автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование технологических и конструктивных параметров гидрофицированных крепей на основе обеспечения надежности их работы

РГБ ОД

г 8 НОЯ 1994

Тульский государственный технический университет

на правах рукописи

СТЕПАНОВ Владимир Михайлович

обоснование технологически: и конструктивных

параметров гидрофщщрованных крепеп на основе обеспечения надежности их работы

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора ■ технических наук

Тула 1994

Работа выполнена в Тульском государственном техническом университете

Официальные оппоненты :

докт.техн.наук,профессор В.А.Бреннер докт.техн.наук,профе ссор В.Н.Гетопанов докт.техн.наук А.А.Журило

Ведущее предприятие - Акционерное общество "КРАНГОРМАШ"

Защита диссертации состоится " 21 "дека0ря"1994 г.в ' ' час. на заседании специализированного совета Д 063.47.01 при Тульском государственном техническом университете по адресу: 300600,.?.Тула, проспект Ленина, 92.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного технического университета.

Автореферат разослан " ноября 1994 г.

.Ученый секретарь специализированного совета, доцент, канд. техл. наук'

Г-:-

0. М. Пискунов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Увеличение добычи при .разработке пластовых месторождений подземным способом базируется на интенсификации технологических процессов путем концентрации очистных и подготовительных работ на основе повышения технического уровня и надежности используемых,, новых и усовершенствованных технологий и техники.

Достижение требуемой эффективности интенсификации технологи-' ческих процессов при концентрации очистных и подготовительных работ сдерживается снижением надежности сопрягающихся очистных и подготовительных выработок, вызванное ухудшением состояния кровли и ее обрушением в призабойное и рабочее выработанное пространство, деформацией сечения выработок и элементов крепей за счет повышенных нагрузок от сил горного давления.

Это объясняется ухудшающимися условиями эксплуатации гидрофи-цированных крепей, несоответствием их конструкционной и функциональной надежности требуемому техническому уровню техники и технологии добычи' полезных ископаемых, отсутствием ресурсосберегающей технологии крепления и поддержания сопрягающихся очистных и подготовительных выработок, обеспечивающей требуемую надежность существующих технологических процессов. Отсутствие регулярного контроля за техническим состоянием гидропривода крепей приводит к снижению устойчивости сопрягающихся выработок и эффективности применения гидрофицированйых крепей в различных горно-геологических условиях из-за невозможности на стадии проектирования получения достоверной геологической информации, необходимой для определения конструкции и параметров крепей.

Поэтому особое значение.в этом случае приобретает создание унифицированных щцрофицированннх крепей и гидросистем гидростоек для регулирования устойчивости сопрягающихся очистных и подготовительных выработок, что расширяет условия и область применения крепей,. сокращает материальные и трудовые затраты на их техническое обслуживание' при эксплуатации и снижает удельные затраты на создание и использование крапей. Это ставит научную проблему обоснования технологических и конструктивных параметров гидрофицировашшх крэпей на основе обеспечения надежности их работы в разряд впкксЯ-пи1х.. •' • . ''

Це-ль работ, ы - установить аялисгкоспг, опре п^лянг/е технологические п конструктивные ппрокотра гидрофициротиют :-р>-

пой на основе обеспечения надежности их. работы, направленные на достижение требуемого уровня обоснованности параметров крепей и создание унифицированных механизированных крепей и гидросистем гидростоек для повышения надежности сопрягающихся очистных и подготовительных выработок и эффективности добычи полезных ископаемых, снижения затрат на техническое обслуживание шдрофицировашшх кре па ¡1 и выработок при эксплуатации.

Идея {заботы заключается в обеспечении тробуимой надо ясности гидрофицированных крепей, достигаемой регулированием начального распора, сопротивления (несущой способности) и. аварийной податливости крецей, смещения контура выработок и скорости- подви-гпния забоев, многофункциональным использованием механизированных крепей путем их трансформации диагностированием- технического состояния гидропривода крепей для повышения эффективности крепления е поддержания сопрягающихся очистных 'и подготовительных выработок, применяемых технологий и концентрации очистных и подготовительных работ за счет их совмещения.

Основные научные положения, ёыно-сикые' на защиту. •

1. Формирование нагрузок на гидрофицированше кропи рассчитывается в зависимости от параметров интенсивности проявляют арного давления, определяемых на основе установленного механизма дофор мировапия и разрушения горних пород, учитывающего прслиб пород кровли и случайно изменяющиеся геологическую структуру и физико -механические характеристики горных пород.

2. Методические основы обеспечения надежности гидрофицированных крепей путем регулирования начального распора, сопротивления (несущой способности) и аварийной податливости крепей, смещения контура выработок и скорости гюдвигания забоев в зависимости от функциональных связой показателей надежности с экстремальными нагрузками на^элементы крепей, -параметрами крепей, технологических процессов концентрации очистных и подготовительных работ при их совмещении, и,' диагностирования технического состояния гидропривода крепей. . .

3. Технологические и конструктивные ' параметры гидрофицированных крепей, реализуемые в конструкциях'крепей и их элементов, унифицированных механизированных крепей и гидросистемах 'гидросто-ьк, комплексов и агрегатов крепления выработок, и, показатели и средства диагностирования технического состояния гидропривода крепей рассчитываются по требуемому уровню надожности ' сопрягающихся очистных и подготовительных выработок и технологической надежное-

ти добычи полезных ископаемых.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы обоснована корректностью исходных предпосылок, постановки задач и методов их исследования, адекватностью теоретических и.экспериментальных исследований, расхождение между которыми составило 10 -23 %, что подтверждает их удовлетворительную сходимость, практичес-. ким применением результатов работы в производстве.

Научная новизна работы заключается в следующем: в установлении закономерностей проявлений горного давлэния в зависимости от прогиба пород кровли, изменчивости геологической структуры и физико - механических свойств горных пород и 'его интенсивности, учитывающей ускорения, вызванные упругими деформациями и ослаблением обрушающихся' пород, и их влияние на формирование нагрузок на гидрофацированннэ крепи для расчета уровня надежности крепей;

определены условия реализуемости надежности гидрофицированных крепей в конструкционных и функциональных параметрах крепей, технологических- и конструктивных параметрах унифицированных механизированных крепей, комплексов и агрегатов крепления выработок как элементов гибкой технологии при концентрации очистных и подготовительных работ.

Практиче с кое зн а ч е н и в работы заключается: в предложении и обосновании новых способов технологического и конструкционного поэлементного обеспечения надежности гидрофицированных крепей путем управления смещением контура выработок и скоростью подвиганйя забоев, регулирования начального распора, сопро-тивленф (несущей способности) и аварийной податливости крепей, и, показателей и средств диагностирования технического состояния гидропривода крепей;

в разработке гйдростоек с регулируемыми в комплексе начальным распором, сопротивлением (несущей способностью) и аварийной податливостью (резервированием хода штока), временных штрековых крепей и их-элементов, унифицированных- механизированных крепе? (крепей сопряжения и агрегатных штрековых крепей), комплексов и агрегатов крепления выработок как элементов' гибкой- технологии при концентрации очистных и подготовительных работ, и, систем диагностирования технического состояния гидропривода крэпей по критериям надежности гидрофицированных"крепой и технологической- налеиюсти добычи полезных ископаамцк.. .

Р- л .и з а ц и я р-о о о' т н. Осноишо ::аупн:га и прзктк-

ческие результаты диссертационной работы реализованы ИГД им.А.А. Скочинского при создании механизированных крепей струговых агрегатов КСА и КМК, Акционерным обществом "КРАНГОРМАШ" при проектировании механазированных крепей и крепей сопряжений комплексов 0КП70 И.1КМ-144, Подмосковным НИУИ при создании гидростоек с регулируемыми в комплексе начальным распором, сопротивлением (несущей способностью) и аварийной податливостью, временной крепи, стендов для испытания элементов и шахтных крепей на надежность и диагностирование технического состояния гидросистем гидростоек на стадии заводского изготовления и систем диагностирования их технического состояния в процессе эксплуатации, в техническом задании на проектирование. агрегата крепления выработок и агрегатной штрековой крепи для условий шахт ПО Шахтерскуголь и ПО Тулауголь.

Определение силовых параметров эломентов гидрофицированных крепей по критерию надежности использовано ИГД им. А.А.Скочинского в методических положениях "Автоматизированный расчет на ЭВМ силовых параметров механизированных крепей", которые утверждены и рекомендованы научно-исследовательским и проектным организациям Мин-углепрома СССР для расчета силовых параметров крепей. Расчет уровня надежности гидрофицированных крепей и их техническое обслуживание в составе "Исходные данные по.ПО Тулауголь и ПО Новомосковск-уголь для расчета нормативов затрат на техническое обслуживание и ремонт основного очистного и проходческого оборудования" ЦНИЭИ-уголь использованы при составлении "Проекта нормативов затрат на ремонт основных фондов".

Работоспособность предложенных конструкций гидросистем гидростоек проверена в производственных условиях рудника - I ПО Бела-рускалий. Универсальные механизированные крепи сопряжения, временные штрековые крепи и их элементы, гидростойки с" регулируемыми ■ в-комплексе.начальным распором, сопротивлением (несущей способностью) и аварийной податливостью, комплексы крепления выработок и технологические схемы и процессы концентрации очистных и подготовительных. рчбот как эломентов гибкой технологии и системы диагностирования технического состояния шахтных крепей, и выработок внедрены на иахтчх "Белькококая", "Владимирская", "Донская",- "Комсомольская", "Львовская" ("Зубовская"), "Подмосковная" и '"Прогресс" ПО Тулауголь,. "Виницкая" ПО Шахтерскуголь, "Коммунист" й "Комсомолец-Дон-б'сса" ПО Октябръуголь и использованы в ТулГТУ при выполнении хоз--договорных и.госбюджетных НИР-.

Теоретические полоюлшя по расчету надежности и технической ■.иагноотнке внодрош в учебные курсы "Электрификация и автоматиза-

ция на угольных вахтах", "Монтак и эксплуатация электромеханического оборудования", "Автоматизация технологических процессов на угольных шахтах" и "Промышленные роботы" для студентов ТулГТУ, обучающихся по специальностям 17.01 и. 18.04, и используются при курсовом и дипломном проектировании, а также "Горное давление и надежность сопрягающихся выработок" в Хэйлунцзянском горном институте КНР.

Экономический.эффект от внедрения результатов исследований, запущенных авторскими свйдетельстами, составил 3232 тыс. руб. Долевое участие автора составляет 987'тыс. руб.(в ценах 1989 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее-отдельные разделы докладывались и обсуждались на II Всесоюзной йаучно-техшческой конференции "Проблемы создания системы автоматизированного проектирования горнодобывающих предприятий" (г. Тула, 1977г.), I Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов угольной промышленности (г. Москва, 1979 г.), Всесоюзной научно-производственной конференции "Бесцепная система подачи очистных комбайнов" (г. Тула, 1980 г.), Всесоюзном научно-техническом совещании "Направления создания и совершенствования технологии и средств безлюдной выемки угля в шахтах" (г. Москва, 1989 г.), Всесоюзных семинарах "Вз& • содействие механизированных крепей с боковыми породами" (г. Новоспоирск, 1980 - 1991 гг.), Всесоюзной научной конференции "Проблемы механики подзешшх сооружений" (г.Тула, 1983 г.), Совете по виемке угля без постоянного присутствия людей в забое (безлюдная выемка) Минугле-прома СССР (г. Москва, 1984 г.), на координационных совещаниях Минуглепрома СССР (г. Люберцы, 1985-1987 гг., Москва, 1990 г.), Всесоюзной. отраслевой научно-технической конференции "Проблемы безопасной разработки калийных месторождений" (г.Солигорск, 1988 г.), научных семинарах отдела новых способов добычи угля и роботизации шахтных процессов ИГД им. A.A. Скочинского (г. Люберцы, 19831985 гг.), научно-технических советах ИГД им. A.A. Скочинского (г.Люберцы, 1985-1987. "гг. ), Подмосковного НИУИ (г. Новомосковск, 1984 - 1994 гг.) и ЦНИЭИуголь (г. Москва, 1987 г.), технических советах ПО Тулауголь (г. Тула, 1978- 1994 гг., Новомосковск, 1986 -1988 гг.), ПО Воркутауголь (г.Воркута, 1986 г.), ПО Шахтерскуголь (г.Шахтерск, 1990 г.) и ПО Октябръуголь (г.Кировское, I99I-I992 гг.) и научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГТУ (г. Тула, 1977-1994 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 3 монографии, 54 статьи, I учебное пособие и получено

19 авторских свидетельств.

Объем работи. Диссертация состоит из V глав, изложенных на 300 страницах машинописного текста, 182 иллюстрации, 61 таблицы, приложения и списка литературы из 322 наименований.

Автор выражает благодарность академику Э.М.Соколову за методическую помощь и Содействие, оказанное при выполнении работы, а также преподавателям и сотрудникам кафедры электромеханического оборудования ТулГТУ, обеспечившим проведение лабораторных и шахтных экспериментов.

. основное содержание работы

Проблема обоснования технологических и конструктивных параметров гидрофицнрованных крепей на основе обеспечения наделиости их работы при подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых не теряет своей актуальности на-протяжении всего периода существования подземной добычи и приобретает еще большее значение в сложных горно-геологических условиях, при- интенсификации и концентрации очистных.и подготовительных работ, где эффективность регулирования устойчивости сопрягающихся очистных и подготовительных выработок зависит от обеспечения требуемой надежности крапления и поддержания выработок и технологической надежности процессов горных работ.

