Розглянуто принцип розрахунку довговічності систем жорстких арміровок вертикальних шахтних стволів. Обґрунтовано актуальність даного розрахунку для арміровок шахтних стволів Верхньокамського родовища калійно-магнієвих солей. розроблено алгоритм розрахунку довговічності для програмного продукту «Розрахунок армування».

Анотація наукової статті з механіки і машинобудування, автор наукової роботи - Пестрикова Варвара Сергіївна


ALGORITHM FOR CALCULATING THE DURABILITY OF RIGID REINFORCEMENTS OF SHAFT OPERATING UNDER THE CONDITIONS OF VERKHNEKAMSKY DEPOSITS OF POTASSIUM SALTS

The principle of calculating the durability of systems of rigid reinforcement of vertical shaft shafts is considered. The relevance of this calculation for reinforcements mine shafts Verkhnekamskoye potassium and magnesium salts. An algorithm for calculating the durability for the software product "Calculation of reinforcement" is developed.


Область наук:
  • Механіка і машинобудування
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал: Известия Тульського державного університету. Науки про землю
    Наукова стаття на тему 'АЛГОРИТМ РОЗРАХУНКУ ДОВГОВІЧНОСТІ ЖОРСТКИХ АРМІРОВОК ШАХТНИХ СТВОЛОВ, ЕКСПЛУАТУЮТЬСЯ В УМОВАХ Верхнекамськая родовища калійних солей'

    Текст наукової роботи на тему «Алгоритм РОЗРАХУНКУ ДОВГОВІЧНОСТІ ЖОРСТКИХ АРМІРОВОК ШАХТНИХ СТВОЛОВ, ЕКСПЛУАТУЮТЬСЯ В УМОВАХ Верхнекамськая родовища калійних солей»

    ?11. Kachurin N. M., Stas G. V., Kachurina O. N. Physical model and mA-thematic description of vertical migration of radon into mine workings.Izvestiya Tula state University. Ecology and safety of life. 2004. Vol.7. Pp. 181-184.

    12. Kachurin N. M. Stas G. V., Kachurina O. N. The mathematical model of radon released from groundwater // proceedings of the Tula state University. Ecology and life safety. 2004. Vol.7. Pp. 190-192.

    13. Kachurin N. M., Stas G. V., Kachurina O. N. Algorithms and complexes of software for forecasting radon emissions at the treatment site.Izvestiya Tula state University. Ecology and life safety. 2004. Vol.7. Pp. 192-196.

    14. Kachurin N. M. Stas G. V., Kachurina O. N. The mathematical model of radon migration in the preparatory development // Izvestiya of Tula state University. Ecology and life safety. 2004. Vol.7. Pp. 196-198.

    15. Mathematical model of radon transport in the workings of the treatment site / N. M. Kachurin, G. V. Stas, O. N. Kachurina, V. E. Belyaeva / / proceedings of the Tula state University. Ecology and life-activity safety. 2004. Vol.7. Pp. 198-201.

    УДК 622.283

    АЛГОРИТМ РОЗРАХУНКУ ДОВГОВІЧНОСТІ ЖОРСТКИХ АРМІРОВОК ШАХТНИХ СТВОЛОВ, ЕКСПЛУАТУЮТЬСЯ

    В УМОВАХ Верхнекамськая РОДОВИЩА

    калійних солей

    В.С. Пестрикова

    Розглянуто принцип розрахунку довговічності систем жорстких арміровок вертикальних шахтних стволів. Обґрунтовано актуальність даного розрахунку для арміровок шахтних стволів Верхнекамского родовища калійно-магнієвих солей. Розроблено алгоритм розрахунку довговічності для програмного продукту «Розрахунок армування».

    Ключові слова: шахтний стовбур, жорстка армування, розстріл, провідник, швидкість корозійного зносу, алгоритм розрахунку, довговічність системи армування.

    Розрахунок і проектування жорсткої армування шахтних стволів включає в себе вирішення двох основних взаємопов'язаних завдань: визначення навантажень і підбір перерізів елементів армування, що забезпечують її безаварійну експлуатацію протягом усього терміну служби шахтного стовбура. Перше завдання вирішується за допомогою детального дослідження динамічних процесів в системі «підйомна посудина - армування». Вирішення другого, а саме підбору перерізів елементів армування ствола по відомим розрахунковим навантаженням, присвячені роботи ряду авторів [1, 2]. За результатами проведених досліджень зроблено висновок про необхідність розрахунку систем армування стовбурів з урахуванням двох критеріїв:

    - динамічна стійкість системи;

    - міцності елементів армування.

