Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород
В статье приведены результаты лабораторных исследований углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород по двум различным поверхностям, в качестве которых использовалась нержавеющая и эмалированная сталь. Представлены данные основных физико-механических свойств пород отобр...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2014
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137454 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород / А.Г. Кошка, Д.С. Малашкевич, Р.Р. Щелканов // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 118. — С. 157-167. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-137454 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1374542018-06-18T03:09:45Z Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород Кошка, А.Г. Малашкевич, Д.С. Щелканов, Р.Р. В статье приведены результаты лабораторных исследований углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород по двум различным поверхностям, в качестве которых использовалась нержавеющая и эмалированная сталь. Представлены данные основных физико-механических свойств пород отобранных при проведении одного из штреков ОДО «Шахта «Белозерская». На основе метода планирования эксперимента установлено необходимое количество опытов для получения достоверных результатов. Приводится описание лабораторной установки для изучения закономерностей движения различных закладочных материалов под действием собственного веса. Получены зависимости изменений минимальных углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения от гранулометрического состава и влажности пород, а также типа используемой поверхности скольжения. У статті наведено результати лабораторних досліджень кутів самопливного руху і коефіцієнтів тертя ковзання шахтних порід по двох різних поверхнях, в якості яких використовувалася нержавіюча та емальована сталь. Представлені дані основних фізикомеханічних властивостей порід відібраних при проведенні одного з штреків «СДВ «Шахта «Білозерська». На основі методу планування експерименту встановлена необхідна кількість дослідів для отримання достовірних результатів. Наводиться опис лабораторної установки для вивчення закономірностей руху різних закладних матеріалів під дією власної ваги. Отримано залежності мінімальних кутів самопливного руху і коефіцієнтів тертя ковзання від гранулометричного складу і вологості порід, а також типу використовуваної поверхні ковзання. Results of laboratory investigations of gravity motion angels and sliding friction coefficients on two different surfaces - noncorrosive steel and porcelain-enameled steel - are given. Data of basic physical and mechanical properties of the rocks sampled during developing one of the drifts in the “Belozerskaya Mine” are shown. With the help of method of experiments planning a concrete number of experiments required for obtaining true results was determined. Laboratory facilities are described which were used for studying basic laws of different backfill materials moving under the action of own weight. Dependences between minimal angels of gravity motion, sliding friction coefficients, grain composition and moisture content, as well as type of friction surface used are also given. 2014 Article Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород / А.Г. Кошка, Д.С. Малашкевич, Р.Р. Щелканов // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 118. — С. 157-167. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137454 622.273.216 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В статье приведены результаты лабораторных исследований углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород по двум различным поверхностям, в качестве которых использовалась нержавеющая и эмалированная сталь. Представлены данные основных физико-механических свойств пород отобранных при проведении одного из штреков ОДО «Шахта «Белозерская». На основе метода планирования эксперимента установлено необходимое количество опытов для получения достоверных результатов. Приводится описание лабораторной установки для изучения закономерностей движения
различных закладочных материалов под действием собственного веса. Получены зависимости изменений минимальных углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения от гранулометрического состава и влажности пород, а также типа используемой поверхности скольжения. |
| format |
Article |
| author |
Кошка, А.Г. Малашкевич, Д.С. Щелканов, Р.Р. |
| spellingShingle |
Кошка, А.Г. Малашкевич, Д.С. Щелканов, Р.Р. Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Кошка, А.Г. Малашкевич, Д.С. Щелканов, Р.Р. |
| author_sort |
Кошка, А.Г. |
| title |
Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород |
| title_short |
Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород |
| title_full |
Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород |
| title_fullStr |
Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород |
| title_full_unstemmed |
Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород |
| title_sort |
исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137454 |
| citation_txt |
Исследование углов самотечного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород / А.Г. Кошка, Д.С. Малашкевич, Р.Р. Щелканов // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 118. — С. 157-167. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT koškaag issledovanieuglovsamotečnogodviženiâikoéfficientovtreniâskolʹženiâšahtnyhporod AT malaškevičds issledovanieuglovsamotečnogodviženiâikoéfficientovtreniâskolʹženiâšahtnyhporod AT ŝelkanovrr issledovanieuglovsamotečnogodviženiâikoéfficientovtreniâskolʹženiâšahtnyhporod |
| first_indexed |
2025-07-10T03:51:44Z |
| last_indexed |
2025-07-10T03:51:44Z |
| _version_ |
1837230465947271168 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
157
УДК 622.273.216
Кошка А.Г., канд. техн. наук,
Малашкевич Д.С., аспирант,
Щелканов Р.Р.