Основой для раскрытия -закономерностей формирования надежности сопрягающихся выработок служат результаты теоретических, и экспериментальных исследований проявлений горного давления и функционирования системы крепь-вмещающие порода, изложенные в работах' С.г. Авершина, К.А.Ардашева, Г.И.Баренблатта, А.А.Борисова, А.С.Бурча-кова, Г.М. Гарипова, Ф.П. Глушихина, В.Г. Гмошинского, Г.И.Грицко, А.Н.Динника, А.В.Докукина, А.А.Журило, В.Н.Каретникова, И.С.Краш-кина, С.Н.' Комиссарова, Г'.А. Крупешржова, С.Т.Кузнецова, Г.Н.Кузнецова,С.В.Кузнецова, А.Лабасса, Ю.М-Либермана, С.Г.Михлина, В.И. Никонова, Б.К.Нореля, A.A. Орлсва, И.Ы.Петухова,В.Л.Попова, В.А.. Потапенко, М.М.Прютодьяконова, Ю.Ф. Савенко, В.Д.Слесарева> И.А. Турчанинова, Р.Феннера, С.А.Христиановича-, В.Л.Худина, П.М.Цимба-ревича,. И.Л.Черняка, С.Е.Чиркова, Л.Д.Шевякова, Г.Шпакелера, Г.И. Ягодкина, и, устойчивости и надежности крепей и горных выработок, которые содержатся в научных трудах Б.З.Амусина, А.С.Аносова, В.В. Болотина, В.А.Бреннера, В.П.Бродского, Н.С. Булычева, Ю.И.Бурчако-ва, Б.М.Воробьева, В.Н.Гетопанова, Л.Я.Гимелылейна, В.Т.Глушко, Б.И.Грицаюка, Л.М.Ерофеева, И.Ф.Иванова, В.Ф, Казьмина, Б.А.Карто-' зия, В.Б.Клейменова, П.В.Коваля, К.В.Кошелева, М.В.Курлени, C.B.

Мамонтова, Б.К..Мышляева, E.B.Петренко, Ю.Ф.Пономароккс, К.М.Покровского, Г.С.Рахутина, В.М.Рачека, Г.Н.Савина,'В.И. Солода, А.И. Тесленко, Г.Л.Фисенко, Н.Н.Фотиевой, Б.А.Фролова, Н.И. Харитонова, В.Н-Хорина, В.М."Шика, И.И,Яковлева и других сотрудников ИГД им. А.А.Скочинского, ВНИШ, ИГД-СО РАН, Гипроуглемаша, ПНИУИ, ДонУГИ, НИГРИ, КНМУИ, ПэчорНИИпроект, КузНМИ, АО "JKPAHEOPMAIIT, ПТМ, ШахтНИУИ, МГИ, ЛГИ, ДГ',1, ДПИ.-КузШ, КПИ, СГИ, ТулГТУ и др.

Анализ этих работ показал, что надежность -гидрофицированных крепей, основывающаяся на технологическом и конструкционном ее обес-. печении является перспективным направлением в подземной, разработка плаотовых месторождений и дальнейшее развитие этого направления связано с исследования?™ случайных процессов интенсивности проявлений горного давления и формирования нагрузок на крепи и.их влияния на уровень надежности функционирования.системы крепь-вмещаюцие порода й технологической надежности при концентрации очистных и • подготовительных работ, достижения максимально возможной надежности за счет диагностирования . технического состояния гидропривода крепей.

Цель и-идея работы, современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, определили необходимость решения следующих задач: I. Разработать зависимости и методические положения прргно-зированш? проявлений-горного давления, -отражающие закономерности деформирования и разрушения горных пород с учетом прогиба пород кровли и, случайней изменчивости геологической структуры и физико -механических характеристик горных пород, Для чего необходимо:

. ■ исследовать механизм деформирования и разрушения ■ горных пород,- Считывающий-прогиб парод кровли, и, его влияние на формирование деформационных зон породного массива;

определить условие предельного соотношения мевду скоростью смещения пород кровли и скоростью подвигания забоев;

составить математическое описание изменчивости проявлений горного давления, позволяющих расчитывать количественные характеристики и экстремальные значения случайных величин нагрузок на гид-рофицироващше крепи от сил горного, давления;

установить.зависимости для определения интенсивности проявлений горного давления, учитывающйе ускорения, вызванные упругими деформациями обруракщихся порода й влияние на его. величину коэффициента..ослабления, позволяющие расчитывать 'количественные характеристики и экстремальные значения случайных, величин . интенсивности ''проявлений горного давления и нагрузок,на гидрофицированные крепи; ■ 'исследовать структуру исходной информации, необходимой для

- 10 - •

прогнозирования интенсивности проявлений горного давлении.

2. Разработать методические основы-технологического и конструкционного обеспечения надежности гидрофицированных крепей, для чего следует: . •

обосновать методологию выбора системы, условий реализуемости технологических и конструктивах параметров гидрофицированных крепей и диагностирования технического состояния гидропривода крепей по критерию надежности;. ■ '

определить .зависимости для. расчета уровня'показателей .надежности крепей на основе функциональной связи с коэффициентом'технического уровня, соответствующего -требуемой производительности технологических систем подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых и минимальным затратам на эксплуатацию крепей и сопрягающихся очистных и'подготовительных выработок;

обосновать• обобщенные критерии реализуемости силовых и функ- ' циональных параметров крепей, учитывающих в комплексе силовые,, деформационные и энергетические параметры системы крепь-вмащающие породы, требуемый уровень ее надежности и регламент по выполнению рабочих операций при креплении и поддержании сопрягающихся "очистных и подготовительных выработок в технологических процессах концентрации очистных и подготовительных работ при • их. совмещении й требуемый уровень трудозатрат в рабочих операциях;

разработать обобщенные схемы гидрофицированных- крепей как объектов диагностики и исходный.граф системы крепь-вмещающиа порош,; для определения показателей и условий реализуемости диагностирования технического состояния гвдропривода крепей;

разработать обобщенную математическую модель гидросистем, позволяющую в зависимости от исходных данных получить'реализацию гидг росистем гидростоёк с регулируемыми начальщм распором,, сопротивлением (несущей способностью) и аварийной.податливостыо и системы диагностирования технического состояния гидропривода крепей, \ и, способы' регулирования устойчивости сопря'гающихся -очистных и: подготовительных выработок путем -управления смещением контура выработок и скоростью подвигания забоев. : . ' ■•

3. Обосновать .технологические и конструктивные параметры гидрофицированных крепей реализуешь в конструкциях крелц и их. ■ элементов, унифицированных мехяшзир'ованчнх. крепей'- й -гидросистем гттросто<ж-, комплексах и агрегатах крчплония выработок,-и, показе-• тели .И сродства -диагностирования технического состояния гиг.рапр--аода крепей но. требуемому уровню ичдНкцости софягиряазс счет шчх. I.

ПОДГОТОВИТ ;льч!'х пцмявп.т'ж' и к,хнсч>!сгич8л.,'>й.-иед''*4иогй

полезных ископаемых, и оценить уровень адекватности теоретических и экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях.'

Доля технических причин (отказы, техническое обслуживание, ремонт) составляют 20-60 % при эксплуатации гидрофицированных крепей и сопрягающихся очистных и подготовительных выработок. Анализ причино-следственных связей свойств надежности позволил установить их взаимозависимость в виде безотказности - регулирование безотказности - ремонтопригодности - долговечности.

Основополагающим принципом обеспечения надекности гидрофицированных крепей является создание условий, при которых за данный период регулируется безотказность эксплуатации сопрягающихся очистных и подготовительных выработок,' и технологической системы по критерию надекности их крепления и поддержания.

При- исследовании проявлений горного давления в сопрягающихся очистных и подготовительных'выработках нагрузки на гидрофицирован-ше крепи определялись по-единой методике, учитывающей наиболее тяжелые условия их эксплуатации при прогибе горных пород кровли с последующим обрушением. Определение формирований проявлений горного давления производилось на 1 м длины выработки.•

' Породы кройли имеют тенденцию к расслоению вследствие сдвига от сил бокового распора. На расслоение горных пород кгэвли влияет собственный вес- слоя, так как после первичного -обрубания изгиб об_ рушающеш слоя будет создавать сдвигающие нагрузки на- контакте с необрушенными породами. Обрушение отслоившихся пород кровли происходит под' собственным весом и нагрузкой, создающейся при прогибе вышележащих слоев горных пород. Прогиб пород необрушенной кровли вызывает прогиб-призмы или консоли. По величине этого прогиба определены напряжения, создаваемые необрушенными породами кровли, которые суммируются с Напряжениями, вызываемыми собственным весом обру-шающихся пород кровли. Обрушение произойдет по линии максимального момента,.который определяется по первой производной результирующего момента из условия Мр = 0, с параметрами

^3 ' • Яцз

1'--- . 10 Ч--(1)

где Н - высота обрушения горных пород кровли; 10~ максимальная длина призмы или консоли в момент излома, равная шагу обрушения; йкз - временнээ сопротивление пород кровли.при изгибе, равное пределу прочности горных пород на изгиб; г - объемная - масса пород; / - коэффициент крепости или внутреннего трэния горных пород. . Деформационная зона массива полезного ископаемого определяет-

сл линией скольжения,-.проведанной из почвы со- стороны обнажения иод углом 6-= -j- + До пересечения с кровлей, где <р - угол внутреннего трения. Проникновение напряжения в глубь массива полезного ископаемого под действием опорного давления соответствует расстоянию ■ .

S = /—j- , .. (2)

где S - зона активного горного давления.Это развивает теорию B_.il. Попова по расчету деформационных зон массива, полезного ископаемого со стороны обнажения! По. мэре образования' выработанного пространства осуществляется формирование, линии прогиба обрушамцихся пород кровли, которая изменяет свои параметры до их обрушения. Это '.приводит к смещению горных'порОд внутри призмы или консоли, на изменение величины которого оказывает влияние предельное соотношение

■■ Vy *W\ ат '

, —2- ---: =--, ■■ v . . (3)

Yx SE ■ 24 гх . .

где Vy - скорость смещения горных пород кровли;' V^ - скорость под-. вигания забоя; 1Х - ширина поддерживаемого выработанного пространства; Е - модуль деформации горных пород; а- коэффициент, соответствующий характеристикам, различного класса пород кровель.

Наоснобэ обобщения и уточнения условий работы Гидрофициро-ванных крепей проведены ' геометрические '.построения, формирования, образующей поверхности S(x,¡j), линии, по границё расслоения и раз.-' рыва обрушающихся пород кровли. По равенству площадей, которые ус- . танавливаются варьированием приращений при делении сформированной поверхности на четыре части,- определяются ее центр тяжести и ого коордийатц для.расчета нагрузок.на крепь по расчетным схемам плоских моделей. .Расчет нагрузок'на крепи'учитывает "положение центра' тяжести относительно поддерживающего., элемента и деформационной зоны. Изгибающий момент' MfxJ, формирующий нйгрузку q(x)., изменяется по параболическому закону.'Йа основающ дифференциального уравнения изогнутой оси И изгибающего .момента .'Mfx;. 'установлено, что прогиб гарных пород имеет .параболический закон изменения - парабола" четвертого-порядка.' . ■ ■ •'

При предельных- значениях TQ и h -с учетом. 9 проведено построение 'поверхности со образующим лишям .смекающихся .не'обрушешшх пород кровли с. предельными величинами и пф, .соответственно равные шагу и высото сМещёнйя. Установлено, что в'йли.прогяб обру-иаюцихся пород кровли меньше Прогиба 'смещающихся нообрушшиа горных пород (/д. >' Т^), то имеет мзсто- дополнительнее пт.игрузка

на нижележащие, порода и передача дополнительного давления через них на крепь. Из разности ( fd - ) определяется величина при-грузки. которая учитывается при расчете полной нагрузки на крепь. .'■'.-

Нарушение прочности массива полезного ископаемого в деформационной зоне приводит к увеличению поддерживаемой площади, а следовательно' к .дополнительной нагрузке на крепь, расчетные зависимости которой получены для -конкретных условий эксплуатации.

По установленным-зависимостям для расчета сил от проявлениТ горного давления и формируемых•нагрузок на крепь определен характер их изменил в зонах сопряжения, опорного и активного горного давления, который учтен при определении бокового давления в горных выработках.-

На практике горные породы чаще всего представляют сложную геологическую структуру, каяздый слой которой обладает различными физико-механическими свойствами. Причем изменения их величин носит случайный характер, что позволяет линию границы S(x,y) считать условной (у). В качестве исходных данных для месторождений используются геологические разрезы по скважинам и по выработкам, оконгури-вающих выемочные столбы.

■ Изменение случайных характеристик физико-механических свойств горных пород структуры с.лое.в по данным геологических разрезов, используемых для расчета условных параметров деформации и обрушения пород'кровли, сил горного давления и нагрузок на гидрофицированнне крепи от сил горного давления, по исследованиям ВНЙМИ подчиняется нормальному закону распределения и закону распределения Вейбулла.

Количественные характеристики-и экстремальные значения случайной величины At рассчитываются по общеизвестным зависимостям. Для закона распределения- Вейбулла из гамма-функции установлены экстремальные величины.определяющего параметра т* = 0,5 - 1,5 и коэффициентов Вт = 0,93 - 2 И Ст= 0,615 - 4,47. Определив для А{ йя геологических- разрезов математическое ояшдание гг., рассчитывается

'■■''- т* '

определяющий параметр Од^д = % ) и. среднее квадратическое

отклонение ад =* С^ aQm . Для упрощения .расчетов используется также члстный случай закона .распределения Вейбулла - 'закон Релея, что но противоречит экстремальным-Евли-пшйм тк, 6И и С.г

. Рассматривая :в .(I") (3) входящие волпичи кпк случайные,

•. пс ■•

Ayt « S Pyfi "А{ ( пс- число охваченных ело .-в геологического рчзрэ-so; Jt когффг'пиент, учитывающий . влигагоо ■ iiwi.o-мехоиичзскгх.

свойств горных пород кавдого слоя) определяются условные (у) параметры деформации и обрушения пород, сил горного давления и нагрузок на крепь на основе формирования вероятностно - статистической изменчивости проявлений горного давления.

