Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок
Проблема снижения металлоемкости крепления подготовительных выработок является составной частью более общей и постоянно существующей проблемы снижения ресурсоемкости производства в целом. Актуальность частной проблемы снижения металлоемкости на каждый период времени определяется уровнем складывающих...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Дата: | 2001 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2001
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189721 |
| 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: | Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок / Ю.М. Настуев, Г.Г. Сугаренко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2001. — Вип. 3. — С. 96-100. — Бібліогр.: 5назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-189721 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Настуев, Ю.М. Сугаренко, Г.Г. 2023-04-21T15:01:14Z 2023-04-21T15:01:14Z 2001 Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок / Ю.М. Настуев, Г.Г. Сугаренко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2001. — Вип. 3. — С. 96-100. — Бібліогр.: 5назв. — рос. 2664-17716 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189721 622.831 24 Проблема снижения металлоемкости крепления подготовительных выработок является составной частью более общей и постоянно существующей проблемы снижения ресурсоемкости производства в целом. Актуальность частной проблемы снижения металлоемкости на каждый период времени определяется уровнем складывающихся цен на металл и его переработку в крепь, а также удельным уровнем потребления, который находится в прямой зависимости от объективно действующих тенденций, а также технического совершенства применяемых конструкций и технологий. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок |
| spellingShingle |
Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок Настуев, Ю.М. Сугаренко, Г.Г. |
| title_short |
Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок |
| title_full |
Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок |
| title_fullStr |
Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок |
| title_full_unstemmed |
Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок |
| title_sort |
возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок |
| author |
Настуев, Ю.М. Сугаренко, Г.Г. |
| author_facet |
Настуев, Ю.М. Сугаренко, Г.Г. |
| publishDate |
2001 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физико-технические проблемы горного производства |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| format |
Article |
| description |
Проблема снижения металлоемкости крепления подготовительных выработок является составной частью более общей и постоянно существующей проблемы снижения ресурсоемкости производства в целом. Актуальность частной проблемы снижения металлоемкости на каждый период времени определяется уровнем складывающихся цен на металл и его переработку в крепь, а также удельным уровнем потребления, который находится в прямой зависимости от объективно действующих тенденций, а также технического совершенства применяемых конструкций и технологий.
|
| issn |
2664-17716 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189721 |
| citation_txt |
Возможности снижения металлоёмкости крепления подготовительных выработок / Ю.М. Настуев, Г.Г. Сугаренко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2001. — Вип. 3. — С. 96-100. — Бібліогр.: 5назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT nastuevûm vozmožnostisniženiâmetalloemkostikrepleniâpodgotovitelʹnyhvyrabotok AT sugarenkogg vozmožnostisniženiâmetalloemkostikrepleniâpodgotovitelʹnyhvyrabotok |
| first_indexed |
2025-11-26T01:45:41Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:45:41Z |
| _version_ |
1850606168148279296 |
| fulltext |
7ДК 622.831 24
ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖВНИл. МЕТАЛЛОЁМКОСТИ КнЕилЕНИЯ
Пищ! ОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК
инж. Настуев Ю.М. (ПО Укруглегеология), к.т.н. Су гарен ко Г.Г.
(ДНЦ АГН Украины)
Проблема снижения металлоемкости крепления псдготони
тельных выработок является составной частью более общей и по
стоянно сущее тву ющей проблемы снижении ресурсоемкое™ произ
водства в целом. Актуальность частной проблемы снижения метал
лоемкости на каждый период времени определяется уровнем скла
дывающихся цен на металл и его переработку в крепь, а также
удельным уровнем потребления, который находится в прямой зави
симост и от объективно действу ющих тенденций, а также техниче
ского совершенства применяемых конструкций и технологий.
Наиболее отчетливо фиксируемыми тенденциями являются
переход к большим сечениям проводимых выработок и одновре
менно, повышение плотности установки крепежных рам. Являясь
прямым следствием общего ухудшения горногеологических уело
вий. вызванного увеличением глубины разработки, обе указанные
тенденции создают ситуацию, требующую как интенсивного поис
ка новых технических средств крепления, так и сонершенствова
ния традиционно применяемых. Острота проблемы подчеркивается
следующими основными обстоителг ствами.
1. Стоимость собственно крепления составляет в настоящее вре
мя 35-50% общей сметной стоимости проводимой выработки (в
зависимости от сечения и плотности установки крепежных
рам).
2. Стоимость вынужденного перекрепления выработки, произно
димого в ряде случаев гше до начала влияния очистной выемки
(качественно новое явление) превышает стоимость нового про
ведения на 15 38%.
3. Стоимость переработки материала п крепь, составлявшая до
1992 года 18-23% стоимости металла в поставке, в настоящее
время достигает 40% (при резко возросших отпускных ценах).
Основными условиями снижения металлоемкости крепле
ния, как известно, являются снижение веса комплекта и уменьше
кие удельного расхода металла на 1 пог. метр проводимой выра
ботки. Будучи в определенной степени в гаимобвязанными, указан
ные условия должны быть реализованы с обязательным соблюдени
ем современных гребований к крепям [1], прежде всего п части
параметров рабочей характеристики («Нагрузка - податливость»), а
также необходимого запаса прочности, составляющего 1,5 - 2,0 и
обычно принимаемого для конструкций подобного род? Примени
96
тельно к арочным крепям традиционного типа (КМП-АЗ) значения
коэффициента запаса прочности находятся в пределах 1,5 - 1,7
[2], что, учитывая значительный разброс и общую нестабильность
рабочих характеристик, представляется недостаточным. При одно
временном учете того обстоятельства, что в основу типоразмерного
ряда традиционных крепей положен принцип “каждому сечению
свой типоразмер спецпрофиля”, становится совершенно очевидной
невозможность дальнейшего прямого снижения металлоемкости
комплекта в рампах применяемого типа арки.
Следует отметить, что н 70-80е годы предпринимались опре
деленные попытки снизить вес комплекта за счет использования
низколегированных сталей (20Г2АФПС, 22Г2САФ и др.) взамен пре
дусмотренной техническими условиями ст..5п< 1, что в обстановке
строгого фондирования и низких цен казалось вполне логичным.
Тем не менее, достичь необходимого технического эффекта, заклю
чающегося в улучшении или хотя бы сохранении на прежнем
уровне основных параметров рабочей характеристики, не удалось.
Более того, можно с уверенностью утверждать, что величина рабо
чего сопротивления и без того недостаточная, в результате замены
спецпрофиля на оолее легкий, оказалась пониженной примерно па
12%, что само по себе прошло незамеченным, но вполне могло уси
лить общую негативную тенденцию увеличения п лотности установ
ки, Необходимо гакже упомянуть, не получившую пока исчерпы
вающей оценки, новую тенденцию повышения используемого ти
поразмера спецпрофиля, когда, например, вместо предусмотренно
го ТУ спецпрофиля СЫ127 используется СВПЗЗ. Отмеченная тен
денция, наблюдаемая на шахтах с тяжелыми горногеологическими
условиями, может на наш взгляд, являться отражением интуитив
но ощущаемого производственниками недостаточного запаса
прочности традиционных конструкций. В связи с этим необхо
димо заметить, что учет только фактора запаса прочности в каче
стве единственного критерия, на наш взгляд недостаточен, т.к.
образующие сегменты крепи подвергаются не простому осевому
сжатию, а сложному нагружению с участием изгибающих и крутя
щих моментои. Поэтом)’ , понижение номера используемого спец
профиля, за счет применения стали с более высокими прочностны
ми показателями, выглядит еще более сомнительным. А в случаях
применения крепей с увеличенным периметром (например, пяти
звенной типа КМ ПА5) оно и вовсе недопустимо из за неприемле
мого снижения жесткости конструкции. В целом следует ометить,
что принцип “каждому сечению - свой номер спецпрофиля’’ в се
рийной крепи КМП-А5 (АП-5) вообще нарушен изначально, так же,
как и в крепи КМП АЗ с удлиненными стойками Это, повидимому,
является одной из главных причин ее неудовлетворительной работы
в тяжелых условиях: вопреки ожиданиям нижние узлы податливо
сти не срабатывают в первую очередь (или не срабатывают вооб
97
ще] , в то время как податливое гь верхних узлов оказывается ис
черпанной, а крепь деформированной В связи с вышесказанным,
не отрицая в целом необходимости примненения сталей с повы
шенными прочное' ными свойствами, можно с уверенностью ут
верждать, что целесообразность такого мероприятия целиком опре
деляется конъюнктурно-ценовыми соображениями, а в смысле эко
номии металла в рамках использования традиционных крепей мо
жет дать лишь весьма ограниченный эффект.
В то же время применение новых прокатных профилей
имеющих улучшенные статические показатели (КГВ, Туссейн
Хайн.цманн и др.) является безусловно целесообразным, но не г
смысле возможности прямого снижения веса комплекта, а на осно
ве достигаемого улучшения пацаметров рабочей характеристики, в
частности, величины рабочего сопро'швления примерно на 30% [2].
Однако повышение величины рабочего сопротивления при сохра
нении той же несущей способности неприемлемо, т.к. равнозначно
соответствующему снижению запаса прочности, и без того недос
таточного. Если же при этом прибегают к использованию более
прочных сталей с целью снижения веса спецпрофиля на одну сту
пень, то подобное мероприятие оказывается несостоятельным во
мотивам, изложенным выше В этой связи, мнение об имеющейся
якобы, возможности использования, например, спецкросриля
КГВ26 вместо СВПЗЗ [3] выглядит некорректным Т.о. переход на
новый тип тщофиля, создавая надежные предпосылки увеличения
рабочего сопротивления крени в рамках использования традици
оьного типа крепежной рамы (циркульная двухшарнирная арка)
также может дать весьма ограниченный эффект. Согласно оценке
разработчика профиля КГВ [2], возможная экономия металла со
став.ляет не более 3-4%.Из-эа естественного стремления металлур
гоп вести прокатку на плюсовых допусках такая экономия обычно
не достигается В то же время, замена типа применяемого спец
профиля при одновременном изменении типа крепежной рамы,
(т.е. применении эллипсных п в у х м д и у с н ы х и стрельчатых конст
рукций взамен циркульных] может дать весьма значительный
>ффект, образующийся нг. основе снижения металлоемкости креп
ления 1 пог. метра проводимой выработка . В настоящее время при
креплении выработок в тяжелых горногеологических условиях п
соответствии с действующей инструкцией применяется плотность
установки 2 рамы на пог. метр, а в отдельных случаях даже 3 ра
мы на пог. метр, , при этом плотность обратно пропорциональна
величине рабочего сопротивления [4]. Поэтому увеличение рабом с
го сопротивления комплекта позволяет вполне обоснованно умень
шить плотность установки крепи в той же пропорции а кроме того
повысить надежность ее работы т.к. различные типы крепежных
рам при одинаковой схеме нагружения обладают различным запа
сом прочности, н частности, - по крити ьескому элементу, которым
98
обычно является верхияк Например, при использовании двухради
усной крепи КМП.-А5Э сечением 18,7 м2 в свету на шахте им. А.Ф
Засядько [5], несущая способность верхняка, имеющего большую
кривизну, повышена примерно на 50% по сравнению с верхняком
ранее применявшейся серийной крепи КМП-АЗ-18,3. Это позволило
соотвегствеьно увеличить и рабочее сопротивление комплекта За
три года опытной эксплуатации новой крепи (свыше 20 тысяч ком
плектов) ни один верхняя не был “провален” складчатой структу
рой, что ранее было ооычным явлением даже в одиночной выра
ботке, не испытывающей влияния очистной выемки. Тем самым
создана надежная предпосылка для последовательного уменьшения
плотности установки крепи до 1,5 рам на пог. метр а в перспекти
ве и до 1,25 рамы на пог метр. Весьма показательно, что указан
ный эффект достигнут исключительно на основе изменения типа
крепежной рамы, т.е.. более высокого качества конструкции, в ко
торой использовался тот же спецпрофиль из обычной стали и се
рийные замковые соединения. Тем самым с полной очевидностью,
такие мероприятия, как использование новых типов спецпрофиля,
новых марок стали и новых замковых соединений, являются есте
ственными резервами дальнейшей модернизации новой копструк
ции, где они могут быть реализованы в полной мере.
В заключение следует отметить определенные возможности
снижения ме'галлоемкости комплекта, возникающие при примене
нии новых замковых соединений и некоторых технических прие
мах, повышающих как стабильность рабочей характеристики, гак
и величину рабочего сопротивления. В качестве важнейших следу
ет отметить применение новых замковых соединений и их рацио
нальное расположение в точках периметра крепи с минимальными
значениями изгибающих моментов от активных нагрузок Приме
нительно к циркульным аркам традиционного типа, повышение
зажимного усилия в узлах податливости следует считать невозмож
ным в силу неизбежного снижения запаса прочности. В то же вре
мя повышение стабильности характеристики всегда возможно и
желательно независимо от типа крепежной рамы т к. уменьшение
величины разброса значений рабочего сопротивления при взаим
ном проскальзывании сегментов позволяет несколько понизить за
пас прочности без увеличения веооятчости того, что значение не
сущей способности будет превышено. Так, например разброс зна
чений рабочего сопротивления замков гидрокрепей при стендовых
испытаниях обычно не превышает 2 3%, лучших образцов замков
стоек трения 7-8%, а замковых соединений типа АП3.070 на цир
кульных арках достигает 20-25%. Представляет интерес тот факт,
что эти же замки, установленные на крепи, конфигурация которой
приближена к эллипсу и в местах, где изгибающий момент близок
к нулевому значению, дали при стендовых испытаниях величину
разброса величины рабочего сопротивления 10 12%, а сама вели
99
ччна рабочего сопротивления оказалась вычге (280 - 320 кН на
стрельчатой трехшарнирноЯ арке вместо 180 -2 1 0 кН на циркуль
ной арке обычного типа и того же сечения). Это свидетельствует, в
частности, о гом, что потенциальные возможности замковых со
единений типа АП3.070 н традиционных циркульных арках реали
зуются не полностью.
Выводы
1. Направленные на снижение металлоемкости крепления меро
приятия - использование низколегированных сталей новых ти
пов прокатного профиля и новых замковых соединений, в
рамках применения традиционных типов крепежных рам
(циркульная двухшарнирная арка| не могут дать сколько
нибудь значительного эффекта.
2. Желаемый результат может быть получен на основе перехода к
эллипсным, двухра [иусным и стрельчатым конструкциям, в
большей степени отвечающим существующим в тяжелых горно
геологических условиях схемам нагружения даже без использо
вания перечисленных мероприятий, исключительно за счет бо
лее высокого качества новых конструкций.
3. Указанные выше мероприятия тем самым могут рассматри
ваться как существенные резервы дальнейшей модернизации
новых конструкций, причем основная часть получаемого эф
фекта образуется не за счет снижения веса комплекта, но за
счет обоснованного уменьшения плотности установки крепеж
ных рам, имеющих более высокие служебные свойства
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Международная каыферевция по горному давлению. Материа
лы комиссии СЭВ по углю. - М., Недра, 1985, стр. 67-68.
2. Сытник А.А., Зигель Ф.С., Компанец В.Ф., Поляковский В.С.
Рамные крепи горных выцаботок. Госуглепром Украины, ДонУ
ГИ ЦВНТИ, Донецк 1992, стр. 2,3,4,5.
3. Звягильекий Е.Л., Компанец В.Ф., Сытник А.А, Тупиков Б.Т.
В сияние глубины разработки на устойчивость ггодготовитель-
ных выработок в условиях пласта шз, Уголь Украины, 2000, №
12 .
4. Инструкция по выбору типа и парзме'фов крепи ВНИМИ, Ле
нинград издание второе, 1991, разд. 1.
5. Грязнов 8.С., Петров В В., Ефремов И.А., Сугаренко Г.Г. Опыт
применения крепей нового технического уровня. Уголь Украи
ны, 1999, N6 4.
100
|