Рис. 1.  Схема распределения нагрузок на целики при наклонном падении залежи

● Техникалыќ єылымдар 
 
ЌазЎТУ хабаршысы №1 2014  
 
137
Разлагая  вес  подрабатываемой  толщи  на  нормальные (N) и  касательные (T) составляющие  и 
суммируя с учетом направления действия, получим следующие формулы: 
 
N
V
 + N
Н
 = Р
V
 · Cos
 + Р
Н
 ·Sin
 = ·Н·(Cos + m·Sin),                                   (5) 
Т
V
 +(- Т
Н
 ) = Р
V
 · Sin
 - Р
Н 
·Cos
 = ·Н·(Sin - m·Cos),                                 (6) 
 
В напряжениях уравнения приобретают вид для среднего горизонтального сечения МКЦ: 
 
 = ·Н·(S
оп
 /S
ц
)·(Cos
 + m·Sin)·Cos, т;                                                         (7) 
 =·Н·(S
оп
 /S
ц
)·(Sin
 - m·Cos)·Sin, т.                                                             (8) 
 
В приведенных уравнениях сомножители 
·Н  и ·Н·(S
оп
 /S
ц
) представляют нагрузку на МКЦ и 
напряжения в нем в условиях пологопадающих залежей    (
 = 0), сомножители в скобках (Cos + 
m·Sin
) и (Sin - m·Cos) учитывают поправки к ним за счет угла наклона залежей. 
При  этом,  поправки  необходимо  вводить  как  к  нормальным  напряжениям,  формирующим 
нагрузки на МКЦ (К

), так и к касательным, определяющим вероятность сдвига МКЦ по плоскостям 
ослабления, с учетом угла наклона. 
 Расчет коэффициента К
 
и поправок к касательным напряжениям выполнен по формулам (7) и 
(8) для следующих условий:  
1) углы наклона приняты 
 = 25, 30 и 35; 
2) боковое давление изменялось от m = 0,25 (боковой распор m = 
 /(1-)  при  = 0,2),  m = 0,5 
для  скальных  пород [3] до m = 1,1 для  минимального  значения  горизонтального  напряжения 
природного  поля  напряжений [4]. Результаты  расчетов  коэффициента  К

,  определяющего  влияние 
угла наклона на нормальные напряжения и поправок на касательные, представлены в таблице 1. 
 
Таблица 1. Изменение коэффициента К

 и поправок на касательные напряжения для МКЦ 
с вертикальным расположением осей на наклонных залежах с 
 = 25, 30  и 35 при различном 
боковом давлении m
 
 
,град 
 
m 
 
Изменение К
 
и поправок при различных 
 и 
m для: 
 
 
Примечание 
нормальных 
усилий 
касательных 
усилий 
25 0,25  0,9169 
+0,0828  
Отрицательные показатели 
характеризуют противодействие 
сдвигающим усилиям на 
поверхностях ослабления, 
пересекающих МКЦ. 
0,50 1,0129 
- 
0,0130 
1,1 1,2427 
- 
0,2427 
30 0,25  0,8522 
+0,1418 
0,50 0,9665 
+ 
0,0335 
1,1 1,2262 
- 
0,2263 
35 0,25  0,7885 
+0,2117 
0,50 0,9060 
+0,0941 
1,1 1,1878 
- 
0,1879 
 
Равнодействующая сила в среднем горизонтальном сечении МКЦ с вертикальной осью в общем 
виде определяется из выражения: 
 
Р = К
н
·
·Н·S
оп
· К

, т,                                                                                                (9) 
где  К
н
·
·Н·S
оп
 - часть веса столба пород подрабатываемой толщи, приходящийся на МКЦ; 
К

 - поправочный  коэффициент,  учитывающий  влияние  угла  наклона  залежи  на  нагруженность 
МКЦ; 
 - угол наклона залежи. 

● Технические науки 
 
     
                                               
№1 2014 Вестник КазНТУ  
         
138 
Коэффициент  К

, как следует из таблицы 1, при боковом давлении m = 0,25  для углов наклона 
залежей в диапазоне их изменения 25
35 равен 0,9169 для  = 25,  0,8522 для  = 30  и 0,7885 для 
для 
 = 35 , что соответствует Cos24, Cos31и Cos38. 
Таким образом, для МКЦ с вертикальной осью на залежах с углом наклона 
 = 25÷35 нагрузка 
определяется  по  формуле  Р = К
н
·
·Н·S
оп
·Cos
  т.  Отклонение  углов  объясняется  влиянием  бокового 
давления.  
При  наклонном  залегании  целиков,  в  них  могут  возникать  сдвигающие  напряжения,  величина 
которых определяется углом падения залежи 
, величиной бокового давления в нетронутом массиве 
пород и структурной нарушенностью МКЦ.  
В  таблице 2 приведены  значения 
  и  ,  которые  могут  вызвать  сдвиг  МКЦ  и,  в  частности,  по 
поверхности  контакта  МКЦ  с  породами  кровли  очистных  камер  и  поверхностям  в  виде  трещин 
ослабления, пересекающих МКЦ и заполненных более слабыми породами.  
В  условиях  Анненского  рудного  поля  серый  песчаник  МКЦ  контактирует  с  красноцветным 
комплексом  пород,  связь  между  которыми  слабая.  Сдвигающие  усилия  могут  реализовываться  по 
этим поверхностям ослабления. Трение, которое противостоит этой реализации, величина постоянная 
в рассматриваемом случае, а угол трения меньше угла внутреннего трения [3]. 
 
Таблица 2. К расчету соотношения 
 / , определяющего вероятность сдвига междукамерных 
целиков 
 
, 
град 
m 
 
 
 /  
, 
град 
tg
 
Условия отсутствия 
сдвига 
25  0,25 0,9169 0,0828 0,0903  10  0,1763 
0,0903
 0,1763 
30  0,25 0,8522 0,1448 0,1652  10  0,1763 
0,1652 
 0,1763 
30 
0,5 0,9665 0,0335 0,0346  10  0,1763 
0,0346
 0,1763 
35  0,25 0,7885 0,2117 0,2684  10  0,1763 
0,2684 
> 
0,1763 
35  0,25 0,7885 0,2117 0,2684  15  0,2679 
0,2684 
 0,2679 
35 
0,5 0,9060 0,0941 0,1038  10  0,1763 
0,1038
 0,1763 
 
Пренебрегая  сцеплением,  которое  весьма  слабое  на  рассматриваемых  контактах,  вероятность 
нарушения  целостности  МКЦ  в  результате  действия  сдвигающих  напряжений  можно  установить 
путем сравнивания отношений сдвигающих напряжений 
 к нормальным  с коэффициентом трения 
по площадкам ослабления 
, величина которого изменяется для скальных пород в пределах 10÷30, 
но всегда меньше угла внутреннего трения [3]:  
                 
                                                      
 /   tg.                                                                 (10) 
 
В сравнительном анализе рассматривается реализация сдвиговых усилий при минимальном угле 
наклона ослабляющих поверхностей 
 = 10 и 15. 
Сдвижение  по  поверхности  контактов  ослабления  возможны  в  случаях,  когда  касательные 
напряжения положительны, равны и больше значений  tg
  при углах наклона площадок ослабления 
равных или больше 
.  
Из таблицы 2 следует, что для  
 = 25 m = 0,25 и  =10 условие   /   tg  соблюдается и 
сдвиговые  явления  не  реализуются.  Другими  словами  по  площадкам  ослабления,  которые  почти 
параллельны  поверхностям  контакта  «МКЦ-кровля»  сдвига  не  произойдет  и  МКЦ  не  разрушится. 
При увеличении угла наклона 
 до 30 и  35 при m = 0,25 реально появление сдвига по поверхностям 
ослабления под углом 
 =10 и 15, так как выполняется условие  / = tg, либо  /  > tg  для  = 
30
 и 35.  
Принимая  во  внимание,  что  при  отработке  структурно-нарушенных  залежей,  за  счет  очистных 
работ  боковое  давление m не  превышает 0,25, рекомендуется  исключить  применение  камерно-
столбовой  системы  на  наклонных  залежах  с 
  ≥ 30  в  виду  возникновения  условий  появления 
сдвиговых явлений в МКЦ, обуславливающих их разрушение.  

