Обґрунтування параметрів прогонових будов на поверхні шахт з урахуванням переходу на полегшені огороджувальні конструкції

Abstract

Дисертацію присвячено розв’язанню актуального науково-технічного завдання обґрунтування параметрів прогонових будов поверхні шахт з урахуванням переходу на полегшені огороджувальні конструкції на підставі закономірностей зміни динамічних характеристик. Результати комп’ютерного моделювання методом скінченних елементів та теоретичних розрахунків дозволили проаналізувати динамічні процеси у прогонових будовах галерей і встановити закономірності порушення їх міцності. Отримані експериментальним шляхом динамічні характеристики прогонових будов використано для оцінювання міцності, стійкості та витривалості динамічно навантажених конструкцій прогонових будов. Закономірності, отримані в результаті комп’ютерного моделювання динамічних процесів галерей, використано для розробки рекомендацій з визначення ширини резонансної зони та величини коефіцієнта динамічності прогонових будов у комплексі будівель і споруд поверхні шахт гірничодобувних підприємств Криворізького басейну за умови переходу на полегшені огороджувальні конструкції.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-технической задачи обоснования параметров пролетных строений поверхности шахт с учетом перехода на облегченные ограждающие конструкции на основе закономерностей изменения динамических характеристик. В работе выполнен системный анализ современного состояния и основных тенденций развития проектирования пролетных строений на поверхности горнодобывающих предприятий. Для моделирования напряженно-деформированного состояния пролетных строений был использован вычислительный комплекс SCAD, широко используемый в практике инженерного анализа как в Украине, так и за рубежом. Проверка аналитических методов расчета методом конечных элементов в программе SCAD для ряда математических моделей показал, что принятые допущения, используемые в моделях в аналитическом методе, не оказывают значительного влияния на характер поведения и численные значения амплитудно-частотных характеристик. Результаты компьютерного моделирования методом конечных элементов и теоретических расчетов позволили проанализировать динамические процессы в пролетных строениях галерей и установить закономерности нарушения их прочности. Выполнены экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния пролетных строений в комплексе зданий и сооружений поверхности шахт горнодобывающих предприятий Криворожского бассейна. Полученные экспериментальным путем динамические характеристики пролетных строений использованы для оценки прочности, устойчивости и выносливости динамично нагруженных конструкций пролетных строений. Закономерности, полученные в результате компьютерного моделирования динамических процессов, использованы для разработки рекомендаций по определению ширины резонансной зоны и величины коэффициента динамичности пролетных строений в условиях перехода на облегченные ограждающие конструкции. На основании впервые установленных закономерностей изменения амплитудно-частотных характеристик пролетных строений от различного характера внешних нагрузок и геометрических параметров ограждающих конструкций решена актуальная научная задача установления закономерностей изменения жесткости и частот собственных колебаний галерей при условии перехода на облегченные ограждающие конструкции. Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов производилось на основании сравнения частот колебаний, максимальных перемещений. Установленное удовлетворительное соответствие этих факторов является достаточным для вывода о достоверности математической модели. Внедрение эффективных ограждающих конструкций пролетных строений на основе использования разработанных рекомендаций по определению рациональной массы пролетного строения позволяет получить экономический эффект на одной транспортерной галереи 299 тыс. грн.

Thesis is devoted to the urgent scientific and technical problem explanation analysis of span structures on the mines surface characteristics with account of transition to eased cladding structures on the basis of dynamic characteristic principles. Computer simulations results by finite elements and theoretical calculation methods allowed analyzing the dynamic processes in span structures galleries and establishing principles of its strength defection. Experimentally obtained dynamic processes in span structures are used for strength, resistibility, endurance evaluation of dynamically loaded span structures. Obtained results based on the results of dynamic processes in galleries structures are used for recommendation formulation to determine the resonance zone width and dynamic index value of span structures under conditions of transition to eased cladding structures. Implementation of effective cladding structures of span structures allows reducing the cost of span structures reconstruction an average of 10…20 %.