• На формирование экстремальных нагрузок на крепь оказывает влияние интенсивность смещения горных пород и проявлений горного давления, вызванных не только гравитационными'силами, но и упругими деформациями и ослаблением обрушающихся пород. Начало возможных перемещений в применении к упругим системам является следствием закона сохранения энергии. При. перемещении, обрушающихся пород в упругой системе на величину Лр, соответствующую их предельному состоянию, происходит накопление потенциальной энергии №п деформации пород. В этом случае совершается работа Ар по проодолению сил Гр упругой деформации. При нарушении прочности обрушающихся пород №п переходит в кинетическую энергию Ш, т.е.-на происходит высвобождение Ип и Тш = Ик. В этом,случае совершается работа АЭ действующи:® силами ?д, сформированными на ?г ■ при преодолении внутренних сил в упругой системе. Равенство - Гп вытекает из третьего закона Ньютона и является условием перехода Кп в Ш, а следовательно, приводит к равенству Ар =Ад. Слои горных пород составляют как хрупкие, так и вязкие породы. Поэтому величии Ар рассчитывается для каждой породы, причем с учетом их свойств хрупкости .и вязкости, а Ад в зависимости от а0 - ускорения, сообщенного массе т0 обрушающихся горных пород при высвобождении Яй,. что позволило определить ускорение их смещения

а - к0 а0 + в, ^____(4)

и скорость

7= ( йоа0 + б к-цф^. .(Б).

где ё - земное ускорение, На - высота, равная, расстоянию'смещения обрушащщся горных пород;

Ъ - 1 Упр + Упу + Утр /су ■

ко - .Упл + Упр + Упу +Утр ' (6)

У^, У^, Упу, УТр- соответственно объемы плотной массы горных'пород, пор, пустот и трещин; ^-коэффициент ослабления горных пород.' На основании (4)-(в) рассчитаны остальные параметры интенсивности . проявлений горного давления по общеизвестным зависимостям: величина Нр\ tll- период времени высвобождения Гг'п;1- время форшрования сил от интенсивных проявлений горного давления; величины №к>'Аа и Л

Для повышения эксплуатационной надежности работы гкдрофициро-ванных крепей использована структура, исходной информации щж ■ фар -

мировании вероятностно - статистической'изменчивости ;гнтенсивности проявлений горного давления для прогнозирования ее параметров. Поскольку в ее состав входят характеристики геологической структуры и физико-механических свойств горных пород, представляющих собой как случайные величины, так и случайные функции, то в основу методологии их прогнозирования положены методы, основанные на аппарате теории случайных функций (линейная экстраполяция,, использующая корреляционный анализ). Это справедтиво и для случайных величин, поскольку значения случайных функций при каждом значении аргумента являются случайными величинами. Установлено, что прогнозировать математических'ожиданий т^(х) случайных функций \(х) и условных математических ожиданий (линий регрессии) случайных величин следует производить экстраполяционным многочленом,а изменение к(х) и А^ методами случайных функций.В качестве критерия оптимальности для прогнозирования к{х) принято условие, предложенное А.Н. Колмагоровым,• из которого следует, что для прогнозирования А{

' ' . Ь° " ■

2 • г 2Р г 0 • бо = бо - £ аьбо (р + Ю = мин, (7)

р А/х гг=1 н А/х '

о

где к= 1,2.....до; р = 1,2,...,^; до - число точек, преи:зствующее

•Р • ^.Р

текущему моменту"-отсчета; а^-коэффициенти, число которых определяется оо; бо ■ - .среднее квадратическое ■ отклонение А< .от т<,_; ¿р А/Х I А/Х

бо (р'+ и) - значение среднего квадратического отклонения А, от А/х 1

тА/х' Коэффициенты экстраполяционного .многочлена аппроксимирующего и тд/х определяются методом наименьших квадратов.

Гидрофицированные крепи реализуют управление геомеханическими процессами в системе крепь-вмещающие породы по критерию надежности на основе потенциальной, реализуемости, которая позволила обосновать методологию определения структуры вывода' обобщенного критерия (системы критериев) реализуемости,'построенную на принципах наблюдаемости, сравнения и,внутренней и внешней разрешимости. В. общем виде

структура имеет следующую схему

, в л н м м. э

Э й}—> £/— V— ГЕг—(8)

где эмпирические-системы крепей и управления ' геомеханическими процессами в системе крепь-вмещающие породы; 1^1,2,...,п;Ъп- язык наблюдений, в котором все его символы и истинность определяются экспериментально; 2*1- математическая конструкция базовой системы

крепь-вмещающие породы, являющаяся системой сравнения для -->

-знак неформальной выводимости, основашшй на научном обобщении

наСлидэыШ над определенной совокупностью эмпирических систем крепей и управления геомеханическими процессами в системе крепь-вме-щащиэ породи /--знак скмантической выводимости (по при-

знакам свойств системы крепь-вмещающие породы на основе физического

закона); /-- знак синтаксической выводимости (порядка или правил

сравнения математической конструкции системы крепь-вмещающие породы ^ с экспериментальной На основе (8)., научного обобщения закономерностей .взаимодействия крепей с вмещающими породами и зависимостей (1)-(7) определены условия функционирования системы крепь--вмещающие порода, исходя из целевого назначения технологической системы-обеспечения требуемой производительности в заданное время и конкретных горно-геологических условиях. Из условий формирования следует, что общими физическими законами и принципами в системе крепь-вмещающие породы являются - причинно-следственный принцип, первое начало термодинамики - закон-сохранения энергии и второе »..чало термодинамики. Поэтому установление, обобщенного критерия (системы критериев) реализуемости управления геомоханичосними процессами выполняется на основе системы сравнения

Е, = {у.^}. О) '

где ... ,п; Я*}-.отношение, выражающее физические-законы в

системе крепь-вмещающие породы отношения порядка пр;г:н>!ы и следствия - моменты времени приложения управляющих воздействий при взаимодействии крепей с вмещающими породаш; й^ - отношение, соответствующее закону-сохранения энергии и утверждающее, что полная энергия замкнутой системы крепь-вмещающие. породы постоянна и конечна; -'отношение, опредбляемое вторым началом термодинамики, которое указывает на требование положительности скорости производства энтропии как меры вероятности пребывания системы крепь-вмеща-.дадие'породы в конкретном состоянии в-процессе ее функционирования). Обобщенный'критерий ( система критериев) определяются по (9) - в зависимости от требуемого уровня надежности работы гидрофицирован-ных крепей.

Расчет уровня.показателей надежности работы крепей основан на определении вероятности отказа соответствующей требуемому техническому уровню технологических систем

Чс

• (Ю)

Ч/

где qн и цс - соответственно вероятности отказа нового технического уровня и существующих технологических систем; -коэффициент нового технического уровня технологических систем, который может устанавливаться как соотношение.производительностей тэхнологичес-

. - 17 -

гических систем нового и существующего или затрат на 7" удержание сопрягающих очистных и подготовительных выработок, а тсга.а по другим. известным зависимостям, обеспечивающим равенство к^ = а - показатель, характеризующий уровень . прогрессивности технологии за счет повышения надежности применяемого оборудования и изменяющейся от 0,5 и выше, причем qc < 0,5.

■ Исходя из структуры взаимоувязанного оборудования в технологической системе и равной вероятности отказа, устанавливается ве-' роятность отказа для гидрофицироватпых крепей q нового технического уровняло структурным формулам надежности. Коэффициент готовности имеет вид . •

' Р"пк =-- --- , (И)

<?кк+ Хнк*йп

где - допустимое время (длительность) прекращения выполнения заданной функции (простоя) крепл, рассчитываемое в требуемом регламенте работы технологической системы; коэффициент технического использования

Ьнк

а уровень безотказной работы ¡шттасивцости отказов Л. ,

времени безотказной работы затрат на надежность С , времени

наработки на отказ Тон , среднего времени восстановления Гвн , веК к

роятнасти безотказной работа с учетом восстанавливаемости экономического показателя надежности йге„ и коэффициента эксплуатационных издержек рассчитываются по общеизвестным зависимостям надежности с учётом (10) — (12).

. Уровень надежности . крепей определяется надежностью работы конструкционного материала их элементов д^ и функциональной нэ-дэкностью дИф, которые устанавливаются из условия равной вероятности. .

При формировании статических нагрузок на крепи в качестве исходного условия'реализуемости'силовых.параметров их элементов выб-

Р, ' ■ к.

рано Рд^— < ?н, где А'н= ^ - коэффициент надежности (запаса)

ш о ' т о "

по* конструкционному материалу, а йй, ?г » к0 -соответственно коэффициенты перегрузки, -условий работы и однородности констру-'тонных, ¡•птяриалов,' и Р - соответственно действующая и норг.итнзя нагрузка на конструкцию кропи.. Для нормального ззкст:з рпспроделения ' Случайной величины нагрузки на крепь от сил горчого даялшпш экстремальный К. россчппдааотоя. т формуле (13), а -зокопа . распродр.-«-

ния Вейбулла (закона Релея) по выражению (14), где т^ - математическое ожидание случайных величин о_- среднее, квадратическое отклонение случайной величины Р^(; табличное значение по

'нм^У = У-4*»'

;тг + /ш1а - (Iп% - р? ага)г к = -—9—? Я . (13)

О о О

0,044л;: + /0,002тп* - 4р~ агп ^ = -3-:-3- 4 д • ' (14)

2 РЯ °Я

По количественным и экстремальным характеристикам ' случайно.", величины определяемым по (1)-(3), (13) и (14), рассчитывается ггт и Ец, а по их значениям и й0< По и &0 выбирается конструкционный материал для элементов крепи.

При интенсивных смещениях горных пород, кровли и проявления* горного давления установлено обобщенное условие реализуемости 'силовых параметров элементов крепи, связывающее в комплексе силовые, деформационные и энергетические параметры системы крепь-вмещащиэ породы

- Ря —2— , (15)

0 ГТ *

т К0

3/г

k

которое вытекает из предыдущего условия ,( К = — )., На основе

ш О

(4) - (6) при определении (16) учтено условие разрушения элементов крепей при циклической переменной нагрузке от сил горного .давления при равенстве произведенной внутренней работынеобходимой для разрушения конструкционного материала элементов,' исходя, из того, что вероятность безотказной работы Р(Я) зависит от величины остаточного запаса энергии Л03 , котррый ' можно. еще израсходовать при периодических нагрузках на крепь. Из диаграммы н'агружения- по величине ^ и fcQ выбирается конструкционный материал, для которого рассчитываются допустимое число циклов на'грукёния Ру и частота!пародической нагрузки /у. от сил горного давления на основе установленного срока службы и интенсивности отказа'конструкционного материала элементов крепи. '. ' ' ■ .

Установленные условия функционирования гадрофьцхроьашых kj«.

пай реализуется на основе требуемого уровня надокносги, определяющего необходимое- соответствие технологических пара?.!етров кропи горно-геологическим и горнотехническим условиям эксплуатации

^птс гонкс

-5й- < днф » (16)

онк

т.о. тахкологичесое параметры - функциональные, которые характеризуют процесс крепления и поддержания сопрягающихся очистных и подготовительных выработок, рцполняомый с учетом требуемого регламента. Гасчет требуемого регламента крепления и поддержания сопрягающихся очистных и подготовительных выработок основан на развитии теории Гетопаиова В.Н., связанной с определением коэффициентов йтк и йэк- соответственно технически возможной' непрерывности креплания обнаженной площади выработанного пространства крепями и в процессе их эксплуатации, периодов времени в течение цикла на крепление Обнаженной площади, Хво на выполнение вспомогательных операций и которое включает, tgíl и tgп - допустимое время просол крепей, связанное с условиями работы конструкционного материала . элементов и соответствием технологических параметров горно-геологическим и горнотехническим условиям эксплуатации крепей, с учетам (10) и необходимого уровня трудозатрат в рабочих операциях

п п

■ткн Р*и ' .

' 4 = (17)

где й„_ -'коэффициент.уровня трудозатрат в рабочих операциях при ' у1н

эксплуатации крепей нового технического уровня; и №т - трудо-

1а11 кс

затраты в рабочих операциях при эксплуатации существующих крепей и

нового технического уровня; С™ и Сли- - затраты в единицу времени

^ Н ^ с

на рабочую силу, необходимые для обслуживания и ремонта существующих крепей и.нового технического уровня.

Технологические и конструктивные параметры гидрофичированкых крепей определялись по критериям реализуемости их надежности.

Из условия обеспечения работы гидрофипированных крепей без .зажатия в очистной выработке с учотом необходимого запаса раздвиж-ностл гидростоек на разгрузку крепей от давления- пород при выводе ее из- рабочего положения определяются аварийная податливость стоек или гсЕМ •- число комбайнов в очистной выработке. По данным ВН1Ш необходимый запас раздвижности гидростойки состав-

ляэт 0,03 м при т < 0,8 м, не менее 0,04 м при 0,81 < т ^ 1,2 м и не менее 0,05м при в > 1,2 м, а требуемый ход .0,01 м для передвижки. Отсюда наименьшая величина Л^ц = 0,06 м и рациональное число выемочных комбайнов

ивм гзт/Уо - 2Еиу

П = ---:--, (18)

Ш . 2Е V (Зт 1Л

вы • л .

где и - скорость подачи . выемочного комбайна;. длина лавы;

01 - теоретическая производительность выемочной машшш; у,- разим •

ность между теоретическими ут и максимально возможным углепотоким за период (-й операции; t^- продолжительность <-й операции выемочного комплекса. На основании (3) предельная длина, очистной выработки с учетом 71да при требуемой нагрузке на-забой (Зн и допустимой реформации пород имеет вид •

Д 5з + '

Т = -:- , . (19)

^ . . где Я3- суточная площадь обрабатываемого забоя, а из (18) устанавливается для конкретного пвм. Величина = 0,06 м позо'оля&т увеличить длину очистной выработки-на 10-12'%. Использовать (18) эффективно при разработке пластовых месторождений с . к. < 0,8м и 0,81 $ 1,2 м так как конструктивно выполнить гидрос/ойки с Л = 0,06 м не представляется возможным. Для обеспечения надежности ра-' боты сопряжения' очистных и подготовительных выработок необходимо регулировать смещение, контура сечения подготовительной выработки, важность чего значительно возрастает'при повторном 'использовании выработок. Из-анализа паспортов крапления следует,, что'при приме- ' нении для этих целей временных крепей усиления с гидроэлементами или поэлементного способа регулирования величина должна быть ' не менее 0,1 м. Использование'в диапазоне. 7^=0,06-0,1 м позволяет увеличить длину очистной выработки на' 11-16 %: При- разработке пластов с т < 0,8 м и 0,81 < т ^'1,2 более эффективно комбинированное регулирование смещения контура выработки' для повторного. использования технологического, способа и поэлементного с .гидроэле-кэнтами. Здесь на.ширину сечения выработки по.-мощиости пласта про-, водится нарезная выработка, которая вслед за- подвиганием • -забоя-расширяется до проектного сечения и со стороны бутовой полосы устанавливаются совместно -со штрековыми крепями усиливающие элементы с гидроэлвментамй. Это позволяет регулировать .несущую способность штрековых крепей и смощенио контура подготовительной выработки до.

начала и в процессе ее эксплуатации.. Шаг установки гвдроэлементов через секцию, штрековой крепи. При невыполнении условия (3) возни-'кает'необходимость в регулировании скорости подвигания. забоев в процессе отработки выемочных столбов,'что требует применения многокомбайновой выемки (Г8). Для повышения эксплуатационной надежности очистной выработки применяется.технология комбинированной выемки полезного ископаемого с' оставлением защитной Пачки с целью повышения устойчивости кровли с последующим ее обрушением выдвижными скалывающими элементами, вмонтированными в козырьки секции крепи.'Применение комбинации'(18) и-(19) позволяет при достаточной для этой цели и.снять ограничение по фактору горного давления для обеспечения требуемого Q . Коэффициенты готовности выработок . К и - тп -. . hy.

*Р h= -7¡|- « 1 • *™а=.-йГ? * 1' ^ ""Й" * 1 ' (20) где hQ и., hg - веЛич!ша смещения h соответственно в процессе эксплуатации и допустимое ее значение (аварийная податливость крепи); гйр~ вынимаемая рабочая мощность исполнительным органом выемочной машины; тд- защитная'подкровельная пачка полезного ископаемого; Tíjjq- резервирование по сечению подготовительных, выработок, предусматриваемое правилами безопасности; - деформация и.смешение контура выработки в процессе эксплуатации. Ограничение влияния. прогиба горных пород кровлй на"формирование нагрузок на крепь достигается уточнением длины сопрягающихся очистных и ' подготовитель- ' них выработок из условия полного обрушения на основе прогнозирования проявлений горного давления,'что повышает эксплуатационную надежность гидрофицйрованных крепей. Это. подтверждается исследованиями процесса сдвижения пород в надугольном массиве при движении очистного забоя. • • ' . .

Концентрация очистных 'и подготовительных работ при их совмо-"щении повышает-.нбпрерывность технологического процесса (технологические- схемы-, отработки пластовых месторождений спаренными лавами, с оставлением,штрека для повторного.использования, проведение нарезных выработок с последующим их расширением за подвйганием забоев для повторного использования.; процессы мо'нтажно-демоптажных работ), и предъявляет к 'комплексу оборудования' на сопряжениях очистных выработках, ионтакно-демонтажных камер ■ с подготовительными к'рпботкшк требования rio многофункциональному его использованию как элементу гибкой- технологии'. Из анализ технологий крапления стрятниа-'с.ч?-: ДУ9Х. .Чта в данных условиях эксплуатации шп!<Чш« í<W*ikt;u¡jí4 т»7-•нологии,-которые •обеспечивает. тро'х с'<?кциоглзя унирбрсал!-нч.л - нл^.йрстттгач' крепь-..Иссл v иовяипчгл! установлено, что кп-'Г:!."?- гт';р,-''/

рихия секций кропи должны иметь одинаковую ширину =1„ (секции I и 3) и быть шарнирными, а перекрытие средней секции 2-сплошным. Наиболее равномерное распределение нагрузки' по. перекрытиям крепи достигается, если'равны прогибы "/г^з и Давления в стойках ^ = = I = Р3 крайних и.средней секций. Тогда из соотношений прогибов перекрытий и моментов инерции определяется ширина' их секций.' •■

1)= ; 12= 1^-21,, -• (21) 2 * —' • ,' Г1

где 1т~ ширина универсальной механизированной крепи; I, и 12- моменты инерции крайней и средней секции.кропи. Степень -неравномерности'определяется соотношением Р2= йснР1, где при /,=/3 у.станав- ' ливается значение йсн в зависимости от 1,= 13 и 1г (давление пород кровли по перекрытиям распределяется пропорционально их ширине). В результате проведенных исследований .для сопряжений установлено

1,гь 1,75 и йсп= I - 1,97, 1г= (0,41 -. 0,81)1,, .а несущая способность крепи находится в диапазоне 70-340 кН/мг. Для расчетных.

величин 0,036-0,09, 0,9664, г?ти =0,9347 И =0,67-0,73 .

определены геометрические и силовые параметры универсальной механизированной крепи, обеспечивающие технологичность ее применения и . многофункциональное использование за счет пе'рёагрэгатирования, по установленным систематизированным аналитическим, зависимостям, и структурно-логические схемы организации работ по креплению,- под- / держанию и трансформации крепи. Для поддержания зон опорного и активного горного давления, как установлено из анализа применяемых технологий, в данных условиях' -эксплуатации наиболее .• эффективны .' технологии, которое обеспечивают штрековые крепи с элементами усиления с гидроэлементами по силовым параметрам соответствующие, па-' раметрам элементов .штрековой крепи, и агрегатные штрековые .крепи.с линейными секцияг,га и двумя крайними секциями, имеющие пятибалочную телескопическую систему с передвижкой по'верху, -которая позволяет ей иметь постоянный контакт либо со штрековыми крепями, либо.-с породами кровли. Универсальная механизированная.крепь- 'с ' временным! • крепями усиления составляют комплекс крепления выработок, с агрегатной штрековой крепью - агрегат крепления- выработок. Агрегатная штрековая крепь - крепь -многофункционального, использования, 'Она-обеспечивает крепление и поддержание сопряжений, зон опорного, и-' активного горного давления, независимое подвигание'забоев в много- . лавной системе разработки -пластовых, месторождений и агрег-атно'-за-. кладочном комплексе.. Число секций агрегатной.штрэкозой кропи опрэ-'.

• - 23 -

деля'ет'ся в зависимости от применяемой технологии, величины дополнительной раздвижности, равной шагу передвижки выемочных комплексов или агрегатно-закладочного комплекса, расстояния зон опорного и активного горного давления, а для спаренных лав и от наибольшей величины простоя. При опережении одной, лавы другой по фактору проветривания для шахт опасных По газу (метан) 50 % секций сокращено, а 50 % секций раздвинуто между спаренными лавами, гДе число сокций и расстояние опережения устанавливаются с учетом наибольшей, длительности простоя забоев, которая определяется из анализа при эксплуатации забоев. Геометрические и силовые параметры агрегатной штрековой крепи определяются по единой методике, которая разработана для их расчета применительно к универсальной механизированной крепи. Многофункциональное' использование крепей реализуется за счет их.пероагрегатирования и дополнительных навесных элементов крепей. Для провидения аналитических исследований устойчивости и управляемости секций агрегатных крепей при взаимодействии их с вмещающими породами- разработана расчетная математическая модель крепи с произвольным числом элементов, которая . представляет собой систему уравнений, содержащую в общем виде условия равновесия отдельных ■ элементов и всей крепи в целом и условия ее взаимодействия с вмещающими .породами, а также управляющими'и йспомогательными-устройствами, увязывающими взаимодействие как между секциями крепи так и другим оборудованием, в том числе и с механизированными крепями. Если рассматривается система из нескольких взаимосвйзаншх секций, то уравнения составляются-для каждой из них, и к полученной общей ' системе-Уравнений добавляются уравнения связи .между■секциями. Проведено исследование продольной и поперечной устойчивости агрегатной крепи для углов-падения пластов в диапазоне 20° - 35° как наиболее сложных условий ее эксплуатации. В результате исследований установлено,-..что для обеспечения устойчивости нижней секции крепи выемочного комплекса (ограничение от бокового наклона и сползания) в Процессе эксплуатации 'гидро'цйлиндры механизма управления должны развивать усилия н.е ;ме'неа: наклонный - 138,5 кН; нижний - '74,0 кН; связи оснований - 87,2 кН. В' гидроцилиндрах передвижки секций уси-• лия должны быть не менее 76,8 кИ. УсиДия распора 'завальных гидростоек 238 кН'.И забойных'должны составлять и,7-1,0 от усилий распора'завальных. Установлено, что изменение усилий в гидростсйках и гидроциндре.звязи ^снований при уЛле наклона пласта до 20° прямо пропорционально его величине, и, что Солее равномерное распределение нагрузки на'элементы крепи достигается при соотношении между _росТшром в завальных гидростсйках и усилиями распора в заооШшх

равном 1,0-1,5. Для регулирования привода по высоте и удержания его от смещения вводится устройство распора привода, которое для повышения устойчивости секций крепи, вызывает необходимость в увеличении усилия распора завальных гидростоек на 16,2 кН и . гидроцилиндрах передвижки на.6,1 КН. Расчет силовых параметров элементов гидрофицорованных крепей-проводился на ЭВМ EC-I045 по программе." MPK0-I разработанной Поповым В.Л.и расширенной-за счет исдальвбва- . ния (1)-(6), (10)—(IG) и (21) автором, которая позволяет установить по (i-<?jj() " Oanat равнопрочные участки по сечениям элементов, для рационального распределения конструкционного'материала.

Повышение надежности взаимодействия гидрофицнровaimyх крапай с вмещающими породами достигается регулированием, в комплекса начальным распором, сопротивлением (несущей способности) и аварийной податливости гидростоек и диагностирования-технического состояния гидропривода крепей. При выполнении исследований по выбору рацио-' нальных параметров гидросистемы использовалась разработанная обоб- . щеннаЯ математическая модель (ОММ.) Включающая гидросистемы гидростоек и систему диагностирования технического' состояния гидропривода крепей. Переходные процессы в гидросистеме -определяются ее структурой и Параметрами. • '

Структура 0NM формируется составом следующих элементов гидросистемы; гидростоек', предохранительных клапанов, мультипликаторов и демпфирующих устройств- В вариоимости от условий эксплуатации крапай и формирований перехбдйого' процесса в гидросистеме' существует рабочий и рациональный набор влементов структуры.

Адекватность при решении ОМЫ реальным процессам достигается-анализом на каждом участке характера движения и- условий перехода подвижных влеменгов из состояния остановки в состояние'движения и ' выбором переменной структуры решаемых нелинейных дифференциальных уравнений. Исходные данные для- наложения . расчетов определены блоками В,, В£, Bjii'Bj (Рис Л).-. Оценка качества функционирования гидравлической системы определяется набором критериев (табл.!). • Здесь Aß- работа, совершаемая в системе крепь-вмещаицие породы,"Ргк-давление в .газовой камере, Гс- газовая среда, tÖK- время, характеризующее быстродействие .срабатывания предохранительного -клапана, Qjj- расходная характеристика предохранительного клапана, Рск-давление срабатывания предохранительного клапана, t^- время, характеризующее период работы предохранительного клапана, Рдс- давление развиваемое насосной станцией, зависящее .от характеристики внешней гидросети, Град- продолжительность кинематического и силового распора, У^- объем ¿¡спытуемой полости, Q - степень негерметичности-

Блок схема исходных условий для выполнения расчетов по ОММ

установление исходной информации о взаимодействии гидро-фицировйнкых крвиой с вмещающими породами

ЦТ

установление закономерностей формирования нагрузок й взаимодействия крепей с вмещающими породами от:механизма деформации и разрушения горных пород кровли¡интенсивности смещения и проявлений горного давления;прогиба пород кровли¡изменяющихся геологической структуры и физико- механических характеристик горных пород; распределения сопротивления между гидростойками и напряжений на контактах крепи с вмещающими породами; усилий в соединительных элементах

Модели работы гидросистемы гидростоек

Нормальные <средние) условия нагружения

Экстремальные условия работы (экстремальные динамические нагрузки и зажатие на "жестко")

исследование и оценка динамических характеристик гидросистем гидростоек

отруктурный анализ и синтез гидросистемы гидростоек

гидростойка с предохранительными элементами¡предохранительные гидроклапаны и демп-фг'пующиэ устройства

гидростойка без предохрани тельных элементов

Ц:

выбор конструкции гидросистемы гидростоек

*3

многокритериальная оптимизация режимных и конструктивных параметров гидросистемы: оценки критериев качества; вид^ь их экстремумов; варьируемых параметров и формирование Функциональных критериальных и параметрических ограничений; модель исследования и принятия решений

установление рациональных параметров гидросистемы

оценка изменений

показателей качества и эксплуатационной надежности гидростоек

диагностирование технического состояния гидросистемы гидростоек: выбор системы технической диагностики; оптимизация режимных параметров диагностирования системы; определение пределов диагностического признака и параметров эксплуатационной надежности

разработка стратегии проведения технического обслуживания и пймпнтя,оценка эффективности работы и ¡жсчглуитационной надежности гидростоек

Рис.1.

гидросистемы и Л-р^д- запас раздвизшости. Реализация гидросистемы связана с определением оптимальной совокупности параметров с учетом высокой размерности векторного критерия и ограничений, а также нелинейных характеристик математических моделей. . . Таблица 1

Критерии оценки качества гидросистемы

Наименование критерия

Функциональная зависимость Экстремум

1. Коэффициент перегрузки

2. Запас прочности конструкционного материала (коэффициент надежности) ■

3. Уровень надежности

э; ю 11

Чн = Я <7с,&у )

К = /с д„л„.*оп ;

Коэффициент полезного действия

Величина просадки штока-

Определяющее число, газовой камеры

Продолжительность сверх •номинального давления- '

Величина параметра • регулирования

Коэффициент начального распора , ■

. Скорость нарастания давления в испытуемой полости "я

Чгп Ч-^п-^ >

17 = /Г Ад,Ас ) .

"гк= П РГК'УГК'ГС>

гон3= ^п-'бк'^

Пр ' П Янр.р0к^

йнр = ^Рно'*рас,'У

Аварийная податливость

пдп = Нпраз-т Л'"*)

таг

тах

т1п

тах

тах

тах т1п

т1п

т1п

тах

тах

тах

т1п

В общем виде задача векторной оптимизации гидравлической сис-тамы -опредёлена как:

Ф(А) -» 311Ь0р1;

Ф(А) =

(А) = (ГИ(А)}, VI* .«= W1 ;

с^ах(А) = на)). V?? с %

Я, = \У, \Ч? с Я, . У^'п 32-.= 0, Я = (1,2,3.....к);

53таж(А) > Ф*; С(А) > О,

- 26 -- • . ■ . где Фт1п(А), Фтах(А) - векторы -минимизируемых и максимизируемых критериев; Ф* и Ф** - диапазон ограничений; С(А) - ограничения.типа неравенства. Исходные данные для решения задачи оптимального проектирования определены блоками В,, Вг и В3 (рис. 1), Определение наилучших показателей гидросистемы обеспечивается за счет выбора совокупности режимных и -конструктивных параметров', варьируемыми .в процессе математического исследования'ее функционирования, и_требуемого уровня надежности (10) и (16)1 Структурный' анализ показал, что наиболее рациональна гидросистема в составе гидростойка, демпферное устройство и предохранительный гидроклапан болг.шой- пропускной способности при скоростях нагружения крепи свыше 0,30 м/с и "энергии нагружения свыше 2200 кДж. При нагружении. крали ь пределах ТООС) -2200 кДж'и скоростях нагружения 0,1 -0,3 м/с рекомендуется использовать гидростойки обычной конструкции с предохранительным гидро-.¿лапаном большой пропускной способности, а .при времени. переходного процесса в системе крепь-вмещаювде породы равном или мвне6_0,'02 с гидростойки.со встроенными демпферными устройствами. Реализация гидросистем гидростостойки с повышенным- начальным распором эффективна при значениях коэффициента-начального распора меньш 0,65-0,7,. а устройства аварийного хода, штока при ■ -скорости ; просп.та криали свыше 0,4 мм/с. Исследованиями установлены рациональные параметры-гидросистем гидростое'к различных типов крепи (табл; 2) и системы -технической диагностики в различных "конструктивных исполнениях (табл. 3).....•■' - Таблица 2 .-

Наименование .параметра Тип'крепи

ЮКП 40КП70Б МК75 -БС2.1П 1УКП_ • - дкс

I. Диаметр поршня, м Г 0,16 ' 0,-16. 0,2-2 ' 0,25 ;

2. Диаметр штока; м. -0,14 0,14 0,16 / 0,20

3. Диам.газовой, камеры,м 0,100 0,100 0,125 . 0,160

4. Диаметр плунжера,-м .0,100 ■ 0,050 0.Г00--0,050 - 0,125 0,050 ' 0,160 ■• 0,080.

5. Давление газа; мПа • 9,6 . . 9»6." 45 .10,5

6. Определяющее число газовой камеры атм-л .. 450 314' • 432 '■ 1*743 . .

7. Величина лдп.,м • :0,Ю 0,1-0. 0,06 0,15

8. Показатели надежное- 0,036- .- -0,09 ' . 0,9664

ТабЛ1Щ:1 3

г , гГ> Дл.и Лг,м Ог.м 5,м Чн,м а0,м РГ,мПа

1 А в 9 75 0,184 -0,178 0,066 0,019 0,019 0,016 19,47

0 1000 ' ¿3 0,170 0,147 0,063 0,015 0,020 0,015 19,85

Здесь /Г*-''-''число испытаний, п"-1 - число эффективных решений, диаметры газовой •(Д1) и жидкостных высокого (с^) и низкого (Дг) дав--лениния камер нагрузочного устройства, давление'(Рт) газа, диаметры напорной и сливной (с1с) гидролиний, толщина (0) стенки камеры'высокого давления, £ - параметр, характеризующий конструктивное исполнение системы технической.диагностики.

'"■ Для гидросистем.гидростоек наименьшее время срабатывания демпфирующего устройства (газового) составляет 0,009' с при соотношениях /Э0 = 93,02 (Э^ - площадь дополнительного поршня, Б0 - площадь отверстия в дне дополнительного поршня) и инерционности с "с-темы устройство плунжерного типа- газовый амортизатор 0,01 с .

•■ Для оценки надежности взаимодействия гидрофицированных крепей с вмещающими породами установлены, закономерности изменения коэффициента готовности от ширины, незакрепленного пространства и величины начального распора. КоэЙициенты надеялости взаимодействия

- ' I '

ь = 7—^- ^ 1,1,» > 1н< " (23)

нв 1ф ф п ■

где I - допускаемая правилами безопасности величина незакрепленного выработанного, пространства; I^ - фактическая величина незакрепленного выработанного пространства.

На основе анализа разработанной схемы гидрофицированных крепей кдк объекта диагностирования для оценки- остаточного ресурса установлен безразмерный параметр,- характеризующийся'отношением скоростей изменения,давления в испытуемой полости работающего ир и эталонного' 1>н гидроэлементов, мости от' наработки.

П*)

и.функция его изменчивости в зависи-

■

К).

(24)

где и^П) - математическое' ояидэни'е параметра 2 в. функции наработки гг^l¿)(ío') - математическое охидайиэ 2 после процесса приработки; сг - коэффициент, .отражающий 'среднюю -скорость изменог—ч 2: р -г'.тпзрименталышй. показатель степени..' Параметр 2 связан с фактический производительностью по крэпжего» сопрягапщкся.очистных и. подготовительных выработок.-С учетом .(16-) для он'фня н^рлСчтки гидропривода' крепей и перйотачйс тй технического 11слукапот'я и р^онтп

использовались два критерия реализуемости: максимальной производительности и минимальной себестоимости в процессе крепления

2 1 • { 'I ф , ЦКО ТО \/2

оНп = ( К-

■ , ■ (25)

Т - Г 2 {ЦКО (СОК4 CBptHKO)'

= [

где t—начальная длительность цикла; tTQ- время необходимое для выполнения технического обслуживания и ремонта; К - коэффициент, рассчитываемый с учетом (16); С - стоимость затрат на крепление; Свр- стоимость едшшцы времени проведения технического обслужила-' ния и ремонта. Коэффициент готовности.с учетом (24) имеет вид

T((t) - P3(t)

■ К = ---—- < 1, (26)

гд F ,(t) - Р3({)'

где PjftJ и P3fi^ - давления в диагностируемом и предельно изношенном, объектах; P1 ftJ - давление в абсолютно герметичном объекте.

Достоверность ра.зработзнных аналитических зависимостей и установленных параметров гидросистем гидростоек и системы диагностирования технического состояния гидропривода крепей обоснована' в результате стендовых испытаний по. методике разработанной совместно . с ВНИМИ. ' ••

Экспериментальные исследования гидростоек крепи 1УКП (табл..2) и серийного типа проводились на стенде аккумуляторного -т.ипа, ЦШШСКа, технические-параметры которого соответствуют-следующим параметрам нагружения гидростоек в шахтных условиях: скорость. 0,2 м/с смещение 0,055 м; время.0,1 с. Это обеспечивает получение требуемых-результатов исследований. Планирование эксперимента позволило установить при вероятности 0,9, характеризующей . надежность резуль-. татов исследований, число циклов нагружений, которое должно быть не менее 110. Нагружения гидростойки проводились.при максимальной, средней и как наиболее тяжелом случае минимальной .раздвижности гатока. В результате чего общий объем измерений составил 330 циклов." Обработка результатов исследований показала, что при- динамическом '. нагружении с энергией 30 кДж при номинальном давлении. 29 МПа сниже-. ние динамических нагрузок (низовое давление в-.- поршне вой' Полоста) .гидростойки составляет "21 % при.раздвижности-штока 0,1.4 м и 26 % . при 0,535 м. Результаты измерений, смешения штока' гвдростойки относительно цилиндра показали, что они носят случайный характер, который подчиняется нормальному закону распределения с , математическим о:и1Д5-1шем я^'«- 0,019 м, срнднзшшдратичосккм откл&цешкм 0hn»

■0,0033 м, наибольшим значением hhd = 0,028 м, что соответствует расчетному значению аварийной податливости.

Стендовые испытания гидросистем' гидростоек с различной комбинацией и конструкцией гидрозлементов' и- системы диагностирования технического состояния гидропривода крепей проводились на стендах ГО ШУИ и стенде ПР-ЮООД ВНИШ. Для контроля и, записи переходных процессов использовались:- аппаратура для регистрации быстропроте-кающих процессов-ЦР2-(разработка ВНИШ), серийная аппаратура ВИ5--SM, самописец СА18 осциллограф H117/1, самопишущий быстродействующий прибор К338-6П, пьезоэлектрические датчики давления 86Д03, тензодатчики давления, показывающие манометры МТИ и МТП, реостатный -датчик ДМ12. В результате экспериментальных исследований гидростойки с демпферным устройством-установлено, что процент превышения пикового давления Рц^ по отношению к давлению срабатывания предохранительного элемента меньше в 1,27-2,5 раза-. Наиболее эф-фэктивно защищает поршневую-полость серийной гидростойки предохранительный клапан большой пропускной способности К.00.ООО, где процент превышения Рш над РНоММОН0Э тогда как при работе серийного'клапана ГВТН10.000-01 - 42 %. Увеличение расхода рабочей жидкости из поршневой полости гидростойки путем подключь .-я в блоке, клапанов двух клапанов на параллельную работу позволило снизить заброс пикового' давления с 50 %. до 38 %. По критерию длительности пребывания поршневой полости гидростойки под давление:: вире' номинального наиболее, эффективным является предохранительный клапан К.00.ООО ( 104мс), затем ГВТН10". 000-01 (263мс) и блок клапанов (с двумя- клапанами. 290мо и одним клапаном ЗЗБмо). При совместной работе гидростойки с демпферным устройстом и клапаном К.00.ООО превышение Pp^j. над Рном составила 9,5 % на протякёнии 56 мо, с блоком клапанов (с двумя клапанами'21 % и 155 мс,одним клапаном. 38 % и 214 мо), с клапаном ГВТН10.000-01 33 % и 298 мс. гидросист'ем гидро стоек с-повышенным начальным распором позволяют поднимать его уровень до величины настройки-предохранительного клапана и'проварить сто настройку без применения дополнительных средств. Скорость нарастания давления'достигала 82,2 МПа/с, изменение несущей способности гидростойки происходит при раздвижности 100 мм и реализации аварийной податливости при давлении не.более 16 МПа.

-.В результате экспериментальных исследований систем диагностирования технического состояния гидропривода крепей была подтверждена рациональность применения системы.аккумуляторного типа. Обработкой полученных осциллограмм' изменения давления в испытуемой полости гидроблока' установлены регрессионные зависимости: в фазе ро-

ста давления'?,Си = ?■ + а1п(Ы + ш); в фазе спада давло-

_А+ ^ . / ■ '

ния Pг(t) = Рсте р . Коэффициенты р, ю и ср зависят от объема и степени герметичности испытуемой полости. Для герметичного гидроблока р=-134,39;ш = 561; ф = -3,142; для негёрметичного р = -90,43; ш = 698,1 ;<р = 0. Скорость нарастания давления составляет: для герметичного блока 7550 МПа/с;. для негермётйчного 2825 МПа/с. Скорость спада давления после его стабилизации: для герметичного блока -0 МПа/с; Для негермэтичного 13,2 МПа/с'. Установлено, что предельные значения 2 = 2,67 и к д=0,63. Исследования, выполненные на система диагностирования технического состояния гидропривода крепи с нагрузочным устройством, подтвердили'целесообразность его использования при диагностировании исполнительных элементов гидропривода и позволили установить тяшимальную продолжительность регистрации параметров переходного процесса

г , = (1- С )'-£— , • ■ ' (27)

и„ » ^

где Ст - коэффициент, зависящий от уровня' точности регистрации па- . раметров процесса и изменяющийся в диапазоне'0,92-0,97. ^ - объем жидкости в камере'высокого давления Системы диапюстир:г.:!ипя технического состояния гидропривода крепи; .Г£2уг1. -.минимально допустимый уровень утечек жидкости. Для гидростоек'- 15уГ1 рассчитываотся из скорости конвергенции горных пород, а для других устройств выбирается по критериям предельных Состояний. Обработкой полученных осциллограмм установлены регрессионные зависимости изменения давления от времени и определено, что скорость нарастания давления составляет для герметичного цилиндра.2,06.МПа/с и для негормэтйч-ного -1,57 МПа/с, а скорость спада давления для герметичного -О МПа/с и для негерметичного - 0,475 МПа/с. Предельные значения составили 2 = 1,35- и к =0,7-9. Скорость роста'давления в герметичной

. д -

полости составляла 78 ЫПа/с, и хорошо' прослеживаются уровни давления открытия и закрытия предохранительного гидроклапана, что позволяет судить о степени их исправности.. Стендовые исследования-по-. ' казали, что расхождения между теоретическими.и экспериментальными исследованиями составило 10-14 %. - ' .

