Испытания рамных крепей горных выработок

B.А. Копытин

канд. техн. наук, заведующий лабораторией ОАО «НЦ ВостНИИ»

C.Г. Ващенко

старший научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ»

А.П. Кострыкин

научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ»

К.В. Шайдулин

научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ»

УДК 622.28.042.4:043.2

ИСПЫТАНИЯ РАМНЫХ КРЕПЕЙ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Рассказано о видах испытаний шахтных крепей, аттестованном испытательном оборудовании для проведения испытаний и возможностях этого оборудования. Приведены примеры проведенных испытаний нетиповых рам арочной крепи.

Ключевые слова: КРЕПЬ, РАМА, ИСПЫТАНИЯ, СТЕНД, ЗАМОК АРОЧНОЙ КРЕПИ

В настоящее время для крепления подготовительных выработок все чаще используется анкерная крепь как менее материалоемкая и более дешевая по сравнению с рамной крепью, но так как область ее применения ограничена горно-геологическими условиями, рамная крепь продолжает применяться довольно широко. С целью безопасного поддержания горных выработок в соответствии с ГОСТ 16504-81 [1] , ГОСТ Р 51748-2001 [2] и ГОСТ Р 50910-96 [3] шахтные рамные крепи подвер-

гаются различным видам испытаний. Проводят их в испытательной лаборатории продукции горного машиностроения ОАО «НЦ ВостНИИ» (ИЛ ПГМ НЦ ВостНИИ). Лаборатория аттестована Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии в качестве независимой и технически компетентной испытательной лаборатории продукции горного машиностроения (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.21МШ10 действителен до 28.10.2015). Областью аккредитации испытательной лабо-

ратории предусмотрены испытания всех видов металлических рамных крепей. Испытания металлических рамных крепей проводятся на стенде для испытания рамных крепей СРК (аттестат № 1055 от 17.11.2010, периодичность аттестации 12 месяцев). Согласно ГОСТ Р 51748-2001 [2] рамные крепи следует подвергать приемочным, квалификационным, типовым, сертификационным и периодическим испытаниям. Все изготовители рамных крепей обязаны их испытывать не реже одного раза в год (периодические

испытания), раз в пять лет (сертификационные испытания), при постановке изделий на производство (квалификационные испытания), при изменениях в конструкции, технологии изготовления, применяемых материалах (типовые испытания). На стенде для испытаний рамных крепей СРК можно испытывать рамы с площадью сечения до 40 м2. Домкратные системы обеспечивают вертикальное загружение сосредоточенными усилиями рамы крепи до 1600 кН и смещения - до 500 мм. Это позволяет испытывать целиком рамы крепей и отдельно узлы податливости металлических крепей для оценки силовых параметров и характеристик стабильности их работы.

Стенддля испытания рамныхкрепей автоматизирован, нагрузки фиксируются и передаются на компьютер. Для механизации вспомогательных работ стенд оснащен мостовым электрическим однобалочным краном грузоподъемностью до 1000 кг. После аттестации в ноябре 2010 г. стенда для испытания рамных крепей на нем было проведено множество различных видов испытаний рамных крепей для различных организаций: ООО «Красный Октябрь», ОАО «Шахта «Интауголь», ОАО «Воркутауголь», ООО «РГШО» и др. Проводились периодические и сертификационные испытания, определялось качество изготовления крепей, их силовые возможности, давались рекомендации по улучшению конструкций крепей. В апреле 2011 г. на стенде СРК для ООО «Лесинвест» испытывались нетиповые металлические податливые арочные трехзвенные крепи КМП А3 23-27 (площадь сечения в свету 22,8 м2) и КМП А3 25-27 (площадь сечения в свету 25 м2); типовые сечения для Кузбасса [4] ограничены площадью сечения 19,4 м2. Для изготовления элементов крепи

114

Рисунок 1 - Узел податливости рамы крепи КМП А3 23-27 с замками ЗМК

Рисунок 2 - Узел податливости рамы крепи КМП А3 23-27 с замками с планками из СВП27

