Введение к работе
Актуальность работы.Повышение эффективности работы угольной промышленности невозможно без увеличения темпов проведения подготовительных выработок и обеспечения надежного их поддержания.В качестве материала для изготовления крепи подготовительных выработок используется,главным образом,металл, дерево и бетон.Однако данные материалы не всегда обеспечивают предъявляемые к ним высокие требования, особенно с точки зрения защиты их от агрессивных воздействий шахтной среды.
Коррозийное влияние на металлическую крепь оказывают шахтные воды ,агрессивность которых определяется концентрацией водородных ионов РН и их высокой минерализацией,а также рудничный воздух.отличающийся повышенной влажностью,запыленностью и наличием различных газов.Процесс коррозии особенно интенсивно происходит в выработках при влажности воздуха 96-100 и в местах капежа шахтных агрессивных вод.При РН-1 сталь марки 45 через 60 суток теряет 18.4г/м2,а ржавление элементов крепи иэ СВП на глубину 1-2 мм приводит к снижению ее прочностных и деформационных показателей на 10%. Ежегодные потери от гниения на шахтах Кузбасса составляют до Ъ-87. от общей протяженности выработок,закрепленных деревянной и смешанной крепью.
В этой связи дальнейшее совершенствование конструкций крепи в условиях агрессивной шахтной среды возможно за счет применения новых видов материала крепи .позволяющих снизить трудозатраты и повысить производительность труда проходчиков.
Поэтому исследования .направленные на разработку крепи из новых материалов для работы в агрессивных средах .использование которой позволит снизить материалоемкость и трудоемкость ,повысить безопасность труда при проведении подготовительных выработок приобретает важное значение.
Диссертационная работа выполнена по результатам плановых НИР АООТ"Беловоуголь" и ИГД им.А.А.Скочинского за 1992-1995гг.
Цель работы - равработка конструкции крепи подготовительных выработок ,позврляющей повысить ее устойчивость к агрессивным средам и безопасность труда проходчиков при .снижении материальных и трудовых затрат.
Идея работы заключается в использовании новых композиционных материалов .устойчивых к агрессивным средам шахты, для создания конструкции крепи подготовительных выработок.
Задачи исследовании:
провести анализ результатов научных исследований и обосновать технические требования к композиционным материалам для изготовления шахтной крепи .стойкой к агрессивным средам;
разработать совокупность элементов стеклопластиковой трапециевидной рамной крепи и технологию изготовления экспериментальных образцов;
провести стендовые испытания и установить несущую способность ,взрыво- и пожароопасность элементов крепи;
разработать методику расчета элементов стеклопластиковой рамной крепи и установить область её применения .
Методы исследований. При решении поставленных задач применялся комплексный метод ,включающий аналитический обзор предшествующих научных работ и проведение патентных исследований .лабораторные и стендовые исследования натурных образцов, аналитические методы и технико-экономический анализ.
Научные положения .разработанные лично диссертантом и новизна:
- установлено, что использование стеклопластиков на базе нити ВШС и ровинга РВМН для изготовления элементов рамной крепи и последующее покрытие элементов токопроводящеи тканью и лаком типа ХП-5237 приводит к повышению устойчивости' крепи к агрессивным шахтным средам, предотвращению хрупкого разрушения элементов при нагружении, образованию статического
электричества и искры;
установлены зависимости изменения несущей способности стеклопластиковои крепи от приложенных нагрузок и предложены рациональные конструкции узлов податливости .обеспечивающие её устойчивость;
разработана методика расчета рамной стеклопластиковои крепи ,учитывающая физико-механические характеристики элементов крепи .позволяющая осуществить выбор рационального сочетания конструктивных параметров и область её применения.
Достоверность научных результатов .выводов и рекоменда-ций,сформулированных в диссертации подтверждается ;
использованием классических методов сопротивления материалов ;
достаточным количеством испытаний на универсальном стенде комплектов стеклопластиковои рамной крепи .полученными результатами о состоянии и изменениях крепи и её элементов при лабораторных исследованиях;
удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных.
Значение работы.Научное значение работы заключается в выборе стеклопластиков на основе нити ШП.С и ровинга FBMH для изготовления элементов рамной крепи, установлении закономерностей изменения несущей способности стеклопластиковои рамной крепи от приложенных нагрузок и влияния параметров узлов соединения элементов на податливость крепи.
Практическое значение работы заключается в выборе кольцевой формы поперечного сечения элементов крепи,разработке методики инженерного расчета ее параметров и установлении области применения стеклопластиковои рамной крепи.
Реализация выводов и рекомендаций работы:Результаты диссертационной работы использованы при составлении технического задания на изготовление стекопластиковой рамной крепи , утвержденного техническим директором АООТ"Беловоуголь",а так-
- б -
же при разработке паспортов крепления подготовительных выработок на шахте "Западная" АООТ "Ееловоуголъ".На заводе ПО "Пластик" (г.Хотьково) изготовлена партия стеклопластиковой рамной крепи в 1992-1993 гг.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научно-технических семинарах в Центральном научно-исследовательском институте специального машиностроения (1991г.,г.Хотьково,Московской обл.) .АООТ "Беловоуголь"(1992-1995гг.,г.Белово),кафедре РМПИ КуэГТУ (1995г.,г.Кемерово ),на Международном семинаре по горному делу в ИГД им.А.А.Скочинского(1994г.,г.Люберцы).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ,в том числе патент и положительное решение на изобретение.
Объем работы.Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав .заключения .списка использованной литературы из 83 наименований и изложена на 96 страницах,включая 19 таблиц и -12 рисунков.