Методика шахтных исследований, разработанная -совместна с . ВНИМЙ, предусматривает получение объективной и достоверной информации о параметрах взаимодействия гидрофицированных .крепей с вме-. щаицими породами и определение эффективности и.надежности работы системы крбнь-вме'щаадие породы. Планирование эксперимента обеспечивало единство проведения стендовых, и сахтных исследоьеин'й.. Оценка эффективности крепления сопряжений очистной и Подготоь.;';./льноа

выработок и демонтажник камер на основе многофункционального использования механизированной крепи проводилась в лавах * 8. северная» 135 западная, 4 южная, 12 восточная, 15 восточная и 3 северная шахты Львовская (Зубовская) ПО. Тулауголь. Усилия в стойках измерялись самопишущими (М-72) и визуальными манометрами, просадки стоек-самописцами перемещения СП-72, усилия в домкратах передвижения самопишущими.МВП-72 и визуальными манометрами. Углы наклона элементов секций крепи измерялись угломером-с точностью измерений --Ю- , несущая способность почвы с помощью плотномера ДорНИИ и характер распределения контактных, давлений по контуру крепи исследовался с'помощью разработанной ПНИУИ.аппаратуры контактного сопротивления . Объем измерений составил 193 цикла, длительность цикла нагруквния-крепи (от начального распора до разгрузки перед передвижкой) колебалась.от I до 126 ч и в среднем составила 4 ч. Средний запас гидравлической раздвижности передних гидростоек составил 544-711 мм, по'задним 418-620 км. Просадки гидростоек крепи находились, в. пределах упругой податливости и не превышали Б мм. Продольная и поперечная устойчивость секций крепи оценивалась по углам наклона ее элементов, анализ которых показал удовлетворительную их устойчивость и крепи'в целом. Расчетные'и фактические значения нагрузок на универсальную механизированную' крепь соответственно сос-

■тавилн на конвейерном штреке 1080 ,кН и 967 кН и на вентиляционном штреке 1020 кН и 937 кН.. Средняя степень неравномерности нагр'ужшшя универсальной механизированной |фепй fcCH^=I,49 и йсн^=1,09, а диапазон изменения составил =1,05-1,85 и =1,02-1,23. Для баК ' ' ' снв зовой крепи 1КСУ &сн=1,97.. Эта показывает,-что выбранные параметра

крепи снизили, неравномерность' ее нагруяштя на 24 Ж. В процессе шахтных исследований проведен хронометраж работ по технологическому графику, крепления, времени работы крепи' и времени ее простоев из-за отказов.. Статистические исследования проводились по операциям технологического графика в .ге'чение цикла fK[. Результаты хроно-метражных измерений fK{ обработаны методами теории вероятностей и математической статистики На ЕС ЭВМ,, которые .подтвердили нормальный закон распределения -tKt, и, что его значения относятся к одной генеральной совокупности. В результате сравнения ко.с г"твэтшх характеристик и экстремальных значений регламента.крепления, полу-чошшх.'расчетным и экспериментальным путем,, установлено, что расхождение .составляет л '%. Шахтными исследованиям! установлены зкч-

, чения: 'Р.'. =0,9635-0,9656, =0,02-21-0,027 î/ч, йг„ - 0,?Р24-. К к т<

-0,9667, к '=0,9233-0,Sa45, к £„„,.=-0,71- 0,32, ког-"ФЧ9 харэктери-• '!нк у "II

/ - 32 -

зуют эксплуатационную надежность универсальной механизированной крепи. В результате проведенных.исследований установлено,, что за счет трансформации универсальной механизированной крепи, и, выбранных в соответствии с горно-геологическими и горнотехническими условиями их рациональных технологических' параметров с учетом (16) и (17) как элемента гибкой технологии, трудоемкость работ снизилась в 1,2 раза, затраты на крепление на 31 %, и общий баланс работы выемочных комплексов увеличился на 29 %.

С участием автора были проведены шахтные исследования при применении агрегатной крепи сопряжения в составе выемочного комплекса 20КП70 на шахте "Молодежная" ПО Карагандауголь в условиях пласта Д6, угол падения которого вдоль очистной выработки 170727° и вдоль столба - до 5°. Оценка изменения проявлений горного давления в штреке проводились. с помощью замерных станций', состоящих из глубинных и контурных реперов. Все реперы располагались в одной вертикальной плоскости. Место расположения станций определялось непосредственно в штреке. Исследования проводились до тех пор, пока каждая станция не попадала в зону обрушения/. Расстояние между выводами реперов измерялись рулеткой ВНИМИ или стойками СУИ-П. Для определения силовых параметров в элементах секций механизированной крепи сопряжения проводились замеры: сопротивления гидростоек от начального распора до предельного сопротивления разгрузки, а также просадок с помощью самопишущих манометров М-72 и приборов определения податливости С1Ш-72. При определении усилий в гидроцилиндрах передвижки и гидроцилиндрах устройства управления устойчивостью использовались.манометры 0БМГН-160. Для определения величинй нагрузок в шарнирных соединениях элементов секций применялся тензо-метрнческкй метод с использованием 24-точечного взрыробезопасного измерителя АИД, переключателя точек БПР-ЮО и потенциометра ЛС1-02. Обработка результатов исследований и расчеты при их' анализе проводились с помощью ЭВМ. Исследованиями.установлено,-'что влияние очистных работ в лаве на смещение вмещающих, пород в. штреке начинает сказываться на расстоянии 100 м от линии забоя. На удалении замерных -станций от линии забоя,, равном 60 м, 'величины смещения 'еще-; сравнительно невелики. На расстоянии 25|40 м имеет место'интенсив-' ное смещение вмещающих пород, достигающее .наибольших величин' на уровне -линии забоя. Полученные результаты, подтверждают правильность аналитических исследований'по расчету, .зон опорного и 'активного горчрго давления в сопрягающихся очистных и подготовительных выработках. Суммарная величина сближения кровли и почвы штрека'. дасти-. грла 230 мм,а боков штрека 140 мм, что подтверждает правильность '.

выбора величины аварийной псдатливоо'ти гидростоек. В следствии неравномерности пучения почвы угол оэ поперечного наклона изменялся в пределах 2°-Б°. Поперечное смещение кровли штрека достигало 65 мм, что при длительном наховдогаш секции в распертом состоянии приводило к смещению верхняков относительно основания на соответствующую величину. В процессе исследований устойчивости нижней секции механизированной кропи и опред8ЛЭ!шя степени влияния ее смещения на устойчивость крепи сопряжения установлена средняя величина сползания 165 мм. Применение механизма управления пространственной устойчивостью обеспечивало функциональную надежность механизированной крепи сопрякения, ограничив влияние уменьшения ширины штрека и его непрямолинеЕчости на управляемость крепи в процессе передвижения, а также, смещения кровли штрека и сползания нижней секции механизированной крепи (смещение при сползании до величины 80 мм). В результате обработки измерений усилий в гидроцилиндрах механизма управления установлено, что расхождение между значениями, полученными при исследовании по. аналитическим зависимостям .и в шахтных условиях, достигает 23 %. Исследования по определению усилий в соединительных элементах показали, что расхождение между результатами.эксперимента и аналитических исследований но превышает 13 %. Характер и закономерности влияния величин, соотношения усилий в гидростойках секций агрегатной крепи сопрякения па изменения усилий в соединительных элементах подтвердились требуемой сходимостью результатов теоретических (16) и экспег^эвтальншс исследований; Исследование вероятности отказов показали, что при

расчетном д., - 0,0360 величина эксплуатационного показателя соста-"к

вила q., =0,0344. "к ■

Для оценки правомерности зависимостей и полученных результатов расчета, определяющих характер изменения нагрузок на крепи от сил горного давления в зонах сопряжения, опорного и активного горного давления в шахтных условиях проведены измерения распределения нагрузки на сопрякешях и концевых участках спаренных лав [лава 10-12 шахта "Львовская"("Зубовская"), лава 1Б шахта "Прогресс" ("Новомосковская"), лава' 33-35 шахта "Комсомольская" ПО Тулауголь], скорости опускания и опускания кровли в зонах опорного и активного горного давления (лава 64 шахта "Нагорная" ПО Прокопьевскгидро-уголь). На' сопряжении очистных и подготовительной выработок применялась универсальная механизированная крепь и на. участка в зонах опорного и ак/явного горного давления штрековые крепи с усилительными элементами и гидроэлементами и комплекс поддержания выработок

(КПВ). Расхождение мевду расчетами и экспериментальными'величинами составило 16-21 %. Для измерений и регистрации исследуемых параметров, характеризующих изменения проявлений горного давления, использовалась в комплексе регистрирующая и измерительная • аппаратура, примененная в предыдущих иахтных исследованиях,

Для оценки характеристик и параметров универсальных гидросистем гидростоек и сисемы диагностирования технического, состояния гидропривода крепей применялось' испытательное оборудование, средства измерений и регистрации;. обеспечивающие единство измерений при стёндовых и шахтных исследованиях. -

Гидростойки крепи БС2.1П, гидроклапанов К.00.ООО и блока клапанов БК.ОО.ООО проводились в лаве 19 Первого рудоуправления ПО Белорускалий, а гидростойки кропи ЮКП в лаве-34 шахты "Подмосковная" ПО Тулауголь. Минимальное значение распора серийных .гидросто-ёк составляло 14,9 ЫПа в лаве 19 и 8 МПа в лаве 34, максимальные ' значения 28,5-МПа и'22 МПа -и начальный распор изменялся'соответственно 28-29 ЫПа и 27-38 МПа. Коэффициент начального распора в первом случав 0,37-0,71 для серийных гидростоек и 0,87-0,9.для гидросистем гидросто'ек БС2.1П, а во втором случае 0,20-0,55 для серийных гидростоек и 0,67-0,95 для гидросистем гидростоек ЮКП. Сопротивление экспериментальной секции крепи БС2.ЛГГсоответствовалноминальному значению 2400 кН и серийная изменялась в пределах 852-2184 кН, а экспериментальной.ЮКП 542,7-804'и серийной .161-804 кН. Шахтными исследованиями установлены закономерности изменения коэффициента готовности от' ширины незакрепленного пространства, объемов вывалов и величины начального распора '.

'н : • . - . "

^НВ~ ~ : ~~ -4,204К~

гн + О.ОббКдр + 0,58е ' -"Р , (23)

7„= 0,071е ~ в

1,4861,

_• П ГУЛ,

где-,7ц- объемы вывалов. Шахтные исследовайия универсальных гидросистем гидростоек показали,'что их- конструкция позволяет изменять величину начального распора от давления насосной станции до.величины настройки предохранительного, клапана. Повышение величины начального' распора позволило-снизить объемы вывалов и вероятность их появления на 70;80 % и увеличить скорость кинематического' распора гидростойки по дифференциальной схеме в 1,3-раза по сравнению с серийными, что привело к увеличению скорости крепления на 16 % и несущей способности в 1,25 раза при раз-движности гидростойки менее 100 мм. Для повышения йНБ в устройстве регулирования начального

распора необходимо увеличить ход штока гидростойки в режиме дорас-пора до 30 мм'. В процессе эксплуатации универсальных гидросистем гидростоек пиковое давление в поршневой полости гидростойки крепи БС2.1П было на 36-39 % ниже чем в серийных, применение блока клапанов позволило снизить пиковое давление до II %, а клапана К.00.ООО до 7 %: Максимальная скорость' опускания составила 180 мм/с. Аварийная податливость (дополнительный ход штока) при эксплуатации универсальных гидросистем гидросоок крепи* БС2.1П изменялся в диапазоне 0,03-0,05 м и ЮКП в пределах 0,035-0,075 м, что обеспечивало функциональную надежность крепи при задатки их вмещающими породами (табл. 2). Шахтные исследования эффективности применения универсальных гидросистем гидростоек подтвердили повышение надегаости взаимодействия поддерживающих элементов крепи с порода™ кровли (уменьшилась широта зоны неконтактирования в 1,3-2,5 раза и объемы вывалов в кровле в 1,5-3 раза, увеличиваете коэффициент готовности очистной выработки'на 29-37 % и снижаются •динзмические нагрузки на 21 - 35 Ж).

Аналитические исследования выявили зависимость диагностического признака от горно-геологических условий применения универсальных гидросистем гидростоек. Поэтому были проведены сравнительные исследования в лавах с прочными (лава 19) и слабыми (лава 34) городами кровли'и почвы. Исследования показали значительные отличня параметров'переходных процессов при работе гидростоек в этих условиях. Для слабых пород до 60 % возможного хода штока гидростойки при дораспоре крепи приходилась на вдавлтание основания и поддерживающего элемента крепи во Емещающие породы,' что привело ^ снижению скорости изменения давления в поршневой полости. Установлена необходимость двух-трехкратн'ого обжатия пород перед началом диагностирования'. Исследования показали, что в обоих случаях рас пределение 'скоростей конвергенции горных пород подчиняется закону гамма-распределения, и составляют в среднем 0,998 мм/ч при среднем квадратическом отклонении ак=1,074 мм/ч для лавы 19 и 4,83 мм/ч при аК=2,86 мм/ч для лавы 34. Полученные данные позволили рассчитать, 'значения.величин, входя:цих г, (27), для выбора и настройки аппаратуры и последующего анализа технического сссюяиил г пр-лсистем •щюстоек. Испытания выявили.хороппэт защитные свойства и высокую подвижность -унивзрезлыгох гидросистем• гвдростоэк при статических, и динамических нагрузга на крепи со сторож/ е». .-птои/. пород, с луча ев отка.зов-и -поломок чо н.м'Чг,ждалось. Г ."'.иг-ситян.ччЯ способ "-•хни-ческого диагтюстирот!':!!!!!'.-: г с; "»слил уточы!ь и скорректировать кг,:п'роля г»з тV. о т.1 ч и о о гI г:;-»;;; ^п'.'.и^^р^щх к.1,":!'!"-';,'». . > ермвнщпчо с

- 35 - .

паспортными данными, оперативно выявлять клапаны с нарушенной настройкой срабатывания. Эффективность применения системы диагностирования достигнута за счет снижения простоев из-за отказов гидрооборудования , сокращения эксплуатационных расходов на техническое обслуживание и ремонт, улучшения состояния сопрягающихся очистных и подготовительных выработок И увеличения скорости крепления очистной выработки.

Подтверждена адекватность теоретических и экспериментальных • исследований, расхождения между которыми составило .10 - 23 %.■

Экономический эффект от внедрения разработанных технических- и технологических решений по обеспечению надежности работы гидрофи-цированных крепей составил 987тыс. руб. (в ценах 1989 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, на основании выполненных-автором исследований и разработок, изложены научно обоснованные технические и технологические решения по обеспечению надежности работы гидрофицированных крепей, направленные на повышение уровня обоснованности параметров. крепей и систем диагностирования технического состояния гидропривода крепей и создание унифицированных механизированных крепей- и гидросистем гидростоек для эффективного регулирования устойчивости сопрягающихся выработок при концентрации очистных и. подготовитель-* ных работ за счет их совмещения,внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса при -подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых.

1. Установлены закономерности возникновения'деформаций и разрушения горных пород в зависимости от прогиба пород кровли и изменчивости геологической структуры и физико-механических свойств .пород, условия предельного соотношения между скоростью смещения горных пород кровли и скоростью подвигания забоев- и зависимости для определения интенсивности смещения пород и проявлений горного давления, учитывающие ускорения, вызванные упругими деформациями обру-иающихся пород, и влияние на их величину коэффициента ослабления для расчет?. количественных характеристик и экстремальных значений случайных величин нагрузок на гидрофицированше крвпи от сил горного давления.