    При цьому в роботі [2] наголошується на необхідності врахування в розрахунку міцності елементів армування деяких коефіцієнтів запасу, що характеризують «старіння системи», в результаті корозійного і механічного зносу, тобто при розрахунку міцності необхідно враховувати її довговічність.

    Питання розрахунку систем армування на довговічність вкрай актуальне для умов Верхнекамского родовища калійних солей. Відомо [3], що повітряне середовище в шахтних стовбурах соляних копалень характеризується значними перепадами температур протягом календарного року (від 15 до 50 ° С), високою вологістю повітря (до 87%). Крім того, за результатами досліджень відзначається висока запиленість повітря, що залежить від просипу руди при розвантаженні скіпів і від виносу соляної пилу з рудника вихідними потоками повітря. Зазначені фактори створюють сприятливі умови для прискореного протікання корозійних процесів на поверхні металевих елементів армування шахтних стволів.

    Для розрахунку довговічності систем жорстких арміровок шахтних стволів в АТ «ВНДІ« галургії »був розроблена програма розрахунку для ПК« Розрахунок армування ».

    Визначення довговічності армування ствола проводиться з умов настання граничних станів першої і другої групи її елементів (балок розстрілу і провідників) схильних до корозійного і механічного зносу.

    Визначення настання граничного станів першої групи визначається:

    з умови втрати стійкості руху підйомної посудини;

    за умовами міцності елементів армування.

    Визначення настання граничного стану другої групи визначається з умови обмеження прогину провідників.

    Алгоритм розрахунку залишкового ресурсу роботи армування є ітераційний процес, в якому змінюються інерційні характеристики, площі поперечного перерізу і моменти опору поперечних перерізів балок розстрілів і провідників в залежності від інтенсивності корозійного і механічного зносу в процесі експлуатації армування до настання граничних станів першої або другої групи її елементів. Блок схема алгоритму зображена на малюнку.

    Розрахунок армування за граничними станами I групи з умови втрати стійкості руху підйомної посудини полягає в перевірці запасу стійкості руху підйомної посудини по відношенню до лобовим і бічним коливань для кожної пари провідників.

    Дійсний запас стійкості підйомної посудини по відношенню до лобовим і бічним коливань позначається як К і К відповід-

    у X

    ного.

    Блок-схема алгоритму визначення терміну служби армування ствола

    Допустимий запас стійкості підйомної посудини по відношенню до лобовим і бічним коливань позначається як ^ Ку J і [Кх] відповідно. При виконанні нерівностей

    КУ >[КУ]; (!)

    кх >[К,], (2)

    граничний стан першої групи з умови втрати стійкості руху підйомної посудини неможливо і розрахунок армування можна продовжувати. При невиконанні зазначених нерівностей можлива втрата стійкості руху підйомної посудини, отже, розрахунок припиняється.

    Розрахунок армування за граничними станами I групи з умови міцності її елементів передбачає перевірку міцності прийнятих перетинів несучих розстрілів або їх одночасному вигині в горизонтальній площині від дії лобових, і осьовому розтягу - від дії бічних навантажень, переданих на ярус, з урахуванням можливого їх сполучення-ня .Горізонтальние лобові і бічні експлуатаційні навантаження (Ру, Рх, РРУ, Ярх), координати додатки лобових і бічних навантажень між ярусами ({у, {х), що згинаються моменти діючі в перетинах провідниках (Му, МХ) і розстріли (МРУ), поправочні згинаються моменти (Му, М'х), коефіцієнт поєднання за часом дії навантажень (кус, КХС) визначаються за формулами [4].

    Міцність перерізу провідника армування додатки лобових навантажень перевіряється за формулою

    м [(МХ-М'х) ^ + М'х] Ку ()

    - ^ + - ^ х-< я. (3)

    Ж Ж

    пру ПРУ

    Міцність перерізу провідника армування прикладення бічних навантажень перевіряється за формулою

    "[(-У - 'у + М \] КЛ)

    - V

    + - ^-< Я. (4)

    Ж Ж

    пpx пpx

    Міцність перетину розстрілу несе провідник перевіряється за формулою

    1 + 1 р

    До + - ^ Ку { < Я. (5)

    Ж ^

    рг р

    При виконанні всіх умов, граничний стан першої групи з умови міцності її елементів неможливо і розрахунок можна продовжувати. В іншому випадку (при невиконанні хоча б однієї умови) розрахунок припиняється.

    Розрахунок армування за граничними станами II групи з умови обмеження прогину провідників. Армування з умови обмеження прогину провідників розраховується тільки для схем з двостороннім і лобовим одностороннім розташуванням провідників щодо підйомної посудини в лобовому напрямку. Розрахунок здійснюється кожної нитки провідників [5-7].

