автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Экспериментально-теоретическая оценка и обоснование параметров механизированных крепей для сложных горно-геологических условий пологих угольных пластов

БУЯЛИЧ Геннадий Даниилович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ ДЛЯ СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Специальность 05.05.06 - "Горные машины"

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Кемерово - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет"

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Александров Борис

доктор технических наук

доктор технических наук, профессор

Мышляев Борис Константинович Горбунов Валерий Фёдорович

доктор технических наук, старший научный сотрудник

Клишин Владимир Иванович

Ведущая организация - Институт угля и углехимии СО РАН, г. Кемерово.

Защита состоится 24 июня 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" по адресу:

650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс (384-2) 36-16-87. E-mail: gdb@kuzstu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждении высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет".

Автореферат разослан 24 мая 2004 года.

Учёный секретарь диссертационного совета

Актуальность работы. Одной из основных тенденций развития угольной промышленности Российской Федерации на современном этапе является ускоренная разработка и внедрение высокопроизводительных комплексов и агрегатов для добычи угля в сложных горно-геологических условиях.

Комплексы оборудования с механизированными крепями являются основным средством для достижения высоких технико-экономических показателей при подземной добыче угля.

Создание комплексов с механизированными крепями началось впервые в мире в нашей стране в конце 50-х годов и сыграло исключительно важную роль в техническом перевооружении угольной промышленности.

Однако с середины 70-х годов практически во всех угольных бассейнах наблюдается тенденция монотонного снижения показателей эффективности применения средств комплексной механизации, которая в значительной степени объясняется усложнением горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений. Углубление горных работ, повышение газоопасности пластов, рост количества нарушенных шахтопластов, шахтопла-стов с трудноуправляемой кровлей и слабой почвой — вот далеко не полный перечень горно-геологических факторов, осложняющих эксплуатацию месторождений. Усложнение горно-геологических условий в первую очередь сказывается на работоспособности механизированной крепи, непосредственно взаимодействующей с боковыми и обрушенными породами.

Указанное обстоятельство привело к необходимости создания механизированных крепей нового технического уровня, которые отличались более высоким сопротивлением, возможностью передвижки с подпором кровли, повышенной устойчивостью секций, небольшими площадями обнажения кровли, высокой скоростью крепления, эффективной защитой рабочего пространства от проникновения обрушенных пород. Созданные на базе этих крепей механизированные комплексы второго поколения расширили условия и область комплексной механизации очистных работ, позволили охватить угольные пласты с тяжёлой и неустойчивой кровлями и другими сложными условиями.

На базе широких исследований в очистных выработках при использовании комплексов с механизированными крепями нового технического уровня были установлены дополнительные закономерности взаимодействия крепи с боковыми породами, которые позволили заложить основы создания унифицировашюй системы механизированных крепей третьего поколения с дистанционным автоматизированным управлением. Промышленные испытания и эксплуатация механизированных крепей третьего поколения свидетельствуют о перспективности создания данных конструкций.

Несмотря на прогресс, достигнутый в области изучения процессов взаимодействия мезанизированных крепей с боковыми породами, следует констатировать, что остаётся нерешённой проблема, связанная как с созданием механизированных крепей для сложных горно-геологических условий, так и с их эксплуатацией, обеспечивающей эффективную работу. Недоста-

ЬУбйАюсти процесса

ш

взаимодействия крепей с тяжёлыми кровлями. Нет четкого представления о влиянии распределения начального распора по ширине поддерживаемого пространства на взаимодействие крепи с кровлей, не определены технические решения, обеспечивающие варьирование распором. Практически не реализовано такое направление улучшения состояния кровли и снижения интенсивности отжима угля, как повышение реакции забойных консолей. Недостаточно изучен вопрос о параметрах резких осадок кровли при взаимодействии с механизированными крепями, результатом чего является отсутствие надёжных средств защиты механизированных крепей и высокоэффективных гидросистем.

Решению этой проблеммы и посвящена данная диссертация. Основное внимание при этом уделено изучению процессов взаимодействия механизированных крепей с кровлей и почвой в сложных горно-геологичсских условиях, совершенствованию гидросистем и конструкций крепей, способов и средств регистрации параметров динамических осадок кровли.

Работы выполнялись в соответствии с грантами и заданиями Министерства образования РФ и Министерства науки РФ, по договорам с машиностроительным заводом им. И. Черных, ИГД им. А.А. Скочинского, ПО "Южкузбассуголь", "Ленинскуголь", ГПО " Кузбассгосуглепром ", ш. "Распад-ская", КузНИУИ.

Цель работы - экспериментально-теоретическая оценка и обоснование параметров механизированных крепей для сложных горно-геологических условий пологих угольных пластов.

Идея работы - использование функции полезности для комплексной оценки критериев взаимодействия механизированных крепей с окружающим массивом горных пород в сложных горно-геологических условиях залегания пологих угольных пластов.

Задачи исследований.

1. Выявить особенности взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами в экстремальных условиях эксплуатации.

2. Изучить влияние рабочего сопротивления, начального распора механизированных крепей и его распределения по ширине поддерживаемого пространства на процесс взаимодействия их с трудноуправляемой кровлей.

3. Оценить влияние геометрических и кинематических параметров верх-няка на взаимодействие крепи с кровлей.

4. Определить влияние силовых и конструктивных параметров на контактное взаимодействие опорных элементов крепи с упругими породами.

5. Исследовать влияние физико-механических свойств и условий залегания размокаемых почв, а также силовых и конструктивных параметров крепи на её устойчивость под нагрузкой.

6. Разработать средства регистрации и с их помощью установить параметры динамических осадок кровли в шахтных условиях.

7. Разработать комплекс технических решений по совершенствованию гидросистем и конструкций механизированных крепей.

Методы исследований. Применяется комплекс методов, включающий: теоретические исследования работы предохранительного клапана ЭКП, динамических сдвижений кровли в периоды вторичных осадок и контактного взаимодействия опорных элементов крепи с породами; моделирование взаимодействия крепи с трудноуправляемой кровлей с использованием эквивалентных материалов и метода конечных элементов; стендовые исследования разработанных конструкций приборов регистрации параметров динамических осадок кровли с целью определения их метрологических характеристик; шахтные исследования параметров динамических осадок кровли и влияния параметров крепей на их взаимодействие с окружающим массивом; методы строительной механики взаимодействия балок с упругим основанием; методы теории планирования эксперимента, регрессионного анализа и математической статистики.

Научные положения, выносимые на защиту:

продольная устойчивость крепи и улучшение состояния кровли в призабойной зоне с сохранением характера крупноблочного разрушения трудноуправляемой кровли обеспечиваются увеличением начального распора крепи вплоть до рабочего сопротивления с превышением по забойному ряду гидростоек;

закономерности опускания кровли и наклон перекрытия в процессе работы крепи, неравномерность удельных давлений кровли на верхняк определяются величинами рабочего сопротивления и начальных распоров по рядам гидростоек;

усилие прижатия к кровле забойной части верхняка, определяемое закономерностями взаимосвязи его геометрических и кинематических параметров, пропорционально длине забойной консоли, углу её поворота в процессе работы крепи, диаметру гидропатрона управления консолью и расстоянию от его оси до шарнира консоли;

критерии, характеризующие неравномерность распределения контактного давления, полученные с использованием плоских и объёмных моделей взаимодействия опорных элементов механизированной крепи с упругими породами, позволяют дать комплексную оценку конструктивных решений при различных силовых параметрах;

характер взаимодействия оснований крепи с упругопластическими породами размокаемых почв и закономерности описания величин вдавливания основания и выдавливания почвы определяются параметрами погружного контура, силовыми параметрами и конструктивным исполнением крепи, мощностью ложной почвы и распределением её физико-механических свойств по глубине слоя и ширине рабочего простанства лавы;

внезапное крупноблочное разрушение основной кровли оказывает на крепь очистного забоя воздействие колебательного характера, которое определяется физико-механическими свойствами пород кровли, силовыми и конструктивными параметрами крепи и характеризуется в различных условиях эксплуатации фактическими величинами перемещения штока гидростойки от 0,7 до 57 мм, скорости переднего фронта импульса нагрузки от 0,15 до

3,8 м/с, заброса давления в поршневой полости до 75 МПа, продолжительности протекания процесса от 9,8 до 60 мс, при которых радиальные деформации рабочего цилиндра могут приводить к потере герметичности гидростоек.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

положительными результатами стендовых и производственных испытаний приборов динамических осадок кровли (средние погрешности измерений по перемещению штока и давлению жидкости в стойке — 4,5 %) и разработанных технических решений, а также представительным объёмом их исследований;

корректным использованием хорошо проверенных в других областях знаний методов строительной механики и конечных элементов;

• адекватностью полученных регрессионных зависимостей экспериментальным данным при уровнях значимости 0,05 и 0,01;

согласованностью результатов математического моделирования с результатами шахтных исследований;

использованием высокоточной измерительной и регистрирующей аппаратуры, прошедшей метрологическую поверку;

сопоставимостью результатов исследований с результатами, полученными другими авторами.

Научная новизна заключается в том, что впервые:

• произведена качественная оценка влияния величины начального распора на взаимодействие крепи с трудноуправляемой кровлей при исследованиях на стенде из эквивалентных материалов в масштабе 1:10 и установлена устойчивость крепи и боковых пород в призабойной зоне в различные периоды прохождения закола основной кровли;

установлены статистические зависимости опусканий трудноуправляемых кровель и поворота перекрытия от рабочего сопротивления крепи, начального распора и его распределения по ширине рабочего пространства, позволяющие обосновать области рациональных значений силовых параметров для обеспечения целостности кровли в забое и поворота перекрытия на завал;

установлены взаимосвязи геометрических и кинематических параметров для забойной части верхняка, оснащённой гидравлически управляемой консолью, при взаимодействии крепи с кровлей;

• методика И.А. Симвулиди для расчёта составных балок на упругом основании дополнена итерационной процедурой уточнений применительно к опорным элементам механизированных крепей. Разработаны критерии контактного взаимодействия опорных элементов с упругими породами в плоской и объёмной постановках и произведена комплексная оценка различных технических решений перекрытия и основания с помощью функции полезности;

установлены основные закономерности взаимодействия основания крепи с упруго-пластическими породами размокаемых почв, на основе кото-

рой получены зависимости вдавливания носков основания и выдавливание вокруг него породы от силовых и конструктивных параметров крепи и погружного контура, а также определены области рациональных значений погружного контура для обеспечения целостности кровли в Забое и возможности передвижки;

получены закономерности взаимосвязи свойств кровли, силовых и конструктивных параметров крепи с параметрами, оценивающими динамическое воздействие на механизировашгую крепь при вторичных осадках кровли, разработаны высокоточные средства регистрации параметров резких осадок кровли, с помощью которых выявлены диапазоны изменений этих параметров в различных условиях эксплуатации;

разработаны критерии оценки работоспособности гидростоек различных конструкций и обоснован принцип защиты рабочих цилиндров гид-ростоск от бочкообразных деформаций при забросах давления рабочей жидкости в поршневой полости свыше номинального, который реализован в гидростойках с повышенной работоспособностью при динамических осадках кровли. .

' Личный вклад автора заключается в

• постановке задач, в организации и участии в выполнении всех лабораторных и шахтных исследований;

построении математических и статистических моделей опускания кровли и поворота перекрытия, контактного взаимодействия опорных элементов крепи с упругими и упруго-пластическими породами, динамического взаимодействия крепи с трудноуправляемой кровлей и деформирования рабочего цилиндра гидростойки;

выявлении механизма взаимодействия механизированных крепей с кровлями и почвами угольных пластов в сложных горно-геологических условиях залегания пологих угольных пластов;

разработке способа и средств регистрации резких осадок кровли; разработке технических решений по совершенствованию гидросистем и конструкций механизированных крепей

Научное значение работы заключается в выявлении закономерностей силового и контактного взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами при различных параметрах в условиях трудноуправляемых кровель, резких осадок кровли, слабых размокаемых почв.

Практическая ценность в возможности на стадии проектирования обоснования силовых и конструктивных параметров механизированных крепей в сложных условиях эксплуатации;

• совершенствовании гидрооборудования, конструкций механизированных крепей и средств регистрации параметров резких осадок кровли;

• регистрации параметров динамического взаимодействия крепей с об-рушающимися породами в различных производственных условиях.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований, приведённые в диссертации, были использованы: ИГД им. А.А. Скочинского

при разработке предохранительного клапана с большой пропускной способностью ГВТН 10.03 для гидростоек механизированных крепей Ml30, Ml38 и др.; КузНИУИ при разработке технического задания предохранительного устройства ПУ-02-60; КузНИУИ при разработке технического задания на приборы регистрации параметров резких осадок кровли РП1; заводом им. И. Черных при проектировании крепей поддерживающего типа при отработке пластов с трудноуправляемыми кровлями; ш. Зыряновская, ш. Капитальная ПО "Южкузбассуголь" при модернизации гидросхем крепей 2М81Э; ш. Полысаевская ПО "Ленинскуголь" при модернизации крепи Ml30; ш. Распадская, ш. им. В.И. Ленина, ш. Полысаевская при изучении параметров резких осадок кровли при работе комплексов 2УКП, УКП5, КМ 142, Пиома; при проведении государственных приёмочных испытаний опытного образца механизированного комплекса КМ 142; при разработке курсов лекций "Основы инженерных исследований", "САПР горных машин", "Проектирование и конструирование горных машин и оборудования", "Методы расчёта горных машин", "Горные машины и комплексы" для студентов специальности 170101 (Горные машины и оборудование) со специализацией "Производство и конструирование горных машин и оборудования".

Апробация работы. Работа и её отдельные части докладывались и получили одобрение на: науч.-практ. конф. «Механизация ручного труда в угольной промышленности Кузбасса» (г. Прокопьевск, 1980); науч.-практ. конф. «Механизация и автоматизация ручных и трудоёмких операций в промышленности Кузбасса» (г. Кемерово, 1982); всесоюз. науч.-техн. конф. «Совершенствование технологии, механизации и организации производства при добыче угля» (г. Люберцы, 1983); науч.-практ. конф. «Совершенствование техники, технологии и организации шахтного строительства, открытых и подземных горных работ» (г. Кемерово, 1983); всесоюз. науч.-техн. конф. «Проблемы разработки мощных пологих и наклонных угольных пластов подземным способом» (г. Караганда, 1984); науч.-практ. конф. «Совершенствование техники, технологии и организации шахтного строительства» (г. Кемерово, 1987); науч.-техн. конф. «Автоматизация и механизация в машиностроении» (г. Кемерово, 1988); всесоюз. науч.-техн. конф. «Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений» (г. Москва, 1989); всесоюз. науч.-техн. конф. «Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников» (г. Москва, 1990); науч.-практ. семинаре «Проблемы и перспективы развития горного дела на Северо-Востоке СССР» (г. Якутск, 1990); II Респ. семинаре «Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья» (г. Фрунзе, 1990); X всесоюз. науч. конф. «Физические процессы горного производства» (г. Москва, 1991); всерос. науч.-метод. конф. «Компьютерные технологии в высшем образовании» (г. Санкт-Петербург, 1994); меж-дунар. семинаре «Проблемы и перспективы развития горной техники» (г. Москва, 1994); всерос. науч.-практ. конф. «Перспективы развития технологий и средств бурения» (г. Кемерово, 1995); отчетной сессии Кузбасского науч.-образовательного комплекса за 1993-1995 гт (г. Кемерово, 1996); меж-

дунар. науч.-метод, конф. «Новые информационные технологии в университетском образовании» (г. Новосибирск, 1998, г. Томск, 2000); I вссрос. науч.-практ. конф. «Информационные технологии в экономике, науке и образовании» (г. Бийск, 2000); российско-китайском симпозиуме «Строительство шахт и городских подземных сооружений» (г. Кемерово, 2000); III междунар. науч. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов» (г. Ульяновск, 2000); IV и V междунар. на-уч.-практ. конф. «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (г. Кемерово, 2000, 2002); регион, науч.-практ. конф. «Информационные недра Кузбасса» (г. Кемерово, 2001, 2003); междунар. конф. «Динамика и прочность горных машин» (г. Новосибирск, 2001, 2003); междунар. науч.-практ. конф. «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышлешюсти» (г. Кемерово, 2001); IV междунар. на-уч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибре-сурс-2001» (г. Кемерово, 2001); регион, науч.-практ. конф. «Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении» (г. Юрга, 2002); всесоюз. семинарах «Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами» (г. Новосибирск, 1978, 1980, 1982, 1984, 1986, 1988); ежегодных научных конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Кузбасского политехнического института - Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 1976-2004).

Публикации, По теме диссертации опубликовано 88 печатных работ, в том числе 3 монографии, 1 учебное пособие, 17 изобретений.

Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 8 разделов, заключения, списка литературы и включает в себя 370 страниц машинописного текста, 60 таблиц, 243 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Большой вклад в области изучения данной проблемы влияния силовых и конструктивных параметров крепи на взаимодействие её с кровлей внесли такие учёные, как Александров Б.А., Баранов С.Г., Баринов B.C., Белов В.П., Глушихин Ф.П., Горбунов В.Ф., Журавлёв Р.П., Зиглин ЛА, Кияшко ИА, Коровкин ЮА, Коршунов А.Н., Кузнецов Г.Н., Кузнецов СТ., Мамонтов СВ., Микляев Е.Н., Мышляев Б.К., Орлов А.А., Садыков Н.М., Сальников В.Г., Середенко М.И., Фёдоров Л.И., Хорин В.Н.; в области совершенствования гидрооборудования и изучения динамических явлений: Калинин СИ., Клишин В.И., Леконцев Ю.М., Пономаренко Ю.Ф., Санин СА, Суслов Н.И., Шеин В.М.; в области взаимодействия крепей со слабыми почвами Грицаюк Б.И., Федченко Ю.А. и др.

Исследования в данном направлении велись ВНИМИ, ИГД им.Скочинского, КузНИУИ, ПНИУИ, ИГД СО РАН, КузГТУ (КузПИ) и др.

Для решения 1-й задачи было исследовано влияние начального распора на взаимодействие крепи с кровлей при отработке верхнего слоя пласта 3, кровля которого относится к трудноуправляемой. Исследования проводились на плоском стенде конструкции КузГТУ на моделях из эквивалентных материалов в масштабе 1:10. На первом этапе исследования проводились при

50%-ном начальном распоре от рабочего сопротивления (рис. 1). На 2-м этапе — при 100%-ном начальном распоре (рис. 2).

В целом для обоих этапов характер взаимодействия оказался одинаковым. А именно: при достижении консоли основной кровли определённой

длины происходит хрупкое разрушение с образованием закола впереди забоя. В дальнейшем при подходе к заколу наблюдается пригрузка завальной части перекрытия с её опережающим опусканием.

При прохождении закола отмечается пригрузка и опережающее опускание забойной части верхняка с отрывом козырька от кровли, что свидетельствует о недостаточном сопротивлении крепи в забойной части. При этом происходит дополнительное дробление основной кровли на куски треугольной формы, образующие арку.

Отличия заключаются в следующем. На 1-м этапе — при выходе крепи из-под закола она теряет свою продольную устойчивость и работоспособность. На 2-м этапе наблюдались меньшие опускания кровли и проявления отжима, а также сохранение работоспособности крепи и дополнительное дробление кровли на более крупные части.

Полученные результаты, а также шахтные наблюдения других авторов указывают, что с помощью силовых параметров можно улучшить работу крепи и что нужно провести дальнейшие детальные исследования в этом направлении.

Для комплексной оценки конкурирующих технических решений по нескольким критериям, а также сравнения результатов работы крепи с различными силовыми параметрами была использована функция полезности из теории принятия решений, в которой при определении весовых коэффициентов использовались оценки стандартного отклонения каждого из используемых критериев.

= при ¿Р'=1'

где Щ — функция полезности (интегральный критерий) ,]-го объекта; Уу — 1-й частный критерий ,]-го объекта; Р| — весовой коэффициент 1-го частного критерия; п - количество частных критериев. Все частные критерии однона-правлены, центрированы и нормированы.

Для исследования влияния рабочего сопротивления и начального распора по рядам гидростоек на взаимодействие крепи с трудноуправляемой кровлей в КузГТУ была разработана специальная гидросистема (а. с. СССР 883490), позволяющая получать повышенный распор отдельно по рядам гидростоек и использующая одну из стоек в группе секций в качестве мультипликатора для создания повышенного давления.

Исследования проводились в трёх лавах (пласты 30, 32 ш. Зыряновская и пласт Ею ш. Капитальная) в четыре этапа: 1 — контролируемый начальный распор с серийными параметрами (распор от насосной станции); 2, 3 и 4 — соответственно максимальный начальный распор по забойному, завальному и обоим рядам гидростоек.

Все наблюдения проводились в наиболее тяжёлых местах забоя — в зонах мульд пластов с нарушениями кровли, а также в периоды интенсивных осадок основной кровли.

Наблюдения выявили следующие особенности: наименьшие опускания кровли наблюдаются при максимальном распоре обоих рядов. При распоре

только забойного ряда опускания кровли хотя и незначительно больше (на несколько мм), но зато обеспечивается гарантированный разворот перекрытия на завал с хорошим прижатием забойной консоли (козырька) к кровле.

Аналогичные результаты получены и при проведении подобного эксперимента при повышенном рабочем сопротивлении.

В результате обработки всех наблюдений с помощью теории планирования эксперимента получены адекватные статистические модели опусканий кровли по забойному (Ьх), завально(}^)зядам гидростоек в зависимости от их начального распора (Хь Хг) и рабочего сопротивления (Хз). Интервалы варьирования параметров и зависимости приведены в табл. 1 и 2, в которых Х[, Х2, Хз — параметры, приведенные к безразмерному виду.

Таблица 1

Интервалы варьирования и уровни начального распора забойных Х{ и завальных X; гидростоек в % от их номинального рабочего сопротивления X,

Параметр Нулевой уровень, Х|0 Интервал варьирования, д. Верхний уровень X* 1 пшх ' (X, = +1) Нижний уровень с*;—о

пл. 32 ш. Зыряновская Ррс= 1,28-1,68 МН

х;, х;,% 74 26 100 48

х;, мн 0,74 0,10 0,84 0,64

пл. 30 ш. Зыряновская Ррс= 1,68 МН

х;, х;,% 59 20 79 39

пл. Ею ш. Капитальная Ррс= 1,68 МН

х;, х;,% 56 23 79 33

Таблица 2

Зависимости опусканий кровли над забойными ДЬ( и завальными ДЬг _рядами гидростоек _

Опускание кровли за цикл, мм

Уровень ; Критерий значимости ! Фишера

Ртеор/Рю

ЕИХ

Критерий Кочрена

-ттеор/^крит

пл. 32 ш. Зыряновская Ррс=1,28 МН (ХЗ=-1)

2,48/3,88

ДЬ1=33,31-20,06Х1 М12=24,94-9,81Х)-5,69Х2 ДЬ2=24,94-9,81X1-5,69Х2+3,56Х1Х2 пл. 32 ш. Зыряновская

ДЬ,=26,25-18,63Х]

ДЬ!=26,25-18,63X1+3,88X1X2

Д112=15,56-8,44Х]-4,06Х2

ДЬ2=15,56-8,44X1-4,06X2+3,69X1X2

0,01; 0,05

0,01 4,46/9,33 I 0,05 Ррс=1,68 МН (ХЗ=+1)

0,01 3,80/6,93 0,05 2,23/4,75 0,01 8,93/9,33 0,05__-

0,603/0,684 0,474/0,781 0,474/0,684

0,615/0,781 0,615/0,684 0,495/0,781 0,495/0,684

пл. 32 ш. Зыряновская Ррс— 1,28-1,68 МН

АЬ!=29,78-19,34Х1-3,53Х3+3|66Х1Х2 ДЬ2=20,25-9,13Х1-4,88Х2--4,69Х3+3,63Х1Х2

пл. 30 ш. Зыряновская Ррс=1,68

0,01; 0,05 0,01; 0,05

¡0,310/0,438 ¡0,277/0,438

10,523/0,864 0,523/0,768 ! 0,757/0,768

0,374/0,684 0,417/0,684

Из этих зависимостей следует, что опускания кровли практически определяются начальным распором забойного ряда гидростоек (рис. 3).

ЛИ,, мм

ДЬх=31,08-16,92X1 Д111=31,08-16,92Х]-4,92Х2 ДЬ2=22,0-6,67Х,-8,17Х2

0,01 0,05 0,01; 0,05

0,89/2,78 0,41/3,01 МН

4,23/8,65 0,51/5,32 0,18/5,32

ДЪ,=35,94-11,19X1-6,69Х2 АЬ?=56,75-21,88X1 - 13,50Х2

пл. Ею ш. Капитальная Ррс=1,68 МН

0,01; 0,05 0,01; 0,05

4,67/4,75 0,11/4,75

40

20

а'=< а'= Г ' ■■—— 3,05 3,01

-1,0 -0,5 0 0,5 X, -1,0 -0,5 0 0,5 X,

Рис. 3. Опускания кровли по забойному ( НI) и завальному ( И2) рядам в зависимости от начального распора забойных XI и завальных Х2 гидростоек при различных уровнях значимости а' (пласт 32 ш. Зыряновская Ррс=1,28 МН)

С помощью полученных моделей опусканий кровли были определены области уровней начального распора по рядам гидростоек из условия критических опусканий кровли и разворота перекрытия на завал (рис. 4).

х;

х„

МН 0,5$

0,47-

0,39

0,31

0,5

-0,5

•1,0

1

<

-—-а'» а'« >0,01 >0,05

Р-

X,'

0,75

0,5 0,25

-0,5

0,5

0,31

0,39

0,47

0,55

X, ~х!мн

а'= 0,01 а'« 0,05

/ У

/ /

-1.0

-0,5

0,5

0,31

0,39

0,47

0,55

X,

Рис. 4. Критические значения начального распора забойных гидростоек X] в зависимости от начального распора завальных Х2, а также критические значения коэффициента призабойных функций Р2 при различных уровнях значимости а' (пласт 32 ш. Зыряновская, Хз'=1,28 МН)

Вследствие неконтролируемости параметра времени, его невозможно было корректно включить в предыдущие модели, поэтому по всей совокупности экспериментов были построены дополнительные регрессионные модели (табл. 3) разворота перекрытия а от удельного начального распора (до), положения равнодействующей от начального распора относительно забойного конца перекрытия (уро) и времени (1), что позволило определить области значений силовых параметров, при которых а>0 (рис. 5).

По результатам лабораторных и шахтных исследований были выявлены основные схемы взаимодействия крепи поддерживающего типа с трудноуправляемой кровлей, которые условно можно разделить на два типа.

Благоприятные — с разворотом перекрытия на завал (а>0), которое за счёт сокращения гидропатрона сопровождается хорошим прижатием козырька к кровле и увеличением реакции забойной гидростойки, и неблагоприятные схемы (<х<0), при которых увеличивается раздвижность гидропатрона с

уменьшением реакции забойной гидростойки, что приводит к дальнейшему усугублению ситуации в забое (рис. 6).

В пользу смещения равнодействующей от начального распора в сторону забоя говорят и интегральные значения функции полезности при принятых частных критериях. Максимальное его значение 0,931 получается при максимальном начальном распоре забойного ряда, минимальном начальном распоре завального и максимальном рабочем сопротивлении. При этом наибольшую весомость в функции полезности имеет критерий разворота перекрытия (0,562). Функция полезности для крепи с серийными силовыми параметрами составляет 0,210.

Геометрические параметры забойной части верхняка подчиняются следующей зависимости (рис. 7)

Рис. 7. Схема забойной части еерхняка 8 = а • tg р + b • (sec р -1).

В результате анализа взаимосвязи кинематических и геометрических параметров верхняка при различных ориентациях его в пространстве (рис. 8) было получено, что наилучшими схемами являются II и IV, которые соответствуют благоприятным схемам взаимодействия.

При этом сх. II соответствует критерию разворота перекрытия на завал и наибольшему значению функции полезности, а сх. IV дополнительно способствует перетоку рабочей жидкости из гидропатрона в поршневую полость передней гидростойки с увеличением её реакции.

С точки зрения обеспечения благоприятных схем взаимодействия крепи с кровлей и большего перетока жидкости из забойной гидростойки в гидропатрон, про-

ПАИ

порционального , конструктивные параметры забойной части верхняка должны быть следующими:

• параметр "а" должен быть максимальным при (сх. IV) и минимальным при /3>0 (сх. II);

длина козырька должна принимать максимальное значение, особенно для II схемы;

И| (I

параметр о не оказывает существенного влияния на переток жидко-

сти.

Для решения задачи изучения влияния силовых и конструктивных параметров опорных элементов с упругими породами были использованы две модели.

Одна из них плоская, основные положения которой разработаны Сим-вулиди, и которая используется в строительной механике для расчёта балок на упругом основании. Она основана на решении дифференциального уравнения прогиба балки 4-й степени и аппроксимации решения удельных давлений полиномом 3-й степени

ЕЛ^ + Р(х) = V(х), где Р(х) = ¿а

М'

йх4 и0

где Е.Г - жёсткость балки (опорного элемента), Н м2; г — вертикальное перемещение нейтральной оси балки, м; - заданная активная нагрузка, Н/м; Р(х) — распределённая реакция со стороны породы, Н/м; L — длина балки, м;. а, — неизвестные параметры, величины которых зависят от жёсткости балки, её длины, модуля деформации упругого основания, характера нагрузки и её расположения, Н/м.

Пробное решение для шарнирно-сочленённых перекрытий показало наличие отрицательных реактивных давлений кровли на верхняк, что противоречит физическому смыслу.

Поэтому данная методика расчёта была дополнена итерационным процессом добавления фиктивных распределённых нагрузок, численно равных, но противоположно направленных отрицательным давлениям (рис. 9).

Расчёты контактных давлений на верхняке крепи 2М81Э показали, что наилучшие эпюры с точки зрения наименьших максимальных удельных давлений на верхняке (особенно в завальной части) и с точки зрения равномерности эпюры соответствуют максимальному сопротивлению забойной гидро-

стоики, начальному распору завальной гидростоики и независимому управлению гидропатроном.

Для последующей оценки контактного взаимодействия были приняты следующие критерии:

• коэффициент неравномерности эпюры

к. =

#7

м.

, где ш, и D, — математическое ожидание и дисперсия реак-

тивных давлении пород на опорном элементе; • размах реактивных давлений

И _ Р(х)т„ - Р(х)га1Л .

ЛР<*> —

т.

• суммарная относительная величина отставаний (потери контакта) опорного элемента от пород

а также максимальные перерезывающие силы и изгибающие моменты.

Анализ критериев функции полезности показывает, что наилучшими являются крепи с максимальным распором забойных гидростоек. При этом наибольшую весомость имеет критерий размаха эпюры. Вторым значимым критерием является коэффициент неравномерности на перекрытии.

С помощью данной методики были также обоснованы новые конструктивные решения верхняков и оснований крепей М 138 и МК85Б, которые в данном случае позволили в 2,2-11 раз улучшить интегральный критерий функции полезности по сравнению с базовыми конструкциями (рис. 10).

Для изучения контактного взаимодействия опорных элементов в объёмной постановке, позволяющей более детально учесть конструктивные особенности крепи, были разработаны 3^ модели (рис. 11) с использованием метода конечных элементов (МКЭ) для шарнирно-сочленённого верхняка (М130) и верхняка с подрессорной консолью (1М88).

Критериями для оценки взаимодействия приняты максимальные напряжения, коэффициент неравномерности и размах контактных давлений на кровлю

<n+m>2Z*.V ЕЕ*.

i-l J.1 / JM

1

/(п + ш - 1),

-Р-

Uratx Qrala

)/м,

где Ру — контактное давление на ц-ом участке, Н/м2; П И т — количество участков по длине и ширине верхняка, контактирующих с породами кровли; М - математическое ожидание эпюры контактных давлений на кровлю.

Рис. 10. Эпюры реактивных давлений кровли Р(х) и изгибающих моментов М(х) по длине верхняка крепи 1М138 (Ь) при различных вариантах силовых параметров (Ь — базовый вариант; 7— при смещении к забою забойной и завальной стоек на 0,45 и 0,05м)

Рис. 11. Трёхмерные модели взаимодействия крепи с породами кровли для различных типов верхняка (а — шарнирно-сочленённых; б — с подрессоренной консолью)

Для первой модели, как и для крепи 2М81Э, наилучшее контактное взаимодействие у варианта с максимальным распором забойной стойки (рис. 12). Для варианта с максимальным распором обеих рядов стоек показатели несколько хуже, хотя и не совсем плохие. При этом значимыми критериями являются 3-х мерный коэффициент неравномерности эпюры на перекрытии (весовой коэффициент 0,374) и размах на козырьке (весовой коэффициент 0,626).

Рис. 12. Эпюры реактивных давлений кровли Р(х) на верхняке крепи 1М130 при различных вариантах начального распора (а — серийные параметры; б — максимальный распор забойного ряда)

Оснащение активными устройствами крепления забоя крепи Ml30 позволяет улучшить контактирование забойной части верхняка с кровлей: суммарное усилие увеличивается в 5 раз (УКЗ-1 по а. с. СССР 883486) и в 2 раза (УКЗ-2 по а. с. СССР 1067221), коэффициент неравномерности снижается соответственно в 9 и 8 раз.

Для верхняка крепи 1М88 с различными конструктивными доработками удалось улучшить базовый вариант по интегральному критерию функции полезности (учитывающей неравномерность эпюры удельных давлений и

максимальный изгибающий момент) с 0,189 до 0,885 без увеличения массы металлоконструкции только за счёт перераспределения рёбер жёсткости.

В результате решения 2, 3 и 4-й задач общим выводом является то, что наилучшей схемой крепи является гидравлическое соединение поршневых полостей гидропатрона и забойной гидростойки, а также смещение равнодействующей от гидростоек к забою.

Для реализации этой идеи была разработана гидросистема механизированной крепи (а. с. СССР 1060795). Суть ее заключается в том, что с помощью дополнительных элементов (рис. 13) при увеличении давления в завальной гидростойке часть жидкости перетекает в забойную, уравновешивая в них давление и увеличивая усилие прижатия забойной части перекрытия к кровле.

Для улучшения работы крепи на размокае-мых почвах в КузГТУ (А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Ю.А Федченко) был предложен способ увеличения несущей способности за счёт внедрения в почву погружного контура по периметру основания. Ими же были определены физико-механические свойства таких пород для пластов Кузбасса.

Для детального исследования влияния конструктивных и силовых параметров крепи, параметров погружного контура, мощности ложной почвы и её физико-механических свойств была использована программа "Геомеханика" на основе МКЭ, разработанная в ЛИСИ при участии автора. В этой программе использована идеальная упруго-пластическая среда Рейса-Прандтля.

Для исследования были рассмотрены продольная модель (вдоль основания) и поперечная с заданием свойств почвы, изменяющихся по глубине и ширине лавы.

Для начала были проведены предварительные расчёты для крепи М87Э, результаты сравнены с результатами шахтных исследований Ю.А. Федченко, введены поправочные коэффициенты в модули упругости элементов и только после этого проведён всеобъемлющий математический эксперимент для крепи 1М88.

Анализ характера взаимодействия оснований с погружным контуром показывает, что с увеличением глубины его внедрения повышается устойчи-

вость крепи, уменьшаются главные напряжения в почве, уменьшается объем пластически деформированных элементов, но увеличивается количество элементов, подвергшихся разрыву, вокруг погружного контура (рис. 14).

Рис. 14. Напряженно-деформированное состояние продольной модели крепи 1М88при Н-400мм, Ясек-800 кН: а) серийное основание е/Ь~-0,0167, Ик]-0, Ик2=0; Ь) е/1=0,2, Ы1=-Ы2=-0; с) е/1=0,2, Ик1=Ик2=250 мм

На рис. 15 представлен характер взаимодействия основания с различными погружениями контура со стороны забоя (пк1) и завала (Ьк2) для основания крепи 1М88 с серийными параметрами при мощности ложной почвы Н=400 мм

Рис. 15. Вдавливание носков (И}, й^ и угол поворота основания относительно плоскости пласта в зависимости от параметров погружного контура ИК1 и Нк2 при Н=400 мм и параметрах серийной крепи 1М88

На рис. 16 представлены зависимости вдавливаний носков основания при различных эксцентриситетах и глубинах внедрения погружного контура в забойной и завальной частях основания. Здесь же можно увидеть эффек-

--И«1-М«2-0 " +

-(1Г|-Ь|С2-250 ИИ

И1(ПЗ), см

тивность при различных эксцентриситетах по вдавливанию носков основания для Ьк1=Ьк2=250 мм.

Для поперечной модели были получены вдавливания основания при изменении глубины погружного контура, реакции крепи, мощности ложной почвы и расстояния между основаниями вдоль лавы, а также форма и величина выпора почвы между основаниями от тех же параметров. При этом меньший выпор соответствует большой мощности ложной почвы.

По результатам более чем 1500 экспериментов были получены адекватные регрессионные зависимости вдавливания носков основания и выпора почвы перед основанием, от удельных значений нагрузки, эксцен-

1,1 ^ ^ 0,2

И

Рис. 16. Влияние эксцентриситета е/Ь на устойчивость серийного основания и основания с максимальным - заглублением ' погружного контура при Ясе1с=800 кН, 11=400 мм

см

н= ^400» ..... ЛМ'

4я-

//

'3 ч2

25 Ьк1. см

20 15 10 5 0"

10 15 1пк2.см

20

10 15 Г)к2,см

20

25

(1к1 см

>

Ч1

е11= -0.2

Ик1, см

25

Г

4 / <3>

-2

' I .1МН 1_

10 15 Ьк2,см

20

25

*

» е/1_= +0.2

/

4' •

- Ъ

10 15 Ьк2.см

20

25

Рис. 17. Зоны рациональных значений внедрения погружного контура (Нк}, ИК2) для пласта с кровлей средней устойчивости основания крепи 1М88: с серийными параметрами, увеличенной реакцией крепи (Ясек=1,1МН) и крайних значениях эксцентриситета (е/Ь) при Н=400 мм

триситета, глубины контура спереди и сзади, по которым были определены области рациональных значений, исходя из критических опусканий кровли [Ькр] и возможности передвижки крепи для различных кровель, сопротивления крепи и эксцентриситета по следующим критериям (рис. 17):

1. И, £|Ь„]-х1; 2. (Ь2 -Ь,) £ 0; 3. Ьсуи1 ¿5см; 4. Ь2 5ф.р^х2.

