из пролетов сплошной крепи, на соседние пролеты комплекта и влияния параметров элементов верхняка на несущую его способность.
Практическое значение работы заключается в установлении области применения сплошной крепи и разработке методики расчета ее параметров.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные положения диссертационной работы реализованы в нормативном руководящем документе: "Временная инструкция по применению сплошной крепи на шахтах АООТ "Северокузбассуголь", Кемерово, 1994. В соответствии с положениями "Инструкции..." выбраны условия и место опытно-промышленного внедрения сплошной крепи на шахте "Первомайская", в ЦЭММ АООТ изготовляется партия верхняков
сплошной крепи для этой шахты по скорректированным на основании исследований чертежам.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции, посвященной 40-летию КузПИ (г.Кемерово, 1990), научно-техническом совете АООТ "Северокузбассуголь", кафедре РМПИ КузГТУ (г.Кемерово, 1994-1995).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ и получен патент на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 66 наименований и изложена на 258 страницах, включая 29 таблиц и 111 рисунков.