    Визначення розрахункового прогину провідника в прольоті між ярусами (/ у) і на ярусі (/ ру), безрозмірною функції жорсткості провідника в точці прикладання сили (Ру) з координатою) здійснюється за формулами [4].

    Розрахунковий прогин провідника в прольоті між ярусами (/ у) під дією горизонтальної лобовій експлуатаційного навантаження (Ру) повинен задовольняти умові

    / ^ / Ін. (6)

    Розрахунковий прогин провідника на ярусі (/ ру) під дією лобовій навантаження (РРУ) повинен задовольняти умові

    / Ру ~ / пр '(7)

    Граничний прогин провідника (/ Пр), приймається рівним 0,015 м для рейкових і дерев'яних провідників і 0,045 м - коробчатих провідників.

    При виконанні обох умов, граничний стан другої групи з умови обмеження прогину провідників не виконується і розрахунок можна продовжувати. В іншому випадку розрахунок припиняється.

    Далі, відповідно до алгоритму розрахунку, представленим на малюнку, провадиться перерахунок інерційних характеристик, поперечних перерізів і моментів опору поперечних перерізів провідників і балок розстрілів.

    Для елементів армування (розстрілів і провідників) перераховуючи-ються основні їх експлуатаційні характеристик в залежності від інтенсивності корозійного (р) і механічного зносу на певний момент експлуатації (Т).

    Момент інерції відкритого профілю поперечного перерізу балки розстрілу (/ р2оп) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    оп (Т) = / Р2 (1 - 2-Р Т), (8)

    з

    де ^ - розрахункова товщина стінки балки розстрілу, м.

    Момент інерції замкнутого профілю поперечного перерізу балки

    розстрілу (/ р2зп) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    I зп (Т) = I

    р2 V '

    Р2

    1 - р Т

    й

    (9)

    Площа поперечного перерізу балки розстрілу з відкритим профілем (? Р) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    / л

    р оп (т) = Р

    р V / р

    1 - 2 ^ - Т й

    (10)

    Площа поперечного перерізу балки розстрілу із замкнутим профілем (? Р) в момент експлуатації (Т) визначається за формулою

    Е зп (т) = Е

    Р V У р

    1-Р Т

    й

    (11)

    Момент опору поперечного перерізу розстрілу при його вигині в горизонтальній площині (Жрг) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    2 / (Т)

    р2 (Т) =

    р2 ~ ь

    (12)

    де Ьр - ширина короткої сторони коробчатого профілю розстрілу, м.

    Момент інерції поперечного перерізу рейкового провідника в лобовому напрямку (^ РХР) в момент експлуатації (Т) визначається наступним

    чином:

    I р

    ПРХ

    (Т) = I

    ПРХ

    Г ь. Л

    1 -2Р Т-0,5 ^ -Т

    й 'ї ^)

    \ С з У

    Момент інерції поперечного перерізу провідника коробчатого замкнутого профілю в лобовому напрямку (/ Прхзп) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    т зп ПРХ

    I,.

    ПРХ

    Г * Л

    1 - 2Р Т - 0,65 ^ -Т

    V

    з с у

    (14)

    Момент інерції поперечного перерізу рейкового провідника в бічному напрямку (^ Рур) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    I р

    пру

    (Г Л

    I 1 -2р Т-0,65- ^ Т. (15)

    V з з У

    Момент інерції поперечного перерізу рейкового провідника в бічному напрямку (^ рузп) в момент експлуатації (Т) визначається за формулою

    I зп = I

    npy npy

    Г? \

    1 - 2Р T -0,9 ^ -T

    е 'е ()

    V з з У

    Момент опору поперечного перерізу в лобовій площині (Жрг) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    2 / (Т)

    Жрг ​​(т) =, (17)

    пр

    де Ьпр - ширина підошви рейкового профілю або ширина коробчатого профілю провідника, м

    Момент опору поперечного перерізу рейкового провідника в

    бічний площині (Жпрхр) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    / ПРХ, (Т)

    /

    ПРХ

    Момент опору поперечного перерізу коробчатого провідника із замкнутим профілем в бічній площині (Жпрх р) в момент експлуатації (Т) визначається наступним чином:

    2 / р? Г) н

    де Н - висота профілю провідника, м.

    В результаті послідовних розрахунків при зростаючих значеннях Т визначається термін служби або довговічність елементів армування, при якому настає їх граничний стан.

    Таким чином, зазначений на малюнку алгоритм розрахунку дозволяє визначити довговічність і залишковий термін служби систем жорстких армування-ровок, в діючих шахтних стовбурах на Верхньокамському родовищі калійних солей.