Интегральный критерий для основания с контуром Ьк=250 мм превосходит примерно в 2 раза такой же критерий для серийного основания.

Для крепей с увеличенной площадью основания (типа ОКП-70), у которых передний носок заходит под конвейер, использование рассмотренного ранее погружного контура невозможно. Поэтому для таких крепей было разработано специальное основание, у которого контур в забойной части имеет шарнир и заглубляется домкратом в завальной части (рис. 18).

Сравнительный анализ взаимодействия предложенного и серийного оснований с размо-каемой почвой с помощью МКЭ показал, что эквивалентные напряжения по Мизесу и вертикальные напряжения снижены в 2 раза, максимальное выдавливание почвы - в 13 раз, эксцентриситет максимальных напряжений вдоль оснований — в 2,2 раза.

Для изучения динамического взаимодействия крепи с основной кровлей при её хрупком разрушении была рассмотрена модель, которая представляет из себя дифференциальное уравнение в частных производных 4-го порядка

Решение этого уравнения показывает, что в районе расположения гидростойки перемещения кровли носят циклический характер с продолжительностью нарастания нагрузки 1=0,005 с и зависят от физико-механических свойств основной кровли, её мощности, силовых параметров крепи и места расположения гидростоек. Это означает, что необходимо провести замеры

параметров динамических воздействий на механизированную крепь в реальных условиях.

Для этих целей были разработаны два механических и ряд электромеханических устройств.

Отличительной особенностью данных устройств является то, что скорость и продолжительность записи

задаются автоматически самой кровлей при её опускании.

При внезапном

перемещении кровли 1 (рис. 19) она воздействует на носитель записи 2, который проворачивается вокруг своей оси со скоростью, пропорциональной скорости смещения кровли. При этом инерционный грузик 6 прочерчивает линию процесса II, а его движение описывается дифференциальным уравнением

где А, В и L - постоянные коэффициенты, зависящие от массы грузика, жёсткости пружины, сил трения и углов у и а.

Принцип действия 2-го устройства аналогичен и отличается конструкцией передаточного механизма.

Дифференциальное уравнение

равноускоренного движения грузиков в приборе РПМ-2 описывается выражением (рис. 20)

таг =ЕГк + «1«+•!., + ■*. .

где т - — масса грузика; аг - радиальное

и

ускорение грузика; - сумма сил

сопротивления (силы трения от движения грузика по направляющей и взаимодействия пишущего устройства с металлическим экраном, сопротивление пружины); — центробежная,

вращательная и кориолисова силы инерции.

В электромеханических приборах (рис. 21) на магнитную ленту ведётся за-

пись частотных сигналов, один из которых является постоянным, а другой модулируется в зависимости от давления в поршневой полости гидростойки.

Протяжка магнитной ленты относительно стереоголовки производится так же, как и в механических устройствах, посредством опускающейся кровли.

В лабораторных условиях на стендах ИГД им. А.А. Скочинского и КузГТУ были проведены всесторонние исследования разработанных устройств и получены их метрологические характеристики (табл. 4).

Таблица 4

Прибор Параметр Мах значение ДЬ, мм; V, м/с; Р, МПа Погрешность, %

Средн. Ст. откл.

РПМ-1 перемещ. 12 19,4

РПМ-2 перемещ. дЬ-0..450, У=0,4..2 15,5-17,5 13,0..15,8

РП-1 перемещ. У=0,01..Ю 6 8

РП-2 перемещ. У=0,01..10 6,5 3,0

давл. Р=70 40 35,5

РП-2М перемещ. ДЬ=0..450, У=0,01..2 4,5 2,5

давл. Р=50 30,4 27,3

РП-2У давл. Р=100 10,2 5

РП-2К давл. Р=100 4,4 2,2

Все устройства были испытаны на шахтах Кузбасса на различных пластах с тяжёлыми кровлями, показали свою работоспособность в условиях шахтной атмосферы.

При этом были получены фактические параметры динамических воздействий кровли на механизированные крепи (табл. 5), которые могут служить исходным материалом для проектирования предохранительных устройств

• величина перемещения штока гидростойки Дп — от 0,7" до 56,5 мм;

• скорость штока (V) — от 0,15 до 3,8 м/с;

"забросы" давления в поршневой полости гидростоек (Р) - до 75 МПа;

• время протекания процесса (^ — от 9,8 до 60 мс.

Анализ работы предохранительного клапана ЭКП в период динамических осадок кровли показывает, что время открытия его запирающих элементов соизмеримо с про-

Г

Рис. 23. Конструкция гидростойки с защитным цилиндром

чу, .«

ММ 0 35 03 Ш

о: о»

-ом

41 411 4.3 4 2В 43 4»

«"У. 0 4 ММ I» 01 о» 0.1 019 1> 005 0

405 41 415 43 425 43 439 4« 445

-55МПа

-145 МП*

--Допуск на раэдутиа

- - - - Допуск на обжатиа

ЛмЛЛ'й» 'ЛНчО «1200-—' ¡¿¿о"-"." <<60 " ^ль

-65МПа

-145 МПа

— — Допуск на раздути« -... Допуск на обжатие

'

3

Рис. 24. Радиальные деформации (¿у) рабочего цилиндра серийной гидростойки крепи М130 и с защитным цилиндром (полная раздвижпость)

должительностью нарастания давления до максимального значения в реальных условиях, что может привести к бочко-образным пластическим деформациям рабочего цилиндра.

Для устранения этого явления были предложены 2 конструктивных решения гидростоек, основная идея которых заключается в том, что рабочий цилиндр охватывает защитный цилиндр (рис. 23), полости, которых соединены гидравлически. При этом нагрузки от давления жидкости взаимно уравновешиваются, а результирующая в несколько раз меньше по отношению к серийной гидростойке и направлена к оси цилиндра.

Для улучшения работы на минимальной раздвижности между полостями рабочего и защитного цилиндров установлен дроссель.

На рис. 24 представлены деформации рабочего цилиндра для серийной и предлагаемых гидростоек. Из графиков видно, что у разработанных цилиндров даже при давлении

в 145 МПа (что примерно в 3 раза больше номинального) деформации направлены вовнутрь и не превышают минимального зазора, обусловленного полями допусков поршня и цилиндра.

Кроме того, представленные гидростойки обладают повышенной ремонтопригодностью, т. к. их восстановление сводится к сварке защитного цилиндра, вместо таких дорогостоящих операций, как расточка, раскатка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научной проблемы по выявлению особенностей взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами и обоснованию их параметров для работы в сложных горно-геологических условиях пологих пластов, которое вносит существенный вклад в совершенствование механизированных комплексов для угольной промышленности.

Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:

анализ факторов, снижающих производительность механизированных комплексов при подземной добыче угля, показывает, что одной из основных причин являются несоответствие параметров механизированных крепей условиям эксплуатации; наиболее сложными из которых имеют пласты: с вынимаемой мощностью свыше 2,5 м, с неустойчивыми нижними слоями непосредственной кровли, с геологическими нарушениями, с тяжёлыми кровлями, со слабыми почвами, высокой газообильностью и водопритоком, склонные к динамическим проявлениям горного давления. При несоответствии оборудования комплекса всего одному из перечисленных факторов нагрузка на забой может снижаться в 1,2-2 раза, а при несоответствии крепи условиям слабых непосредственных кровель или почв производительность труда снижается в 2-3 раза;

увеличение усилия начального распора крепи вплоть до рабочего сопротивления повышает продольную устойчивость крепи, уменьшает смещения кровли, расслоение пород непосредственной кровли в призабойной зоне и отжим угля, не изменяя характера крупноблочного разрушения трудноуправляемой кровли;

• полученные в шахтных условиях статистические зависимости опусканий кровли над перекрытием от величин начального распора по рядам гидростоек и их рабочего сопротивления позволяют определить области рациональных силовых параметров механизированной крепи, обеспечивающих сохранение кровли в связном состоянии, разворот перекрытия в процессе работы с опусканием его завальной части, а также смещения кровли за цикл, не превышающие критических. Повышение рабочего сопротивления крепи с 1,28 до 1,68 МПа вместе с максимальным начальным распором забойного ряда гидростоек позволяет увеличить интегральное значение функции полезности с 0,210 до 0,931;

усилие прижатия к кровле забойной части верхняка, определяемое закономерностями взаимосвязи его геометрических параметров и ориентаци-

ей верхняка в пространстве, пропорционально длине забойной консоли, углу её поворота в процессе работы крепи, диаметру гидропатрона управления консолью и расстоянию от его оси до шарнира консоли. При этом схема гидравлического соединения поршневых полостей забойной гидростойки и гидропатрона является предпочтительной, длина козырька должна быть наибольшей, исходя из конструктивных соображений, а расстояние от шарнира козырька до линии действия усилия гидропатрона должно выбираться наименьшим при схемах взаимодействия с увеличением раздвижности гидропатрона и наибольшим — с уменьшением раздвижности;

• дополнение методики И. Симвулиди итерационной процедурой по уточнению эпюры реактивных давлений при расчёте составных балочных конструкций позволяет производить расчёт взаимодействия опорных элементов крепи с боковыми породами при неполном контакте в плоской упругой постановке задачи, использование метода конечных элементов при расчёте трёхмерных моделей позволяет более детально учесть особенности конструкции на стадии проектирования. Максимальный начальный распор забойного ряда гидростоек увеличивает интегральный показатель функции полезности контактного взаимодействия крепи с кровлей в 1,75-11 раз в зависимости от конструкции крепи, при уменьшении коэффициента неравномерности и размаха эпюры контактных давлений, а оснащение крепи активными устройствами крепления забоя увеличивает её несущую способность в призабойной зоне в 3,09-8,55 раза и уменьшает коэффициент неравномерности давления забойной консоли на кровлю в 1,25-2,71 раза;

выявленные закономерности описания величин вдавливания основания и выдавливания почвы позволяют определить области рациональных значений параметров погружного контура, позволяющие при заданных силовых и конструктивных параметрах крепи в конкретных горно-геологических условиях обеспечить смещения кровли меньше критических, возможность передвжки и поворот крепи на завал в процессе работы. Использование погружного контура для крепей различного типа на порядок уменьшает выдавливание почвы и, соответственно, повышает продольную устойчивость крепи под нагрузкой, при этом максимальные напряжения, вдавливание основания, эксцентриситет максимальных напряжений и интегральный критерий функции полезности уменьшаются в 2 и более раза;

разработанные способ и средства регистрации параметров динамического воздействия обрушающейся кровли на крепь компактны, потребляют небольшое количество энергии, работают длительное время в ждущем режиме и имеют средние погрешности регистрации по перемещению штока и давлению рабочей жидкости в поршневой полости гидростойки не более 4,5%;

внезапное крупноблочное разрушение основной кровли оказывает на крепь очистного забоя воздействие колебательного характера, которое определяется физико-механическими свойствами пород кровли, силовыми и конструктивными параметрами крепи и характеризуется в различных условиях эксплуатации фактическими величинами перемещения штока гидростойки от

0,7 до 57 мм, скорости переднего фронта импульса нагрузки от 0,15 до 3,8 м/с, заброса давления в поршневой полости до 75 МПа, продолжительности протекания процесса от 9,8 до 60 мс, при которых радиальные деформации рабочего цилиндра могут приводить к потере герметичности гидростоек;

• разработанный принцип защиты рабочих цилиндров гидростоек от бочкообразных деформаций при динамических осадках кровли позволяет даже при трёкратных забросах давления рабочей жидкости в поршневой полости свыше номинального иметь деформации, не превышающие минимального зазора, обусловленного полями допусков поршня и цилиндра.

Результаты диссертационных исследований опубликованы в 88 научных трудах, основными из которых являются:

1. Расширение технологических возможностей механизированных крепей / Б.А Александров, А.Н. Коршунов, А.И. Шундулиди, Г.Д. Буялич и др. - Кемерово: Филиал изд-ва Томского ун-та при Кем. ун-те, 1991. - 372 с.

2. Особенности взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами в сложных горно-геологических условиях пологих и наклонных пластов / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Ю.А Антонов и др. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. — 144 с.

3. Буялич Г.Д. Конечные элементы для исследования горных машин: Учеб. пособие / Г.Д. Буялич, В.В. Воеводин; Гос. учреждение Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 2002. — 51 с.

4. Контактное и силовое взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Ю.А Антонов, В.И. Шейкин. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2003. - 130 с.

5. Леконцев Ю.М. Взаимодействие системы крепь-породы при регулируемом начальном распоре механизированной крепи / Ю.М. Леконцев, Г.Д. Буялич // Вопросы горного давления: Сб. науч. тр. / Ин-т горн, дела СО АН СССР. — Новосибирск, 1983. - Вып. 41: Адаптивность механизированных крепей. - С. 56-58.

6. Коршунов А.Н. Повышение адаптивности механизированной крепи поддерживающего типа при отработке пластов с трудноуправляемыми кровлями / А.Н. Коршунов, Г.Д. Буялич // Вопросы горного давления: Сб. науч. тр. / Ин-т горн, дела СО АН СССР. - Новосибирск, 1985. - Вып. 43: Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. — С. 137-139.

7. Коршунов А.Н. Оценка качества взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами / А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Г.Д. Буялич // Вопросы горного давления: Сб. науч. тр. / Ин-т горн, дела СО АН СССР; Ин-т угля СО АН СССР. - Новосибирск, 1985. - Вып. 44: Горное давление в очистных и подготовительных выработках. — С. 116-118.

8. Особенности взаимодействия механизированных крепей поддерживающего типа с кровлей / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Ю.М. Леконцев, А.С. Фролов // Вопросы горного давления: Сб. науч. тр. / Ин-т горн, дела

СО АН СССР. — Новосибирск, 1988. — №46: Геомеханические аспекты разработки механизированных крепей. - С. 67-70.

9. Александров БА Выбор параметров устройства регистрации резких осадок кровли / БА Александров, Г.Д. Буялич, ВА Побокин // Вопросы горного давления: Сб. науч. тр. / Ин-т горн, дела СО АН СССР. — Новосибирск, 1989. - №47: Управление горным давлением в комплексно-механизированных забоях. — С. 89-90.

10. Александров Б.А. Методика определения силовых параметров крепи в условиях крупноблочного обрушения кровли / БА Александров, Г.Д. Буя-лич // Проблемы и перспективы развития горного дела на Северо-Востоке СССР: Материалы науч.-практ. семинара. Июнь 1990г. / Ин-т горн, дела Севера СО АН СССР. - Якутск, 1990. - Ч. 2. - С. 303-305.

11. Коршунов А.Н. Влияние силовых параметров механизированной крепи на взаимодействие ее с кровлей / А.Н. Коршунов, Г.Д. Буялич, Ю.М. Леконцев // Уголь, 1990. - №10. - С. 15-16.

12. Александров Б А Резервы повышения работоспособности механизированных крепей / БЛ. Александров, А.Н. Коршунов, Г.Д. Буялич //Известия вузов. Горный журнал, 1991. — №1. — С. 78-80.

13. Буялич Г.Д. Оценка контактного взаимодействия опорных поверхностей крепи с боковыми породами на стадии проектирования // Механизация горных работ: Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. — Кемерово, 1992. - С. 14-21.

14. Буялич Г.Д. Применение функции полезности для оценки параметров крепи // Механизация горных работ: Сб. науч. тр. / Кузбас. гос. техн. унт. - Кемерово, 1994. - С. 6-9.

15. Буялич Г.Д. Оценка характера взаимодействия крепи с труднообру-шаемой кровлей // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. / Ассоциация "Кузбассуглетехнология". - Кемерово, 1995. - №9. - С. 35-37.

16. Буялич Г.Д. Исследование взаимодействия оснований механизированных крепей со слабыми размокаемыми почвами // Международный семинар "Проблемы и перспективы развития горной техники". Секция: "Горные машины и оборудование". 11-13 октября 1994 г. — М.: Моск. гос. горн, ун-т, 1995. - С. 84-85.

17. Александров Б А Некоторые аспекты проблемы управления кровлей механизированными крепями в экстремальных условиях / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, ЮА Антонов // Вестник Российской академии естественных наук (Западно-Сибирское отделение). — Кемерово, 1997. — Вып. 1. — Ч. 1. - С. 34-40.

18. Буялич Г.Д. Показатели сравнительной оценки гидравлических стоек // Строительство шахт и городских подземных сооружений: Тр. Российско-Китайского симпозиума 24-27 апреля 2000 г. / Кузбас. гос. техн. ун-т. — Кемерово, 2000. - С. 145-146.

19. Антонов ЮА Влияние параметров противоотжимных устройств на распределение сопротивления механизированной крепи / Ю.А. Антонов,

Г.Д. Буялич, Б.А Александров // Известия вузов. Горный журнал, 2000. -№5. - С. 56-63.

20. Повышение сопротивления консолей механизированной крепи / Г.Д. Буялич, Б.А. Александров, ЮА Антонов, В.В. Воеводин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых,2000.-№5.-С. 82-87.

21. Антонов Ю.А Устройство для крепления забоя и определение его параметров / Антонов Ю.А., Буялич Г.Д., Коршунов А.Н. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — Кемерово, 2000. - №6. - С. 68-69.

22. Буялич Г.Д. Определение деформаций рабочего цилиндра шахтной гидростойки / Г.Д. Буялич, В.В. Воеводин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2000. — №6. — С. 70-71.

23. Александров Б.А. Оценка эффективности совершенствования механизированных крепей с позиции качества их взаимодействия с боковыми породами / Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, Г.Д. Буялич // Уголь, 2000. -№7. - С. 44-46.

24. Буялич Г.Д. Критерии оценки параметров контактного взаимодействия элементов крепи с боковыми породами // Безопасность жизнедеятельности предприятий; в угольных регионах: Материалы V Междунар. науч.-практ. конф. Кемерово, КузГТУ, 25-27 ноября 2002 г. — Кемерово, 2002. -С. 81-82.

25. Александров Б.А. Влияние начального распора механизированной крепи на частоту и интенсивность резких осадок кровли / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Ю.А. Антонов // Вестник Кузбасского государственного технического университета.- Кемерово, 2002. — №6. — С. 21-22.

26. Александров Б.А. Анализ результатов исследований процессов взаимодействия механизированных крепей с кровлей наклонных пластов / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Ю.А. Антонов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — Кемерово, 2002. - №6. - С. 22-24.

27. Антонов Ю.А. Регистрация параметров резких осадок кровли в очистных забоях / Ю.А. Антонов, Г.Д. Буялич, Б.А Александров // Горные машины и автоматика, 2003. - №2. - С. 4-6.

28. Александров Б.А. Пути реализации резервов повышения работоспособности механизированных крепей / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Ю.А. Антонов // Горные машины и автоматика, 2003. — №3. — С. 15-16.

29. Буялич Г.Д. Оценка герметичности гидростоек механизированных крепей / Г.Д. Буялич, В.В. Воеводин, К.Г. Буялич // Динамика и прочность горных машин: Сб. тр. II междунар. конф., 28-29 мая / Ин-т горного дела СО РАН. - Новосибирск, 2003. - Т. 2. - С. 86-88.

30. Совершенствование метода обработки показаний прибора РП-2К / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Е.Ф. Заплатин и др. // Динамика и прочность горных машин: Сб. тр. II междунар. конф., 28-29 мая / Ин-т горного дела СО РАН. - Новосибирск, 2003. - Т. 2. - С. 179-180.

31. Обоснование требований к гидросистемам механизированных крепей третьего поколения / Г.Д. Буялич, Ю.А. Антонов, М.Г. Лупий, Б.А.

Александров // Вестник Кузбасского государственного технического университета.- Кемерово, 2003. - №3. - С. 49-50.

32. Буялич Г.Д. Оценка конкурирующих технических решений по нескольким критериям // Вестник Кузбасского государственного технического университета.- Кемерово, 2003. — №6. — С. 39-40.

33. Буялич Г.Д. Критерии оценки конструкций гидростоек механизированных крепей // Горные машины и автоматика, 2003. — №11. — С. 15-16.

34. Буялич Г.Д. Влияние параметров забойной части верхняка на взаимодействие крепи с кровлей // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - Кемерово, 2004. — №1. — С. 15-17.

35. Буялич Г.Д. Гидростойка с повышенной работоспособностью в периоды динамических нагружений // Горные машины и автоматика, 2004. — №2. - С. 7-8.

36. Буялич Г.Д. Влияние эксцентриситета приложения нагрузки и параметров погружного контура на устойчивость основания крепи // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — Кемерово, 2004. ~ №2. - С. 42-44.

37. Ах. 735785 СССР, МКИ2 E21D 15/44. Гидравлическая стойка шахтной крепи / Кузбас. политехи, ин-т; В.А. Дубов, Г.Д. Буялич, А.Н. Коршунов, Б.А. Александров. — Опубл. 25.05.80, Бюл. №19.

38. Ах. 883490 СССР, МКИ3 Е2Ш 23/16. Гидросистема механизиро-вагаюй крепи / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, В.Д. Ялевский, Б.А. Александров, Г.Д. Буялич и др. — Опубл. 23.11.81, Бюл. №43.

39. Ах. 1049669 СССР, МКИ3 E21D 15/44. Гидравлическая стойка шахтной крепи / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Г.Д. Буялич и др. - Опубл. 23.10.83, Бюл. №39.

40. Ах. 1060795 СССР, МКИ3 E21D 23/16, F15B 11/16. Секция механизированной крепи / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Г.Д. Буялич, Б.А..Александров, Ю.А Антонов. - Опубл. 15.12.83, Бюл. №46.

41. Ах. 1067221 СССР, МКИ3 E21D 23/04. Устройство для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, Г.Д. Буялич и др. - Опубл. 15.01.84, Бюл. №2.

42. Ах. 1135906 СССР, МКИ4 E21D 23/04. Основание секции механизированной крепи / Кузбас. политехи, ин-т; Б.А. Александров, Н.Д. Бенюх, ЮА Антонов, Г.Д. Буялич, О.С. Костромов. - Опубл. 23.01.85, Бюл. №3.

43. Ах. 1153076 СССР, МКИ4 Е2Ш 23/04. Устройство для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, Г.Д. Буялич, Ю.М. Леконцев. - Опубл. 30.04.85, Бюл. №16.

44. Ах. 1439239 СССР, МКИ4 Е21С 39/00. Устройство для определения параметров осадок кровли горных выработок / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Г.Д. Буялич, БА Александров и др. - Опубл. 23.11.88, Бюл. №43.

45. Ах. 1661417 СССР, МКИ5 Е21С 39/00. Способ определения параметров резких осадок кровли в горной выработке и устройство для его осуществления / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Г.Д. Буялич, Б.А. Александров и др. — Опубл. 07.07.91, Бюл. №25.

Подписано к печати 20.05.2004. Формат 60х 84 1/16. Опечатано на ризографе. Объем 2,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № ЪЪЦ Типография Кузбасского государственного технического университета, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.

№ 13 9 6 4

Введение.

Гг Состояние вопроса.?.

• 1.1. Условия работы комплексно-механизированных забоев при подземной добыче угля.

1.2. Анализ критериев взаимодействия механизированной крепи с вмещающими породами.

1.3. Анализ исследований взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами в сложных горно-геологических условиях.

1.4. Цель и задачи исследований.

Выводы.

2. Оборудование и методики проведения исследований.

2.1. Оборудование и методика проведения лабораторных исследований при плоскомасштабном моделировании.

2.2. Оборудование и методика проведения шахтных исследований.

• 2.3. Методика обработки результатов исследований и построения регрессионных зависимостей.

2.4. Методика оценки напряжённо-деформированного состояния (НДС) конструкций и боковых пород вблизи опорных элементов.

2.5. Методика сравнительной оценки конкурирующих техниче-0 ских решений по нескольким критериям аддитивной функции полезности.

Выводы.

3. Оценка силовых параметров крепи при взаимодействии с трудноуправляемыми кровлями.

3.1. Лабораторные исследования влияния начального распора на характер взаимодействия крепи с труднуправляемой кровлей.

3.2. Шахтные исследования влияния начального распора и рабочего сопротивления на процесс взаимодействия- крепи с труд

Ф неуправляемой кровлей.

3.3: Анализ результатов шахтных исследований и обоснование силовых параметров крепи.

3.4. Обоснование основных схем взаимодействия крепи с трудноуправляемой кровлей.

3.5. Критерии и оценка эффективности взаимодействия крепи с кровлей при изменении силовых параметров.

Выводы.

4. Оценка параметров крепи, влияющих на распределение сопротивления по ширине рабочего пространства.

4.1. Оценка влияния геометрических и кинематических параметров верхняка на взаимодействие крепи с кровлей.

4.2. Исследование взаимодействия элементов крепи с боковыми породами методом теории упругости (плоская деформа

Ф'' ция).

4.3: Исследование взаимодействия элементов крепи с породами кровли методом конечных элементов (упругая объёмная деформация).

4.4. Влияние параметров забойных консолей на распределение сопротивления по ширине призабойного пространства.

4.5. Разработка гидросистемы, обеспечивающей повышение контактной адаптивности верхнего строения крепи с кровлей.

Выводы.

5. Оценка параметров крепи при взаимодействии оснований с неустойчивыми почвами.

5.1. Анализ исследований процессов взаимодействия элементов системы "крепь - боковые породы".

5.2. Разработка модели взаимодействия основания крепи с размокаемыми почвами. 309* 5.3. Исследование продольной модели взаимодействия оснований крепи с размокаемыми почвами.

5.4. Исследование поперечной модели взаимодействия оснований крепи с размокаемыми почвами.

5.5. Результаты моделирования взаимодействия основания крепи 1М88 с размокаемыми почвами.

5.6. Разработка новой конструкции основания и анализ его взаимодействия с почвой.

Выводы.

6. Оценка динамической^ нагруженности механизированной крепи в периоды резких осадок кровли.

6.1. Анализ характера взаимодействия крепи с труднообрушае-мыми породами в периоды резких осадок кровли.

6.2. Разработка способа и устройств регистрации параметров на

• гружения крепи при резких осадках крови.

6.3. Лабораторные исследования работоспособности разработанных приборов и определение их метрологических характеристик.

6.4. Шахтные испытания приборов резких осадок кровли.

Выводы.

7. Оценка параметров гидравлических стоек при различных видах нагружения.

7.1. Анализ работы предохранительного клапана ЭКП в периоды резких осадок кровли.

7.2. Разработка технических предложений по повышению работоспособности гидростоек в периоды динамических нагруже

7.3. Критерии для сравнительной оценки конструкций гидросто

• ек.

7.4. Сравнительный анализ напряжённо-деформированного состояния рабочих цилиндров гидростоек.

Выводы.

8. Эффективность от внедрения результатов исследований.

8.1. Экономическая эффективность от использования гидросистемы повышения начального распора механизированной крепи.

8.2. Реализация результатов исследований.

Одной из основных тенденций развития угольной промышленности Российской- Федерации на современном этапе является ускореннаят разра-9 ботка и внедрение высокопроизводительных комплексов и агрегатов для добычи угля в сложных горно-геологических условиях.

Комплексы оборудования с механизированными крепями являются основным средством для достижения + высоких технико-экономических показателей: при подземной добыче: угля.

Создание комплексов с механизированными- крепями началось впервые : в мире в нашей стране в конце 50-х годов и сыграло исключительно; важную роль в техническом перевооружении угольной промышленности.

Однако с середины 70-х годов практически во всех угольных бассейнах наблюдается тенденция монотонного снижения показателей эффективности применения средств комплексной механизации, которая в значительной степени объясняется усложнением горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений. Углубление горных работ, повышение газоопасности пластов, рост количества нарушенных шахто-# I пластов, шахтопластов с трудноуправляемой кровлей и слабой почвой < — вот далеко не полный перечень горно-геологических факторов, осложняющих эксплуатацию месторождений. Усложнение горно-геологических условий в первую очередь сказывается на работоспособности механизированной крепи, непосредственно взаимодействующей с боковыми и обрушенными породами;

Указанное обстоятельство привело к необходимости создания механизированных крепей нового технического уровня, которые отличались более высоким сопротивлением, возможностью передвижки с подпором кровли, повышенной устойчивостью секций, небольшими площадями обнажения кровли, высокой скоростью крепления, эффективной защитой рабочего пространства от проникновения обрушенных пород. Созданные на базе этих крепей механизированные комплексы второго поколения расширили условия и область комплексной механизации- очистных работ, позволили охватить угольные пласты с тяжёлой и неустойчивой; кровлями и другими сложными условиями.

Hat базе широких исследований в очистных выработках при использовании комплексов с механизированными: крепями нового технического уровня были установлены дополнительные закономерности взаимодействия крепи с боковыми породами, которые позволили заложить основы создания унифицированной системы механизированных крепей третьего поколения с дистанционным автоматизированным управлением. Промышленные испытания и эксплуатация; механизированных крепей• третьего поколения; свидетельствуют о перспективности создания данных конструкций.

Несмотря на прогресс, достигнутый в области; изучения процессов взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами, следует констатировать, что остаётся нерешённой проблема, связанная как с созданием механизированных крепей для сложных горно-геологических условий, так и с их эксплуатацией, обеспечивающей эффективную работу. Недостаточен объём статистического материала, отражающего особенности процесса взаимодействия крепей с тяжёлыми кровлями. Нет четкого представления о влиянии распределения начального распора по ширине поддерживаемого пространства на взаимодействие крепи с кровлей, не определены технические решения, обеспечивающие варьирование распором. Практически не реализовано такое направление улучшения состояния кровли» и снижения интенсивности отжима угля, как: повышение реакции> забойных консолей. Недостаточно изучен вопрос о параметрах резких осадок кровли при взаимодействии с механизированными крепями, результатом чего является отсутствие надёжных средств защиты механизированных крепей и высокоэффективных гидросистем.

Решению этой проблемы и посвящена данная диссертация. Основное внимание при этом уделено изучению процессов взаимодействия механизированных крепей с кровлей и почвой в сложных горно-геологических условиях, совершенствованию гидросистем и конструкций крепей, способов и средств регистрации параметров динамических осадок кровли.

Работы выполнялись в, соответствии с грантами и заданиями Министерства образования РФ и» Министерства науки РФ, по договорам с машиностроительным заводом им. И. Черных, ИГД им. А.А. Скочинского, ПО! Южкузбассуголь, Ленинскуголь, ГПО Кузбассгосуглепром, ш. Распад-ская, КузНИУИ.

Цель работы - экспериментально-теоретическая оценка и; обоснование параметров механизированных крепей для сложных горногеологических условий пологих угольных пластов.

Идея работы-- использование функции» полезности -для комплексной оценки критериев взаимодействия механизированных крепей с окружающим массивом горных пород в сложных горно-геологических условиях залегания пологих угольных пластов.

Задачи исследований.

1. Выявить особенности взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами в экстремальных условиях эксплуатации;

2. Изучить влияние рабочего сопротивления, начального распора механизированных крепей и его распределения по ширине поддерживаемого пространства на процесс взаимодействия их с трудноуправляемой кровлей.

3; Оценить взаимное влияние геометрических и кинематических параметров верхняка при;взаимодействии крепи с кровлей.

4. Определить влияние силовых и конструктивных параметров на контактное взаимодействие опорных элементов крепи с упругими породами.

5. Исследовать влияние физико-механических свойств и условий залегания размокаемых почв, а также силовых и конструктивных параметров крепи на её устойчивость под нагрузкой;

6. Разработать средства регистрации и с их помощью установить параметры динамических осадок кровли в шахтных условиях.

7. Разработать комплекс технических решений по совершенствованию гидросистем и конструкций механизированных крепей.

Методы исследований. Применяется комплекс методов, включающий: теоретические исследования работы предохранительного клапана ЭКП, динамических сдвижений кровли в периоды вторичных осадок из контактного взаимодействия опорных элементов крепи с породами; моделирование взаимодействия крепи с трудноуправляемой кровлей с использованием эквивалентных материалов и метода конечных элементов; стендовые исследования разработанных конструкций приборов регистрации параметров динамических осадок кровли с целью определения их метрологических характеристик; шахтные исследования параметров динамических осадок кровли и влияния• параметров: крепей на их взаимодействие с окружающим массивом; методы строительной механики взаимодействия балок с упругим: основанием; методы теории планирования эксперимента, регрессионного анализа и математической статистики.

Научные положения, выносимые на защиту:

• продольная устойчивость крепи и улучшение состояния кровли в призабойной зоне с сохранением характера крупноблочного разрушения трудноуправляемой кровли обеспечиваются увеличением начального распора крепи вплоть до рабочего сопротивления с превышением по забойному ряду гидростоек;

• закономерности опускания кровли и наклон перекрытия в процессе работы крепи, неравномерность удельных давлений кровли; на верхняк определяются величинами рабочего сопротивления и начальных распоров по рядам гидростоек;

• усилие прижатия к кровле забойной части верхняка, определяемое закономерностями1 взаимосвязи его геометрических и кинематических параметров, пропорционально длине забойной консоли; углу её поворота в процессе работы крепи, диаметру гидропатрона управления консолью и расстоянию от его оси до шарнира консоли;

• критерии, характеризующие неравномерность распределения контактного давления, полученные с использованием плоских и объёмных моделей взаимодействия опорных элементов механизированной крепи с упругими породами, позволяют дать комплексную оценку конструктивных решений при различных силовых параметрах;

• характер взаимодействия оснований крепи с упругопластическими породами размокаемых почв и закономерности описания величин вдавливания основания и выдавливания почвы определяются? параметрами; погружного контура, силовыми параметрами и конструктивным исполнением крепи, мощностью ложной почвы и* распределением её физико-механических свойств по глубине слоя и ширине рабочего простанства лавы;

• внезапное крупноблочное разрушение основной кровли оказывает на крепь очистного забоя воздействие колебательного - характера, которое определяется физико-механическими свойствами пород кровли, силовыми и J конструктивными параметрами крепи, и характеризуется в различных условиях эксплуатации фактическими величинами перемещения штокам гидростойки от 0,7 до 57 мм, скорости переднего фронта импульса нагрузки от 0,15 до 3,8 м/с, заброса давления в поршневой : полости до 75 МПа, продолжительности протекания процесса от 9,8 до 60 мс, при которых радиальные деформации рабочего цилиндра могут приводить к потере герметичности гидростоек.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается::

• положительными результатами стендовых и производственных испытаний приборов динамических осадок кровли ( средние погрешности измерений по перемещению штока и; давлению жидкости в стойке —

4,5 %) и разработанных технических решений, а также представительным объёмом их исследований;

• корректным использованием; хорошо«проверенных в других областях знаний методов строительной механики и конечных элементов^

• адекватностью полученных регрессионных зависимостей экспериментальным данным при уровнях значимости 0,05 и 0,01;

• согласованностью результатов математического моделирования с результатами* шахтных исследований;

•> использованием высокоточной? измерительной: и. регистрирующей аппаратуры, прошедшей ^метрологическую поверку;

• сопоставимостью результатов; исследований с результатами; полученными другими авторами:

Научная новизна заключается в том, что впервые:

• произведена качественная» оценка влияния величины начального распора- на, взаимодействие крепи? с трудноуправляемой кровлей: при исследованиях на! стенде: из эквивалентных материалов в=масштабе 1:10 и установлена устойчивость крепи и боковых пород в призабойной зоне: в различные периоды прохождения^ закола основной кровли;

• установлены, статистические зависимости» опусканий: трудноуправляемых кровель и поворота перекрытия от рабочего»сопротивления крепи, начального распора, и; его распределения по; ширине рабочего пространства; позволяющие обосновать области i рациональных значений силовых параметров для обеспечения; целостности кровли? в забое и поворотах перекрытия на завал;

• установлены взаимосвязи; геометрических и; кинематических параметров! для забойной части* верхняка, оснащённой' гидравлически управляемой - консолью, при»взаимодействии крепи с кровлей;

• дополнена; методика И.А. Симвулиди для расчёта: составных балок на упругом основании итерационною процедурой; уточнений применительно к опорным элементам механизированных крепей. Разработаны критерии контактного взаимодействия! опорных элементов с упругими породами в плоской и объёмной постановках и произведена комплексная оценка различных технических: решений перекрытия и основания с помощью функции-полезности;:

• установлены основные закономерности взаимодействия основания крепи с упругопластическими породами размокаемых почв, на основе которых получены зависимости вдавливания: носков основания и; выдавливание вокруг него5 породы от силовых и! конструктивных параметров крепи и погружного контура; а также определены области рациональных значений погружного контура- для обеспечения целостности кровли в забое и возможности передвижки;

• получены закономерности? взаимосвязи свойств кровли, силовых и конструктивных параметров крепи с параметрами, оценивающими динамическое воздействие на механизированную * крепь при вторичных осадках кровли, разработаны высокоточные средства регистрации параметров: резких осадок кровли, с помощью которых выявлены диапазоны- изменений этих параметров в различных условиях эксплуатации;

• разработаны критерии оценки работоспособности гидростоек различных конструкций и обоснован принцип: защиты рабочих цилиндров гидростоек от бочкообразных деформаций при забросах давления; рабочей* жидкости в поршневой полости свыше номинального, которыйфеализован в- гидростойках с повышенной работоспособностью; при? динамических осадках кровли;

Личный вклад автора заключается в s

• постановке задач, в организации и участии в выполнении всех лабораторных и шахтных исследований;

• построении математических и статистических моделей опускания кровли и поворота перекрытия, контактного взаимодействия опорных элементов крепи с упругими и упругопластическими породами, динамического взаимодействия; крепи с трудноуправляемой кровлей и деформирования рабочего цилиндра гидростойки;

• выявлении механизма взаимодействия: механизированных крепей с кровлями и* почвами: угольных пластов в сложных: горно-геологических условиях залегания пологих угольных пластов;

• разработке способа и средств регистрации резких осадок кровли;:

• разработке технических решений; по совершенствованию гидросистем и; конструкций механизированных крепей.

Научное значение работы заключается в выявлении закономерностей силового и контактного взаимодействия! механизированных крепей с боковыми? породами: при различных параметрах в условиях трудноуправляемых кровель, резких осадок кровли, слабых размокаемых почв.

Практическая ценность в

• возможности: на\ стадии проектирования обоснования силовых и конструктивных параметров механизированных крепей в сложных условиях эксплуатации;

• совершенствовании гидрооборудования; конструкций механизированных крепей и средств регистрации параметров резких осадок кровли;

• регистрации параметров динамического взаимодействия крепей с обрушающимися породами в различных производственных условиях.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований, приведённые в диссертации; были использованы: ИГД им. А.А. Скочинского при разработке предохранительного клапана* с большой пропускной! способностью; ГВТН 10.03- для гидростоек механизированных крепей Ml30, М138 и др.; КузНИУИ при разработке технического задания: предохранительного устройства: ПУ-02-60; КузНИУИ при разработке технического задания на? приборы регистрации параметров: резких осадок кровли РП1; заводом им. И: Черных при проектировании крепей поддерживающего типа при отработке пластов с. трудноуправляемыми кровлями; ш. Зыряновская, ш. Капитальная ПО "Южкузбассуголь" при модернизации гидросхем крепей 2М81Э; ш. Полысаевская? ПО * "Ленинскуголь" при модернизации крепи М130; ш; Распадская, ш. им: В.И£ Ленина, ш. Полысаевская при изучении параметров резких осадок кровли при* работе: комплексов 2УКП, УКП5, КМ 142, Пиома; при: проведении- государственных приёмочных испытаний опытного образца механизированного комплекса КМ 142; ЗАО "НИИЦ КузНИУИ" при экспертизе горношахтного оборудования; при разработке курсов лекций "Основы инженерных исследований", "САПР горных машин", "Проектирование и конструирование горных машин и оборудования", "Методы расчёта горных машин", "Горные машины и комплексы" для студентов специальности 170101 (Горные машины и оборудование) со специализацией "Производство и конструирование горных машин и оборудования". Документы, подтверждающие использование основных результатов работы представлены в приложениях: Апробация * работы. Работа и её отдельные части докладывались и получили одобрение на: науч.-практ. конф. «Механизация ручного труда в угольной промышленности; Кузбасса» (г. Прокопьевск, 1980); науч.-практ. конф. «Механизация и: автоматизация ручных и трудоёмких операций в промышленности Кузбасса» (г. Кемерово, 1982); всесоюз. науч.-техн. конф. «Совершенствование технологии, механизации; и организации производства при добыче угля» (г. Люберцы, 1983); науч.-практ. конф. «Совершенствование техники, технологии и организацииt шахтного строительства, открытых и подземных горных работ» (г. Кемерово, 1983); всесоюз. науч.-техн. конф. «Проблемы разработки мощных пологих и наклонных угольных, пластов подземным способом» (г. Караганда; 1984); науч.-практ. конф. «Совершенствование техники; технологии и организации ^ шахтного строительства» (г. Кемерово, 1987); науч.-техн: конф. «Автоматизация? и механизация в машиностроении» (г. Кемерово;. 1988); всесоюз.науч.-техн. конф. «Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений» (г. Москва, 1989); всесоюз. науч.-техн. конф. «Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников» (г. Москва, 1990); науч.-практ. семинаре «Проблемы и перспективы развития1 горного дела на Северо-Востоке СССР» (г. Якутск, 1990); II Респ. семинаре «Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья» (г. Фрунзе, 1990); X всесо-юз. науч. конф. «Физические процессы горного производства» (г. Москва; 1991); всерос. науч.-метод. конф. «Компьютерные технологии в: высшем образовании» (г. Санкт-Петербург, 1994); междунар. семинаре «Проблемы и перспективы^ развития горной техники» (г. Москва^ 1994); всерос. науч.-пракг. конф. «Перспективы развития технологий и средств: бурения» (г. Кемерово, 1995); отчетной' сессии Кузбасского науч.-образовательного комплекса за 1993-1995 гг (г. Кемерово, 1996); междунар. науч.-метод. конф. «Новые информационные технологии в университетском? образовании» (г. Новосибирск, 1998, г. Томск, 2000); I всерос. науч.-практ. конф. «Информационные технологии в экономике, науке и образовании» (г. Бийск, 2000); российско-китайском симпозиуме «Строительство шахт и городских подземных сооружений» (г. Кемерово, 2000); ИГ междунар. науч. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов» (г. Ульяновск, 2000); IV и V междунар. науч.-пракг. конф. «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (г. Кемерово, 2000,. 2002); регион., науч.-пракг. конф. «Информационные недра Кузбасса» (г. Кемерово, 200Г, 2003); междунар. конф. «Динамика и прочность,горных машин» (г. Новосибирск, 2001, 2003); междунар. науч.-практ. конф. «Энергетическая безопасность России: Новые подходы к развитию угольной промышленности» (г. Кемерово, 2001); IV междунар. науч.-пракг. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибирш Сибресурс-2001» (г. Кемерово, 2001); регион, науч.-пракг. конф. «Прогрессивные технологии и экономика: в машиностроении» (г. Юрга, 2002); всесоюз. семинарах «Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами» (г. Новосибирск, 1978, 1980, 1982, 1984; 1986, 1988); ежегодных научных конференциях студентов, аспирантов и профессорскопреподавательского состава Кузбасского политехнического института -Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 1976-2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 88 печатных работ, в том числе 3 монографии, 1 учебное пособие, 17 изобретений.

Автор выражает признательность научному консультанту профессору, доктору технических наук Б.А. Александрову, сотрудникам кафедры горных машин и комплексов Кузбасского государственного технического университета, а также инженерно-техническим работникам ш. Зыряновская, ш. Капитальная, ш. Полысаевская, ш. Распадская, ш. им. В.И. Ленина, ш. Западная, ПО Южкузбассуголь, ПО Ленинскуголь, ГПО Кузбассгосуглепром, Зыряновских ЦЭММ, Кемеровских ЦЭММ, Кисе-лёвского машзавода им. И. Черных, ИГД им. А.А. Скочинского за помощь, оказанную при выполнении работы.

1. Состояние вопроса

1.1. Условия работы комплексно-механизированных забоев при подземной добыче угля

Кузнецкий угольный бассейн является одним из крупнейших в мире, в недрах которого сосредоточено громадное количество полезного ископаемого. Отличительной особенностью бассейна является наличие в его отложениях пластов мощностью до 30 м и углом падения от 0 до 90 градусов, залегающих в различных горно-геологических условиях.

По данным КузНИУИ только в пологих и наклонных пластах находится около 4379,4 млн. т промышленных запасов угля [1], в том числе на пластах мощностью до 0,7 м — 0,1 млн. т; 0,71. 1,2 м — 860,0; 1,21.3,5м — 2332,5; 3,51.4,5 м - 468,4; 4;51.6,5 м - 342,2 и более 6,51 м - 375,3 млн. т. Наибольшие запасы сосредоточены на пластах мощностью 1,21.4,5 м — почти 63 %. Распределение промышленных запасов по мощности пластов в процентном отношении представлено на рис. 1.1.1.

Рис. 1:1.1. Распределение промышленных запасов угля в пологих и наклонных пластах (млн. т)

Анализ факторов, сдерживающих рост добычи угля, показывает, что одной из основных причин является исчерпывание благоприятных условий применения серийных механизированных комплексов [2, 3]. И если в первые десятилетия внедрения очистных комплексов в Кузбассе удавалось 6,51м;

3,51 -4,5м 468;11%

4,51-6,5 342; 8« найти приемлемые горно-геологические условия, то в настоящее время эти возможности практически? исчерпаны. Углубление горных работ, необходимость отработки г новых полей со значительно более сложными горногеологическими условиями; специфика строения и состава вмещающих пород — эти и другие факторы диктуют целесообразность создания* очистных механизированных комплексов; удовлетворяющих исключительно сложным? условиям эксплуатации: Кузнецкого бассейна. При этом следует отметить,, что ? перечисленные факторы в первую * очередь оказывают влияние на работоспособность механизированной крепи* — функциональной' машины комплекса; которая всеми своими элементами» взаимодействует с вмещающими» и обрушенными породами;, которая* в-<определяющей;степени влияет на сдвижение и обрушаемость пород кровли; которая создает условия эксплуатации! остальным функциональным машинам комплекса и обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.

Основными условиями, определяющими * тип f и ? типоразмер ? механизированного комплекса, его силовые характеристики (параметры)? и возможность применения г его в конкретных горно-геологических условиях, являются'» мощность пласта, угол его падения, глубина* залегания; тяжесть кровли; устойчивость её нижних слоёв, прочность > почвы на вдавливание, прочность угольного пласта, нарушенность >шахтного поля; газообильность пласта; опасность по горным ударам, обводнённость [4].

Широкие исследования ВНИМИ и КузНИУИ [5-8] позволили разделить все породы Кузбасса на 16 литотипов, краткая, характеристика которых, представлена; в табл. 1.1.1. Все литотипы объединены в 6 групп? по общим i признакам; условиям образования, петрографическому составу,. физико-механическим свойствам, характеру устойчивости ш обрушаемости (табл. 1.1.2).

Характеристика литологических типов пород

Лито-тип Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова Макропризнаки

Песчаники

ПГ 10-12 Грубозернистая структура, конгломератовидный облик

Ц1 10-12 Крупнозернистая структура, массивная и крупная косая однонаправленная слоистость, светло-серый цвет

П2 10-14 Среднезернистая структура, массивная текстура, серый с сизоватым отливом цвет

П3 9-12 Мелкозернистая структура, косая или крупногоризонтальная слоистость, темновато-серый цвет п4 7-10 Тонкозернистая структура, преимущественно глинистый состав, горизонтальная слоистость и налегающая прерывистая текстура

ПК 14-16 Мелко- и среднезернистая структура, карбонатный состав цемента, буроватый оттенок, реакция с НС1

Алевролиты

ПА1 6-8 Неравномернозернистая структура, крупногоризонтальная слоистость, цвет от светло-серого до темно-серого

Лито-тип Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова Макропризнаки па2 5-6 Неравномернозернистая структура, тонкогоризонтальная слоистость, цвет от светло-серого до темно-серого

Ai 5-6 Крупнозернистая структура, самые светлые тона окраски из всех алевролитов

А2 4-5 Мелкозернистая структура, часто неслоистая, темно-серые тона окраски

Аз 3-5 Тонкозернистая структура с примесями углистого материала, цвет от темно-серого до черного

АК 6 Мелко- и крупнозернистая структура, карбонатный состав цемента, буроватый оттенок, реакция с НС1

Аргиллиты

Api 4-5 Уплотненная частослоистая или с намечающейся слоистостью текстура, самые светлые тона из всех аргиллитов

АР2 3-4 Массивная текстура, примеси углистого материала, по наслоению часто остатки флоры и углистого материала, цвет от темно-серого до черного

АрУ 1,5-2 Неслоистая текстура, остатки углистого материала и флоры, черный цвет

КОН 6-10 Конкреционные породы, пелитоморфная структура, прерывистые и ограниченные включения, тона окраски буроватые

Группы литологических типов пород

Количественные показатели

Группа Литотип Характеристика литотипов по устойчивости и обрушаемости Коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Прото-дьяконова Контактное сцепление, МПа Класс по расслоению

1 Ар2, Арь АрУ, А3У Совершенно неустойчивые, весьма легкообрушающиеся 2-3 0,2-0,3 I

2 АрУ, П4У, Арь А3, А2 Неустойчивые, легкообру-тттатотттиеся 3-4 0,3-0,6 I

3 Аь А2, Аг П4 Слабоустойчивые, средней обтштяемости 4-5 0,4-0,6 . II

4 Аь ПАЬ Ai- П4 П4-Аь АК Средней устойчивости, склонные к обрушению 5-7 0,6-0,8 III

5 П4, КОН, П4-П3, П3 Устойчивые, труднообру-шаюшиеся 7-9 0,8-1,2 III

6 П3, ПГ, П2, П! Весьма устойчивые, труднооб-рушающиеся 9-16 1,2 IV

Анализ сочетаний литотипов кровель пластов Кузбасса показывает, что наибольшее распространение имеют пласты с неустойчивой и средней устойчивости непосредственной кровлей; которые в случае пологого залегания» составляют 68% [9]:

Велика доля t пластов со слабыми и■ неустойчивыми породами непосредственной кровли и в других угледобывающих бассейнах России и ближнего зарубежья: в Печорском? бассейне — 70,2%; в месторождениях Украины — до 63%; в Карагандинском бассейне — 30% [10-13]. Причём даже при наличии в кровле достаточно устойчивых пород, вероятность встречи участков с ложной кровлей * в пределах выемочного поля составляет более 30% [10].

Институтом ЦНИЭИуголь были проведены исследования по распространенности и степени влияния различных горно-геологических факторов; на производительность комплексно-механизированных забоев [14]. На рис. 1.1.2 представлена значимость десяти основных горногеологических факторов для Кузнецкого, Донецкого и Печорского бассейнов, из которого видно, что наибольшее значение имеют факторы "устойчивость непосредственней кровли" и "горно-геологическая нарушенность".

Анализ работы очистных забоев показывает, что на участках с неустойчивой кровлей нагрузка на забой снижается на 20-40%, производительность труда рабочего очистного забоя — на 10-25%. При этом зольность выше на 2-8%, себестоимость 1 т угля — на; 15-30%, а частота травматизма от обрушения пород - на 15-50% [13];

Согласно единой классификации, разработанной ВНИМИ совместно с ИГД им. А.А. Скочинского и бассейновыми НИИ [15], все кровли? разделены по управляемости, устойчивости и нагрузочным* свойствам (табл. 1.1.3).

По устойчивости кровли подразделяются на устойчивые, среднеус-тойчивые; неустойчивые и весьма неустойчивые. При этом при переходе от бассейновых классификаций, к единой рекомендовано использовать геолого-петрографические признаки устойчивости непосредственной кровли, более детально определённые для каждого бассейна.

Распространеннсть фактора в забоях, %

50

50-20

20 и

X ' а s о S н 0 в'

01 о. 0 OS

•е

01

И >50

20-50

20 к,н \ А,Г ш Чч «Ж О j т,п,в

Рис. 1.1:2. Оценка значимости горно-геологических факторов и влияние их на производительность комплексно-механизированных забоев (т — мощность пласта; а — угол падения пласта; А — сопротивляемость угля резанию; Т — управляемость обрушением основной кровли; К — устойчивость непосредственной кровли; П — прочность почвы; В — обводнённость забоя; Г — метанообильность пласта; О — опасность пласта по внезапным выбросам угля и газа; Н—геологические нарушения и нестабильность условий залегания пласта)

По нагрузочным свойствам кровли подразделяются в зависимости от отношения суммарной мощности пачки слоёв легкообрушающихся пород h, залегающих непосредственно над угольным пластом, к вынимаемой мощности угольного пласта Н. Отношение h/H характеризует долю участия залегающих выше труднообрушающихся пород в формировании внешней активной нагрузки, передаваемой породами на крепь. В соответствии с этим разделение кровель по нагрузочным свойствам производится, исходя из следующих условий: легкая - при h/H > (6.7); средняя - при (6.7) > h/H > (3.4); тяжёлая - при h/H < (3.4).

Больший предел отношения рекомендован принимать при Н< 1,3 м, а меньший — при Н> 1,3 м.

К средней по нагрузочным свойствам отнесена также кровля, представленная до высоты (6.7)Н среднеобрушающимися породами, зависающими за крепью на 2.6 м, а также плавноопускающаяся кровля.

К тяжёлым по нагрузочным свойствам отнесены также кровли, представленные слоем плотной глины мощностью (1,5.2)Н и более.

Разделение кровель по нагрузочным свойствам осуществлено для единого подхода к назначению необходимого сопротивления крепей с целью предотвращения их зажатия, частичных и полных завалов лав.

В полном индексе кровли (табл. 1.1.3) первая цифра обозначает номер класса^ кровли по управляемости; вторая — номер типа кровли по устойчивости, третья — номер типа кровли по нагрузочным свойствам.

В Кузбассе по данным КузНИУИ выявлен 41 пласт пологого и наклонного залегания, кровли которых относятся к трудноуправляемым (табл. 1.1.4). У 39-ти из этих пластов в непосредственной кровле залегают неустойчивые, легкообрушающиеся породы.

Исследования, проведенные КузПИ [16] за работой комплексов на пластах с неустойчивыми и трудноуправляемыми кровлями, показали, что в этих условиях наибольшие потери рабочего времени в течение выемочного цикла (более 33%) вызваны неудовлетворительным состоянием, кровли. Это повышает трудоемкость обслуживания комплекса и увеличивает зольность угля на 5-12%. При этом неудовлетворительное состояние кровли. нарушает нормальное взаимодействие крепей с боковыми породами и приводит к преждевременному выходу их из строя.