● Техникалыќ єылымдар 
 
ЌазЎТУ хабаршысы №1 2014  
 
139
При  отработке  мощных  наклонных  залежей  в  технологическую  схему  вводится  новый 
конструктивный  элемент  потолочина-«мост»,  который  наряду  с  существующими  (целики, 
потолочина  очистных  камер)  должен  обеспечивать  целостность  всей  конструкции  системы,  т.е. 
целики,  пролеты  камер  и  потолочина-«мост»  должны  быть  устойчивыми.  В  зависимости  от  горно-
геологических  условий  потолочины-«мосты»  могут  быть  горизонтально-ступенчатые  (рисунок 2), 
наклонно-ступенчатые,  рудные,  породные  и  породно-рудные [5]. Очередность  отработки  камер  и 
слоев - нисходящая по падению залежи.  
Первоначально отрабатывается верхняя часть залежи над «мостом» на высоту 8-10 м, а затем – 
запасы под «мостом» камерно-столбовой системой или подэтажами. При одновременной работе над 
и  под  «мостом»  очистные  работы  на  верхнем  слое  должны  опережать  фронт  очистных  работ  на 
нижнем слое на 40-60 м (2-3 камеры). 
Так  как  устойчивость  двухярусной  конструкции  обеспечивается  сохранением  целостности 
каждого  из  конструктивных  элементов,  работающих  во  взаимодействии,  необходимо  установить 
параметры каждого элемента: пролета камер, размеров МКЦ и толщины потолочины. 
Назначение  потолочины-«моста»  заключается  в  том,  что  этот  конструктивный  элемент 
обеспечивает  ввод  в  эксплуатацию  запасов  залежей  мощностью  более 18,0 м.  Образованная 2-х 
ярусная конструкция «залежь - междупластие («мост») - залежь» на весь период отработки запасов 
должна  обеспечивать  безопасность  добычных  работ.  Другими  словами  пролет  очистных  камер, 
целики,  потолочина – «мост»  и  особенно  сложный  узел  сопряжения  МКЦ  и  «моста»  должны  быть 
устойчивыми, что обеспечивается соответствующими параметрами этих конструктивных элементов. 
При определении толщины потолочины - «моста» необходимо исходить  из условия сохранения его 
целостности не только на период отработки камерных запасов панели или блока, но и в последующем 
при  повторной  отработке  оставшейся  части  запасов,  когда  «мост»  будет  находиться  под 
обрушенными  породами  налегающей  толщи.  В  пределах  очистной  камеры  «мост»  рассматривается 
как наклонно-горизонтальная балка переменного сечения, если кровля очистных камер под «мостом» 
будет горизонтальной или наклонной, и определять ее толщину h
м
 рекомендуется по формуле: 
 
                  
р
н
м
Cos
Н
пК
h



2
2
0
0


                                                                (11) 
где К
н
- коэффициент нагрузки на «мост»;  
       
0

- объемный вес обрушенных пород, равный 2,5 т/м
3
; 
      Н
0
 – высота столба обрушенных пород, м; 
      

- пролет очистных камер между осями целиков (
уст

+а), м;  
       а – размер МКЦ квадратного сечения, м;  
      

- угол наклона залежи, град.; п – коэффициент запаса прочности;  
      
р

- прочность на растяжение, т/м
2
. 
Следовательно,  для  расчета  толщины  «моста» h
м
  предварительно  необходимо  определить 
нагрузку  на  «мост»  при  обрушении  налегающей  толщи  пород,  параметры  камер 
уст

  и  целиков  а, 
обосновать прочность серого рудного песчаника, из которого формируется «мост», на растяжение и 
оценить  упрочняющее  воздействие  бокового  давления  на  «мост»  со  стороны  МКЦ.  Известно,  что 
структурно  нарушенные  горные  породы  имеют  слабую  сопротивляемость  на  растяжение,  поэтому 
подробно  рассмотрим  факторы,  влияющие  на  прочность  «моста».  За  основу  при  установлении 
прочности  «моста»  принята  лабораторная  прочность  пород,  составляющих  «мост»  с  последующей 
корректировкой  ее  с  помощью  косвенных  методов  перехода  к  прочности  массива  с  учетом 
упрочняющего воздействия бокового давления со стороны МКЦ [6]. 
Таким  образом,  предлагаемая  технология  отработки  залежей  мощностью  более 18,0 м  со 
слабовыраженной слоистостью камерно-столбовой системой с оставлением потолочины-«моста» и с 
последующей  выемкой  его  и  обрушением  налегающей  толщи  технически  возможна  и 
геомеханически обоснована.  

● Технические науки 
 
     
                                               
№1 2014 Вестник КазНТУ  
         
140 
 
1, 2, 3… – нумерация камер, 
I, II - последовательность выемки слоев, 
в и н – соответственно камеры, расположенные   над и  под мостом 
 
ЛИТЕРАТУРА 
1. Методические  указания  по  проектированию  отработки  свит  наклонных  залежей  Жезказганского 
месторождения. –Алматы-Жезказган, 2002. –С.66.  
2. Правила  технической  эксплуатации  рудников,  приисков  и  шахт,  разрабатывающих  месторождения 
цветных, редких и драгоценных металлов. М. Недра, 1980.–С.109.  
3.  Ильштейн  А.М.,  Либерман  Е.А.  и  др.  Методы  расчета  целиков  и  потолочин  камер  рудных 
месторождений // Москва, Наука. –1964.  
4.  Чабдарова Ю.И., Жужгов Ю.В., Букин А.Н., Горное давление в антиклинальных структурах Жезказгана 
// Алма-Ата, Наука АН КазССР. –1980.  
5.  Рекомендации  по  определению  технологических  параметров  целиков  и  «мостов»  при  отработке 
наклонных залежей Анненского горного района // Алматы-Жезказган, 2002. – 22с. 
6.  Шамганова  Л.С.,  Чабдарова  Ю.И.  Конструктивный  элемент  камерно-столбовой  системы // Алматы, 
Промышленность Казахстана. – 2006. – №5. – С. 92-94 
 
REFERENCES 
1. Design guidelines mining suites inclined deposits Zhezkazgansky field. Almaty - Zheskazgan 2002 . – S.66 . 
2. Rules of technical operation of mines , mines and pits developing deposits of nonferrous , rare and precious 
metals . M. Nedra, 1980. – S.109 . 
3.  Ilshteyn  AM,  Liberman  EA  and  other  methods  of  calculation  and  pillars  potolochin  cameras  ore  deposits                   
// Moscow, Nauka . –1964 . 
4. Chabdarova YI, Zhuzhgov YV, Bukin AN, Mining pressure in anticlinal structures Zheskazgan // Alma- Ata, 
Kazakh SSR Academy of Science . –1980 . 
5. Recommendations for determining the technological parameters of the pillars and "bridges" at working inclined 
deposits Annenskogo mountainous region // Almaty - Zheskazgan 2002 . –S. 22. 
6.  Shamganova LS, Chabdarova YI The feature and-pillar system // Almaty, Kazakhstan Industry  .  –  2006  .               
– № 5 . – S. 92-94 
 
L.S Shamganova , Y.I Chabdarova , S.K Dzhapaev , A.B Kayranbaeva 
Stability of constructive elements  chamber pillar system at working off of inclined deposits 
Summary.
 When selecting technology inclined mining deposits, except for establishing the basic elements of 
the system (panel width clearing space spans treatment cameras layout grid pillars) requires the definition of size is 
entirely different purpose -specific morphology inclined deposits, related geomechanical processes, compliance 
requirements applicable to the technological elements system. At the same time, be aware that the pillars are located on  
 

● Техникалыќ єылымдар 
 
ЌазЎТУ хабаршысы №1 2014  
 
141
 
sloping deposits, experiencing not only the weight of lean rock strata that defines most of the load on the whole, but the 
lateral pressure force whose components on track " pillar - roof " form the normal and tangential stresses and that 
depending on the angle of inclination of the joint action of the deposit provides stability or pillars, or causes a shift 
along the inclined contact surface raznoporodnoy " MCC- top». 
In this paper we consider the geomechanical study mining sites inclined deposits modified version of room and 
pillar system, where he moonlights as rock stratum interchamber supported entirely arranged in a specific pattern, panel 
and barrier placed at the boundaries of treatment panels vast deposits or interchamber pillars and edges deposits with 
their limited sizes, the question of stability of structural elements -and-pillar system development. 
As a result of studies obtained coefficient reflecting the influence of the angle of inclination and in accordance 
with this corrected for shear stresses at various lateral pressure on the pillars. The research estimated height potolochiny 
bridge, providing stability to the entire structural system with bunk working out. 
Key words:
 pillar, sloping deposit, stability, lateral pressure 
 
 
УДК 621.793.7:006.354 
 
Г.С. Жетесова, Е.А. Плешакова, О.М. Жаркевич, Т.М. Бузауова 
(Карагандинский государственный технический университет, Караганда, Республика Казахстан) 
 
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ 
ПОКРЫТИЙ С ОСНОВОЙ ШТОКОВ ГИДРОЦИЛИНДРОВ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ 
КРЕПЕЙ 
 
Аннотация.
  Для  машиностроения  и  других  областей  промышленности  наиболее  прогрессивными  и 
экономически  выгодными  технологическими  процессами,  позволяющими  повышать  износостойкость, 
жаропрочность, коррозийную стойкость и других свойств рабочей поверхности выпускаемых машин являются 
технологические  процессы  газотермического  нанесения  покрытий.  В  связи  с  этим  в  статье  приведены 
экспериментальные  исследования  антикоррозионного  покрытия.  Подобраны  оптимальные  технологические 
режимы  газотермического  напыления  для  обеспечения  прочности  сцепления.  Определены  величины 
напряжений,  при  которых    не  происходит  отслоения  антикоррозионного  покрытия  от  основного  материала 
штока. 
Ключевые  слова: 
газотермическое  покрытие,  шток,  струйно-абразивная  обработка,  режим,  прочность 
сцепления 
 
