Назимко В.В., Кусень А.Б., Захарова Л.М. Эволюция крутящих и изгибающих моментов в спецпрофиле рамных крепей в процессе их пластического деформирования

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2018
Категорія: Геотехнічна механіка. 2018. № 143

Geoteh. meh., 2018, 143, 60-69

https://doi.org/10.15407/geotm2018.143.060

ЭВОЛЮЦИЯ КРУТЯЩИХ И ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ В СПЕЦПРОФИЛЕ РАМНЫХ КРЕПЕЙ В ПРОЦЕССЕ ИХ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

1Назимко В.В., 2Кусень А.Б.,1Захарова Л.М.

1Институт физики горных процессов НАН Украины, 2ЗАО «Донецксталь» - металургический завод»

УДК 622.281.9

Язык: Русский

Аннотация.

Цель этого исследования состояла в том, чтобы проследить эволюцию крутящего момента и изгибающих моментов рамной арочной податливой крепи при необратимых деформациях профиля во время активных сдвижений пород окружающих выработку. Эта работа выполнена согласно гранта 0117U002193 НАН Украины.

Предыдущие исследования показали, что рамное крепление широко используется при подземной разработке, особенно при добыче угля. Наиболее интенсивные необратимые деформации рамного крепления происходят в зоне опорного давления в пределах выемочной выработки и при активных смещениях вмещающих пород позади выемочной выработки. Самая опасная деформация рамного крепления - пластическое продольное скручивание профиля рамы. Эта деформация сопровождается пластическим изгибом как прямым, так и косым. Платформа FLAC3D использовалась для моделирования взаимодействия рамы и окружающего массива горных пород. Основополагающий закон Мора-Кулона был принят для имитации поведения горного массива, а модель Мизеса имитировала пластическую деформацию профиля рамного крепления. Граничные условия представлены глубиной разработки 800 м. Начальное состояние системы было рассмотрено с использованием последовательных состояний массива горных пород. Сначала было установлено геостатистическое состояние массива горных пород. Во-вторых, было смоделировано движение выемочной выработки, а затем на её контуре было установлено рамное крепление.

Впервые проведено наблюдение, когда хаотическое развитие скручивающих и изгибающих моментов было зарегистрировано во время начальных деформаций рамы. Однако, устойчивые образцы моментов были сформированы, поскольку необратимое движение вмещающих пород развивалось вокруг выработки. Критические точки на профиле, где были зарегистрированы пластические деформации, совпадали с максимумами градиентов кручения. Эти скручивающие деформации вызвали расхождение рамных крепей, что снизило несущую способность рамы на 20% и даже больше. Таким образом, конкретная задача заключается в том, чтобы предотвратить деформаций в виде продольного скручивания профиля рамного крепления.

Ключевые слова:

горное давление, горная выработка, рамная крепь, пластическая деформация, скручивание, изгиб.

Список  литературы

1. Kang H. Support technologies for deep and complex roadways in underground coal mines: a review // International Journal of Coal Sciences Technology. 2014. № 1(3). Pp. 261–277.

2. Ma R., Li G., Zhang N. Analysis on mechanism and key factors of surrounding rock instability in deeply inclined roadway affected by argillation and water seepage // International Journal of Mining Science and Technology. 2015. № 25(3). Pp. 465-471.

3. Khalimendik U.M., Khalimendik V.U., Zakharova L.M. Bench testing of a steel yielding frame support // Naukovyi Visnyk NHU. 2018. № 4. Pp. 86-91.

4. Zakharova L.M. Generating of dissipative structures during ground irreversible movement // Transactions of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University. 2017. № 4(105). Pp. 118-123.

5. Zacharov V.S., Hohotva A.I., Nazimko V.V., Zakharova L.M, Sazhnev V. P. Ground behavior investigation during roof fall in a roadway // 30th International Conference of Safety in Mines Research Institutes. Joganesburg: The South African Institute of mining and metallurgy. (2003, October). Pp. 173-185.

6. Farmani M.A., Ghassemieh M. Steel beam-to-column connections equipped with SMA tendons and energy dissipating devices including shear tabs or web hourglass pins // Journal of Constructional Steel Research. 2017.  № 135. Pp. 30-48

7. Zakharova, L.М. Modeling of the Irreversible Deformation of Soils and Rock Masses by the Methods of the Theory of Elasticity // Materials Science. 2018. № 53. Pp. 1-8.

8. Griniov V., Zakharova L., Diedich I., Nazymko V. Distant interaction of rock mass clusters around underground opening // Min. miner. depos. 2017. № 11(2). Pp.79-83.

9. FLAC3D Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions. 2015. Itasca. 213 p.

10. Cundall P.A. Explicit Finite Difference Methods in Geomechanics. Numerical Methods in Engineering // Proceedings of the EF Conference on Numerical Methods in Geomechanics, 1976. Blacksburg, Virginia. Vol. 1. Pp. 132-150.

11. Zakharova L.M. Close interaction of rock fragments in underground roadway during irreversible movement of surrounding rock mass // Metallurgical and Mining Industry. 2017. 6. Pp. 40 - 43.

Об авторах

Назимко Віктор Вікторович, доктор технічних наук, головний науковий співробітник Інституту фізики гірничих процесів НАН України, м. Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Захарова Людмила Миколаївна,доктор технічних наук, науковий співробітник Інституту фізики гірничих процесів НАН України, м. Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Кусень Олексій Богданович,магістр, Закрите акціонерне товариство «Донецьксталь металургійний завод», м. Покровськ, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.