Единая классификация кровель пологих угольных пластов

Класс активной кровли по управляемости

1. Легко-управляемая

2. Среднеуправляемая

3. Трудноуправляемая

Полный индекс активной кровли

1.1.1

2.2.1

2.1.2

2.2.2

3.3.1

3.3.2

3.4.1

3.4.2

3.1.3

3.2.3

3.3.3

3.4.3

Тип непосредственной кровли по устойчивости 3

РЭ я о н £

§ и Я о н £

0) Я S

Он и

CN 3 m Я о н £

§

PQ Я tr « о н & X Ч

U Он и N 3

РЭ я о н о >>

0) д со

РЭ я о н о

0) Я Я а о D m 3

РЭ Я О н £

8 m Я о н 0) Я Э

Он U

CN

РЭ

Я £ О н о D д со 3

РЭ Я О н 0 D я cd 1

О 0) PQ

Тип основной кровли по нагрузочным свойствам

1. Легкая

2. Средняя

1. Легкая 2. Средняя

3. Тяжёлая

Таблица 1.1.4

Горно-геологическая характеристика пологих пластов Кузбасса средней мощности с трудноуправляемыми кровлями и применяемые типы механизированных комплексов

Пласт Горно-геологическая характеристика Отрабатывается или отрабатывался шахтами

Мощность, м Угол падения, град. Непосредствен, кровля Основная кровля состав мощность, м крепость состав мощность, м крепость

Кемеровский 2,3-4,3 5-25 песчаник 40-80 5-7 - - - им. Волкова

XXI 1,8-3,0 15-20 алевролит 3-5 4-6 песчаник 10-30 5-8 Первомайская, Бирюлинская, Берёзовская

XII 1,8-2,8 10-15 алевролит 6-7 2-3 песчаник 10-15 5-8 Берёзовская

Верхний 1,2-1,9 0-30 песчаник 20 4-6 алевролит 2 4-5 Бутовская

Кумпановский 1,7-2,1 0-30 алевролит 7 3-4 песчаник 30 к.д. Бутовская

Поджуринский 1,3-1,6 3-7 аргиллит 3-3,5 2-3,5 песчаник крепкий 10-12 6-8 Кольчугинская

Дягилевский 1,5-2,0 5-6 алевролит 1,5-2,5 2-3 песчаник 15 - им. Кирова

Пласт Горно-геологическая характеристика Отрабатывается или отрабатывался шахтами

Мощность, м Угол падения, град. Непосредствен, кровля Основная кровля состав мощность, м крепость состав мощность, м крепость

Бреевский 2-2,5 6-8 аргиллит 3-5 2-4 песчаник 10-20 6-7 им.Кирова, Комсомолец

Поленовский 1,4-1,8 6-8 аргиллит 2,5-3,0 2-3 песчаник 10-20 7 им. Кирова

Байкаимский 2,7-4,5 6-15 алевролит 0-2,5 3-4 песчаник 30-55 6-9 Полысаевская

Надбайкаим-ский 2,5-4,1 4-15 алевролит 1,5-2,5 3-4 песчаник со слоями а.п. 10-25 6-9 им. 7 Ноября, Октябрьская, Полысаевская

30 2,7 10-12 алевролит 2-5 3-6 алевролит 20-35 3-7 Байдаевская, Зыряновская, Новокузнецкая

32 2,4-2,6 8-13 аргиллит 2-4 3-4 алевролит 5-6 Байдаевская, Зыряновская

Пласт Горно-геологическая характеристика Отрабатывается или отрабатывался шахтами

Мощность, м Угол падения, град. Непосредствен, кровля Основная кровля состав мощность, м крепость состав мощность, м крепость

33 1,6-2,0 5-8 аргиллит 1>5 3-4 песчаник 5-15 5-8 Зыряновская, Байдаевская, Новокузнецкая

Е-5 3,1-3,2 5-10 аргиллит 2-4 3-4 песчаник алевролит 15-20 4-6 Капитальная

Е-10 2,0-2,2 5-15 аргиллит 0,5-1,0 3-4 песчаник алевролит 18-25 4-8 Капитальная

X 1,6-2,7 20-22 алевролит ю 2,3 песчаник крепкий 5 7-8 Щушталепская

I 1,6-1,7 16-20 алевролит 1,0-1,5 3-5 песчаник 9-20 6-7 Алардинская

21 1,9-2 до 20 алевролит 7-8 4-6 песчаник 17-20 Алардинская

23 3,8-4,2 18-20 песчаник 18 5-8 песчаник 25 7-8 Алардинская

IV 2,2-2,5 6-1,2 конгломерат 15-20 5-7 алевролит песчаник 27-30 10-15 им.Ленина

Пласт Горно-геологическая характеристика Отрабатывается или отрабатывался шахтами

Мощность, м Угол падения, град. Непосредствен, кровля Основная кровля состав мощность, м крепость состав мощность, м крепость

VI 2,2-2,5 8-12 алевролит 1,5-2,0 3-4 песчаник 30 9-13 им. Ленина им.Шевякова

I" 2,5-2,8 6-20 алевролит 6-8 4-6 песчаник 23-25 8-12 им.Шевякова, Усинская

ХП 2-2,6 8-10 алевролит 0,2-1,5 песчаник 10-14 9-11 им.Шевякова

6 3,2-5 5-12 алевролит 0,16 3-4 песчаник зо 8-9 Распадская

Полысаевский I 2,5-3,5 7-10 аргиллит 0-2,5 2-4 алевролит устойчив. 40 5-7 им. 7 Ноября, Октябрьская, Кузнецкая

Емельяновский 1,2-1,4 8-20 аргиллит 2-3 3-4 песчаник 3-6 5-7 Комсомолец

Красногорский 3,2-3,7 8-23 алевролит 2-4 3-4 песчаник 5-20 6-8 Октябрьская

Несложный 1,3-1,6 6 аргиллит 3-4 3 глинист, песчаник 7-12 5-7 Кузнецкая

• • •

Пласт Горно-геологическая характеристика Отрабатывается или отрабатывался шахтами

Мощность, м Угол падения, град. Непосредствен, кровля Основная кровля состав мощность, м крепость состав мощность, м крепость

3 1,5-2,7 2-7 алевролит 5-7 3-4 песчаник 8-10 4-6 Новая, Чертин- ская, Западная

4 1,3-1,8 6-15 алевролит 6-8 4-6 песчаник 8-20 4-8 Новая, Чертин-ская

5 1,7-2,2 5-10 алевролит 3-7 3-4 песчаник 8-10 4-6 Новая, Чертин-ская

11 1,2-1,5 0-30 аргиллит 1-7 3-5 песчаник 10 10-13 Пионерка

15 1,2-1,6 6-8 алевролит 8 -12 5 песчаник 10-13 8-9 Абашевская

21 0,8-0,9 10-11 алевролит 4 4-6 песчаник алевролит 4 5-6 Абашевская

26-а 2,1-2,5 8-13 алевролит 1,8-5 5 алевролит 25-30 6-7 Абашевская, Нагорная

Пласт Горно-геологическая характеристика Отрабатывается или отрабатывался шахтами

Мощность, м Угол падения, град. Непосредствен, кровля Основная кровля состав мощность, м крепость состав мощность, м крепость

29-а 3,5-3,9 8-15 алевролит 2-6 4-5 песчаник 20-30 5 Байдаевская, Нагорная, Новокузнецкая

7 3,5-4,1 5-12 алевролит 3-7 3-7 песчаник 16-40 10-11 Распадская

9 1,5-1,7 6-8 алевролит 0,7-12 4-6 песчаник 20-24 7-9 Распадская

Сергеевский 3,0-3,5 0-17 алевролит 7-10 3-3,5 песчаник 20 6-8 Карагайлинская

VII Внутренний 2,7 12-45 песчаник ср. креп. 5,7 4-6 песчаник 15-20 7-9 Киселёвская

Инский III 1,75 6 аргиллит 2,5-3 2-3 песчаник 15-18 6-7 Октябрьская Кузнецкая

Кроме того, на пластах с трудноуправляемыми кровлями нередки случаи динамического проявления горного давления, вызванного резкими осадками основной кровли, что влечет за собой раздутие рабочих цилиндров гидростоек, преждевременный выход их из строя и потерю всех функций механизированной крепи.

В работе [17] приведены сведения] о том, что в условиях Кузнецкого угольного бассейна более 53% шахтопластов имеют кровли, в составе которых залегают труднообрушаемые породы, разрушение которых характеризуется мгновенным перераспределением напряжений в окружающем массиве и сопровождается динамическими проявлениями горного давления и горными ударами (особенно при первичных осадках основной кровли).

Институтом КузНИУИ был выполнен анализ работы комплексно-механизированных забоев, отрабатывающих пласты, склонные к отжиму угля [1]. Установлена определённая зависимость между мощностью пласта и отжимом угля (табл. 1.1.5)

Таблица 1.1.5

Величина отжима от мощности пласта

Мощность пласта, м Глубина отжима, м Примечание средняя максимальная

0,7-1,2 0,35 0,6 Отжим проявляется в зоне опорных штампов от вышележащего пласта

1,21-1,8 0,48 0,8

1,81-2,5 0,64 1,2

2,51-3,5 0,84 2,0

3,51-5,0 1,50 4,0

На пластах мощностью до 1,8 м отжим угля проявляется в зоне опорных штампов от вышележащего пласта, на пластах мощностью более 1,8 м отжим угля начинает сказываться независимо от наличия штампов, особенно на пластах мощностью более 2,5 м с труднообрушаемой кровлей. Отжим угля; является опасным проявлением горного давления. Травматизм рабочих от просыпания и вывалов угля и породы в призабойное пространство* составляет 56-60% общего числа травм в забоях, из которых около 50% приходится на травмы, вызванные отжимом угля.

Исследования, выполненные на шахте Распадская с помощью глубинных реперов, показали, что глубина? отжима зависит от состава и строения кровли. При: залегании в кровле крепких песчаников и крупноблочном их обрушении отжим проявляется на расстоянии до 3 м впереди очистного забоя. При залегании? в кровле алевролитов и отсутствии их зависания — на расстоянии до 1 м. Зона отжима формируется вслед за выемкой угля и носит скачкообразный характер разрушения забоя [18].

При работе крепи в зонах, где непосредственная кровляi представле-на песчаником, наблюдалось её зависание за крепьюдо 7-8 м, образование трещин; впереди забоя и заколов со смещением кровли впереди козырьков и над перекрытием крепи; Происходил отжим угля с обнажением; на 0,21,0 м. В момент образования заколов возникали динамические нагрузки на секции крепи. Превышение реакции * гидростоек в 1,5 раза по сравнению с рабочим значением (40 МПа)» вследствие инерционности предохранительных клапанов вызвало деформацию элементов крепи [1].

По наблюдениям КузНИУИ [1] при г отслаивании: ложной кровли и нижних слоев непосредственной кровли, а так же из-за; неравномерного вдавливания: основания в почву происходил перекос перекрытий, в результате чего одна из гидростоек оказывалась полностью или > частично разгруженной, а вторая воспринимала всю нагрузку на секцию. Из 198 гидростоек в лаве количество ненагруженных изменялось от 18 до 34%, а перегруженных (срабатывал предохранительный клапан) от 6 до»17%. Высокая: неравномерность нагружения гидростоек являлась основной причиной высокой аварийности предохранительных клапанов и других элементов гидросистемы при: относительно невысоких (1380 кН) суммарных нагрузках по гидростойкам секций крепи в среднем по лаве.

На работоспособность механизированных крепей влияет и несущая способность почвы, залегание в которой слабых размокаемых пород приводит к резкому, отклонению характеристики системы* "крепь-боковые породы" от характеристики гидростоек, существенному снижению устойчивости; крепи и нарушению нормального взаимодействия её с кровлей [1921]; При» наборе сопротивления основание крепи начинает вдавливаться в почву, препятствуя развитию необходимого сопротивления! для поддержания» кровли. При этом опускание кровли возрастает до недопустимых пределов. Резко ухудшается её состояние. Основание при; передвижке запахивается; в почву, что отрицательно сказывается; на; эффективности; работы очистного забоя. Отмеченные осложнения; из-за наличия слабой г почвы возрастают ещё больше при отработке пластов с тяжёлыми по нагрузочным свойствами; кровлями; [4]. Производительность комплексов в таких условиях оказывается ниже на 25-30 %, чем в нормальных.

По прочности на вдавливание породы почвы разделяются на прочные (с пределом прочности на вдавливание авд более 2 МПа) и слабые ствд менее 2 МПа) [4]. При отработке пластов со слабыми почвами; вопервых, крепи не развивают достаточного сопротивления; из-за вдавливания оснований; и, во-вторых, из-за выдавливания почвы из-под основания передвижка основания; затруднена или становится невозможной, что сопровождается большой трудоёмкостью работ по поддирке почвы и существенным сокращением производительности забоя. Кроме влияния, на- несущую' способность крепи, прочность пород почвы на вдавливание и; сдвиг определяет боковую и продольную устойчивость секций; Отмеченные осложнения усиливаются при отработке пластов с тяжёлыми: по нагрузочным свойствам кровлями.

В табл. 1.1.6 приведены некоторые пласты Анжро-Судженского и Ленинск-Кузнецкого районов с несущей способностью почв менее 2 МПа;

Кроме того в Кузбассе имеются пласты, несущая способность которых резко снижается при повышении влажности пород непосредственной почвы под действием орошения (Инский III, Сычевский I, Горелый, Коксовый и др.).

Таблица 1.1.6 Несущая способность почвы угольных пластов

ПО Северокузбассуголь и Ленинскуголь

Шахта Пласт Несущая способность почвы, МПа Примечание

Кузнецкая Октябрьская Несложный 0,22-0,8 ложная почва 0,2-0,6 м

Пионерка Таёжная 11 0,62 ложная почва 0,8-1,2 м ш/у Инское Красногорский 0,27-0,64 ложная почва до 0,5 м

Безымянный 0,1-0,52 ложная почва 0,25-0,5 м

Таёжная Наддесятый 0,6 ложная почва 0,3-0,6 м

Андреевский 0,28-0,44 ложная почва 0,8-1,2 м им. Ярославского 2 Наджуринский 0,56-0,86 ш/у Кольчугинское Журинский 1,2-3,6

С увеличением глубины разработок в связи с ростом газообильности пластов все большее применение находят крепи поддерживающего и под-держивающе-оградительного типов, как имеющие большее сечение для прохода воздуха. Следует отметить также, что крепи нового технического уровня зарубежного (Германия, ПНР, Великобритания, США, КНР) и отечественного производства имеют конструкцию подцерживающе-оградительного типа [4, 22], которые рекомендованы к применению в условиях слабых и нарушенных боковых пород пласта.

По мнению ВНИМИ и ГИПРОУГЛЕМАШа [4, 23] наиболее сложными условиями для применения; механизированных крепей имеют пласты: с вынимаемой мощностью менее 1,2 м и свыше 2,5 м, с неустойчивыми нижними слоями непосредственной кровли; с тяжёлыми кровлями, со слабыми почвами и? с геологическими нарушениями.

Анализ условий залегания угольных пластов, намеченных к отработке в; 1995 году,. показывает, что осложняющие факторы по мощности име -ют 68,7 % шахтопластов, по устойчивости нижних слоёв (неустойчивые кровли) — 54,8 %, по нагрузочным свойствам (тяжёлые кровли) — 41,1 %, по прочности] почвы (слабые почвы) — 24,2 %. Количество шахтопластов, не имеющих осложняющих факторов, составляет всего 5,5 %, имеющих только один из перечисленных факторов — 19,8 %, имеющих два, три;.четыре и пять факторов — соответственно 35,3 %, 29,6 %, 8,9 % и 0,9 %. При несоответствии оборудования комплекса всего одному фактору нагрузка; на забой может снижаться в 1,2-2 раза, а при несоответствии крепи условиям слабых непосредственных кровель или почв производительность труда снижается в 2-3 раза.

Нарушенность нижних слоёв кровли в забое зависит не только от её физико-механических свойств, но и от ряда, факторов, связанных с технологией и оборудованием для ведения очистных работ [4, 24, 25]:

- от ширины захвата выемочной машины;

- от шага передвижки и шага установки секций крепи (влияние "топтания" кровли);

- от сопротивления s крепи и от его распределения по ширине поддерживаемого пространства;

- от площади и; времени обнажения кровли при выемке и передвижении крепи;

- от ширины незакреплённой призабойной полосы кровли;

- от коэффициента затяжки кровли;

- от предварительного распора секции крепи и т. д.

Работа крепей в; условиях слабых и нарушенных пород кровли при разрушении её нижних слоёв и просыпании нарушенных пород, в > рабочее пространство лавы ведёт к расслоению кровли и вовлечению во взаимодействие вышележащих слоёв кровли, требующих обеспечение крепью более высокого сопротивления. Наблюдается цепная реакция: при слабых породах кровли необходимо более высокое сопротивление крепи, которое способствует разрушению этих пород.

Более 20 % лав от общего числа пригодных для комплексной механизации имеют слабые почвы, допускающие давление менее 2 МПа.

Наиболее сложные условия — это сочетание тяжёлых и неустойчивых кровель и слабых почв. Однако лав с такими условиями не более 1 %.

Данные утверждения подтверждаются наблюдениями КузНИУИ за работой комплексно»- механизированных очистных забоев за 1984-1988 гг. [1], которые позволили выявить зависимости производительности очистных комплексов механизированных забоев от свойств вмещающих пород (рис. 1.1.3).

Обводнённость пласта вызывает значительные затруднения в работе крепи при наличии размокаемой почвы [4]. Даже в условиях прочных почв при водопритоках более 5-10 м3/ч наблюдается заиливание оснований и значительные трудности в передвижении секций.

Распределение по условиям применения шахтопластов, намечаемых к отработке в 1995 г., % мощность пласта

• до 1,2 м

• от 1,2 до 2,5 м

• свыше 2,5 м

54

31 угол падения

• до 18 градусов 69

• от 19 до 35 градусов 31 пласты с тяжёлыми по нагрузочным свойствам кровлями 41 пласты с неустойчивыми нижними слоями кровли 55 пласты со слабой почвой 24 о. в S Б основной

Л (легкообрушаемая)

Т (труднообрушаемая) непосредственной

У (устойчивая) почвы

П (прочная) С (слабая)

Н (неустойчивая) У (устойчивая) ?

П (грочная) С (слабая) П (прочная) С (слабая)

Н (неустойчивая)

П (прочная) С (слабая)

Рис. 1.1.3. Изменение производительности КМЗ по типам комплексов в зависимости от свойств вмещающих пород <

Для условий Кузбасса в процентном отношении комплексно-механизированные забои распределяются следующим образом при отработке пластов [1]: средней мощности около 68 мощные около 28 тонкие около 4 с углами падения:

• до 18 градусов 80

• от 19 до 35 градусов 20

39 опасные по внезапным выбросам 3,4 угрожаемые по внезапным выбросам 5,5 опасные по горным ударам 7,5 угрожаемые по горным ударам 35,6 с кровлей:

• трудноуправляемой около 40

• среднеуправляемой 20

• легкоуправляемой 40

• устойчивой 8

• средней устойчивости 41

• неустойчивой 51 со слабой почвой 30 с притоком воды более 10 м3/ч 26 с газообильностью более 10 м3/ч 10

Около 43% выемочных столбов, отрабатываемых механизированными комплексами, имели геологические нарушения, в том числе 3,4% — не-переходимые, требующие перемонтажа комплексов.

Глубина залегания столбов на 80% достигала 300 м, на 17% — 300500 м и на 3% — более 500 м.

По данным КузНИУИ [26-28] установлено, что наибольшие потери добычи из-за отказов в комплексе связаны с вывалами породы в ограждённое пространство и составляют порядка 1,1 млн. т в год. В целом из всех простоев из-за отказов механизированного комплекса 27,8% приходится на крепь. При этом потери добычи на 1 комплекс по причине механизированной крепи составляют 55 тыс. т в год, в том числе по причине вывалов породы — 22,1, потери устойчивости — 20,8 и посадки "нажёстко" -2,1.

Кроме того по результатам исследований В.И. Демидова (КузНИУИ) было установлено что, в структуре простоев из-за отказов механизированной крепи 3,6% приходится на простои из-за отказов гидрооборудования. Остальные 24,2% (из 27,8 %) приходятся на другие причины отказов крепи, обусловленные взаимодействием с боковыми породами и поломкой металлоконструкций. В: структуре отказов гидрооборудования 30,8% приходится на отказы гидростоек,, среди которых 13,5% — по причине раздутия рабочих цилиндров. Эта причина зависит только от конструктивных особенностей и неправильно выбранных её параметров (гидростойки, предохранительных клапанов). Остальные причины (износ уплотнений и коррозия зеркала цилиндра) зависят только от качества изготовления.