(Государственное ВУЗ «НГУ»)
ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛОВ САМОТЕЧНОГО ДВИЖЕНИЯ И
КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ШАХТНЫХ ПОРОД
Кошка О.Г., канд. техн. наук,
Малашкевич Д.С., аспірант,
Щелканов Р.Р.
(Державний ВНЗ «НГУ»)
ДОСЛІДЖЕННЯ КУТІВ САМОПЛИВНОГО РУХУ ТА
КОЕФІЦІЄНТІВ ТЕРТЯ КОВЗАННЯ ШАХТНИХ ПОРІД
Koshka A.G., PhD. (Tech.),
Malashkevych D.S., Doctoral Student,
Schelkanov R. R.
(State H E I «NMU»)
INVESTIGATION OF GRAVITY MOTION ANGELS AND SLIDING
FRICTION COEFFICIENTS OF THE MINE ROCKS
Аннотация. В статье приведены результаты лабораторных исследований углов самотеч-
ного движения и коэффициентов трения скольжения шахтных пород по двум различным по-
верхностям, в качестве которых использовалась нержавеющая и эмалированная сталь. Пред-
ставлены данные основных физико-механических свойств пород отобранных при проведе-
нии одного из штреков ОДО «Шахта «Белозерская». На основе метода планирования экспе-
римента установлено необходимое количество опытов для получения достоверных результа-
тов. Приводится описание лабораторной установки для изучения закономерностей движения
различных закладочных материалов под действием собственного веса. Получены зависимо-
сти изменений минимальных углов самотечного движения и коэффициентов трения сколь-
жения от гранулометрического состава и влажности пород, а также типа используемой по-
верхности скольжения.
Ключевые слова: оставление пород, коэффициент трения скольжения, планирование
эксперимента, поверхность скольжения.
Ежегодно при разработке угольных месторождений Украины подземным
способом на поверхность выдается, около 40 млн. т породы, которая складиру-
ется в отвалы разной формы и размеров. Техногенные отходы занимают огром-
ные площади плодородных земель и являются источником ухудшения экологи-
ческого состояния в угледобывающих регионах.
Одним из способов решения сложившейся проблемы может служить остав-
ление пустых пород в шахте.
© А.Г. Кошка, Д.С. Малашкевич, Р.Р. Щелканов, 2014
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
158
Использование породы от внутришахтных источников для возведения за-
кладочных массивов способствует эффективной охране и поддержанию горных
выработок, минимизируя негативные проявления горного давления [1].
Технологии закладочных работ достаточно известны в мире. Основными
видами закладки, применяемыми на горнодобывающих предприятиях, являют-
ся: самотечная, механическая, гидравлическая и пневматическая. Однако мно-
гие из них имеют ограниченное применение в основном по причине высокой
стоимости, недостаточного технического совершенства и сложности выполне-
ния операций. Наименее затратным и трудоемким является самотечный способ
закладки выработанного пространства, который не требует дополнительной
механизации, людских и материальных ресурсов [2].
Однако область применения самотечного способа ограничена круто-
наклонными и крутыми пластами. Использование же предлагаемого способа
размещения пустых пород в выработанном пространстве на наклонных и поло-
гих пластах сдерживают силы трения, возникающие между перемещаемым ма-
териалом и поверхностью скольжения. Основной их характеристикой является
коэффициент трения µ.
В справочной литературе можно найти величины коэффициентов трения для
соответствующих пар трущихся материалов, однако представленные данные не
учитывают многих факторов, таких как: гранулометрический состав сыпучего
материала, его влажность, тип поверхности скольжения. Недостаточные и не-
достоверные сведения о фрикционных характеристиках, в качестве которого
рассматривается шахтная порода, получаемая при проведении горных вырабо-
ток и от присечек в очистных забоях, ограничивает область применения само-
течного способа закладки на угольных шахтах.
Цель данной работы – установить зависимость значений минимальных уг-
лов самотечного движения и коэффициента трения скольжения шахтной поро-
ды от ее свойств и типа используемой поверхности скольжения.
В качестве закладочного материала использована шахтная порода получен-
ная при проходке 1 южного вентиляционного штрека бремсберга №3, пл 8l гор.
550м ОДО «Шахта «Белозерская».
Отбор проб породы производился непосредственно в шахте. Все операции
по отбору, консервации, транспортированию и хранению образцов горных по-
род выполнялись согласно ГОСТ 12071-2000. Непосредственно в шахтных ус-
ловиях для получения однородных классов по крупности производился рассев
материала на ситах с диаметрами отверстий 2, 5, 7, 10, 20, 40, 60 и 100 мм. В ре-
зультате установлено, что максимальная крупность куска породы при проходке
штрека комбайном ГПКС не превышает 150 мм. Каждый класс отсеянных по-
род распределялся по отдельным контейнерам с соответствующими записями
на корпусе. Приготовленные пробы пород для сохранения их первоначальной
влажности выносились из забоев в герметичных, непрозрачных контейнерах.
Распределение пород по крупности представлены в виде гистограммы на рис. 1.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
159
Рисунок 1 - Распределение пород по крупности
Отобранные породы представлены в основном аргиллитами (80%) и алевро-
литами. Коэффициент крепости аргиллитов составляет f = 2-3, алевролитов f =
3-4 по шкале М.М. Протодьяконова. В табл. 1, приведены основные физико-
механические свойства отобранных пород.
Таблица 1 – Основные физико-механические свойства отобранных пород
Наименование показателей Значения
Петрографический состав, %
- аргиллиты
- алевролиты
80
20
Плотность, т/м
3
2,4-2,5
Насыпная объемная масса, т/м
3
1,45-1,55
Содержание горючих веществ, % 5-7
Предел прочности на одноосное сжатие, МПа
- аргиллиты
- алевролиты
21-31
30-39
Угол естественного откоса, град 36-42
Для описания формы куска использовалась методика [3], основанная на от-
ношении длины и ширины куска породы относительно ширины D/S и H/S, где
D – длина (наибольший размер), S- ширина (средний размер) и H-ширина (наи-
меньший размер). Размеры определяются по трем взаимно перпендикулярным
направлениям.
В зависимости от их значения, куски породы подразделяются на шесть ти-
повых форм:
1) кубическая: D/S 1...1,3, H/S = 0,7…1;
2) плитчатая: D/S 1...1,3, H/S = 0,3...0,7;
8,5
6 6,4
8,2
12,3
15
17,6
15,8
10,2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0-2 2-5 5-7 7-10 10-20 20-40 40-60 60-100 >100
С
о
д
ер
ж
а
н
и
е,
%
Крупность, мм
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
160
3) пластинчатая: D/S 1...1,3, H/S = < 0,3;
4) столбчатая: D/S1,3, H/S=0,7…1;
5) удлиненно-плитчатая: D/S>1,3, H/S=0, 3...0, 7;
6) удлиненно-пластинчатая: D/S>1,3, H/S<0,3.
Исходя из приведенной классификации, в большинстве случаев образцы
отобранной породы имеют удлиненно-плитчатую (54%), реже плитчатую
(22%), кубическую (11%) и столбчатую (8%) форму, остальные 5% приходится
на пластинчатую и удлиненно-пластинчатую форму.
Определение естественной влажности отобранной шахтной породы прово-
дилось на кафедре химии «Национального горного университета». Влажность
отобранных проб определялась весовым способом согласно ГОСТ 28268-89.
Используемое лабораторное оборудование представлено на рис. 2.
1- набор бюксов; 2- аналитические весы; 3-сушильный шкаф; 4 эксикатор
Рисунок 2 –Лабораторное оборудование для определения влажности пород
Данный способ основывается на разности массы пробы до высушивания и
после. Исследуемая шахтная порода помещалась отдельными порциями в алю-
миниевые бюксы 1, массы которых определяли заранее. Все взвешивания про-
водились на аналитических весах с точностью до 0,001 г. Затем бюксы с пробой
помещались в сушильный шкаф 3, где выдерживались при t = 100-105°C в те-
чение 1-2 ч. После просушивания бюксы охлаждались в эксикаторе 4, на дне
которого находился хлористый кальций (в течение 30-40 мин). Влажность об-
разцов рассчитывалась по формуле
,100W
gg
gg
02
21
% (1)
гдеg
1
– масса бюкса с крышкой и грунтом до высушивания, г; g
2
– масса бюкса
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
161
с грунтом, после высушивания до постоянной массы, г; g
0
– масса бюкса с
крышкой без грунта, г.
В таблице 2 представлены результаты вычислений естественной влажности
шахтной породы по классам.
Таблица 2 – Естественная влажность исследуемой шахтной породы
Крупность поро-
ды, мм
0-2 2-5 5-7 7-10 10-20 20-40 40-60 60-100
Влажность, % 3,15 3,04 2,68 2,52 2,11 1,83 1,64 1,21
Из табл. 2 видно, что естественная влажность отобранных пород незначи-
тельна и составляет от 1,21 до 3,15%, что ограничивает границы исследуемых
зависимостей. Поэтому для проведения экспериментальных исследований по
изучению фрикционных характеристик пород дополнительно подготавливались
образцы крупностью от 5 до 20 мм с различной влажностью от 1 до 20%.
Коэффициенты трения скольжения для различных пар трущихся материалов
определялись опытным путем на специально созданном стенде для изучения
закономерностей движения различных закладочных материалов под действием
собственного веса. Общий вид стенда представлен на рис. 3.
Рисунок 3 – Общий вид стенда для исследования коэффициентов трения скольжения
Лабораторная установка представляет собой наклонную платформу, на ко-
торой устанавливают сменные поверхности скольжения, с прикрепленным на
ней угломером с классом точности прибора – 2. В качестве поверхности сколь-
жения использовалась нержавеющая и эмалированная сталь.
Конструкция стенда позволяет регулировать углы наклона платформы в
диапазоне от 0 до 90°. Рукояткой домкрата производят плавное изменение угла
наклона платформы до 45°. В конце поверхности скольжения установлен по-
родный ящик, который служит для сбора и предотвращения вылета кусков по-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
162
роды за пределы установки.
Для определения начальных углов скольжения платформу устанавливали в
горизонтальное положение и размещали на поверхности скольжения испытуе-
мый образец породы. Ручкой домкрата плавно и без рывков увеличивали угол
наклона платформы до начала равномерного его движения по поверхности
скольжения, измеряя при этом время прохождения каждым образцом участка
фиксированной длины.
Коэффициент трения скольжения определялся по формуле
cost2g
L2
tgск , (2)
где α – угол наклона плоскости, град; L – путь пройденный образцом, м; t –
время прохождения образцом пути, с.
При проведении опытов особое внимание уделялось виду движения каждого
единичного образца по наклонной поверхности скольжения. Результаты счита-
лись не верными, в случае перекатывания образца по поверхности, т.е. в том
случае, когда трение скольжения переходило в трение качения.
Необходимое количество дополнительных опытов, подтверждающее досто-
верность полученных результатов определялось по установочной серии пред-
варительных опытов, используя выражение
)
g
(
2
t 2N
, раз (3)
где t 2 – коэффициент Стьюдента; η – коэффициент вариации, %; g – допусти-
мое отклонение.
Коэффициент вариации определялся по следующей формуле
100
x
, % (4)
где σ – среднее квадратичное отклонение из серии опытов; x – среднеарифмети-
ческое значение величины.
Среднеарифметическое значение искомой величины определяется по форму-
ле
n
1i
ix
n
1
x , град (5)
Среднее квадратичное отклонение одного опыта из серии определялось по
формуле
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
163
n
1i
2
i
x
1n
1
x (6)
Используя коэффициент вариации, характеризующий надежность получен-
ных значений при принятой точности P = 0,9, определялось приближенное зна-
чение искомой величины
m
txx
, град (7)
Исходя из предварительной выборки значений начальных углов скольжения
исследуемых образцов – x1
, x2
, x3
, x4
, x5
в зависимости от ее крупности и
типа поверхности скольжения, установлено необходимое число дополнительных
опытов, которое выполнялось для каждого варианта. Требуемое количество опы-
тов для каждой серии экспериментов при допустимой ошибке измерений 10%
приведено в табл. 3.
Таблица 3 – Количество опытов N для получения достоверных результатов эксперимента
Крупность, мм x1
x2
x3
x4
x5
η,% N, раз
0-2
26
29
26
32
27
31
28
30
27
29
1,24
1,72
7
14
2-5
20
24
19
25
21
24
19
26
20
24
1,69
1,45
12
9
5-7
18
22
17
24
28
23
19
22
17
23
1,88
1,46
16
10
7-10
17
22
17
22
17
23
18
24
17
22
1,04
1,58
5
11
10-20
18
23
19
24
18
22
18
23
17
22
1,57
1,46
11
10
20-40
18
24
19
23
19
22
20
24
19
24
1,48
1,52
10
10
40-60
20
24
20
23
19
23
18
25
19
24
1,74
1,4
13
9
60-100
20
25
20
23
19
25
19
25
20
24
1,11
1,46
6
9
В числителе – значения для нерж. стали, в знаменателе – эмалированной стали
После подстановки соответствующих величин в формулу (7) получим
5,0xx
Таким образом, для получения достоверных результатов необходимо было
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
164
произвести от 6 до 16 опытов для каждого класса пород, при этом погрешность
измерений оставляла 30 угловых минут.
Ниже приведены результаты лабораторных исследований минимальных уг-
лов самотечного движения и коэффициенты трения скольжения отобранных об-
разцов шахтной породы по двум различным типам поверхности скольжения
принятых к рассмотрению.
На рис. 4 представлен график изменения минимального угла самотечного
движения образцов породы, в зависимости от ее класса крупности и влажности, а
также типа используемой поверхности скольжения.
В числителе – поверхность скольжения, знаменателе – крупность породы, мм
Рисунок 4 – График зависимости угла самотечного движения образцов от крупности породы
ее влажности и типа используемой поверхности
Как показали результаты экспериментов, минимально возможный угол са-
мотечного движения породы составляет 18°00´ 30 ,́ что обеспечивается при
влажности породы 2%, крупностью 10-20 мм и использования в качестве по-
верхности скольжения эмалированной стали. Для нержавеющей стали этот по-
казатель равен 23°00´ 30´. При увеличении крупности исследуемого материа-
ла, минимальный угол самотечного движения породы по принятой поверхности
скольжения уменьшается. Разница между его значениями для крупного класса
(60-100 мм) и мелких (0-2 мм) фракций составляет: для нержавеющей стали –
4°00´ 30´, для эмалированной поверхности – 7°30´ 30´.
С ростом влажности исследуемой породы минимальный угол самотечного
движения увеличивается, причем максимальные его значения достигаются при
влажности 12-15%. Дальнейшее повышение влажности приводит к размоканию
породы, которая переходит в состояние текучести, при этом значение мини-
мального угла самотечного движения по поверхности скольжения снижается на
10
15
20
25
30
35
40
45
50
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
У
го
л
с
а
м
о
т
еч
н
о
го
д
в
и
ж
ен
и
я
,
г
р
а
д
Влажность, %
нерж. сталь/5-7
эмалир. сталь/5-7
нерж. cталь/7-10
эмалир. сталь/7-10
нерж. сталь/10-20
эмалир. сталь/10-20
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
165
5-10%. Переувлажнение пород вызывает образование «водяной подушки», ко-
торая играет роль смазки между породой и поверхностью скольжения.
Исследованиями установлено, что при влажности шахтной породы 13-14%
наблюдаются наибольшие значения углов, при которых обеспечивается движе-
ние материала под действием собственного веса, так для нержавеющей стали
этот показатель составляет 47°00´ 30 ,́ эмалированной - 42°00´ 30 .́
Породная мелочь, крупностью 0-5 мм при увлажнении проявляет свои адге-
зионные свойства даже при незначительном увлажнении, прилипая к поверхно-
сти, тем самым вызывая затруднения в проведении опытов. Данный класс по-
род заслуживает отдельных исследований, поэтому в данной статье экспери-
ментальные результаты по этому классу не приведены.
На рис. 5 представлены изменения значения коэффициента трения скольже-
ния от гранулометрического состава и типа поверхности скольжения.
Рисунок 5 – График зависимости коэффициента трения скольжения от исследуемого класса
пород и типа поверхности скольжения
Исходя из аналитической аппроксимации установлено, что зависимость ко-
эффициента трения скольжения от крупности породы описывается квадратич-
ным уравнением вида
cbxx2ay (8)
При этом коэффициент достоверности аппроксимации для нержавеющей
стали составляет R² = 0,82, эмалированной стали R² = 0,84, что свидетельствует
о соответствии трендовой модели экспериментальным данным.
Из графика зависимости видно, что с уменьшением крупности породы, зна-
чения коэффициента трения увеличиваются, при этом его значения для эмали-
рованной стали на 8-12% меньше чем для нержавеющей стали.
y = 0,009x2 - 0,0914x + 0,6307
R² = 0,8235
y = 0,0086x2 - 0,0878x + 0,5237
R² = 0,8455
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0-2 2-5 5-7 7-10 10-20 20-40 40-60 60-100 К
о
эф
.
т
р
ен
и
я
с
к
о
л
ь
ж
ен
и
я
µ
ск
Крупность, мм
нержавеющая сталь эмалированная сталь
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
166
Выводы.
1. На основании лабораторных исследований установлены минимальные уг-
лы самотечного движения и коэффициенты трения скольжения отобранных
шахтных пород в зависимости от крупности, влажности и типа поверхности
скольжения.
2 Зависимость коэффициента трения скольжения от крупности породы опи-
сывается квадратичным уравнением вида: cbxx2ay , при этом достовер-
ность полученных результатов составляет R² = 0,82 - для нержавеющей и R² =
0,84 для эмалированной стали.
3. Наличие влаги в породе значительно изменяет значение минимальных уг-
лов ее самотечного движения, так с ростом влажности до 13-14% наблюдается
увеличение их значений до 47°00´ 30´. Дальнейшее увлажнение образцов при-
водит к снижению соответствующих углов.
4. Использование эмалированной поверхности снижает сопротивление дви-
жению материала, благодаря чему угол самотечной установки может быть сни-
жен на 6-10°, в сравнении с нержавеющей сталью.
5. Возможная область применения самотечного способа оставления пустых
пород может быть расширена на пласты с углами падения до 18°, при исполь-
зовании в качестве средства доставки закладочного материала эмалированных
листов или рештаков.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Волошин, А.И. Теория и практика создания вибрационно-пневматических машин /
А.И. Волошин // Уголь Украины. – 2013. – №2. – С. 8-12.
2. Koshka, O. Surface subsidence during mining thin seams with waste rock storage / O. Koshka,
A. Yavors`kyy, D. Malashkevych // Progressive technologies of coal, coalbed methane, and ore mining,
CRC Press Taylor&Francis Grpoup, London,UK, 2014. pp. 229-234.
3. Ляпцев, С. А. Закономерности разделения минералов на наклонной плоскости фрикционного
сепаратора/ С. А.Ляпцев, В.Я. Потапов, В.В. Потапов [и др.] // Известия Уральского государственно-
го горного университета. – 2014. – №2 (34) – С. 36-40.
4. ГОСТ 12071-2000 «Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и их хранение». - М.: Межго-
сударственный стандарт, 2001.
5. ГОСТ 28268-89 «Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической
влажности». - М.: Межгосударственный стандарт, 2000.
6. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования экспериментов / Ю. П. Грачев,
Ю.М. Плаксин. Москва: ДеЛипринт, 2005. – 296 с.
–––––––––––––––––––––––––––––––
REFERENCES
1. Voloshin, A. (2013), “Theory and practice of vibration-pneumatic machines”, Coal of Ukraine, vol. 2,
pp. 8-12.
2. Koshka O., Yavors`kyy A., and Malashkevych D. (2014), “Surface subsidence during mining thin
seams with waste rock storage”, Progressive technologies of coal, coalbed methane, and ore mining, CRC
Press Taylor&Francis Grpoup, London, pp. 229-234.
3. Lyaptsev, S.A., Potapov, V.J., Potapov, V.V., and Semericov L.A. (2014), “Patterns of mineral sepa-
ration on an inclined plane friction separator”, Izvestiya Uralskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta,
no. 2(34), pp. 36-40.
4. GOST 12071-2000: Grunty. Otbor, upakovka, transportirovanie i ikh khranenie [GOST 12071-2000:
Soils. Selection, packaging, transportation and storage], Interstate standard, Moscow, Russia.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №118
167
5. GOST 28268-89 3 : Pochvy. Metody opredeleniya vlazhnosti, maksimalnoy gigroskopicheskoy
vlazhnosti [GOST 28268-89 3: “Soils. Methods for determination of moisture content, the maximum hygro-
scopic moisture”], Interstate standard, Moscow, Russia.
6. Grachev, Yu. P. and Plaksin, Yu. M. (2005), Matematicheskie metody planirovaniya experimentov
[Mathematical methods for design of experiments], DeLiprint, Moscow, Russia.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторах
Кошка Александр Григорьевич кандидат технических наук, доцент кафедры подземной разра-
ботки месторождений Государственного высшего учебного заведения «Национальный горный уни-
верситет» (ГВУЗ «НГУ»), Днепропетровск, Украина, agkoshka@bk.ru.
Малашкевич Дмитрий Сергеевич, аспирант кафедры подземной разработки месторождений Го-
сударственного высшего учебного заведения «Национальный горный университет» (ГВУЗ «НГУ»),
Днепропетровск, Украина, malashkevich_dima@mail.ru.
Щелканов Роман Русланович, студент горного факультета Государственного высшего учебного
заведения «Национальный горный университет» (ГВУЗ «НГУ»), Днепропетровск, Украина,
romacr9@gmail.com.
About the authors
Koshka Aleksandr Grygorevyh, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor of the
Underground mining department, State Higher Education Institution «National Mining University» (SHEI
«NMU»), Dnepropetrovsk, Ukraine, agkoshka@bk.ru.
Malashkevych Dmitry Sergeevych, Doctoral Student of the Underground mining department, State
Higher Education Institution «National Mining University» (SHEI “NMU”), Dnepropetrovsk, Ukraine,
malashkevich_dima@mail.ru.
Schelkanov Roman Ruslanovich, Student of Mining faculty. State Higher Education Institution «Na-
tional Mining University» (SHEI “NMU”), Dnepropetrovsk, Ukraine, romacr9@gmail.com.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. У статті наведено результати лабораторних досліджень кутів самопливного
руху і коефіцієнтів тертя ковзання шахтних порід по двох різних поверхнях, в якості яких
використовувалася нержавіюча та емальована сталь. Представлені дані основних фізико-
механічних властивостей порід відібраних при проведенні одного з штреків «СДВ «Шахта
«Білозерська». На основі методу планування експерименту встановлена необхідна кількість
дослідів для отримання достовірних результатів. Наводиться опис лабораторної установки
для вивчення закономірностей руху різних закладних матеріалів під дією власної ваги.
Отримано залежності мінімальних кутів самопливного руху і коефіцієнтів тертя ковзання від
гранулометричного складу і вологості порід, а також типу використовуваної поверхні ков-
зання.
Ключові слова: залишення порід, коефіцієнт тертя ковзання, планування експерименту,
поверхня ковзання.
Abstract. Results of laboratory investigations of gravity motion angels and sliding friction co-
efficients on two different surfaces - noncorrosive steel and porcelain-enameled steel - are given.
Data of basic physical and mechanical properties of the rocks sampled during developing one of the
drifts in the “Belozerskaya Mine” are shown. With the help of method of experiments planning a
concrete number of experiments required for obtaining true results was determined. Laboratory fa-
cilities are described which were used for studying basic laws of different backfill materials moving
under the action of own weight.
Dependences between minimal angels of gravity motion, sliding friction coefficients, grain
composition and moisture content, as well as type of friction surface used are also given.
Keywords: reservation of the rocks, sliding friction coefficient, experiment planning, sliding
surface.
Статья поступила в редакцию 14.10.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук М.С. Четвериком
mailto:agkoshka@bk.ru
mailto:malashkevich_dima@mail.ru
mailto:romacr9@gmail.com
mailto:agkoshka@bk.ru
mailto:malashkevich_dima@mail.ru
mailto:romacr9@gmail.com
Сб 118 ПВ.pdf
PutAuthorsHere
|