Исследование на моделях устойчивости пород кровли угольного пласта при действии динамических нагрузок
Вантажиться...
Дата
2019
ORCID
DOI
10.20998/2413-4295.2019.05.03
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
НТУ "ХПИ"
Анотація
Целью работы является изучение устойчивости пород кровли угольного пласта при действии динамических нагрузок. Для достижения поставленной цели были выполнены лабораторные исследования на моделях из эквивалентных материалов, когда кровля угольного пласта была представлена в виде балки с податливой опорой – пружиной постоянной жесткости. В результате выполненных исследований установлено, что при действии динамических нагрузок, т.е. при силовом воздействии падающего груза на балку, ее прогиб достигает максимальных значений не одновременно с окончанием действия внешней силы, а одно после другого, через некоторый промежуток времени. При таком взаимодействии балки с податливой опорой постоянной жесткости, количество энергии, затрачиваемой на сжатие пружины, зависит от продолжительности удара и промежутка времени, между окончанием действия внешней силы и перемещением балки, когда эта величина достигает максимальных значений. Геометрический параметр, отражающий перемещения балки при проявлении динамических нагрузок, когда установлен закон ее движения и определены моменты времени, при которых перемещение достигает максимальных значений, определяет напряженно-деформированное состояние моделируемой системы. При наличии в моделируемой деформируемой системе жестких опорных связей, сама система становится более чувствительной к проявлению ударных нагрузок. Наличие податливых связей в системе, смягчает действие динамических нагрузок, за счет уменьшения жесткости моделируемой системы. Изменение жесткости моделируемой системы зависит не только от изменения изгибной жесткости балки, но и от величины податливости опор. При наличии в моделируемой системе податливых опор, динамическая составляющая в общем прогибе балки, отражает мгновенное сжатие опоры, по отношению к статическому действию нагрузки. Для сохранения целостности пород кровли угольного пласта при действии динамических нагрузок, целесообразно применение податливых опор или закладки выработанного пространства, что позволит уменьшить величину ударной силы падающей породы и свести к минимуму вероятность разрушения боковых пород.
The aim of the work is to study the stability of the roof rocks of the coal seam under the action of dynamic loads. To achieve this goal, laboratory tests were performed on models of equivalent materials, when the roof of the coal seam was presented in the form of a beam with a flexible support-spring of constant rigidity. As a result of the research, conclusions were made. Under the action of dynamic loads, that is, under the force of a falling load on the beam, its deflection reaches maximum values not simultaneously with the termination of the action of an external force after a certain period of time. With this interaction of the beam with a malleable support of constant stiffness, the amount of energy spent on the compression of the spring depends on the duration of the impact and the period of time between the end of the external force and the movement of the beam when this value reaches its maximum values. The geometrical parameter determines the stress-strain state of the simulated system. It reflects the movement of the beam during the manifestation of dynamic loads, when the law of its movement is established and the moments of time at which the movement reaches its maximum values are determined. If there are rigid support links in the simulated deformable system, the system itself becomes more sensitive to the manifestation of shock loads. The presence of malleable bonds in the system mitigates the effect of dynamic loads. This is due to the reduction of its rigidity of the simulated system. The change in the rigidity of the simulated system depends not only on the change in the bending stiffness of the beam, but also on the magnitude of the compliance of the supports. If there are pliable supports in the simulated system, the dynamic component in the total deflection of the beam reflects the instantaneous compression of the support, in relation to the static action of the load. To preserve the integrity of the roof rocks of the coal seam under the action of dynamic loads, it is advisable to use malleable supports or bookmarks the goaf. This will reduce the magnitude of the impact force of the falling rock and minimize the likelihood of blockage of lateral rock destruction.
The aim of the work is to study the stability of the roof rocks of the coal seam under the action of dynamic loads. To achieve this goal, laboratory tests were performed on models of equivalent materials, when the roof of the coal seam was presented in the form of a beam with a flexible support-spring of constant rigidity. As a result of the research, conclusions were made. Under the action of dynamic loads, that is, under the force of a falling load on the beam, its deflection reaches maximum values not simultaneously with the termination of the action of an external force after a certain period of time. With this interaction of the beam with a malleable support of constant stiffness, the amount of energy spent on the compression of the spring depends on the duration of the impact and the period of time between the end of the external force and the movement of the beam when this value reaches its maximum values. The geometrical parameter determines the stress-strain state of the simulated system. It reflects the movement of the beam during the manifestation of dynamic loads, when the law of its movement is established and the moments of time at which the movement reaches its maximum values are determined. If there are rigid support links in the simulated deformable system, the system itself becomes more sensitive to the manifestation of shock loads. The presence of malleable bonds in the system mitigates the effect of dynamic loads. This is due to the reduction of its rigidity of the simulated system. The change in the rigidity of the simulated system depends not only on the change in the bending stiffness of the beam, but also on the magnitude of the compliance of the supports. If there are pliable supports in the simulated system, the dynamic component in the total deflection of the beam reflects the instantaneous compression of the support, in relation to the static action of the load. To preserve the integrity of the roof rocks of the coal seam under the action of dynamic loads, it is advisable to use malleable supports or bookmarks the goaf. This will reduce the magnitude of the impact force of the falling rock and minimize the likelihood of blockage of lateral rock destruction.
Опис
Ключові слова
горное давление, обрушение, очистной забой, податливая опора, закладка выработанного пространства, rock pressure, collapse, highwall mining
Бібліографічний опис
Исследование на моделях устойчивости пород кровли угольного пласта при действии динамических нагрузок / И. В. Иорданов [и др.] // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Нові рішення в сучасних технологіях = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : New solutions in modern technology : зб. наук. пр. – Харків : НТУ "ХПІ", 2019. – № 5 (1330). – С. 17-26.