Сказанное выше свидетельствует о том, что постоянно усложняющиеся- условия эксплуатации механизированных комплексов, предопределяют необходимость разработки способов и средств, повышающих их работоспособность в данных горно-геологических условиях.

Кроме того, внедрение комплексов нового технического уровня, как свидетельствуют длительные наблюдения за их работой, не всегда предотвращает тяжёлые формы проявления горного давления, сопровождающиеся высокой аварийностью и длительными простоями забоев. Указанные обстоятельства свидетельствуют о недостаточном учете специфических условий Кузнецкого бассейна в процессе проектирования новых типов механизированных крепей;

Выводы

1. Анализ работы предохранительного клапана ЭКП при динамических воздействиях внешних нагрузок на гидростойку показывает, что вследствие инерционности запирающих элементов время его открытия больше времени нарастания давления в поршневой полости выше критических.

2. На основе критериев оценки работоспособности гидростоек различных конструкций обоснован принцип защиты рабочих цилиндров гидростоек от бочкообразных деформаций при забросах давления рабочей жидкости в поршневой полости свыше номинального, который реализован в гидростойках с повышенной работоспособностью при динамических осадках кровли.

8. Эффективность от внедрения результатов исследований

8.1. Экономическая эффективность от использования гидросистемы повышения начального распора механизированной крепи

Шахтные испытания усовершенствованной гидросистемы в лаве № 49 шахты Капитальная ПО Южкузбассуголь в условиях пласта Ею показали полную работоспособность как отдельных её узлов, так и гидросистемы в целом. Данная гидросистема позволяет повышать усилие начального распора крепи группами с последней передвинутой секции независимо от направления движения, комбайна. При этом время повышения усилия начального распора группы из 5 секций при движении комбайна в направлении В (см. рис. 2.2.5) сократилось на 30-40 секунд, что равносильно увеличению производительности комплекса в лавах № 49 и № 30-22 соответственно на 20,2 и 42 тонны в сутки.

Продолжительность выполнения отдельных операций при пользовании гидросистемой приведена табл. 8.1.1

Заключение

В диссертационной работе дано решение актуальной научной проблемы по выявлению особенностей взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами и обоснованию их параметров для работы в сложных горно-геологических условиях пологих пластов, которое вносит существенный: вклад в совершенствование механизированных комплексов для угольной; промышленности;

Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:

• анализ факторов, снижающих производительность механизированных комплексов при подземной добыче угля, показывает, что одной из основных причин является несоответствие параметров механизированных крепей условиям эксплуатации; наиболее сложными из которых имеют пласты: с вынимаемой мощностью свыше 2,5 м, с неустойчивыми нижними слоями непосредственной кровли, с геологическими нарушениями, с тяжёлыми кровлями, со слабыми почвами, высокой газообильностью и во-допритоком, склонные к динамическим проявлениям горного давления. При несоответствии оборудования комплекса всего одному из перечисленных факторов нагрузка на забой может снижаться в 1,2-2 раза, а при несоответствии крепи условиям слабых непосредственных кровель » или почв производительность труда снижается в 2-3 раза;

• увеличение усилия начального распора* крепи; вплоть до рабочего сопротивления повышает продольную устойчивость крепи, уменьшает смещения кровли, расслоение пород непосредственной кровли1 в призабойной зоне и отжим угля, не изменяя характера крупноблочного разрушения трудноуправляемой кровли;

• полученные в шахтных условиях статистические зависимости опусканий кровли над перекрытием от величин начального распора по рядам гидростоек и их рабочего сопротивления позволяют определить области рациональных силовых параметров механизированной крепи, обеспечивающих сохранение кровли в связном состоянии, разворот перекрытия в процессе работы с опусканием его завальной; части, а также смещения кровли за цикл, не превышающие критических. Повышение рабочего сопротивления крепи с 1,28 до 1,68 МПа вместе с максимальным начальным распором забойного ряда гидростоек позволяет увеличить инте-гральное значение функции полезности с 0,210 до 0,931;

• усилие прижатия; к кровле забойной части верхняка, определяемое закономерностями взаимосвязи его геометрических параметров и ориентацией верхняка в пространстве, пропорционально длине забойной консоли,. углу её поворота в процессе работы крепи, диаметру гидропатрона управления консолью и расстоянию от его оси до шарнира консоли. При этом; схема гидравлического соединения поршневых полостей забойной гидростойки и гидропатрона является предпочтительной, длина козырька должна быть наибольшей, исходя из конструктивных соображений; а расстояние от шарнира козырька до линии действия усилия гидропатрона должно выбираться наименьшим при схемах взаимодействия с увеличением раз-движности гидропатрона и наибольшим — с уменьшением раздвижности;

• дополнение методики* И: Симвулиди итерационной процедурой по уточнению эпюры реактивных давлений; при расчёте составных балочных конструкций позволяет производить расчёт взаимодействия опорных элементов крепи с боковыми»породами при: неполном контакте в плоской упругой постановке задачи, использование метода конечных элементов» при расчёте трёхмерных моделей позволяет более детально учесть особенности конструкции на стадии проектирования. Максимальный начальный распор забойного ряда гидростоек увеличивает интегральный! показатель функции полезности контактного взаимодействияi. крепи с кровлей; в. 1,75-11 раз в зависимости от конструкции крепи, при; уменьшении коэффициента неравномерности и размаха эпюры контактных давлений, а оснащение крепи активными устройствами крепления забоя увеличивает её несущую способность в призабойной зоне в 3,09-8,55 раза и уменьшает коэффициент неравномерности давления:забойной консоли на кровлю в 1,25-2,71 раза;

• выявленные закономерности описания величин вдавливания: основания и выдавливания почвы позволяют определить области рациональных значений параметров погружного контура, позволяющие при заданных силовых и конструктивных параметрах крепи» в конкретных горногеологических условиях обеспечить смещения кровли меньше критических, возможность передвжки и: поворот крепи на завал в процессе работы. Использование погружного контура для крепей: различного типа на порядок уменьшает выдавливание почвы и, соответственно; повышает продольную устойчивость крепи под нагрузкой; при этом максимальные напряжения, вдавливание основания; эксцентриситет максимальных напряжений и интегральный критерий функции полезности уменьшаются в 2 и более раза;

• разработанные способ и средства регистрации параметров динамического воздействия обрушающейся кровли на крепь компактны, потребляют небольшое количество энергии, работают длительное время в ждущем режиме и имеют средние погрешности регистрации по > перемещению штока и давлению рабочей*жидкости в поршневой' полости гидростойки не более 4,5 %;

• внезапное крупноблочное разрушение основной кровли оказывает на крепь очистного забоя воздействие колебательного характера, которое определяется физико-механическими свойствами пород кровли; силовыми и конструктивными параметрами крепи5 и характеризуется в различных условиях эксплуатации фактическими величинами перемещениям штока гидростойки от 0,7 до 57 мм, скорости переднего фронта импульса нагрузки от 0,15 до 3,8 м/с, заброса давления, в поршневой; полости до 75 МПа, продолжительности протекания процесса от 9,8 до 60 мс, при которых радиальные деформации рабочего цилиндра могут приводить к потере герметичности гидростоек;

• разработанный принцип защиты рабочих цилиндров гидростоек от бочкообразных деформаций при динамических осадках кровли позволяет даже при трёкратных забросах давления рабочей жидкости в поршневой полости свыше номинального иметь деформации, не превышающие минимального зазора, обусловленного полями допусков поршня и цилиндра.

1. Белов Bill. Разработка пологих и наклонных пластов Кузнецкого бассейна / В:П. Белов, В.П. Мазикин, А.В. Ремезов; Под ред. П.В! Егорова. — Кемерово, 1995:—250 с.

2. Комплексная механизация: и автоматизация очистных работ в угольных шахтах / Под ред. Б.Ф. Братченко. — Mi: Недра, 1977. — 415 с.

3. Парамонов В1И1Совершенствование конструкций механизированных крепей, очистных комбайнов» и: скребковых конвейеров за рубежом. Обзор / В.И; Парамонов, А.А.Топорков, 3.JI. Кузнецова, М.А. Эфрон. — Ml: ЦНИЭИуголь, 1980. 62 с.

4. Орлов А.А. Крепление и управление кровлей в комплексно-механизированных очистных забоях / А.А. Орлов; C.F. Баранов, Б.К. Мышляев. Mi: Недра, 1993. - 284 с.

5. Кузнецов G.T. О5 направлениях совершенствования механизированных крепей и приемов активного управления; кровлей при их применении. М.: ЦНИЭИуголь, 1970. - 154 с.

6. Совершенствование управления горным давлением при разработке наклонных и крутых угольных пластов / К. А. Ардашев, Н. И1 Куксов, А. С. Шалыгин и др. — Ml : Недра , 1975: — 232 с.

7. Коврижин А.К. Методика обоснования параметров и типовые паспорта крепления лав и их сопряжений с примыкающими выработками на шахтах Кузнецкого бассейна // А.К. Коврижин, Н.И: Яковлев. — Прокопьевск: КузНИУИ; 1969. 133 с.

8. Коврижин А.К. Направления: комплексной механизации: разработки крутых и наклонных пластов / А.К. Коврижин^ П:Г. Михайлов, В.Ф. Крылов и др:; Под ред. J1:E. Графова. — Mi: Недра; 19741 — 206 с.

9. Разработка пологих и наклонных пластов / В.Д: Никитин, В.Ф.' Крылов, М:И. Середенко, В.П: Белов. — Mi: Недра, 1976. — 243 с.

10. Временные указания по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м с углом падения до 35 ° / ВНИИ; горн, геомеханики и маркшейд. дела (ВНИМИ). — Л:: ВНИМИ, 1982. 136 с.

11. Управление горным давлением при разработке пологих пластов с труднообрушаемой кровлей на шахтах Кузбасса / С.И; Калинин, А.Ф. Лютен ко, П.В. Егоров, С.Г. Дьяконов. — Кемерово: Кемер. кн. изд-во, 1991. — 248 с.

12. Кузнецов С.Т. Проявление горного давления в очистных выработках при применении механизированных крепей / С.Т. Кузнецов, А.А. Орлов, Ф.П. Глушихин, Н.М. Садыков. М.: Недра, 1966. - 318 с.

13. Федченко Ю.А. Исследование процесса взаимодействия опорных элементов механизированных крепей со слабыми почвами. — Дис. . канд. техн. наук. — Кемерово, 1978. — 242 с.

14. Желиховский: В; К. Исследование несущей способности почв угольных пластов Челябинского бассейна / В.К. Желиховский, Г.Р. Рапп // Уголь, 1970. № 10. - С. 14-15.

15. Мышляев Б.К. Основные направления работ по созданию механизированных крепей за рубежом: Обзор / ЦНИЭИуголь. — М., 1984. — 49 с.

16. Горбунов. В.Ф. Проблемы развития: комплексной механизации добычи угля в Кузбассе // Проблемы развития угольной; промышленности Сибири. — Новосибирск, 1980. — С. 51-57.

17. Широков А.П. Повышение устойчивости горных пород / А.П. Широков, В.Ф. Горбунов. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1983: — 167 с.

18. Надёжность опытных образцов очистных механизированных комплексов / ЮН: Бастрыгин, ЛЖ Дворкин, М:И1 Павленко, В.И; Демидов // Вопросы исследования подземной разработки угольных пластов: Сб. науч. тр. / КузНИУИ^- Прокопьевск, 1990. С. 71-75.

19. Хорин В.Н. Гидрофицированная крепь» очистных выработок / В Н. Хорин, С.В. Мамонтов, Н.П. Бушуев, А. С. Архангельский; Под общ. ред. В:Н: Хорина. М:: Недра,. 1973. - 302 с.

20. Коршунов А.Н1 Исследование и совершенствование функциональных машин очистных механизированных комплексов для условий Кузнецкого бассейна. Дис. . докт. техн. наук. — Mt, 1973. — 452 е. .

21. Хорин В.Н. Критерии; характеризующие взаимодействие механизированных крепей с породами кровли // Уголь, 1971. — № 6. — С. 4650.

22. Хорин В.Н. О взаимодействии механизированных крепей с боковыми породами пласта // Уголь, 1972. — №9. — С. 19-25.

23. Хорин В.Н. Оценка взаимодействия механизированной крепи с кровлей и состояния ее в очистном забое / В.Hi Хорин, В:М. Казьмин, В.Г. Лурий // Уголь, 1975. № 5. - С.15- 21.

24. Орлов АА. Взаимодействие механизированых крепей с кровлей / А.А. Орлов, В.Ю. Сетков, С.Г. Баранов и др. — Mi: Недра, 1976. — 336 с.

25. Кузнецов С.Т. Эксплуатация, механизированных крепей и пути их совершенствования / С.Т. Кузнецов, В.Ф. Крылов, Ф.П: Глушихин и др.; Под общ. ред. С.Т. Кузнецова. М:: Недра, 1976. — 188 с.

26. Череменский Б.Г. Энергетический критерий выбора рационального сопротивления; крепи // Физические процессы горного производства: Всесоюз. межвуз. сб. / Ленингр. горн, ин-т им. Г.В: Плеханова. — Л., 1979. Вып. 7. - С. 81-84.

27. Расширение технологических возможностей механизированных крепей / БА. Александров, АН. Коршунов, А.И: Шундулиди,Г.Д. Буялич и др. — Кемерово: Филиал изд-ва Томского ун-та при Кем. ун-те, 1991. — 372 с.

28. Александров Б.А. Резервы повышения работоспособности механизированных крепей / Б.А. Александров, АН. Коршунов, Г.Д. Буялич // Известия вузов. Горный журнал,. 1991. — №1. — С. 78-80.

29. Александров Б.А. Пути реализации резервов повышения работоспособности механизированных крепей / Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Ю.А. Антонов // Горные машины и автоматика, 2003. — №3; — С. 15-16.

30. ГОСТ 15852 82. Крепи; механизированные гидравлические поддерживающие для лав. Основные параметры и: размеры. — М:: Изд— во стандартов, 1983.—5 с.

31. ГОСТ 18585 73. Крепи механизированные для лав пологих пластов. Технические требования. — М:: Изд— во стандартов, 1973. — 8 с.

32. А. с. 300629 СССР, МПК E21d 23/00; Секция пневматической крепи / Днепропетр. горн: ин-т; Некрасовский Я.Э., Дашевский И.Я., По-тураев В.Н. и др. Опубл. в Б.И., 1971. - № 13.

33. А. с. 317801 СССР, МПК E21d 23/00. Секция механизированной крепи / Коммунар, гор.-металлург. ин т; Ю.Ф. Савенко, Гринько Н:К., Алифанов В.И. и др. - Опубл. в Б.И:, 1971. - № 31.

34. А. с. 317802 СССР; МПК E21d 23/00. Секция; безразгрузочной механизированной крепи / Шахта им. XXII съезда КПСС комбината "Во-рошиловградуголь"; Савенко Ю.Ф., Алифанов В.И., Погребняк Н.В: и др. -Опубл. в Б.И:, 1971. № 31.

35. А. с. 617605 СССР, МКИ2 E21D 23/00. Безразгрузочная секция механизированной крепи / Всесоюз. н.-и. и проект.-конструкт, угол, ин-т; Сагатов Б.С., Орлов В:Ф., Яо И:В; и др. Опубл. в Б.И., 1978. - № 28.

36. А. с. 621886 СССР, МКИ2 E21D, 23/00. Секция безразгрузочной, крепи / Ин-т геотехн. механики АН Украинской ССР; Потураев В.Н., Мищенко АЛ;, Турин И.А.и др. — Опубл. в Б.И:, 1978. — № 32.

37. А. с. 385048 СССР; МКИ E21d 23/04. Межсекционное перекрытие / Сиб. Ин-т по проектированию шахт, разрезов и обогат. фабрик; Ста-жевский Б.Я:, Царицын В.Ф., Евсеев B.C. и др. Опубл. в Б.И., 1973. — № 25.

38. А. с. 705119 СССР, МКИ2 E21D 23/04. Устройство для перекрытия межсекционных зазоров / В.М: Бирюков, В.Н. Щербенко, С.Н: Осипов. Опубл. в Б.И:, 1979: - № 47.

39. Фролов Б;А. Методы повышения; адаптивности механизированных крепей / Б.А. Фролов; В.И. Клишин, B.C. Верин. — Новосибирск: Наука, 1983. 110 с.

40. Микляев Е.И. Исследование взаимодействия механизированной крепи повышенного сопротивления; с трудноуправляемой кровлей / Е.И: Микляев, Ю.А. Коровкин, З.К. Дьяченко // Уголь, 1974: №3. — С. 9-12.

41. Казьмин В.М. Вероятностный метод анализа контактного взаимодействия забойных крепей с боковыми породами. — М: Недра, 1974. — 119 с.

42. Самохвалов Ю.Л; Регулирование взаимодействия механизированных крепей с боковыми; породами // Горное давление и крепление горных выработок: Науч. сообщ. / Ин-т горн, дела им. А.А. Сочинского. — М:, 1973. Вып. 103. - С. 87-96.

43. Мышляев Б.К.Распределение сопротивления между рядами стоек механизированных крепей / Б.К. Мышляев, С.В. Быков, А.Р. Хайман // Уголь, 1970- № 10: - С. 42-45.

44. Каталог пологих пластов и участков с тяжелыми кровлями в угольных бассейнах СССР / ВНИИ* гор. геомеханики и маркшейд. дела (ВНИМИ). Л.: ВНИМИ, 1974. - 106 с.

45. Микляев E.Hi О выборе сопротивления консоли перекрытия механизированной крепи для пластов с трудноуправляемой кровлей / Е.Н.

46. Микляев, Ю.А. Коровкин, M.G. Коробов // Уголь, 1975. № 10. - С. 4346.

47. Микляев Е.Н. Метод определения необходимого сопротивления механизированной крепи для пластов с трудноуправляемой кровлей / Е.Н: Микляев, Ю:А. Коровкин//Уголь, 1976. № 8. - С. 21-241

48. Ретц Б.В. Современные конструкции механизированных крепей в каменноугольной промышленности ФРГ // Глюкауф, 1967. —№ 13;—С. 6-13.

49. Рябов Н.И. Исследование закономерностей процесса взаимодействия элементов механизированных крепей с вмещающими породами в условиях шахт Кузнецкого бассейна: — Дис.канд. техн. наук. — Кемерово;1975. 176 с.

50. Середняков П.Я. Перспективы развития горнодобывающей промышленности / П.Я: Середняков, Е.И. Богопольский, И:А. Шевалдин // Разработка месторождений твердых полезных ископаемых: Итоги науки и техники / ВИНИТИ: М., 1980. - Т. 21. - С. 3-50.

51. Bourn WJW. Powered Supports (The 600 — tone) — Colliery Guardian, 1969, September, p. 10-12.

52. Зиглин JI.A. Исследование и разработка технологии и средств комплексной механизации очистных работ на: пологих пластах средней мощности применительно к условиям Подмосковного бассейна: Автореф. Дисдокт. техн. наук. — М., 1970. — 25 с.

53. Хорин В Н. Гидравлические системы механизированных крепей / В:Н: Хорин, С.Вг Мамонтов, ВЖ Каштанова. М;: Недра, 1971. - 287 с:

54. Хорин В.Н. О фактическом сопротивлении механизированных крепей. Уголь, 1978. - № 11. - С. 44-48.

55. Журавлев- Р.П. Исследование и совершенствование гидросистемы механизированных крепей. — Дис. . канд. техн. наук. — Кемерово, 1982. 228 с.

56. А. с. 846797 СССР, МКИЗ F15B3/00, E21D 23/16. Устройство для распора гидростоек секций; крепи / Всесоюз. н. — и. и проект. — конструкт. угол, ин- т (КузНИУИ); Журавлев Р.П., Мосунов Ю.Я., Федоров Л.И. и др. Опубл. в Б.И:, 1981. - № 26.

57. Коршунов А Н: Повышение адаптивности механизированной крепи поддерживающего типа при отработке пластов с трудноуправляемыми кровлями / А.Н: Коршунов, Г.Д: Буялич // Вопросы горного давления:

58. Сб. науч. тр. / Ин- т горн, дела СО АН СССР. — Новосибирск,. 1985. — Вып. 43: Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами; С. 137-139.

59. Докукин А.В. Механизированные крепи и их развитие / А.В. Докукин, Ю.А. Коровкин, Н.И. Яковлев. — М.: Недра, 1984. — 288 е.

60. Прогрессивные технологии и техники угледобычи на шахтах южного Кузбасса / В.Г. Лаврик, С.Р. Ногих, Ю.П. Кушнеров и др. — Кемерово: Кузбассвузиздат, 2000: — 176 с.

61. Ягодкин Г.Я. Изучение механизма взаимодействия опорных поверхностей механизированных крепей» с массивом горных пород. — Авто-реф. Дисдокт. техн. наук. — М., 1966. — 30 с.

62. Клишин В:И; Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения. — Новосибирск: Наука, 2002. — 200 с.

63. Кияшко И;А. О некоторых закономерностях проявления? горного давления5 в очистных забоях шахт Западного * Донбасса / И:А. Кияшко, Н.П: Овчинников, Е.М! Пономарев // Уголь Украины, 1976. — № 3. — С. 14-16.

64. А. е. 883486 СССР, МКИЗ E21D*23/04. Устройство-для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Ю.М: Леконцев и др. Опубл. в Б.И1, 1981. - № 43.

65. А. с. 909203 СССР, МКИЗ E21D 23/04. Устройство для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н: Коршунов, Ю.А. Антонов, Г.Д; Буялич и др. — Опубл. в Б.И., 1982: — № 8.

66. А. с. 968446 СССР, МКИЗ E21D 23/04. Устройство для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, Г.Д. Буялич. Опубл. в Б.И:, 1982. - № 39.

67. А. с. 968447 СССР, МКИЗ E21D 23/04. Устройство для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, Г.Д. Буялич. Опубл. в Б.И., 1982. - № 391

68. А. с. 968449 СССР, МКИЗ E21D 23/04. Устройство для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, Г.Д: Буялич, Ю.М. Леконцев. Опубл. в Б.И:, 1982. - № 39.

69. А. с. 1032194 СССР, МКИЗ E21D 23/12. Механизированная крепь / Кузбас. политехи, ин-т; Коршунов А.Н., Александров Б.А., Леконцев Ю.М:, Антонов Ю.А., Буялич Г.Д: Опубл. 30.07.83, Бюл. № 28.

70. А. с. 1067221 СССР, МКИЗ E21D23/04: Устройство для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов; Б.А; Александров, Ю.А. Антонов и др. — Опубл. 15.01.84, Бюл. № 2.

71. А. с. 1153076 СССР, MKH4 E21D 23/04: Устройство для крепления забоя / Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов,. Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, Г.Д: Буялич, Ю.М. Леконцев. — Опубл. 30.04.85, Бюл. № 16.

72. Глушихин Ф.П. Трудноуправляемые кровли в очистных забоях. М:: Недра, 1974. - 193 с.

73. Акбасов-Е.Н: Результаты промышленных испытаний трехстоеч-ного варианта крепи 2М-81ЭУ / Е.Н: Акбасов, Ю.А. Семенов, Е.Е. Мальзам // Науч. тр. / Всесоюз. н.- и. и проект.-конструкт, угол, ин-т (КНИ-УИ). Караганда, 1979. - Вып. 56.

74. Шубин В.Ф. Исследование условий формирования и возможностей ограничения критических давлений в цилиндрах гидроопор механизированных крепей. — Автореф. Дис канд. техн. наук. — М., 1980. —16 с.

75. Шик В.М: К вопросу о причинах раздутия гидравлических стоек механизированных крепей // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1976. — № 1. — С. 120-122.

76. Никулин К.К. Исследование прочности ш долговечностиi гидравлических стоек механизированных крепей. — Автореф. Дис. . канд. техн. наук. — Тула, 1982. — 19 с.

77. Пономаренко Ю.Ф. Устранение гидроударов при; разгрузке гидростоек механизированных крепей / Ю.Ф. Пономаренко, G.A. Санин, A.M. Рагутский // Уголь, 1982. № 7. — С. 42-44.

78. А. с. 390281 СССР, МКЖ E21d 15/51. Предохранительный* клапан для шахтной гидравлической крепи / Ин-т горн, дела им. А.А. Скочинского; Бронфен П.М., Плотников A.M., Фирстов В:Д: и др. — Опубл. в Б.И., 1973. № 30.

79. Пат. 85411! ПНР. Gorniczy stojak hydrauliczny / Zaklady Konstrukcyjno— Mechanizacyjne Przemysly Weglowego,. Gliwice (Polska); Zbigniew Reczka, Alfred Janion; Heniyk Goclawski — Opubl: 15109.1976.

80. Пат. 78238 ПНР. Hydrauliczny stojak kopalniany / Zaklady Konstrukcyjno— Mechanizacyjne Przemyslu Weglowego, Gliwice (Polska); Franciszek Glanowski,.Zygmunt Moscinski. — Opubl. 25.11.1975.

81. Пат. 2300894 Франция. Dispositif pour la protection des etancons assurant le serrage au toit d!un soutenement marchant de mines. / Bennes Mar-rel; Public B.O.P.I. - "Eistes" n.37 du 10- 9~ 1976.

82. Пат. 1458670 ФРГ. Als Gebirgsschlagsicherung ausgebildetes Ver-langerungsstuck for Grubenstempel; Bochumer Eisenhutte Heintzmann & Go. — Ausgabetag. 11. Oktober 1973.

83. Моделирование появлений горного давленияi / Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Васильев Ю.И. и др.; Под ред. КузнецоваТ.Н! — JI.: Недра, Ленингр. отд-ние, 1968. — 280 е.

84. Насонов И.Д. Моделирование горных процессов.—Ml: Недра; 1969.- 204 с.

85. Ильштейн; А. М. Закономерности проявлений горного давления * в лавах пологопадающих пластов каменноугольных месторождений. — Mi: УГЛЕТЕХИЗДАТ, 1958. 272 с.

86. Борисов А.А. Расчеты горного давления в лавках пологих пластов. М:: Недра, 1964. - 280 с.

87. Борисов А.А. Моделирование взаимодействия массивов пород с крепью вертикальных выработок / А.А. Борисов,. Б.И. Нифонтов, A.Mi Шабалин. — Л:: Наука, Ленингр. отд-ние, 1972. — 92;с.

88. А. с. 1688003 СССР, МКИ5 F16L33/22. Устройство для сборки рукавов высокого давления / Кузбас. политехи, ин-т; Коршунов A.Hi, Александров Б.А., Антонов Ю.А., Леконцев Ю:М1, Буялич Г.Д., Галкин Л.А., Фролов А. С. Опубл. 30.10.91, Бюл. № 40.

89. Налимов В.В. Логические основания планирования? эксперимента / В:В. Налимов, Т.И. Голикова. — 2-е изд., перераб; и доп. — М:: Металлургия, 1981. — 152 с.

90. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман, Э. Лецкий, В: Шефер и др.; Пер. с нем. Г.А. Фомина и Н.С. Лецкой; Под ред. Э:К. Лецкого. — М:: Мир, 1977. 552 с.

91. Гаскаров Д1В. Малая выборка / Д.В. Гаскаров, В.И: Шаповалов. М;: Статистика, 1978. — 248 с.

92. Круг Г.К. О применении цифровых вычислительных машин при решении задач планирования эксперимента / Г.К. Круг, Э.К. Лецкий

93. Планирование эксперимента (алгоритмы на языке АЛГОЛ* 60): Тр. / Моск. энергет. ин-т. — Ml, 1970; — Вып.76. — С. 3-9.

94. Румшиский Л .З. Математическая г обработка результатов эксперимента: Справоч. руководство. — Ml: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1971. 192 с.

95. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая:статистика: Учеб. пособие для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М;: Высш. шк., 1977. 480 с.

96. Пустыльник Е.И1 Статистические методы анализа и обработки; наблюдений. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1968. — 288 с. — (Физ.-мат. б-ка инженера).

97. Математическая статистика: Учебник / В.М. Иванова, В.Н. Калинина, Л.А. Нешумова, И.О. Решетникова. — 2-е изд.,.перераб; и-доп. — М:: Высш. шк., 1981. 371 с.

98. Фадеев: А.Б. Метод конечных элементов; в геомеханике. — М.: Недра, 1987. 221 с.

99. Буялич Г.Д! Конечные элементы для исследования j горных машин: Учеб. пособие / Г.Д. Буялич, В.В. Воеводин; Гос. учреждение Кузбас. гос. техн. ун-т. — Кемерово, 2002. — 51 с.

100. Буялич Г.Д. Применение функции полезности для1 оценки параметров крепи // Механизация горных работ: Сб. науч. тр. / Кузбас. гос. техн. ун-т. — Кемерово, 19941 — С. 6-9.

101. Буялич Г.Д. Оценка конкурирующих технических решений по нескольким критериям // Вестник Кузбасского государственного • технического университета. — Кемерово^ 2003. — №6. — С.39— 40.

102. Солод Г.И: Повышение долговечности горных машин / Г.И. Солод, К.И. Шахова, В;И. Русихин. — М.:Машиностроение, 1979; — 184 с.

103. Александров; Б.А. Оценка эффективности совершенствования механизированных крепей с позиции качества их взаимодействия; с боковыми породами / Б.А. Александров, IO.A. Антонов, Г.Д; Буялич // Уголь, 2000. №7. - С. 44-46.

104. Кини Р. Принятие решений при многих критериях: Предпочтения и замечания/ Р. Кини, X. Райфа. — М.:Радио и связь, 1981. — 238 с.

105. Фишберн П. Теория полезности для принятия решений. — М.:Мир, 1978. 520 с.

106. Раев А.Г. Об одном способе определения весовых коэффициентов частных критериев при построении аддитивного и интегрального критерия //Автоматика и телемеханика, 1984: — № 5. — С. 162-165.

107. Контактное и силовое взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами?/ Б.А. Александров, Г.Д. Буялич, Ю.А. Антонов,

108. B.И. Шейкин — Томск: Изд-во Том. ун-та, 2003. —130 с.

109. Буялич Г.Д. Результаты исследования гидросистемы повышения начального распора механизированной крепи 2М81Э // Механизация ручного труда в угол, пром-сти Кузбасса: Тез. докл. к предстоящей конф. — Прокопьевск, 1980. С. 56-57.

110. Горев В.В: Гравитационный эффект в очистном забое с зависающей кровлей / В:В. Горев, В:Л: Григорьев // Безопасность труда в промышленности, 1982. № 6. — С. 58-59.

111. Технология подземной разработки пластовых месторождений /

112. C.Г. Андрушкевич, А.А. Борисов, Д.Ф. Борисов и др.; Под ред. А.А. Борисова. М:: Недра, Л972. - 536 с.

113. Мельников Э.Ф: Управление состоянием массива горных пород: Учеб. пособие. Кемерово: Кузбас. политехи, ни-т, 1979. - 81 с.

114. Буялич Г.Д. Влияние параметров забойной части верхняка на взаимодействие крепи с кровлей // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — Кемерово, 2004: — №1. — С. 15-17.

115. Хорин В:Н. Объемный гидропривод забойного оборудования: — 3-е изд., перераб. и доп. — М:: Недра, 1980. — 415 с.

116. Симвулиди И!А: Расчёт инженерных конструкций^ на упругом основании: Учеб. пособие для строит, вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М:: Высш. шк., 1978. 480 с.

117. А. с. 968443 СССР' МКИЗ E21D; 23/04. Устройство для защиты рабочего пространства очистного забоя / Кузбас. политехи: ин-т; А.Н. Коршунов,. Б.А. Александров; Ю.А. Антонов, Г.Д. Буялич. — Опубл. 23.10.82, Бюл. №39.

118. Антонов Ю.А. Влияние параметров противоотжимных устройств на распределение сопротивления механизированной крепи / Ю.А. Антонов, Г.Д:. Буялич, Б.А. Александров // Известия вузов. Горный журнал, 2000. №5. - С. 56-63.

119. Антонов Ю.А. Устройство для крепления, забоя и определение его параметров / IOiA. Антонов, Г.Д. Буялич, А.Н. Коршунов // Вестник Кузбасского государственного технического университета.— Кемерово, 2000. №6. - С. 68-69.

120. Повышение сопротивления; консолей механизированной крепи / Г.Д. Буялич, Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, В.В. Воеводин // Физико— технические проблемы разработки полезных ископаемых, 2000. — №5.- С. 82-87.

121. А. с. 1060795 СССР, МКИЗ E21D 23/16, F15B11/16. Секция механизированной крепи. /Кузбас. политехи, ин-т; А.Н. Коршунов, Г.Д: Буялич; Б.А. Александров, Ю.А. Антонов: Опубл. в Б.И:, 1983. - № 46.

122. Цытович Н.А. Механика грунтов; — М:: Высш. шк., 1983. 287с.

123. К вопросу о взаимодействии механизированной крепи с вмещающими породами / Александров Б.А., Федченко Ю.А.,. Рябов Н.И1, Jle-концев ЮШ // Сб. науч. тр. // КузПИ: Кемерово, 1975. - № 75.

124. Коршунов А. Н~ Расчёт механизированных крепей* (ч.2): Уч. пособие по курсу "Проектирование и конструирование горных машин и комплексов" / A.Hi Коршунов, Б.А. Александров, В;И: Нестеров; Кузбас. политех. ин-т. — Кемерово, 1978. — 118 с.

125. Попов В:Л. Методика определения* несущей способности почв очистных выработок и оценка устойчивости секций / В Л: Попов; В Н. Каретников, Е.К. Заикин-// Межвуз. тематич. сб; — Тула, 1973.

126. А. с. 1135906 СССР, МКИ4 E21D 23/04. Основание секции механизированной крепи /Кузбас. политех, ин-т; Б.А. Александров, Н.Д. Бе-нюх, Ю.А. Антонов, Г.Д. Буялич. — Опубл. в Б.И:, 1985; № 3.

127. Коровкин Ю.А. Механизированные крепи очистных забоев / Под ред. Ю.Л. Худина. М: Недра, 1990. - 413 с.

128. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний;и удара. — 3-е изд., доп. и перераб. — ЛМашиностроение. Ленингр. отд-ние, 1976. — 320 с.

129. Самохвалов ЮЛ. Шахтный самопишущий манометр с уплотненным плунжером М66А / Ю.Л. Самохвалов, Э.П. Долгов. — М.: ИГД им. АА. Скочинского, 1968. — 17 с.

130. Самохвалов Ю.Л; Самопишущий шахтный прибор СП— 65 для регистрации перемещений во времени / Ю.Л; Самохвалов, Э.П. Долгов. — М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1968. 12 с.

131. Шеин Ю Г. Динамика проявлений горного давления при работе механизированной крепи / Ю.Г. Шеин, Ю.Л. Шахмейстер // Уголь, 1984. № 2. - С. 14-16.

132. Алексанров Б.А. Квопросу изучения скоростных параметров резких осадок кровли / Б.А. Алексанров, Ю.М. Леконцев // Механизация; горных работ: Межвуз. сб.науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. — Кемерово; 1975: Вып. 75. - С. 121-123.

133. Алексанров Б.А. Определение параметров прибора, регистрирующего резкие осадки кровли / Б.А. Алексанров; Ю.М. Леконцев, C.G. Фролов // Механизация горных работ: Межвуз. сб.науч. тр. / Кузбас. политехи. ин-т. — Кемерово, 1977. — Вып. 1. — С. 78-81.

134. Галаев А.Н. Определение динамических нагрузок в гидравлических стойках механизированных крепей // Прогноз геомеханических процессов и управление горным давлением на шахтах. — Л;: ВНИМИ; 1985. — С. 79-83.

135. Приборы, и системы для измерения вибрации; шума и удара: Справочник. В 2-х кн. Кн. 1 / Под ред. B:Bi Клюева. — М.: Машиностроение, 1978. 448 с.

136. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. — Mi, Наука, 1980. 272 с.

137. Антонов Ю;А. Регистрация параметров резких осадок кровли в очистных забоях / Ю.А. Антонов, Г.Д: Буялич, Б.А. Александров // Горные машины и автоматика, 2003: — №2. — С. 4-6.

138. Кандауров И.И. Механика, зернистых сред и ее применеие в строительстве. — Jli: Стройиздат, 1988. — 280 с.

139. Буялич Г.Д. Оценка герметичности гидростоек механизированных крепей / Г.Д. Буялич, В.В. Воеводин, К.Г. Буялич // Динамика и прочность горных машин: Сб. тр. II междунар. конф., 28-29 мая / Ин-т горного дела СО РАН — Новосибирск, 2003. Т. 2. - С. 86-88.

140. А. с. 735785 СССР, МКИ2 E21D 15/44. Гидравлическая стойка шахтной крепи / Кузбас. политехи, ин-т; В.А. Дубов, Г.Д. Буялич, А.Н. Коршунов, Б.А. Александров. — Опубл. в Б.И., 1980. — № 19.

141. А. с. 1049669 СССР. MKH3 E21D15/44. Гидравлическая стойка шахтной крепи / Кузбас. политехи, ин-т; Коршунов А.Н., Александров Б.А., Буялич Г.Д, Антонов Ю.А., Ивашкевич А.В., Дубов В.А. — Опубл. 23.10.83, Бюл. № 39.

142. Буялич Г.Д. Критерии оценки конструкций гидростоек механизированных крепей // Горные машины и автоматика, 2003. — №11. — С. 21-23.

143. Буялич Г.Д: Определение деформаций рабочего цилиндра шахтной гидростойки / Г.Д. Буялич; В.В. Воеводин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — Кемерово, 2000. — №6.- С. 70-71.

144. Буялич Г.Д. Гидростойка с повышенной работоспособностью в периоды динамических нагружений // Горные машины и автоматика, 20041- №2. С. 7-8.

145. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений // Вопросы изобретательства, 1977. № 7. - С. 46-65.