был использован специальный взаимозаменяемый профиль СВП27, хотя ГОСТ Р 517480-2001 [2] для трехзвенных арочных крепей с площадью сечения свыше 14,8 м2 в свету до осадки обязывает использовать спецпрофиль СВП33 или более легкие профили проката из высокопрочных сталей в случае их эквивалентности по несущей спо-

собности СВП33. Использование для крепления выработок больших сечений профиля СВП27 вместо СВП33 возможно после испытания этих крепей в испытательных лабораториях и определения их силовых характеристик в податливом и жестком режимах работы, так как в России не выпускают СВП33 из-за малых объемов заявок.

У си л ие, «К

190

1W -

но

lis

II»

во

дг> id о

I

J - Г

HJ

i

J

о к« лоо ио еоо 1«ю и» ил» 1баи 1кю ¡«ю ¿¡м

Время, с

Рисунок 3 - Показания тензодатчика одного из активных домкратов при испытании в податливом режиме трехзвенной рамы арочной формы КМП А3 23-27 с замками ЗМК

Крепь КМП А3 23-27 была представлена с двумя типами замков: ЗМК (рисунок 1) и из круглых скоб с гайками и с планками из рассеченных на две части отходов проката из СВП27 (рисунок 2). Нахлестка составляла 400 мм, в каждом узле податливости было по три замка. Измеренные сопротивления рам крепи с замками ЗМК в податливом режиме составили 234 кН/раму, с замками с прямыми планками -214 кН/раму, несущая способность в жестком режиме работы составила 280 кН/раму. Замки ЗМК показали более стабильную работу в податливом режиме работы по сравнению с замками с прямыми планками. При применении замков с прямыми планками нагрузка левым и правым узлами податливости воспринимается неравномерно, происходит заклинивание узлов, податливость происходит рывками. Даны рекомендации использовать замки ЗМК.

Крепь КМП А3 25-27 была представлена с замками ЗМК, нахлестка составляла 600 мм, в каждом узле податливости было по три замка. Испытания первых рам показали, что данная конструкция быстро

переходит в жесткий режим работы и лишает узлы податливости работоспособности. Было принято решение изменить конструкцию рамы: уменьшить нахлестку в узлах податливости до 400 мм и в связи с этим уменьшить длину стоек, чтобы сохранить запроектированную форму сечения. Испытания данной конструкции крепи показали более

стабильную длительную работу ее в податливом режиме работы по сравнению с предыдущей конструкцией. Измеренные сопротивления рам крепи КМП А3 25-27 с нахлесткой 400 мм в податливом режиме работы составили 228 кН/раму. На рисунке 3 показано изменение нагрузок на одном из активных домкратов с течением времени.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ 16504-81. Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

2. ГОСТ Р 51748-2001. Крепи металлические податливые рамные. Крепь арочная. Общие технические условия.

3. ГОСТ Р 50910-96. Крепи металлические податливые рамные. Методы испытаний.

4. Типовые материалы для проектирования 401-011-88.89. Унифицированные сечения горных выработок, закрепленных металлической арочной крепью из взаимозаменяемого профиля для условий Кузнецкого бассейна.- М.: Центргипрошахт, 1989. - 102 с.

MINE OPENING FRAME SUPPORTS TESTS V.A. Kopytin, S.G. Vashchenko, A.P. Kostrykin, K.V. Shaidulin The article tells about mine supports test types, certified testing equipment for test making and the equipment potential. Examples of not-standard arch support frame tests are given.

Key words: SUPPORT, FRAME, TESTS, TEST BENCH, ARCH SUPPORT LOCK

Копытин Валерий Александрович e-mail: kopytin_vostnii@mail.ru Ващенко Сергей Геннадьевич тел.(3842) 34-19-58 Кострыкин Антон Павлович e-mail: vostnii_anton@inbox.ru Шайдулин Константин Владимирович e-mail: vostnii-shkv@mail.ru