Дослідження конструкцій металевого арочного кріплення в умовах криворізького залізорудного басейну

Abstract

Під час досліджень розглядались проблеми зміни міцністних характеристик арочного металевого кріплення в умовах довготривалої експлуатації в агресивному шахтному середовищі. Ефективність використання металу для кріплення виробок істотно знижується через його корозійні властивості. Агресивні шахтні і підземні води, волого насичене середовище, в якому знаходиться кріплення, наявність блукаючих струмів, а також інтенсивний обмін повітря в виробках сприяють виникненню окислювальних процесів в металі. Результатом цього є швидкий, протягом 7 - 10 років, вихід металевої кріплення з ладу. За допомогою програмно-обчислювального комплексу була побудована тривимірна модель для досліджень арочного металевого шахтного кріплення. Данні, що використовувались під час досліджень, відповідають гірничо-геологічним умовам Криворізького басейну. Дослідження показали, що напруження в рамі знаходяться в прямопропорційній залежності від величини корозії та терміну експлуатації. Побудовані графічні залежності, за результатами досліджень, дають змогу якісно визначити оптимальний профіль кріплення для встановлених вимог.

Во время исследований рассматривались проблемы изменения прочностных характеристик арочного металлического крепления в условиях длительной эксплуатации в агрессивной шахтной среде. Эффективность использования металла для крепления выработок существенно снижается из-за его коррозионных свойств. Агрессивные шахтные и подземные воды, влажно насыщенную среду, в котором находится крепление, наличие блуждающих токов, а также интенсивный обмен воздуха в выработках способствуют возникновению окислительных процессов в металле. Результатом этого является быстрый, в течение 7 - 10 лет, выход металлической крепления из строя. С помощью программно-вычислительного комплекса была построена трехмерная модель для исследований арочного металлического шахтной крепи. Данные, которые использовались во время исследований, соответствуют горно-геологическим условиям Криворожского бассейна. Исследования показали, что напряжения в раме находятся в прямопропорциональной зависимости от величины коррозии и срока эксплуатации. Построенные графические зависимости, по результатам исследований, позволяют качественно определить оптимальный профиль крепления для установленных требований.

During the studies, changes of the strength characteristics of the steel arch supports were considered in terms of their long-term operation in aggressive environment in the mine. Efficiency of the steel used for supporting the roadways is significantly reduced because of the corrosive properties. Aggressive mine and underground water, water-saturated environment, presence of stray currents and intensive ventilation in the tunnels contribute to occurrence of oxidation processes in the steel. The result is a fast, for 7 - 10 years, failure of the steel supports. With the help of the software and computer complex, a three-dimensional model was built for studying steel arch supports in the mines. The data used in the study were correlated with geological conditions of the Kryvyy-Rig ore field. The findings have shown that stresses in the arch are directly proportional to the rate of corrosion and operation life of the supports. Basing on the study results, the dependence diagrams were built which have made possible to choose an optimal profile for the supports according to the specified requirements.