    Wnpxр (T) =. (18)

    Wnpx (T) =, (19)

    Список літератури

    1 Залєсов, О.А. Армування вертикальних стволів шахт і її дослідження на електронних моделюють установках. М .: Недра, 1966.

    2 Баклашов, І.В. Розрахунок, конструювання та монтаж армування стовбурів шахт. М .: Недра, 1973.

    3 Дослідження причин корозійного зносу кріплення і армування в стволах третього Солігороского калійного рудоуправління: звіт про НДР / Всесоюзний науково-дослідний і проектний інститут галургії. Уральський філія; рук. Ольховиков Ю.П. Березники, 1977.

    4 Посібник із проектування й монтажу жорсткої армування вертикальних стволів шахт і рудників (до СНиП II-94-80). М .: Недра, 1989.

    5. Khasheva Z.M., Golik V.I. The ways of recovery in economy of the depressed mining enterprises of the Russian Caucasus // International Business Management. 2015. Т. 9. № 6. С. 1210-1216.

    6. Golik V., Komashchenko V., Morkun V., Zaalishvili V. Enhancement of lost ore production efficiency by usage of canopies // Metallurgical and Mining Industry. 2015. Т. 7. № 4. С. 325-329.

    7. Принципи і економічна ефективність комбінування технологій видобутку руд / В.І. Голик, Ю.І. Разоренов, С.Г. Страданченко, З.М. Хашева // Известия Томського політехнічного університету. Інжиніринг ГЕОРЕСУРСИ. 2015. Т. 326. № 7. С. 6-14.

    Пестрикова Варвара Сергіївна, вед. інженер науково-дослідної гірській лабораторії, galina stasamail. ru, Росія, Перм, РС «ВНДІ галургії»

    ALGORITHM FOR CALCULATING THE DURABILITY OF RIGID REINFORCEMENTS

    OF SHAFT OPERATING UNDER THE CONDITIONS OF VERKHNEKAMSKY DEPOSITS OF POTASSIUM SALTS

    V.S. Pestrikova

    The principle of calculating the durability of systems of rigid reinforcement of vertical shaft shafts is considered. The relevance of this calculation for reinforcements mine shafts Verkhnekamskoye potassium and magnesium salts. An algorithm for calculating the durability for the software product "Calculation of reinforcement" is developed.

    Key words: shaft, rigid reinforcement, execution, conductor, corrosion wear rate, calculation algorithm, durability of the reinforcement system.

    Pestrikova Varvara Sergeevna, lead engineer, galina stas @ mail.ru, Russia, Perm, AO "Galurgiay"

    Reference

    1 Zalesov, O. A. Reinforcement of vertical shafts of mines and its study on electronic modeling installations. Moscow: Nedra, 1966.

    2 Baklashov, I. V. Calculation, design and installation of reinforcement shafts. Moscow: Nedra, 1973.

    3 Investigation of the causes of corrosion wear of support and reinforcement in the trunks of the third Soligorosky potash mine: report on research / all-Union research and design Institute of galurgy. Ural branch; hands. Olkhovikov Yu. P. Berezniki, 1977.

    4 Manual on design and installation of rigid reinforcement of vertical shafts of mines and mines (to SNiP II-94-80). Moscow: Nedra, 1989.

    5. Khasheva Z. M., Golik V. I. The ways of recovery in economy of the depressed mi ing enterprises of the Russian Caucasus // International Business Management. 2015. Vol. 9. No. 6. Pp. 1210-1216.

    6. Golik V., Komashchenko V., Morkun V., Zaalishvili V. Enhancement of lost ore production efficiency by usage of canopies // Metallurgical and Mining Industry. 2015. T. 7. No. 4. Pp. 325-329.

    7. Golik V. I., Razorenov Yu. I., Stradanchenko S. G., Z. M. Haleva Principles and economic efficiency of combined technologies of ore extraction // proceedings of the Tomsk Polytechnic University. Engineering of geo-resources. 2015. T. 326. No. 7. Pp. 6-14.


    Ключові слова: ШАХТНИЙ СТОВБУР /ЖОРСТКА армування /РОЗСТРІЛ /ПРОВОДНИК /ШВИДКІСТЬ корозійний знос /АЛГОРИТМ РОЗРАХУНКУ /ДОВГОВІЧНІСТЬ СИСТЕМИ армування /SHAFT /RIGID REINFORCEMENT /EXECUTION /CONDUCTOR /CORROSION WEAR RATE /CALCULATION ALGORITHM /DURABILITY OF THE REINFORCEMENT SYSTEM

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити