автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Оценка несущей способности и выбор параметров крепи подготовительных выработок с учетом потери формы сечений и упрочнения металла при неупругом деформировании

1 9 2

Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический

ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И ШЮР ПАРАМЕТРОВ КРЕПИ П0ДГ0ТОВИТЕ.,шР1Х ВЫРАБОТОК С УЧЕТОМ ПОТЕРИ ФОРШ СЕЧЕНИИ И УПШЧНЕННЯ ЬЕТАЛМ ПРИ НЕУПРЛОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

Специальность 05.15.02 - Подземная разработка месторождений

институт

На правах рукописи

СОКОЛ Борис Александрович

у

полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула

- 1992'

Работа выполнена в Тульском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте.

Научный руководитель - докт.техн.наук, проф.. Каретников В.Н.

Официальные оппоненты: до кт. техн. наук, проф. Ковальчук А.Б.,

нищ.техн.наук, доц. Прохоров Н.И.

Ведущее предприятие - концэр! "Кузнецкуголь"

Зашита диссертафн состоится "/3 " 1 ¿¿0<Я 1992 г, в {Ц часов на заседании сле1£1ализированного совета К 063.47.04 Тульского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института по адресу: 300600, г.Тула,. пр.Ленина, 92, учебный корпус 9, ауд.101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского политехнического института.

Автореферат разослал " /О " 992 г.

Ученый секретарь си^циалпзированногс совета

Пискунов О.М.

ОЩЛЯ МРАКТЁРПСШКЛ РЛЮШ

.Актуальность работы. Повышение элективное тк работы угольной промышленности невээмэяю без увеличения темпов проведения подготовительных выработок и обеспечения надежного их поддержания. ./спешное решение этих зача" связано с созданием прогрессивных коне тру кций крепи, позволяющих внедрять комплексную механизацию производственных процессов и снизить долю ручного труда. Несмотря на высокую материалоемкость и стоимость крепей, с .те годно перекрепляется и рс '.оптируется около 15"' поддерживаемых выработок. В то же время во многих слуаях крепь устанавливается с завышенными запасам!! прочности, что приводит к неоправданному перерасходу материалов.

Супкствующие методы расчета не .учитывают резервы повышения несущей способности металлических крепей подготовительных выработок, обусловленные сохранением их работоспособности при развитии • догТормшрй за пределом упругости. Поэтому разработка методов о:р-нки несупеп способности крепей подготовительных выработок с учетом их работы за пределом упругости является актуальной научной задачей подземной разработки месторождений полезных ископаемых.

Целью работы является оценка несуг;ей способности металлических рамных крепей подготовительных выработок на основе ус тало в ленных закономерностей их деформирования за пределом упругости для обоснования рациональных параметров, обеспзчиваоппх снижнне расхода металла и уменьшение затрат труда на крепление.

Идея работы заключается в обосновании критериев для оцэнки предельных состояний крепей с учетом влияния на их несущую способность изменения формы поперечного сечения элементов и улрочнэния металла, вызваншх пластическими деформацггми, дл» обоснования рациональных параметров профилей и крепи.

¡А в годы исследов а и и я . Для решения поставленных задач использовался комплексный метод исследований, вкла-чаюнгий аналитические исследования механических процессов, реализующихся'п крепи при предельном нагруиеиии; численное мопелирога-ние на ЭВУ работы крепи и оптикилацтя параметров шахтных ппс-1млвЬ и крепэй; лабораторные эксперименты по определению несущем способности шахтных профилей и элементов крепи.

I •'•"•' ':■£!:■• I

.....* ^ I

"'Л о л дссе:рт.ци;1

Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:

- разработана математическая модель напря;,:знно-деформирован-ного состояния металлической рамной'крепи, новизна которой заключается в том, что оцэнка несущей способности крепи производится с учетом потери формы сечения элементов и упрочнения металла при . деформировании па пределом упругости;

- установлены зависимости параметров несущей способности ме- • галличоской рамной крепи от линейной плотности применяемого профиля, отличающиеся учетом влияния потери формы и упрочнения ме- ■ талла при пластическом деформировании;

- установлено, что главной причиной потери формы поперечного сечения криволинейных элементов крепи из желобчатых шахтных профилей при их работе за пределом упругости является не эксцзнтри-чное приложение внешних нагрузок,'а особое распределение внутрзн-них сил, свойственное такой форме сечения.

Обоснованность и достоверность научных полок.атпЧ, ръшодов и рекомендаций подтверждается:

корректно-тью аналитических и численных исследований;

хорошей сходимостью (погрешность - не более 6*) результатов расчета по 1[редлагаемой методике с результатами лабораторных испытаний натуральных образцов гаахтны:: профилей и элементов крепи и успешным практическим использованием разработанных рекомендаций на шахтах концзрна "Кузнецкуголь".

Научное 'значение работы заключается в установлении закономерностей изменения несушей способности шахтных металлических профилей с учетом потери форлад их поперечного сечения и упрочнения металла, вызванных пластическими деформациями. для обоснования рациональных параметров профилей и крепи.

Практическое значение работы состоит в разработке критериев оцзнки несущей способности металлических рамшх крепей подготовительных выработок по пределу прэ-чнг'СЛ! стали и предельным перемещениям крепи, позволяо^х определять рациональные конструктивные параметры крепи, обеспечлваюиие снижение расхода металла и уменьшение затрат на крепление.

Реализация результатов • работы'. Результаты диссертационной работы использовгны при создании новых шахтных профилей СВПУ, бочкообразной инвентарной крепи Е1К-1, внедряемой на шгхте "Капитальная" концэрна "Кузнецк,уголь". Применение кр:п'! ШК-1 взамен крепи А-10-17 обеспечивает- сшшэниа на

15% металлоемкости крепления, уменьшает на ЗЖ трудоемкость крепления и повышает темпы проходки подготовительных выработок. Долевое участие автора в ожидаемом экономическом эффекте составляет 38 937 руб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ХХ1У-ХХУ1 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского политехнического института (I989-I99I гг., г.Тула), на НТС кон-цзрна "Кузнецкуголь" (г.Новокузнецк, февраль 1992 г.), на заседании кафедры технологии и комплексной механизации горных работ ТулПИ (г.Тула, март 1992 г.).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы и получено положительное решение по заявке на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, содержит 180 страниц, включая 43 рисунка, £7 таблиц, список литературы из 117 наименований.

Автор выражает благодарность кандидату технических наук Н.В.Гаврилову за научные консультации-при выполнении работа.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТИ

Решению вопросов совершенствования методов расчета металлических рамных крепей подготовительных выработок посвящены работы ученых многих научно-исследовательских институтов и вузов: ВШШ, ИГД им.А.А.Скочинского, ДонУГИ, КузНИИШахтострой, КузНИУП, КНИУИ, ПНИ:/И, ПечорНИИпроект, !.!ГИ, ЛГИ, ДНИ, КузПИ, ТухНИ и др. Разработкой теории расчета подземных конструкций но предельным состояниям занимались В.А.Ереднев, В.М.Денисов, Л.А.Джапаридзе, В.Л.Каретников, В.С.Киселев, В.Б.Клейменов, Г.К.Клейн, С.Н.Наумов, В.Л.Попов и др.

Однако практика показывает, что существующие расчетные мето-• ды не в полной мере раскрывает резервы несущей способности металлических рамных крепей подготовительных выработок, работающих, как правило, за пределом упругости. При оцзнке предельных состояний элементов крепи используется модель жестко-пластического тела, характеризуемого графиком деформации в виде идеализированной диаграммы Прандтля, тогда как в дей твительности предельное состояние металлической рамной крепи определяется распространением зон пластических деформащй, искажением начального поперечного сечения профиля и упрочнением металла. Для изучения этих явлений

автором на первом этапе были выполнены экспериментальные исследования в лабораторных условиях. Определялись механические характеристики стали: предел текучести, предел прочности, относительное остаточное удлинение, относительное остаточное уменьшение площади поперечного сечения в ыейке. С этой цзлыо из материала профи-леи были изготовлены плоские образца, которые испытывалнсь на растяжение. На рис. I,а в качестве примера приведены диаграммы деформирования образцов, выпиленных из серийных профилей СВП17, изготовленных из стали марки Ст5 (граф.мк 2), и опытных профилей (ЛШУ14а, механические характеристики которых соответствовали стали марки СтЗ (график 1). Как видим, несмотря на существенное различие величин предела текучести £т и предела прочности для этих двух марок стали, графики их деформирования имеют одну общую особенность - на них практически отсутствует площадка текучести, так что пластические деформации уже с самого начала сопровождаит-ся упрочнением металла.

Шли выполнены такж испытания балок из спецпрофилей на изгиб. Еалки длиной 70 см статически нагружались до разрушения сосредоточенной силой, приложенной в середине пролета. На рис. 1,6, как пример, показаны нагрузочные характеристики при изгибе профилей СВГИ7 (график 2) и СЕПЛ4а (график.1), которые, как и графики I и 2 на рис. 1,а, не имеют площадки текучести. Установлено, что в начале испытания нагрузка увеличивается линейна до тех пор, пока напряжения в крайних волокнах не достигнут предела текучести. После этого остаточные деформации постепенно проникают в глубину сечения, упругая часть сечения постоянно сокращается и, наконец, практически исчезает. При дальнейшем увеличения нагрузки напр г ¡иония ¡¡а внешних волокнах профиля практически достигают предела прочности и уменьшаются по направлению к цзнтру сечения до величины' предела текучести. Поэтому опора напряжений в предельном состояния принимает ||орму, близкую к трапеции. Исходя из этого, в основу аналитических исследований несуа(эй способности элементов крени была положена модель упруго-пластического линейно-упрочняющегося тела. Испытания показали, что несущая способность при изгибе профилей СВПЛ4а и СВП17 практически одинакова. Это подтверждает экономичность новых профилей.

Автором был проведен также лабораторный эксперимент, млью которого являлось исследование поведения шахтной ноталлической крепи из криволинейных элементов при нагрузках, вызывающих в сечениях элементов крегш пластические дофор.ш?ш. Ставилась задача -

Рис. 1. Диагралыа деформирования при испытаниях на расгякекие плоских образцов (а) •и бало:: (6) СВПУ14а (графики 1) и СВП-17 (графики 2)

выявить степень влияния фактора упрочнения металла и искажения начальной формы профилей на несу!цую способность таких крепей. Так, на рис. 2, как пример, показаны графики формирования несуцзй способное™ криво лине йних элементов крепи из спецпрофилп СВГИ7. Экспериментальная кривая нагрул.ения профиля на стенде изображена графиком 0а!>а1е/ . Как видим, переход от упругости к упрочнению на участке а§ графика происходит без образования площадки текучести. Максимальное значение изгибающего момента составляет 34,2 к!1-м, тогда как при упругой работе предельный изгибающий момент равен 19,4-4 кН-м, то есть предельное состояние сечения этого профиля наступает при величина момента, превышающей в 1,75 раза его величину при упругой работе. При учете пластичности без упрочнения металла имеет место увеличение предельного момента только в 1,18 раза. Это говори'" о том, что учет фактора упрочнения вскрывает резервы повышения несущей способности спеипрофилей в 1,48 раза. Эти резервы могли бы быть больше, что изображено на рисунке графиком Оабс(1 , который показывает, что без учета потери формы сечения величина предельного изгибающего момента могла бы достигнуть 37,0-39,0 Ш-м. Негативное влияние фактора потери формы епецпрофиля изо бра*« но на рис. 2 графиком ОК . В точке й максимума экспериментальной кривой прирост несущей способности профиля за счет влияния упрочнения становится равным ее снижению за счет влияния потери формы сечения. Эта точка и определяет предельную несущую способность данного профиля.

Проведенные лабораторные испытания на кручение прямолинейных элементов крепи из шахтных профилей имели цзлыо определение их параметров, характеризующих прочность и жесткость при действии крутящих моментов. Для этого были проведены испытания балок из профилей СЫШ4а, СВИУ22, СШУ27 и профилей СВП17, СВ1122. По экспериментальным данным била получена зависимость поправочного коэффициента от линейной плотности профиля, позволяющая" приближенно определи!ь его величину для профилей любых типоразмеров. Енли найдены такие и моменты сопротивления при кручении для всех профилей. Установлено, что геометрическая местность при кручении профилей СВПУ больше »мечкости профилей 0Ы1 на 31-1025. Момснч- сопротивления при кручении сопоставляемых профилей СВПУ такте больше моментов сопротивления профилей СВ11 па 16-63.".

На основании проведенных численных экспериментов и лабора-10[п.'|;с нсш.юний образов профиле-й били получены зависимости следим!.;»; !•■) вида:

Рис. 2. Экспериментальный график формирования предельного состояния криволинейных ялокентов крепи из профиля СВП-17

мпр.= AGt + Bës , (I)

где M „р. - предельный изгибавший момент с учетом упрочнения металла; А и В - коэффщгенты, величиш которых для каждого типоразмера профиля зависят от формы и размеров его поперечного сечения- Для рассмотренных типоразмеров профилей значения этих коэффициентов представлены в работе в виде таблиц.

Шли проведены численные эксперименты на ЭВМ с цзлью установления : ависимости МПрш для спецпро^илей типа СВПУ от их ли- ' нейной плотности m (массы I м профиля) (рис. 3). В результате регрессионного анализа, выполненного на ПЭВМ типа IBM/PC/AT, такие завися;,¡ости были получены:

без учета-влияния упрочнения металла при пластическом деформировании

Мпр _= 0,404 т 1<336 ; (2)

с учетом влияния упрочнения металла

МПр, = о 496 от 1'516. (3)

Теснота связи исследуемых параметров в первом случае характеризуется корреляционным отношением К = 0,943, а во втором -К = 0,977.

Анализ локазал, что учет фактора упрочнения приводит к существенному уьеличеншо расчетных значений предельных изгибающих моментов для всех типоразмеров профилей. Так, для самого легкого профиля СВПУ7 имеет место увеличение в 1,5 раза, а для наиболее тяжелого из рассмотренных СВПУ2/ - в 1,8 раза. Это убедительно подтверждает необходимость учета при расчетах крепи по предельным состояниям фактора упрочнения металла при пластическом деформировании, хотя при этом надо иметь в виду, что положительное влияние этого фактора на несущуя способность кр^пи полностью не проявляется из—за потери формы сечения профиля.

Были выполнены такт© многовариантше численные эксперименты на ЭВМ по выявлению зависимости параметров пластического шарнира (пластического момента сопротивления WT и коэффициента CL , учитывающего влияние продольной силы) от линейной плотности m спецпрофилей (рис. 4). В результате регрессионного анализа были получены следующие расчетные выраякния: для профилей СВПУ

WT = 1,'Хит 1,525; а = 0,9GI m ^>5j3; (4)

для прг'члеч СВП

Рис. 3. Зависимости предельного изгибающего момента от массы спецпро1иля:

1 - без улета упротаения; 2-е учетом упрочнения

15

20 25

20 т, хг/м

Рис. 4. Зависимости параметров У)/'Т (графики 1 и 1') и а (графики 2 и 2') от масон спецпрофиля: цифрами, без штриха обозначен» граЬики для профилей СВПУ, а со штрихом - для профилей СВП

WT = 0,9Q8/n !'479; a= 0,С96дг -°>423, (5)

характеризующиеся корреляционным отношением от 0,69 до 0,9ft. Установлено, что во всем диапазоне изменения линейно Л платности (от 7 до 39 кг/м) имеет место превосходство профилей тип0 СЫ1У над профпляг.'.и типа СБГ1. С увелпчэш: м линейной плотности профилей! преимущество профиля СВП- над профилем СВП по величине пластического момента сопротивления IV г возрастает. Так, при тп = ? кг/м это превышение составляет 1,174 раза, a nj i тп = 35 кг/м - I,2f:5 раза. Полученные зависимости вида (4)—(Ь) позволяют производить сравнение существующих и проектируемых профилей! и выбирать их рациональные параметры.

Ус танов лоно, что пологяительноз влияние на несуду» способность крепи упрочнения металла при его пластическом деформировании имеет определенный предел по фактору потери формы поперечного сечения профиля. Это влияние наблюдается при работе крепей в реальных условиях и при стендовых испытаниях крепьй и их элементов, что необходимо учитывать введением в расчетное выражение (3) коэффициента потери формы Кр , меньшего единиц! (/fpil):

M„p. = 0,496Kvm I«516. (£)

Экспериментально установлена величина этого коэффициента для рассматриваемых типов профиле л: Кр = 0,64 - для профилей типа СВП и Кр - 0,96 - для профилей типа СВПУ, что свидетельствует о дополнительном преимуществе профилей СВПУ над СВП. Учитывая некоторый разброс экспериментальных данных, рекомендуется принимать в расчетах: = 0,8 - для "профилен CBII и Л'^, = 0,9 - для профиле;"! СВПУ. В результате эффект повышения несущей способности чрзпи за счет упрочнения металла при пластическом деформировании снижается. Так, цля профиля СВПУ7 увеличение расчетной величины предельного изгибающего момента будет не в 1,5, а в 1,35 раза; для профиля СВПУ27 соответственно не в 1,7, а в 1,53 раза. Таким образом, шра:-;вние (G) одновременно учитывает влияние упрочнения и влш'нке потери формы профилей. И хотя эффект потери формы здесь играет негативную роль, он только частично уменьшает влияние положительного эффекта, получаемого от упрочнения металла. В paooie показано, что не пнеинпя нагрузка, приложенная в данном сечении к фланцу профиля, а особое распределение внутренних сил в типичном-сечении криволинейных элементов являс-тся главной причиной ого раскрытия.

Изучалась также зависимость угла излома профиля на участках возникновения пластических деформаций от величины изгибающего момента, имеющая значение для переформирования граничных условий в математической модели напряженно-деформированного состояния крепи при появлении в ее сечениях пластических деформащй.

Результаты проведенных исследований послужили основой для совершенствования методики автоматизированного расчета металлических рамных крепей по предельным состояниям при их работе за пределом упругости с учетом упрочнения металла и изменения формы' поперечного сечения профилей. Новизна созданной методики состоит в том, что при оцэнкз предельных состояний элементов крепи и кон-струщи! в цзлом используется модель упруго-пластическох о тела с упрочнением, когда факт образования пластического шарнира в том или ином сечении рассматривается только как начало образования пластической зоны, которая при увеличении нагрузки постепенно захватывает протяженные участки периметра крепи, а предельные состояния определяются пределом прочности материала-и потерей сечения выработки. ■

Одной из главнил задач выполненных исследований было обоснование конструктивных и технологических параметров крепи, обеспечивающих снижений металлоемкости и трудоемкости крепления, увеличение темпов проходки подготовительных выработок в условиях разработки пологих угольных пластов при устойчивых вмещающих породах, что характерно для шахт Южного Кузбасса. В связи с переходом гор- ■ ных работ на более-глубокие горизонты и ухудшением горно-геологических условий сечение' проводимых подготовительных выработок увеличилось в среднем на_283; объем'крепления.выработок наиболее , трудоемкой в установке металлической крепью увеличился.на 20,7%\ объем проведения выработок с присечкой вмещающих пород (й основном, при применении арочной крепи) увеличился более тем в 1,3 раза; удельный расход металло^реПи - в 1,7 раза, а стоимость крепления - почти в 2 раза. Это связано с использованием на шахтах в . выработках сечением от^ГС до 18 м^ арочных крепей, конструкции' которых не обеспечивают безремонтное поддержание выработок .в тя-жвлых, а в ряде случаев - в средних условиях. Кроме того, оказалось экономически невыгодным применять данные крепи в тялелых условиях, так как стоимость крепления при этом возрастает в 2,5-3,0 раза. Поэтому возникла необходимость разработки новых ращональ-нпх конс.трукцп''. металлической крепи, в максимальной степени соответствующих ус/ювипм их применения. При выборе форма очертания

крепи з условиях слоистоустойчивого породного массива в кровле угольного пласта была принята во внимание грлесообраэносгь в максимальной степени использовать несущую способность непосредственной кровли, исключив подработку ее, для чего в предлагаемой конструкции верхний элемент крепи был принят прямолинейным. Наличие бокового давления со стороны угольного пласта обусловило выбор криволинейного очертания боковых стоек. Узел податливости был размещен в той части стоек, где касательная к их внешнему контуру перпендикулярна кровле пласта, что соответствует наиболее благоприятным условиям его работы. Для обеспечения равнопрочное™ элементов крепи, как наиболее рациональный вариант, была принята конструкция с верхняком из двутаврового профиля и боковыми стойкпми из спецпрофиля. В результата предлагаемая конструкция крепи типа ЕИК-1 получила бочкообразную форму.

Для исследования условий взаимодействия с массивом и офнки несущей способности крепи использовался реализованный на ЭВь! в соответствии с усовершенствованной расчетной моделью метод приращения нагрузки. При возникновении в крепи в ходе расчета пластических деформаций в математическую модель автоматически вводились дополнительные граничные условия, устанавливающие зависимость напряженно-деформированного состояния сечений от сочетания величин изгибающего момента и продольной силы с учетом установленного эффекта упрочнения металла. Введение в расчет разработанных новых критериев оцзнки несущей способности крепи позволило обоснованно облегчить ее конструкцию. Податливое соединение криволинейных элементов стойки между собоц, а также жесткое соединение соседних рам было достигнуто применением клиновых замков конструкции Ту ЛИ, имею:Щ1х несущую способность до 120 кН, а такиз мекрамными стеками из арматурной стали периодического профиля диаметром 25 мм. Преимуществом крепи является шарнирное соединение "встык" верхня-ка с верхним элементом стойки. Шепь Е11К-1 имеет по сравнению с применяемой крепью НШ-17 меньшую на 23,6*. общую массу и на СГ)?> меньшую массу наиболее тямзлого элемента - верхняка. По несущей способности и стоимостным показателям эта крепь выгодно отличается от применяемых металлических крепей. Прямолинейный верхняя удобен для усиления крепи гидростойками в зоне влияния очистных работ. Клиновые податливые соединения с безболтовыми межрамными связями, а также шарнирные узлы соединения верхняка со стойками и меньший вес элементов крепи обеспечивают существенное сшнвние трудоемкости и повышение производительности возведения и демонгп-

жа кропи. Еезболтовые межрашые связи из стали периодического профиля позволяют устанавливать рамы крепи с любым шагом, определяемым для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий с помощью системы автоматизированного проектирования паспортов крепления, разработанной совместно ТулПИ и концерном "Куз-нецкуголь" на базе персональной ЭВМ 1В1.1 РС.

Опытная промышленная партия крепи прошла испытания па шахте "Капитальная" с положггельнши результатами. Фактический экономический эффект от применения 50 Ра'' крепи составил 2ио0 руб. (в фнах 1990 года). Ожидаемый экономический эффект в масштабах концзрна "Кузнецкуголь" составит около 3,9 млн.руб. в год, доля соискателя - 38 937 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЙ

Диссертация является законченны?.! научным трудом, в котором дано новое решение актуальной научной задачи оирнки несущей способности и обоснования параметров металлической рамной крепи подготовительных выработок на основе установленных закономерностей формирования напряженно-деформированного состояния крепи, позволившее более точно 01.рнивать ее предельные состояния по несущей способности и потере сечения выработки с учетом изменения формы элементов и упрочнения металла при деформировании за пределом упругости, определять рациональные параметры крепи, обеспечивающие снижение материалоемкости и трудоемкости крепления, что имеет существенное значение для подземной разработки месторождений, полезных ископаемых.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Установлена зависимость несущей способности сечений металлической рамной крепи в предельном состоянии от линейной плотности применяемого шахтного профиля, отличающаяся учетом влияния упрочнения металла при неупругом деформировании. Учет этого фактора приводит к увеличению расчетных значений предельных изгибающих моментов на 50-80$.

2. Установлена зависимость несущей способности металлически: шахтных профилей от величины раскрытия их поперечных сечений при неупругих деформациях, позволяющая учитывать при расчетах эффект помри формы поперечных сечсчий элементов крепи, что приводит к

снижен™ расчетных значений предельных изгибаюшх моментов на 10-20%.

3. Экспериментально установлена зависимость поправочного коэффициента для определения геометрической :лесткости металлических шахтных профилей при кручении от их линейной плотности, позволяющая огрнивать вновь создапас-ые пробили на стадии проектирования без проведения испытаний опытных образцов.

4. Усовершенствована математическая модель напрялгшю-деформированного состояния металлически рамньк крепе Л подготовительных выработок, новизна которой заключается в том, что оцзнка их несушей способности производится с учетом возможности возшшпве-ния в сечениях пластических деформаций, охватывающих протяггешяи? участки периметра крепи и сопровождающихся упрочнением Стелла.

5. Разработаны алгоритм и программа, позволяющие осуществлять автоматизированные расчеты на ЭВ'Л и выбор рациональных параметров металлических рамных крепей подготовительных выработок по их предельным состояниям, определяемым пределом прочности металла и потерей селения выработки с учетом влияния изменения формы элементов и упрочнения металла при деформировании за пределом упругости.

6. Разработана конструкция и обоснованы параметры кропи подготовительных выработок, проводимых по пласту угля при устойчивых вмещающих породах, для использования ее в условиях шахт концг-рна "Кузнецкуголь", применение которой взамен крепи А-10-1? обеспечивает енпкение на 15-' металлоемкости крепления, уменьшает на ЗХ' трудоемкость крепления и повитает темпы проходки. Долевое участие автора в расчетном экономическом эффекте составляет 38 937 руб.

Основные научные пологости' диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сокол Б.Л. .Алгоритм и программа автоматизированного расчета геометрических характеристик шахтных прокатных проектай /Т.ул.политехи.пн-т. - Тула, 19Л. - 12 с. - Доп. п 15П1Э11уголь

20'.05.00 ."> 5134.

2. Клейменов В.Е., Сокол Е.А. Сравни те льнш иешэтшия 'портных профилей на изгиб //Подземнзг разработка тонких и средней мо??юсти угольны?:, пластов: Сб.науч.тр. /ТулГШ, 1990. - с.54.-СО,

3. Клейменов В.Б., Г\_врилов Н.В., Сокол Б.Л. Экстрикзнтол!.-ное определенно геометрических характеристик иах'шых проф'лм пр.; кручении //Подземная разработка тонких и средней мощноот1.! уголь-

пых пластов: Сб.науч.тр. /ТулПИ, 1990. - с.45-54.

4. Анализ результатов опытной эксплуатации системы автомати-зировэшого проектирования паспортов крепления подготовительных выработок, проводимых в слоистых массивах устойчивых пород /Гав-рилов Н.В., Сокол Б.А., Коряга С.С. и др. /Леханизация горных работ на угольных шахтах: Сб.науч.тр. /ТулПИ, 19Э0. - с. 152-158.

5. Положительное решение государственной научно-технической экспертизы изобретений по заявке 4825740/03/021747 от 21.02.90. Бочкообразная инвентарная крепь. Авторы: В.Н.Каретников, В.Е.Клейменов, Н.В.Гаврилов, Л.В.Степеннов, Е.И.Синкеви'ч, Б.Л.Сокол, А.И.Нп^онтов, Б.Г.Никшичев, С.И.Лавров, С.С.Коряга.