2. Разработана методология выбора системы условий реализуемо-ст" технологических и конструктивных-'параметров ■ гидрофицированных крепей по критерию надежности-и диагностировашя технического состояния гидропривода крепей для достижения максимально возможной их надежности.

■ - 37. -

Определены зависимости для расчета уровня вероятностей отказа и безотказной работы, интенсивности отказов, требуемого времени безотказной работы, затрат на надежность, коэф{мциеНта готовности, времени'наработки на отказ, среднего времени восстановления, коэффициента технического использований, вероятности безотказной работы с учетом восстанавливаемости, экокомического' показателя надежности н коэффициента эксплуатационных'издержек крепей на основе функциональной .связи с коэффициентом технического уровня, соответствующего требуемой производительности технологических систем подземной' разработки пластовых месторождений полезных ископаемых и минимальным затратам на эксплуатацию крепей и сопрягающихся оч'истных.и подго-

• торителышх выраЬоток. /

Установлены условия реализуемости надежности крепей, определяемые свойствами и условиями работы, конструкционных материалов их элементов на осноеэ обобщенного, критерия реализуемости силовых параметров крепей, учитывающего'в комплексе силовые, деформационные и энергетические параметры' системы крепь-ЕМэщаюцио породы и требу-ок(Ый уровень ее надежности. '.'''■'

Установлены условия реализуемости надежности гйдрофицирован-ных.крепей, определяемые соответствием их технологических параметров горно-Геологическим и горнотехническим условиям эк. .шуатации, технологическим процессам Концентрации очистных.и Подготовительных работ при их совмещении; на основе обобщенного критерия реализуе-.м&сти функциональных и силовых параметров крепей, регламента По выполнению рабочих операций по креплению И поддержанию сопрягающихся выработок/ требуемых-'уровней надежности системы ■ крепь-вмещаю-щие .породы и трудозатрат в рабочих операциях.

Разработаны обобщенная схема' гидрофицированных крепей как объектов диагностики и исходный граф системы крепь-вмбщающие породы, позволившие определить, что к показателям диагностики откосятся пароходные процессы в исполнительных элементах' при .допустимых 'воздействиях, допустимые ¡деформации.элементов крепей и смещения контура сопрягающихся очистных и подготовительных выработок-. •

' Разработана обобщенная математическая модель гидросистем,'.позволившая в зависимости от'исходных-, данных получить математические модели, гидросистем гидро.стоек. с' регулируемыми начальным распором, ' . сопротивлением (неоущей •способностью) и аварийной податливостью и

• системы диагностирования технического состояния гидропривода кре-. пей, в результате исследования которых расчитываются-их параметры'..

Предложено' Прогнозирование интенсивности проявлений горного давления яа оснозе установлейных зависимостей-для. определения ин-

- 1В -

тенсивности смещений горных пород и проявлений горного давления, направленное на обоснование эксплуатационной надежности гидрофи-цированных крепей.

Определены условия реализуемости диагностики технического, состояния гидропривода крепей, учитывающие коэффициент надежности (запаса) по выполнению требуемых функций и значение начальной дли-' тельности цикла при креплении выработанного пространства,регламент периодичности технического обслуживания и ремонта,длительность од-нок проверки, априорную вероятность отказа'и стоимость проверки, нормирующих порядок диагностирования на стадиях изготовления и эксплуатации для достижения максимально возможной надежности крепей.

3. Установлено, что давление пород кровли на перекрытия комплексов и агрегатов крепления выработок -(агрегатных крепей сопряжения и штрековых крепей) распределяется пропорционально их ширине с соотношением 0,41 - 0,81, использование'которого Позволило снизить неравномерность нагрузки на элементах крепей на 24 % при их взаимодействии с вмещающими пародами.

4. Получены зависишсти, определяющие теыюлогические и. конструктивные параметры универсальных-механизированных крейей, комплексов и агрегатов крепления выработок как элементов, гибкой тетчоло-гш при концентрации очистных и подготовительных работ за счет их совмещения с учетом трансформации крепей по критерию технологической надежности добычи полезных ископаемых.обеспечивающие снижение трудоемкости работ в 1,2 раза и затрат на крепление на 31 %, уве--личение общего баланса ра'ботц выемочных комплексов на 29

5. ■ Определены функциональные связи авариШюЙ. податливости гидростоек и требуемого числа комбайнов при многокомбайновой отработке выемочных ст.олбов с предельной величиной длюш очистных забоев, учитывающие условие .Предельного соотношения между скоростью ■ смещения горных пород кровли' и скоростью дюдвигания .забоев' и его

экстремальные значения, и,.обеспечивающие передвижение ридрофициро-ванных крепей без жесткой -посадки их гидроспор в соответствии с необходимым уровнем технологической надежности добычи полезных ис-'. копаемых. Аварийная податливость гидростоек,соответствующей.дополнительному ходу штока 60 - 100.км, позволила увеличить предельную длину очистного забоя по .фактору - гарного давления на. II - 16 %.

7* Установлено, что регулирование начального распора и сопротивления (несущей способности) гидрофицированшх- крепей повышает эффективность их взаимодействия с'Вмещающими породами, что позволило уменьшить ширину зоны • неконтактирования, перекрытия -крепей с кровлей в 1,3 - 2,Б раза-и объемы вывалов в кровле в 1,5 - 3 раза,

- 39 - ..

увеличить коэффициент готовности очистной выработки на ?Э-37 %, а' при инерционности системы' устройство плунжерного .--г-'":овнй амортизатор' 0,01 с снизить динамические нагрузки на 21 - 35 %.

'В. Получены -зависимости,- устанавливающие влияние параметров гидросистем гидростоек на продолжительность кинематического и силового распора и пикового давления в поршневых полостях гидросто-ек,-и закономерности изменения коэффициента готовности при взаимодействии гидрофицированных крепей с вмещающими породами от • ширины -незакрепленного пространства и величины начального распора.

• '9. Установлены закономерности изменения остаточного ресурса и коэффициента готовности универсальных гидросистем гидростоек крепей и безразмерный параметр их оценки, характеризующейся отношением скоростей изменения давления 'в испытуемой полости работающего г. эталонного гидроэлементов', пределы которого составили- I,0-3,G7. в зависимости от•горно-геологических условий эксплуатации крепей и конструктивных. особенностей конкретных гадроэлейентов." . ДО. Результаты выполненной работы по расчету уровня надезкистп и периодичности технического обслуживания и ремонта гидрофициров^н-ных крапой использованы ИГД .им. A.A. Скочинского и ЦНИЭИуголь при разработке нормативных документов: Оборудование очистных и подготовительных-забоев. Методика нормирования и оценка надежности. РД 12. 25.120-83. Временный-/ М1шугленром СССР. - М.,1988.- 43 е.; Нормативы затрат .на'ремонт основных фондов. РД 12.17.167-88/ЩИЭИуголь. - М. ,1Ш}.-.78 с. (Минуглепром СССР). Теоретические и экспериментальные исследованияу-змзработанные технологические и технические решения-в диссертации внедрены в АО "КРАНГОРМАШ", Подмосковном. ШУИ и на. шахтах Подмосковного,-Донецкого и Карагандинского уголь-•ных бассейнах и руднике - I ПО Беларускалий с. экономическим эффектом' 937. тыс. руб'. (в ценах 1989'г.).

. Основное'содерка.ние диссертации опубликовано в следующих рп-. ботах: ■'.'■- .

' I. Попов Ц.Л., Казак Ю.Н.', Степанов'В.М, Автоматизация расчетов Характерце'ти'кТ' геометрии Угольных плаЬтов применительно 'к задачам управления движением очист-ннх комплексов и пгрогатов в профит» Пласта' //".Проблемы создания. оиструн пвгоМ.-Ггкзгроппнного npo'vr.ipo-йанйя гернолойитлгакх предприятий / Т^.ш^т. II р.->еср«ч».ча н-чучч. -(вхн.конф.- Тула, I'"■''"7. '- 0. '14. '•- •..

2.. Попов -В.Л.--, .Казак Ю.Н.,' Сто[|.'1:;--'В П.М. Гй«Ч-р aw-rfpop г ■ них комплексов кгк обьект<т> ynprjBJeir.bi в • rtsacTz

с учет ом горЕо-ге0лоп1Ч(г<т.к:-. и экоплтятаии.-»;^!,-; факторов //и=-хяня-

зация горных работ на угольных шахдах: Сб.ст./ ТулПи - Тула, 1977.

- С.15 - 19.

3. Попов В.Л., Казак Ю.Н., Степанов В.М. Об одном способе повышения качества управления движением очистных комплексов и агрегатов.// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов : Сб. ст./ ТулПИ, - Тула, 1978. - С, 51 - 59.

4. Степанов В.М. Определение рациональной вписываемости основания секции крепи очистных комплексов и агрегатов в почву угольного пласта // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. ст. / ТулПИ, - Тула, 1979. - С- 136 - 142.

5. Попов В.Л., Степанов В.М. Выбор контролируемых и управляемы) параметров очистных комплексов при их движении в профиле угольного пласта // Механизация горных работ на. угольных шахтах: Сб. ст. / ТулПИ, - Тула, 1979. - С. 18 - 33.

6. Степанов В.М. Выбор параметров выемочных, комплексов как объекта управления в профиле пласта с учетом характеристик "среды", где происходит их движение //Совершенствование технологии и механизации добычи угля /Тез.докл. I Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых- и специалистов угольной промышленности.

- М., 1979. - С. 81 -82.

7. Казак Ю.Н., Степанов В.М. Выбор параметров выемочных компле• ксов и агрегатов как объектов управлления движением. - Тула: ТулПИ

1979. - 51 с.

8. Саве.нко Ю.Ф., Степанов В.М., Чекулаев В.В., Потапов А.А., Ке тагощин И.Л. Основные технико - технологические решения безлюдной выемки весьма тонких,тонких и средней мощности пологих -угольных' пластов // Направления создания и.совершенствования технологии и средств безлюдной выемки угля в шахтах / Тез. докл..Всесоюзное научно - техническое совещание - М., 1980. - С. 79 - 80.

9. Степанов В.М. Планирование эксперимента в Исследовании технологических процессов на угольных шахтах.// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. ст../ ТулПИ.- Тула,

1980. - С. 45 - 46. . . ' ..

10. Степанов В.М..'Особенности механизированной:.крепи -сопряжения как объекта управления // Механизация горных, работ на угольных шахтах: Сб. ст. / ТуЛПИ. - Тула, 1980.' - С. 79 - 82,

II.. Степанов В.М. Устройство для повышения-эффективности работы ".вижителя бесцепной системы подачи выемочных машин // Бвсцепнэя система подачи .очистных комбайнов / Тез. докл. Всесоюзной-научно -производственной конференции, - Тула, .1980.' - С'. 36.- 37..

■ 12. Степанов В.М. Особенности механизированных.крепей как РЭ-

гулиругацих устройств в системе крепь - среда // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов : Сб.ст. / ТулШ.

- Тула, 1981. - С. 48 - 54.

13. Степанов В.М^ Планирование эксперимента при исследовании объектов управления с неполной информацией в технологических процессах на угольных шахтах // Механизация горных работ на угольных шахтах: Сб.ст. / ТулПМ. - Тула, 1981. - С. 4G -50.

14. Степанов В.М., Оценка адаптации механизированных комплексов и агрегатов // Механизарованные кропи' нового технического уровня. Вопросы горного давления: Сб. научн. тр.. Материалы II Всесоюзного семинара " Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами". - Новосибирск, 1981. - С. 66 - 68.

15. Степанов В.М. Основы анализа и построения пространственно

- кинематических систем механизированных комплексов и агрегатов // Механизация горных работ на угольных шахтах:Сб.ст. / ТулПИ.- Тула, 1982, - С. 87 - 95.

16. Степанов В.М., Никонов В.И. Методика расчета механизированных крепей для экстремальных условий // Подземная разработка угольных пластов тонкой и средней мощности: Сб. ст./ТулШ.- Тула, 1982.

- С. 32 - 44.

17. Савенко Ю.Ф., Степанов В.М., Потапов A.A. Шахтные испытания секции безразгрузочной крепи со- скользящей лентой //Уголь Украины.

- 1982. ЖЗ. - С. 8 - 9.

18. Степанов В.М., Крюков A.C. Управление движением и пространственной устойчивостью механизированных крепей сопряжения под-дорживающе-оградительного типа. Тезисы докладов на III Всесоюзном семинаре - Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. ИГД СО АН СССР, Новосибирск, 1982, С. 15.

19. Попов B.JI., Степанов В.М.,.Косырихин B.C. Оценка динамических процессов в -кровле при обрушении горных пород // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст./ ТулПИ. - Тула, - 1984. - С. 112 -116. •

20. Степанов В.М. Формирование управляющего воздействия в гидроприводе механизированных крепей при динамических процессах в породах кровли- // Механизация горных работ на угольных шахтах:Сб.ст. / ТулШ. - Тула. - 1984. - С. 21 - 24.

■21. Степанов В.М. Влияние проявлений горного давления на надежность мехализированных крепей // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст. / ТулШ. - Тула,- 1985.-С. IÖ7 -114.

22: Степанов В.М. Планирование эксперимента для исследования

напряженно - деформированного состояния и надежности элементов механизированных крепей при их взаимодействии с вмещающими породами //Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст. / ТулПИ. - Тула: - 1985. - С. 114 -117.

23. Степанов В.М., Косырихин B.C., Никонов В.И. Определение yri ругой податливости элементов механизированной.крепи при динамических процессах в породах кровли- // Механизация горных работ на угольных шахтах: Сб. ст. /ТулПИ. - Тула, -Ï985. -С. 52-56.

24. Степанов В.М., Косырихин B.C., Никонов В.И. Оценка динамических 'процессов в кровле при блочном обрушении горных пород /Тул ПИ. -Тула, 1985. -. 12. с. -Деп. В ЦШШуголь 10.04.85. Ж300325.

25. Степанов В.М., Косырихин B.C., Никонов В.И.Оценка динамических процессов в кровле при массовом обрушении горных пород /Тул Ш. - Тула, 1985. -13 с. -Деп. в ЦШШуголь Ю.04.85.Ж300324.

26. Совершенствование технологии крепления сопряжения лав со штреками и демонтажных камер// В.М.Степанов, Ф.С.Чендев/ЦНИЭИуголь.

M. 1985. - 31 с.

27. Степанов В.М., Косырихин B.C. • Планирование эксперимента при испытании механизированных крепей и их элементов на статические и динамически нагрузки// Механизация горных работ .на угольных шахтах: Сб. ст. /ТулПИ. - Тула. - 1986. -С. 36-40.

28. Степанов В.М., Никонов В.И., Чендев Ф.С. Математическое моделирование проявлений горного давления На сопряжениях лаьы со штреками //Подземная разработка, тонких и -средней мощности угольных-пластов: Сб. ст. /ТулПИ. - Тула. -'1986. - С. 42-51. .

29. Попов В.Л., Степанов В-.М. Надежность-механизированных крепей при действии статических нагрузок// Известия вузов.Горйый журнал. - 1986. - № 7. - С. 41-45.

30. Степанов В.М., Чендев Ф.С..Оценка эффективности технологии ¿феплешш сопряжения лав с выемочными штреками и демонтажных камер Подмосковного угольного бассейна / ТулПИ. 7 Тула', 1986. - 76 с. '-Деп. монографии в ВИНИТИ 07.01.86. J6 3585. " • •

31. Крашкин И.О., Степагов В.М. Разработка пологих угольных' пластов в неустойчивых породах. М.: Недра, 1986. - 207 с.

32. Степанов В.М.,' Косырихин В.С-. Влияние динамических процессов в системе крепь-вмещающиэ породы на эффективность гибкой технологии / Гибкие технологии,роботизация и САПР горных работ: Сб.ст. /ТулПИ.. -Тула, -1987. - С. 32-38.

33. Степанов В.М. Определение условий формирования управления геомеханическими процессами в системе крепь - вмещающими породами //Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов:

- 43 -

Сб. ст. /ТулПИ. - Тула, -1988. -С. 61-58.

34. Степанов.В.М., Косырихин B.C., Санин С.А., Кузнецов Л.И. Стендовые испытания гидродинамической стойки механизированной креНи на ударные динамические нагрузки // Механизация горных работ на угольных шахтах: Сб. ст./ ТулПИ. -Тула. -1988. -С. 120 - 124.

35. Степанов В.М., Косырихин B.C. Исследование влияния длины лавы на дополнительную податливость гидростойки //Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. ст./ ТулПИ.-Тула, - 1989. - С. 9 - 15. ■

' 36. Степанов В.И. Динамическое резервирование очистного фронта по критерию надежности крепления и поддержания выработок// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. ст. /ТулПИ. - Тула. -1989. - С. 85- 90.

37. Степанов В.М., Косырихин B.C. Методика расчета силовых параметров элементов механизированных крепей с регулируемой несущей способностью // Механизация горных работ на угольных шахтах: Сб. СТ. /ТулПИ. - Тула. - 1989. -С. 112-120.

38. Степанов В.М., Швыряев С.И. Шахтные исследования гидродинамических устройств// Совершенствование техники и технологии ве-.дения горных работ на шахтах Подмосковного бассейна:Сб. научн. тр. /ПНИУИ. - Тула.. -1990. - С. 37-42. а

39. Степанов В.М., Косырихин B.C. Анализ способов регулирования несущей способности механизированных крепей //Механизация горных работ на угольных шахтах:Сб.ст./ТулЩ.- Тула.- 1990.- С.89-98.

40. Степанов.В.М., Швыряев С.И. К вопросу об улучшении взаимодействия механизированных крепей с вмещающими породами // Подземная-разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. ст. /ТулПИ. - Тула. - 1990. - С. 76-82.

41. Степанов В.М., Подколзин.A.A. Экспериментальное исследование метода динамического нагружения для диагностики технического состояния элементов гидропривада// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. ст./ТулПИ.- Тула.- С.82-88.

- 42. Степанов В.М., Подколзин A.A., Сушкин В.А. Оптимизация параметров -системы, технического диагностирования элементов гидропривода // Механизация и автоматизация процессов добычи угля на шахтах' Подмосковного бассейна: Сб. научн. тр./ПНИУИ.- Тула,- IP9I.-C. 52-59:

• 43. Степанов В.М., Косырихин B.C. Секция очистной мехагазиро--ванной крепи'// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных.пластов: Сб. ст. /ТулГМ. - Тула. - 1991. -С. G2 - 56.

44. Столонов в.м., Швыряев с.п., Подколзин A.A. Псслодов-пи-'

работы гидростойки с гидроаккумулятором // Подземная разработка тонких и средней мощности пластов: Сб. ст./ГулПИ. - Тула. - 1991.-С. 78-83.

45. Степанов В.М., Мартынов A.M., Подкопаев А.Н., Ермошин В.Ф. Юрин Ю.Г. Статистический анализ надежности работы забойного оборудования комплексно-механизированных лав в условиях Подмосковного угольного бассейна //Комплексная механизация горных работ:Сб.ст. / • ТулПИ. - Тула. - 1991. -С. 74-79.

46. Степанов В.М., Подколзин A.A. Математическая модель технического диагностирования гидропривода способом динамического наг-ружения. М.: 1991. -10 с. - Деп. в ЦНИЭИуголь 18.03.91, № 5256.

47. Степанов В.М., Подколзин A.A. Диагностирование технического состояния способом гидравлического нагружения и прогнозирование остаточного ресурса элементов гидропривода механизированной кропи. М.: 1992. - 50 с. -Деп. в ЦНИЭИуголь 17.08.92, Jiö394.

48. Степанов В.М., Сушкин В.А., Подколзин A.A. Оптимизация, и выбор конструктивных и режимных параметров системы технического диагностирования элементов гидропривода способом гидравлического нагружения. М.: 1992. -48 с. - Деп. в ЦНИЭИуголь 17.08.92, Jf6395.

49. Степанов В.М., Хамуляк В.Г. Определение'уровня надежности горных вырабсток//Камплексная механизация горных.работ на шаХтах: Сб. научн. тр. /ТулПИ. - Тула. -1992. - С. 81-84.

50. Степанов В.М., Косырихин B.C., Бабенко П.С. Определение ра ционального числа выемочных комбайнов для обеспечения интенсивной выемки угля//Комплексная механизация горных работ на шахтах: Сб. научн. тр. /ТулПИ.- Тула. - 1992. - С. .104-107.51. Степанов В.М., Носов И.А. Особенность комплекса оборудования для крепления лавы со щтреком при разработке тонких угольных пластов/Л^омплексная механизация горных работ на шахтах: Сб.научн. тр. /ТулПИ. - Тула. - 1992. - С. 112—ИЗ.

52. Степанов В.М., Бабенко П.С., Косырихин B.C. Исследование влияния проявления горного давления на интенсивность подвигания очистного забоя// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. научн. тр. /ТулПИ. - Тула. - 1992. - С. 3-9.'

53. Степанов В.М., Хамуляк В.Г. Особенности •геомеханических процессов в сопрягающихся выработках// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов; Сб..научн. тр./ТулПИ. - Тула. -1912. - С. 88-91. '

54. Степанов В.М., Носов И.А. Особешости технологии крепления и поддержания сопряжения лавы со штрекам' при разработке тонких, угольных пластов//Подземнзя разработка тоюда. и -средней мсииости

угольных пластов: Сблюучн.тр./ТулПИ.- Тула.- 1992.- С. 91-92.

55. A.c. 810984 СССР, М.КлЗ Е 2ID23/00. Секция механизированной кропи/В.Н. Щербонко,-В.М. Будтепс, В.Л. Попов, В.М. Степанов (СССР).- 2766078. Заявл.10.05.79.Опубл. 07.03.81,- Бюл. №9.-1310.

56. A.c. 86621I СССР, Я. КлЗ E2IDI3/04. Устройство для извлечения крепа выемочного штрека/ В.М.Степанов, В.С.Потапов, Н.И.Прохоров ,Г.С.Фридман, А.Е.Горбачев, Н.В.Костольцев (СССР).- 2071027.3а явл. 17.01.80. Спубл. 23.09.81 -Еш. № 35. - 156-с.

57. A.c. 82G0II СССР, М. КлЗ E2ID23/00, E2ID19/04. Штрековая крзпь/В.К.Кривогуск, А.С.Крюков, Л.В.Мозжухин, А.Г.Опенкин, JI.lt. Пйкор, H.H.Щербаков, В.Л.Попов, В.М.Степанов (СССР). - Уг 2816046. Заявл.31. 08.79. Опубл. 30.04.81. - Бюл. № 16. - 171 с.

53. A.c. 924394 СССР,. М. КлЗ E2IP23/00. Штрековая крепь/ A.C. Кргков, А.В.Мозжухин, В.И.Степанов, Н.И.Щорбтсок, .Л.И.Покор, Г.Г. О.п.д(.ссор (СССР)'. - JS 2994585. Ялявл. 16.10.ВО. Опубл.30.04.82. -Бюл. Jf TR. - 170 с.

59.. A.c. 1002597 СССР.М. КлЗ E2ID23/00. Механизированный комплекс/ А.С.Крюков, В.С.Меркулов, А.В.М.эзкухин, Л.Ф.Морозов,Л.И.Пе-кер,. М.Б.Гаушенбах, В.М. Степанов (СССР). - }i 3266988. Заявл. 02.04.81. Опубл. 07.03.83. -'Епл. Л 9. - 128 с. -

60. A.c. I22T378 CCCP,E2ID23/04. Секций механизированной крепи/В.М.Степанов, В.С.Коснрихин,■ В.Л.Попов, В.Н.Каретников, Б.И.Гри-цаюк, Г.М.Ягодкин, С.М.Соколов, В.И.Никонов (СССР). Я 2708410. Заявл. 19.12.83. Опубл. 30.03.86. - Бюл. Ji 12. - 166 с.

61. A.c. I234651 СССР, E2ID23/00. Секция механизированной крепи /В.М.Степанов, В.С.Косырихин (СССР). - J6 3813474. Заявл. 20.11.84. Опубл. 30.05.86.. - Бюл. № 20. - 172 С.

62. A.c. 1234648 СССР, E2IDI5/44. Гидравлическая стойка /Ф.С. Чондев, В.И.Никонов, В.Л.Попов, В.А.Потапенко, С.И.Соколов, В.М. Степанов (СССР). - .'¿-3821696. Заявл. 06.12.84. Опубл. 30.05.86. -Бюл. А 20. -. 171 с.

63. А..с: 1286782 СССР, E2ID23/00. Способ защиты рабочего пространства лавы / Ю.П.Дубовский, В.А.Потапенко, Е.А.Волков, В.Д. Потапов, В.М.Степанов,'С.В.Николаев, А.Г.Попов, А.Ф.Лютенко (СССР). - Ж 3833I6T. Заявл. 30.12.84. Опубл. 30.01.87. - Бюл. Я 4. - 135 с. -

64. A.c. 1314092 СССР, E2ID15/44. Гидравлическая стойка шахтной крепи /. Н.П.Калинкин, С.И.Швыряев, В.А.Потапенко, Ю.П.Дубовский, В.И.Никонов, В.М.Степанов (СССР).' № 3892835. Заявл. 08.05.85. Опубл. 30.05.87. - Бюл. А-20. - 156 с.

65. A.c. 1335708 CCCP.E2ID23/04. Секция.механизированной кро-

пи /В.М.Степанов, В.С.Косырихин, А.В.Орешкин, В.И.Никонов, С.И.Соколов (СССР).- « 3901933. Заявл. 23.05.85. Опубл. U7.09.87. - Вал.

* 33. - 117 С.

66. A.c. 1406457 СССР, GOIM7/00. Стенд для исследования динамических процессов в системе крепь - среда /В.М.Степанов,. В.С.Косырихин, А.А.Орлов, С.Н.Сафонов, И.Б.Рогов (СССР). - * 3986058. Заявл. 04.12.85. Опубл. 30.06.88. -Бюл. « 24. -164 с.

67. A.c. 1548453 СССР, E2ID11/36. Механизированная крепь сопряжения /Ф.С.Чендев, В.А.Потапенко, Ю.П.Дубовский, В.В.Сухов, И.М. Бакиров, В.М.Степанов (СССР). - № 4428195. Заявл. 19.05.88. Опубл.07 . 03.90. - Бш. « 9. - 165 с.'

68. A.c. 1606706 СССР, E2IDI5/44. Гидравлическая■стойка шахтной крепи /В.М.Степанов, Ф.С.Чендев, В.А.Потапенко, В.Л.Попов, A.B. Орешин, Б.И. Грицаюк (СССР).« 4428280. Заявл. 20.05.88. 0публ.15. 11.90. - Бюл. « 42. - 151 с.

69. A.c. I652561 СССР, E2IC4I/I8. Способ разработки угольных пластов/ В.М.Степанов, А.С.Бурчаков, В.Л.Попов, Ф.С.Чендев.С.А.Бо-' рисов (СССР). - Я 4401765. Заявл. 01.04.88. Опубл.30.05.91. - Бюл. Я 20. - 114.с. •

70. А.с.1763672 СССР, E2IDI5/44. Способ технического диагностирования элементов гидропривода шахтной крепи/В.М.Степанов, А.А.Под-колзин, С.И.Швыряев (СССР).« 4872464. Заявл. 19.07.90. Опубл.23.09. 92.- Бюл.« 35.- 115с.

71. -Гидравлическая стойка шахтной механизированной крепи /1ШИУИ. Степанов В.М., Швыряев С.И., Подколзин A.A., Потапенко в.А., Дубовский Ю.П.- положительное, решение от 22.09.92 по заявке

* 5009155/03(075430) от 12.11.91. - 8 с. . • .

72. Секция механизированной крепи /ТулПИ.- Степанов В.М., Хаму л як В.Г..Косырихин B.C., Карницкий В.Ю., - положительное решение от 2Г.07.92 по заявке « 5018567 от 08.07.91.- Юс..

73. Агрэга1ная штрековая крепь /ТулПИ. - Степанов В.М., Чендев Ф.С., Хамуляк В.Г., Подкопаев А.Н.-положительное решение от. 19.08.9< по заявке « 5018566 от 08.07.91.- 6с. •