Штоки  гидроцилиндров  механизированных  крепей  подвержены  износу  и  часто  подлежат 
восстановлению.  Одним  из  наиболее  эффективных  способов  восстановления  является  ненесение  на 
поверхность штоков газотермического покрытия. 
Экспериментальное  исследование  проводилось  для    определения  напряжений  и  отслоения 
антикоррозионного  покрытия  ПГ-СР3 (Ni-Cr-Si-B-Fe) от  основного  материала  штока,  а  также 
подбора  оптимальных  технологических  режимов  газотермического  напыления  для  обеспечения 
прочности сцепления. 
Для проведения эксперимента были подготовлены следующие образцы: 
- 3 образца размером 20х20 мм, δ = 4 мм,  материал - сталь 45 (рисунок 1); 
- 3 образца размером 10х100 мм, δ = 4 мм, материал - сталь 45 (рисунок 2). 
 
 
 
Рис. 1.
 Образцы размером 20х20 мм 
 

● Технические науки 
 
     
                                               
№1 2014 Вестник КазНТУ  
         
142 
 
 
Рис. 2.
 Образцы 10х100 мм
 
 
Покрытие  ПГ-  СР3  является  самофлюсующимся  сплавом,  химический  состав  которого 
представлен в таблице таблица 1. 
Прочность сцепления защитного покрытия ПГ-СР3 с основой зависит от: 
- предварительной подготовки основы; 
-  режимов  газопламенного  нанесения  покрытия  и  при  необходимости  последующая  обработка 
нанесенного покрытия (оплавление, уплотнение, пропитка, термическая или механическая обработка) [1, 2].  
 
Таблица 1. Химический состав защитного покрытия ПГ- СР3 
 
Индек
с 
Ма
рка
 
Массовая доля, % 
HRC 
(HB) 
Т
пл
, 
0
С 
Свойства покрытия 
Cr B Si Fe C  Ni 
В.09 
ПГ-
СР3 
13,5 - 
16,5 
2,0 
- 
2,8 
2,5 - 
3,5 
5,0 
0,4-
0,7 
осн. 
50 
- 
55 
1050 
Высокая износостойкость, 
высокая коррозионная 
устойчивость и 
жаростойкость, хорошая 
прочность сцепления со 
сталями. Твердость и 
износостойкость сплавов 
возрастает, а сопротивление 
удару падает по мере 
увеличения в них содержания 
углерода, бора и кремния. 
 
При  предварительной  подготовке  основы  под  нанесение  газотермического  покрытия  важно 
создание  развитой  шероховатости  на  поверхности  основы.  Также  необходимо  провести  перед 
предварительной обработкой поверхности промывку, удалить влагу, масло и другие загрязнения. 
В данном случае использовалась струйно-абразивная обработка поверхности перед напылением. 
Использованное оборудование для этой операции приведено на рисунке 3. 
В  качестве  абразивного  материала  использовался  корунд,  плотность  которого 3,3×10
3
  кг/м
3
, 
насыпная плотность – 1,6×10
3
 кг/м
3
, твердость - 32000 МПа [3]. 
Такая  подготовка  очищает  поверхность  и  выводит  её  из  состояния  термодинамического 
равновесия  со  средой,  освобождая  межатомные  связи  поверхностных  атомов,  т.е.  химически 
активирует подложку. 
Струйно-абразивная  обработка  делает  поверхность  шероховатой  (рисунок 4), что  увеличивает 
температуру  в  контакте  под  напылёнными  частицами  на  выступах  шероховатости  и  повышает 
суммарную площадь участков приваривания. Шероховатая поверхность имеет большую площадь по 
сравнению с гладкой, что также способствует увеличению прочности сцепления. 
Каждый  из  существующих  методов  напыления  имеет  технологические  особенности  и  режимы, 
которые  определяются  особенностями  конструкции  распылителя,  родом  и  формой  напыляемого 
материала,  размерами  и  свойствами  изделия,  на  которое  надо  нанести  покрытие,  а  также 
требованиями, предъявляемыми к напыляемому покрытию [4]. 
 

жүктеу/скачать 43,12 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: