Search academic texts

Information × Registration Number 0825U000396, PhD dissertation Status Доктор філософії Date 22-08-2024 popup.evolution . Title Substantiation of the rarional parameters arched support made of composite materials (carbon fiber-reinforced plastic) for mining workings coal mines located at depths of more than 1000 meters Author Ivan V. Sheka, popup.head Volodymyr I. Bondarenko popup.opponent Gennady Gaiko popup.opponent Serhii A. KURNOSOV popup.review Roman O. Dychkovskyi popup.review Vladyslav V. Ruskykh Description Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної для вугледобувної галузі науково-технічної задачі обґрунтування раціональних параметрів кріплення із композитних матеріалів для гірничих виробок вугільних шахт, що розташовані на глибинах понад 1000 метрів, яка вирішена шляхом використання виявлених закономірностей зміни напружено-деформованого стану вуглевмісного масиву, параметрів навантаження гірських порід на кріплення підготовчих виробок. Для вирішення поставлених у роботі завдань виконано аналіз використання композитних матеріалів у різних галузях промисловості. За його результатами встановлено, що краще використовувати композитні матеріали на основі вуглепластичних волокон. Проаналізовано можливості використання вуглепластиків у елементах кріплення гірничих виробок. Фізико-механічні властивості композитів відрізняються від металевих тим, що густина вуглепластику складає 1500 кг/м3, в той же час як густина металу становить 7750 кг/м3. З цього можна зробити висновок, що даний інноваційний матеріал буде в 5 разів легшим за сталь. На підставі сучасних вимог до конструкцій кріплення гірничих виробок розроблено дві моделі кріплення із композитних матеріалів: арочне піддатливе кріплення постійного перерізу та арочне кріплення змінного перерізу. Інноваційне кріплення дозволить збільшити темпи проведення гірничих виробок, зменшить трудомісткість робіт, що виконуються та підвищить безпеку праці шахтарів з прискоренням роботи зміни. Для виконання обчислювального експерименту розроблено методику проведення обчислювального експерименту з обґрунтування взаємодії композитного кріплення з гірським масивом. Методикою проведення експерименту передбачалася побудова моделі вуглевмісного масиву та композитного кріплення. На базі програмної системи скінченно-елементного аналізу ANSYS проведено серію обчислювальних експериментів у пружній та пружно-пластичній постановці з поданням реальної картини напруження у композитному кріпленні. У результаті обчислювального експерименту отримано поля розподілу концентрацій інтенсивності напружень у гірському масиві та композитному кріпленні за різних гірничо-геологічних умов та різному перерізі композитного кріплення, що зводиться у виробленому просторі. Аналіз розрахункових даних показав, що при збільшенні перерізу композитного кріплення значно знижуються як абсолютні значення максимумів напружень, так і області їх поширення, підвищується стійкість породних шарів надвугільної товщі зі зниженням навантаження на кріпильну систему виїмкової виробки. Визначено, що переріз композитного кріплення змінюється за степеневою залежністю від співвідношення глибини проведення виробки H та середнього розрахункового опору на стискання R гірських порід. Це дозволяє прогнозувати стійкий стан виробки протягом усього терміну її експлуатації. Встановлено, що навантаження на композитне кріплення підготовчої виробки, знаходиться в прямо пропорційній степеневій залежності від параметра H/R і обернено пропорційно перерізу композитного кріплення. Це забезпечує вибір параметрів системи композитного кріплення зі зниженою матеріаломісткістю без погіршення стійкості виробки. Registration Date 2025-01-31 popup.nrat_date 2025-01-31 Close