автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Создание и обоснование параметров сплошной трапециевидной крепи для выемочных шреков

од

J ! ¡^ «' На правах рукописи..

о

КУХАРЕНКО ЕВГЕНИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

СОЗДАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПЛОШНОЙ ТРАПЕЦИЕВИДНОЙ КРЕПИ ДЛЯ ВЫЕМОЧНЫХ ШТРЕКОВ

05.15.02 - Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1995

Работа выполнена в Кузбасском государственном техническом университете и АООТ "Северокузбассуголь".

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор, Заслуженный шахтер Российской Федерации

Его шин Воля Васильевич

Официальные оппоненты -

доктор технических наук Калииин Степан Илларионович

доктор технических наук, профессор Ерофеев Леонид Михайлович

Ведущее предприятие -

ИНСТИТУТ УГЛЯ СО РАН

Зашита состоится 26 мая 1995 года в 15 часов на заседании диссертационного совета

Д 063.70.01 при Кузбасском государственном техническом университете по адресу:

650026, г.Кемерово, 26, ул.Весенняя, 28 ,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кузбасского государственного технического университета.

Автореферат разослац20апреля 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, член-корреспондент АЕН РФ, доктор технических наук,

профессор _Б.А.Александров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На шахтах АООТ "Северокузбассуголь", несмотря на имеющуюся последние годы тенденцию снижения (как и в других районах Кузбасса), проходится относительно большой объем выработок, в 1993 г. - 68728 м. При снижении абсолютных объемов, что определяется временным снижением добычи угля, удельное проведение выработок остается на уровне 11,1-11,3 м. Из общего объема проводимых выработок на долю выработок с трапециевидной крепью приходится 83,5%. На шахтах района увеличивается протяженность поддерживаемых выработок, 72,6% из них приходится на выработки, закрепленные трапециевидными крепями.

Возведение крепи производится вручную. Удельный вес трудоемкости возведения трапециевидных крепей от общих технологических затрат времени здесь составляет 32,9-39,9%. Трудовые затраты на возведение перетяжки кровли одной рамы составляют при смешанной крепи 34,3 при металлической - 67,8 чея.мин.

15,8% несчастных случаев на шахтах общества "Северокузбассуголь" приходится на подготовительные работы. В 1991 году при креплении выработок произошло 47 случаев, в том числе 35 при возведении верхней перетяжки.

Учитывая большую необходимость повышения экономической эффективности подземной добычи угля, снижение трудоемкости, материалоемкости и повышение безопасности труда при проведении подготовительных выработок приобретают особое значение.

Диссертационая работа выполнена по результатам плановых НИР АООТ "Северокузбассуголь" и КузГТУ за 1991-1995 г.г.

Цель работы - разработка конструкции крепи выемочных штреков, позволяющей повысить производительность и безопасность труда проходчиков при снижении материальных и трудовых затрат в забое.

Идея работы - заключается в формировании единой грузонесущей, эластичной конструкции крепи из звеньев без межрамных ограждений.

Задачи исследований;

-разработать совокупность элементов сплошной трапециевидной крепи выемочных штреков на основе пространственных конструкций из листового материала и устройство верхняков для изготовления экспериментальных образцов;

- установить зависимости несущей спосообности верхняков сплошной крепи от параметров и конструкции;

- обосновать механизм работы крепежных рам в системе смешанной

крепи;

- установить принципы и порядок расчета сплошной трапециевидной крепи и область ее применения.

Методы исследований включают горнотехнический анализ, лабораторные силовые исследования натурных образцов, инструментальные наблюдения, аналитические и графоаналитеческие методы.

Научные результаты, выносимые на защиту:

- сплошная крепь, состоящая из звеньев верхняков, выполненных из тонкой листовой стали в виде пространственных конструкций, имеющих связи между собой в опорах на стойки и в нескольких точках пролета, и стоек, представляет собой сплошную, единую, эластичную и равномерно прочную систему;

- верхняк пропета сплошной крепи, работающий в системе крепи выработки, несет часть прилагаемой к нему нагрузки, остальная нагрузка передается им на соседние верхняки;

- увеличение в конструкции верхняка сплошной крепи количества как продольных, так и поперечных ребер, или одного из параметров элементов верхняка - толщины и высоты ребер жесткости, толщины огибающего листа, механической прочности материалов верхняка и уменьшение длины ребер между соединениями, диаметра облегчающих отверстий приводит к соответствующему увеличению несущей способности верхняка;

- каждая рама смешанной крепи, работающая в системе крепи выработки, функционирует самостоятельно, т.е. при приложении нагрузки на одну из рам ее воспринимает эта рама, а соседние рамы в воспринятой части этой нагрузки не принимают участия.

Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций обоснована:

- достаточным количеством отработанных на натурном стенде вариантов загрузки комплектов сплошной крепи и на прессе верхняков ее, и полученных данных о состоянии и изменениях крепи и ее элементов при лабораторных исследованиях;

- применением классических методов сопротивления материалов;

- использованием полученных результатов исследований при разработке нормативных документов для применения сплошной крепи в производстве.

Значение работы. Научное значение работы заключается в установлении закономерностей распределения нагрузки, прилагаемой на один из пролетов сплошной крепи, на соседние пролеты комплекта и влияния параметров элементов верхняка на несущую его способность.

Практическое значение работы заключается в установлении области применения сплошной крепи и разработке методики расчета ее параметров.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные положения диссертационной работы реализованы в нормативном руководящем документе: "Временная инструкция по применению сплошной крепи на шахтах АООТ "Северокузбассуголь", Кемерово, 1994. В соответствии с положениями "Инструкции..." выбраны условия и место опытно-промышленного внедрения сплошной крепи на шахте "Первомайская", в ЦЭММ АООТ изготовляется партия верхняков

сплошной крепи для этой шахты по скорректированным на основании исследований чертежам.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции, посвященной 40-летию КузПИ (г.Кемерово, 1990), научно-техническом совете АООТ "Северокузбассуголь", кафедре РМПИ КузГТУ (г.Кемерово, 19941995).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ и получен патент на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 66 наименований и изложена на 258 страницах, включая 29 таблиц и 111 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Одним из направлений повышения эффективности подземной добычи угля является совершенствование способов проведения, крепления и поддержания подготовительных выработок с обеспечением повышения эффективности и безопасности работ. Значительную долю в этой комплексной проблеме занимают вопросы крепления и поддержания выработок. Этой проблеме уделяется значительное внимание на всех уровнях управления угольным производством, во всех научно-исследовательских институтах и организациях, .во всех высших учебных заведениях, участвующих в подготовке специалистов горного профиля. В решение этой сложной и многопрофильной проблемы значительный и ценный вклад внесли Андрианов А.П., Андреев Е.Т., Баранников П.И., Бурчаков A.C., Гелескул М.Н., Грицко Г.И., Джапаридзе Л.А., Ерофеев Л.М., Егоров П.В., Егошин В.В., Зайденварг В.Е., Заславский И.Ю., Каретников В.И., Калинин С.И., Кошелев К.В., Корнилков В.Н., Косков И.Т., Кулаков Г.И., Кулаков Ю.Н., Лидер В.А., Мирошникова Л .А., Мурашов В.И., Нильва Э.Э., Никишичев Б.Г., Петров Ал.И., Петров А.И., Попов В.Л., Станкус В.М., Счастливцев Д.В., Томасов А.Т., Файвишенко А.Т., Черняк И.Л., Широков А.П., Штумпф Г.Г., Щукин A.C. и многие другие представители возглавляемых ими научных направлений.

Анализ существующего положения применения рамных крепей и научных исследований в этой области показывает, что существующие крепи не являются совершенными, необходимо повышение их несущей способности, снижение трудоемкости возведения и восстановления. Однако рекомендации по их совершенствованию носят в большинстве случаев постановочный характер, непоследовательны, новые решения предлагаются в основном с использованием существующих прокатных профилей, межрамные ограждения и средства соединения рам находятся вне поля зрения большинства исследователей и практиков, что свидетельствует о недостаточной изученности проблемы.

Последние годы в работах Егошина В.В. или с его участием рассматривается новое направление в проблеме крепления подготовительных выработок - создание крепей без межрамных ограждений-сплошных металлических крепей, с реализацией в арочных и трапециевидных крепях с помощью многожелобчатого и широкого профилей, Ъ -образного профиля в трапециевидных крепях.

Одним из путей совершенствования трапециевидных рамных крепей (деревянных, металлических и смешанных) в порядке реализации этого направления является создание сплошной трапециевидной крепи с верхцяками в виде пространственной металлической конструкции из тонкой листовой стали, предложенной- автором, что требует специальных исследований в этом направлении.

Для осуществления поставленных задач по реализации цели разработана конструкция трапециевидной крепи (рис. I), которая состоит из металлического верхняка пространственной конструкции, опор и стоек. Верхняк представляет собой совокупность поперечных и продольных ребер жесткости и уголков на концах с помощью электросварки образующих каркас, обтянутый стальным листом с огибом наружных ' поперечных ребер и соединенный с ним электросваркой. Конструкция предусматривает опору каждого верхняка на четыре стойки - на две с каждого бока. Верхняки в опорах на стойках соединялись пальцами и на пролете в свету в трех точках клиновыми замками с образованием сплошной системы крепи.

Лабораторные исследования натурных образцов сплошной крепи производились на стенде, состоявшем из железобетонного основания в виде двух балок, на которых располагались рамы поперечного перемещения с пятью держателями стоек крепежных рам. Для обеспечения требуемого положения рам между соединениями стоек с верхняками и держателями помещались деревянные брусья.

Комплект крепи для исследований состоял из трех верхняков длиной 2720 мм (в свету - 2360 мм) и шириной 800 мм. Верхняки имели шесть продольных и три поперечных ребра жесткости.

1/|1|111|11М/|/|1Н1/НП

щ

Рис.1. Сплошная трапециевидная крепь с верхняком в виде пространственной металлической конструкции и деревянными стойками.

Для определения нагрузок на пролеты и стойки комплекта под каждой стойкой устанавливались рычажные динамометры с фиксацией перемещений часовым индикатором ИЧ. До и после нагружения комплекта производились замеры расстояний между продольными и поперечными ребрами в каждом квадрате.

Для получения картины возникновения и изменений напряжений в ребрах жесткости на них в средней части пролета верхняков устанавливались по три тензометрических блока с тензодатчиками.

Исследования работы комплекта на стенде производились при трех нагружениях по пяти схемам: на средине крайнего верхняка N 1; на ' конце верхняка N 1 (со стороны левого борта); на средине среднего в комплекте верхняка N 2; на конце верхняка N 2 (со стороны левого борта); одновременно на средине крайних верхняков N 1 и N 3.

Анализ графиков смещений элементов верхняков при выполнении нагружений (рис.2) позволил построить схему распределения нагрузки, прилагаемой на один из верхняков системы сплошной крепи, на основании которой установлено, что верхняк сплошной крепи несет 45,11% прилагаемой к нему нагрузки. Остальная нагрузка передается на соседние шесть верхняков, по три с каждой стороны (рис.3). Объективность этого вывода подтверждает и анализ изолиний смещений элементов верхняков при I, III и V схемах загрузки (рис.4).

Анализ величин нагрузок на стойки комплекта сплошной крепи по данным . динамометров показал, что стойки крепи, на которые опирается верхняк с приложенной нагрузкой суммарно несут 47,62% ее, остальная нагрузка' передается соседними верхняками системы на соседние ряды стоек по три с каждой стороны.

Замеры данных тензодатчиков при исследовании комплекта на стенде производились до и после каждого из трех нагружений при пяти схемах исследований комплекта.

Одновременно производились замеры расстояний между ребрами жесткости. Рассмотрение данных наблюдений показывает, что при приложении нагрузки на один из верхняков комплекта крепи эту нагрузку воспринимает нагружаемый верхняк и два с ним соседних. Зафиксированные деформации крайних частей продольных ребер верхняков N 1 и N 3 свидетельствует о том, что если бы они были соединены с соседними верхняками системы крепления, в последних также были бы зафиксированы деформации, т.е. прилагаемая нагрузка частично воспринималась бы соседними с нагружаемыми двумя верхняками с каждой стороны.

С целью получения данных о работе комплекта аналогичные вышеуказанным исследования были проведены с рамной смешанной крепью, вместо которой предполагается применение сплошной крепи. Исследования величин и изменений нагрузок на элементы комплекта, состоявшего из четырех рам, показали, что такую совокупность нельзя рассматривать как комплект, ввиду того, что каждая рама в нем функционирует самостоятельно, т.е. при приложении нагрузки на одну из рам ее воспринимает эта рама.

Рис. 2. Графики смещений поперечных ребер верхняков в точке "б" исследуемого комплекта сплошной крепи при приложении нагрузки: а - на средине верхняка N 1; б - на средине верхняка N 2; в - на срединах верхняков NN 1 и 3; 1 - место приложения нагрузки; 2 - верхняки комплекта; 3 - номера ребер и плоскостей замеров; 4 - расстояние от ребра верхняка до стойки замерного уголка до загруз_ки; 5 - то же самое при максимальной загрузке_

/

Р

___|__

I' II 'I' II 'I' II Т1—пи н ||( п )|| п П

N4 N3 N2 N1 N5 N6 N7

1,02%Р 5,58%Р 20,83%Р 45,11%Р 20,83%Р 5,58%Р 1,02%Р

1381мм2 _ 4353 мм2 _ 15162 мм2

__20897 мм2_,

214 мм2 . 1167 мм2 . 4353 мм2 . 9427 мм2 . 4353 мм2 . 1167 мм2 . 214 мм2

20897 мм 2 .

Рис.3._Схема распределения нагрузки, прилагаемой на один из верхняков системы сплошной крепи.

1

N3 _____________

Рис. 4. Изолинии смещений элементов верхняков комплекта сплошной крепи при приложении нагрузки на средине верхняка N I (вид сверху): I - номера верхняков; 2 - номера ребер и плоскостей замеров; 3 - величины опускания точек ребер (мм); 4 - промежуточные ребра жесткости; _5 - место приложения нагрузим; 6 - средняя линия замеров в точке "б"._

Для проведения исследований несущей способности верхняков сплошной крепи на прессе были изготовлены 12 экспериментальных образцов верхняков с различным количеством и расположением ребер жесткости и отличающихся другими параметрами (длина верх-някэ, высота ребра, соединение продольных ребер со стороны открытой части двумя стальными лентами и двумя прутками круглой стали с помощью электросварки).

Силовые испытания верхняков сплошной крепи производились на 500 тонном прессе типа ИПС-500. Верхняк открытой частью вверх устанавливался на передающую нагрузку постель в виде деревянных брусьев и отрезков спецпрофиля, располагаемых поперек верхняка на траверсе пресса.

Для определения нагрузок на . элементы силовые исследования верхняков NN 4,9,11 и 12 производились с установкой на ребрах жесткости семи тензоблоков.

Для перехода от величин давления на тензодатчики к величинам нагрузок на элементы верхняков было принято допущение - всю нагрузку, прилагаемую на верхняк, воспринимает тот элемент его, на датчик которого в результате нагружения существенно повышается давление.

Установлено и принято в допущениях, что максимальные нагрузки имели место на элементе "аб" верхняка N 12 длиной 536 мм, равная 1530 кг и на элементе "вд" верхняка N 9 длиной 668 мм, равная 1730 кг (рис.5).

Для расчетов по допустимым напряжениям эти элементы были рассмотрены, как балки прямоугольного сечения, защемленные по концам, несущие равномерно распределенную по длине нагрузку интенсивностью ql = 25,89 кг/см элемент "вд" верхняка N 9 и <\2 = 28,54 кг/см элемент "аб" верхняка N 12.

Огибающий лист в конструкции верхняка сплошной крепи для определения его прочностных параметров был рассмотрен как совокупность прямоугольных тонких пластинок, примыкающих одна к другой. Их количество равняется количеству квадратов, образуемых ребрами жесткости, которые рассматривались в качестве опорных устройств пластинок, защемленных на них четырьмя краями.

Силовые исследования позволили установить ряд зависимостей, позволяющих разработать порядок выбора и расчета сплошной крепи подготовительных выработок.

е

Рис. 5. Исследования на прессе верхняка 9: а - параметры верхняка; 1 - верхняк открытой частью вниз; 2 - величины прогиба верхняка; 3 - вид сверху с закрытой части; 4 - тензоблоки; 5 - обозначение частей ребер с тензо-_датчиками; б - график прогибов_

Минимальной несущей способностью обладают верхняки, имеющие только продольные ребра жесткости, усиление конструкции дополнительным продольным ребром повышает несущую способность на 140 кг. Введение первого поперечного ребра повышает несущую способность на 420 кг, введение дополнительного продольного ребра при одном поперечном повышает несущую способность также только на 140 кг.

Применение в конструкции второго поперечного ребра позволяет повысить несущую способность на 480 кг.

Введение дополнительного продольного ребра при двух поперечных повышает несущую способность на 1270 кг.

Уменьшение высоты ребра жесткости на 1 см снижает несущую способность верхняка в 0,09 раза, при увеличении - повышает в 0,1112 раза.

Увеличение длины верхняка на 1 см снижает несущую способность на 3,5 кг при четырех продольных и одном поперечном и на 1,62 кг при четырех продольных и двух поперечных.

Увеличение ширины верхняка крепи (с увеличением расстояния между поперечными-ребрами) вп раз против базовой (0,8 м) приводит к снижению его несущей способности в такое же количество раз при любом количестве поперечных ребер.

Увеличение толщины ребер жесткости на 1 мм (против 3 мм в базовом варианте) позволяет повысить несущую способность верхняков в 1,33 раза, на 2 мм - в 1,66 раза.

Увеличение диаметра облегчающих отверстий в ребрах на 10 мм, против 60 мм в базовом варианте, снижает несущую способность верхняка в 0,838 раза, а при уменьшении на 10 см повышает ее в 1,116 раза.

Увеличение длины элемента поперечного ребра вдвое снижает несущую способность верхняка в четыре раза. Повышение механической прочности материала ребер на 300 кг/см (замена Ст.2 базового варианта на Ст.З) повышает несущую способность верхняка в 1,136 раза, на 1000 кг/см2 (Ст.5) - в 1,45 раза.

На основании метода определения прочностных параметров прямоугольных тонких пластинок установлено: что

при увеличении толщины огибающего листа верхняка, при сохранении других параметров базового варианта, до 1,5 мм несущая способность верхняка возрастает в 3,4 раза, до 2 мм , - в 8 раз, одновременно

повышение механической прочности материала огибающего листа за счет замены Ст.2 на Ст.З повышает несущую способность" верхняка в 1,05 раза на Ст.5 - в 1,158 раза.

Результаты исследований верхняков сплошной крепи в комплекте на стенде и силовые исследования на прессе имеют существенную органическую связь.

На основании выполненных исследований определена несущая способность верхняков (табл. ) при базовых параметрах: ширина 0,8 м, высота ребра жесткости - 100 мм, толщина ребер жесткости - 3 мм, толщина огибочного листа - 1 мм, допустимое напряжение стали N 2 ребер жесткости и огибочного листа - 2200 кг/см2, диаметр облегчающих отверстий в ребрах - 60 мм, количество отверстий в продольном ребре 8 шт. через 87,5 мм, в поперечном- 16 шт. через 135 мм (по центрам).

Таблица

Несущая способность верхняков сплошной крепи_

Схема ребер жесткости Несущая способность верхняков, Р0, при длине в свету, м

2,0 2,36 . 2,74 3,14

1230 1110 - -

N 1

N3 1370 1250 - -

N4 1510 1390 1260 -

N5 1650 1530 . 1400 -

1860 1730 1700 -

N9

- 3000 2940 2875

N 10

•

3480 3420 3355

N 13 N 14 - 4270 4210 4145

- - 4750 4685

N 15

Проверочный расчет ширины верхняка "Ь" в комплекте сплошной крепи необходимо производить по несущей способности его,, в зависимости от ширины выработки вечерне, крепости вмещающих пород, степени влияния очистных работ и глубины заложения выработки по формуле:

, _ • ГлрКоКрКгрКтсКлрКпаК0бКшКгр

где:

Р0 - несущая способность верхняка крепи (табл. ), кг; Ка -коэффициент влияния очистных работ: для выработок,

проводимых по породе, а также для выемочных выработок, погашаемых по мере подвигания очистного забоя Ка=3; для выработок, поддерживаемых в зоне очистных работ,

2, 17 -коэффициент повышения несущей способности верхняка

сплошной крепи при работе его в комплекте крепи; Кр - коэффициент условий работы крепи, учитывающий характер

распределения давления окружающих пород на ее элементы, а также неравномерность нагрузки на отдельные секции крепи (верхняки). В условиях устойчивых, труднообрушаемых пород кровли Кр= 1,25; при породах средней устойчивости Кр=1; при слабоустойчивых породах .ЙГр=0,8, в местах геологических нарушений Кр=0,6; Ктр - коэффициент повышения несущей способности верхняка при увеличении толщины ребер жесткости, Ктр=1 при толщине 3 мм, Ктр=1,33 при толщине - 4 мм и Ктр=1,66 при толщине 5 мм. Базовый материал Ст.2; Квр - коэффициент изменения несущей способности верхняка при изменении высоты ребер жесткости. АГ,Р=1 при 11=10 см При увеличении высоты на 1 см Квр=1,29, при уменьшении К1Р =0,723;

Кто - коэффициент повышения несущей способности верхняка при

увеличении толщины огибочного листа. Кто= 1 при толщине листа

1 мм; Кто=3,4 при толщине листа 1,5 мм; Кт= 8 - при толщине листа

2 мм;

Кпр - коэффициент повышения несущей способности верхняка при

повышении механической прочности материала ребер жесткости. При Ст.2 -Кпр-1; при Ст.З -Кв= 1,136; Ст.4 - 1,27; Ст.5 - Кпр =1,45; Кпо - коэффициент повышения несущей способности верхняка при

повышении механической прочности материала огибочного листа. При Ст.2 Кп= 1; при Ст.З Кп= 1.05; при Ст.4 - ^„=1,105; при Ст.5

Коб - коэффициент изменения несущей способности верхняка при изменении диаметра облегчающего отверстия в ребрах жесткости. Коб= I при отверстиях диаметром 6 см. При уменьшении диаметра на 1 см АГ0<г=1,116, увеличении - Кое=Ъ$Ъ%\ Кш -коэффициент изменения несущей способности верхняка при

изменении его ширины (пролета) против 0,8 м (базового размера). Увеличение ширины в п раз приводит к снижению несущей способности в такое же количество раз Кш=1,0 при ширине 0,8 м; fnv - приведенный коэффициент крепости вмещающего выработку

массива пород; 1 - наибольшая ширина выработки вчерне; у - объемный вес пород в контуре свода обрушения, кг/смЗ; Кг- коэффициент, учитывающий глубину расположения выработки от

поверхности (Н), Кг = Кф - коэффициент, учитывающий форму крепи

К -Ь-к* ~ 41

где Ьс - длина верхняка в свету, м '

Ьс- высота выработки в свету, му Обычно / = Ьс + 650аш, К, - коэффициент запаса, целесообразно принимать равный 1,4-1,5,

Из таблицы выбирается конструкция верхняка и его несущая способность и производится проверочное определение ширины "Ь" без применения понижающих и повышающих несущую способность коэффициентов. При получении ширины более принятой в пределах 10%, выбранная конструкция считается приемлемой. При большей разнице путем подбора коэффициентов величины приводятся в соответствие.

Правомерен второй путь проверочного расчета: для конкретных горно-геологических и горно-технических условий производится расчет несущей способности верхняка крепи Р0 без применения повышающих или понижающих коэффициентов при принятой ширине верхняка "Ь". По полученной величине производится выбор верхняка по таблице. При значительном несоответствии расчетной и табличной величин предусматриваются изменения в конструкции в соответствии с принятыми понижающими или повышающими коэффициентами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная задача создания новой сплошной трапециевидной крепи для выемочных штреков, состоящей из верхняков в виде пространственных металлических конструкций из тонкого листового материала и стоек, позволяющей значительно снизить трудоемкость и материалоемкость работ при повышении их безопасности.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Сплошная крепь, состоящая из верхняков, выполненных из тонкой листовой стали в виде пространственных конструкций, имеющих связи между собой в опорах на стойки и в нескольких точках пролета с помощью клиновых соединений, и стоек, представляет собой сплошную, единую в целом, эластичную и равномерно прочную систему.

При возникновении нагрузки на один из пролетов крепи он несет около 45-46% ее, а остальная нагрузка передается им на соседние верхняки по три с каждой стороны. Четыре стойки, на которые опирается верхняк с приложенной к нему нагрузкой, несут только часть ее в пределах 47-48%, остальная нагрузка передается соседними и последующими верхняками системы на соседние минимум шесть рядов стоек - по три с каждой стороны. Величина передаваемой нагрузки на соседние верхняки определяется способностью к этому соединений их между собой.

2. Приложение нагрузки на один из верхняков комплекта сплошной крепи приводит к возникновению напряжений в элементах как нагружаемого верхняка, так и расположенного рядом с ним и имеющим с ним механическую связь, а также и второго от нагружаемого. При этом большим деформациям в сравнении с продольными, а, следовательно, и большим нагрузкам подвергаются средние поперечные ребра жесткости.

3. Исследования величин и изменений нагрузок на элементы комплекта смешанной крепи показали, что совокупность из четырех крепежных рам нельзя рассматривать как комплект, так как при приложении нагрузкТ! на одну из рам ее воспринимает данная рама. Такое положение определяется отсутствием средств связи между рамами. Перетяжка кровли выработки различными материалами, а также деревянные распоры между рамами не могут обеспечить эту передачу.

4. Установлены зависимости несущей способности верхняков сплошной крепи от параметров элементов конструкции.

5. Для практического применения сплошной крепи при проведении выработок разработана методика ее расчета и выбора. Определена область применения предложенной крепи, которая распространяется на горизонтальные и наклонные выработки сроком службы до трех лет, проводимые по пологим к наклонным пластам как вне зон, так и в зонах влияния очистных работ при ожидаемых вертикальных смещениях окружающих пород не более 200 мм.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:.

1. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Направление совершенствования крепи выработок трапециевидной формы // Тезисы докладов научно-практической конференции, посвященной 40-летию КузПИ. -Кемерово: КузПИ.-1990.-С.48-49.

2. Егоров П.В., Андрианов А.П., Кухаренко Е.В., Баранов В.А., Егошин В.В., Лудзиш B.C. Крепление и поддержание подготовительных выработок.-Кемерово.: Издательство "Притомское, 1991.-138 с.

3. Егошин В.В., Кухаренко Е.В., Александрович И.Ф. Проблемы подготовительных работ на шахтах концерна "Северокузбассуголь".-Сб.(обзор) ЦНИЭИуголь, М., 1992.-72 с.

4. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Использование рабочего времени -и трудоемкость процессов при проведении подготовительных выработок // Совершенствование технологических процессов при подземной разработке месторождений. Сб.науч.тр./Кузбасск.поли-техн.ин-т.-Кемерово, 1992.-е. 106-109.

5. Егошин В.В., Кухаренко Е.В., Александрович И.Ф. Проведение и поддержание выработок на шахтах концерна ТСеверокуз-бассуголь":-Кемерово.:Кемеровское книжное издательство, 1992 - 184 с.

6. Егошин В.В., Кухаренко К.В. Травматизм при проведении и креплении выработок // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых. Сб. научн.тр. 6/ Ассоциация Кузбассуглетехнология.-Кемерово, 1992- с.54-61.

7. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Ухудшение безопасности работ при проведении и креплении выработок // Вопросы безопасности горных работ на угольных предприятиях. Сб. научн. тр. /ВостНИИ. - Кемерово, 1993.8. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Определение необходимого

объема проведения выработок на планируемый период//Вопросы отработки крутых угольных пластовг Сб.научн.тр./КузНИУИ.-Про-копьевск, 1993.-е. 108-116.

9. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Сплошная смешанная трапециевидная крепь//Геомеханические основы подземной разработки полезных ископаемых: Сб.научн.тр./Кузбас.госуд.техн.университет.-Кемерово, 1993-C.65-71.

10. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Исследование работы сплошной смешанной трапециевидной крепи//Геомеханические основы подземной разработки полезных ископаемых. Сб.научн.тр./Кузбас.го-сударств.техн.университет.-Кемерово, 1993.-е. 101 -106.

11. Временная инструкция по применению сплошной крепи на шахтах АО "СеверокузбассугольТВ.В.Егошин, Е.В.Кухарекко, И.Ф. Александрович - Кемерово: АО "Северокузбассуголь", 1994.-с. 17.

12. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Совершенствование трапециевидных крепей//Совершенсггвование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых. Сб.научн.тр. 9 / Ассоциация Кузбассуглетехнология.-Кемерово, 1995.-С.36-41

13. Патент 1804561 СССР Е 21 Д Ш14. Рамная крепь/ В В.Егошин, Е.В.Кухаренко. 0публ.22.03.93. Бюл. 11.

14. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Нагрузка на элементы верх-няков сплошной крепи//Проблемы подземной разработки полезных ископаемых. Сб.научн.трЛСузбас.государств.техн.университет.-Кемерово, 1995 (в печати).

15. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Деформации верхняков сплошной крепи// Проблемы подземной разработки полезных ископаемых. Сб.научн.тр./Кузбас.государств.техн.университет.-Кемерово, 1995 (в печати).