- Tytuł:
-
Badania modelowe dynamicznej odporności kotwi
Model tests of bolt dynamic resistance - Autorzy:
- Nierobisz, A.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/340553.pdf
- Data publikacji:
- 2002
- Wydawca:
- Główny Instytut Górnictwa
- Tematy:
-
kopalnia rud miedzi
kotew KSpn-18
kotew ekspansywna
odporność dynamiczna
cooper mine
bolt
KSpn-18 bolt
exspansive bolt
dynamic resistance - Opis:
-
W polskich kopalniach rud miedzi rejestruje się kilka tysięcy zjawisk sejsmicznych rocznie. Są to wstrząsy o energii dochodzącej do 10⁹ J. W większości przypadków po zaistniałych wstrząsach nie stwierdza się widocznych zmian w stropie i obudowie. Obserwuje się jednak szereg niekorzystnych zjawisk będących skutkami wstrząsów. Mając na uwadze powyższe w Głównym Instytucie Górnictwa rozpoczęto badania nad dostosowaniem obudowy kotwiowej do warunków wzmożonej aktywności sejsmicznej górotworu [10]. Dostępne informacje z zakresu teorii stateczności dynamicznej konstrukcji oraz zagraniczne wyniki badań kotwi pozwalają na stwierdzenie, że dynamiczna charakterystyka wytrzymałościowa kotwi różni się od charakterystyki statycznej. W niniejszym opracowaniu dokonano analizy wytrzymałości dynamicznej kotwi z wykorzystaniem modelu obciążenia wywołanego udarem spadającej masy oraz opracowano założenia i skale podobieństwa do badań modelowych. Przeprowadzone obliczenia spodziewanych wartości sił dynamicznych były podstawą do zaprojektowania stoiska do badań kotwi wykonanych w skali geometrycznej 1:2. Opisano przeprowadzone badania, wykonano ich analizę oraz przedstawiono wnioski, które można streścić w sposób następujący: 1. Rozbieżności między statycznymi a dynamicznymi parametrami wytrzymałościowymi kotwi wynikają z następujących zjawisk: - przy zwiększaniu prędkości obciążenia następuje zmiana granicy plastyczności i wytrzymałości; dynamiczna granica plastyczności i wytrzymałości jest większa od statycznej, - nagłe naprężenia o wartości przekraczającej statyczną wytrzymałość doraźną powodują zniszczenie materiału dopiero po upływie określonego czasu, odkształcenia i naprężenia w dynamicznie obciążonym ustroju zależą od sprężystej jego podatności i stopni swobody układu, - naprężenia i odkształcenia rozchodzą się w postaci fal. 2. Badania modelowe w skali 1:2 pozwoliły na zmierzenie wartości sił dynamicznych występujących w czasie obciążania kotwi ekspansywnych typu KSpn-18 udarem spadającej masy w fazie odkształceń sprężystych i plastycznych. W warunkach naturalnych jedna kotew rozprężna podwiesza górotwór o masie około 4 ton. Ważniejsze wyniki badań modelowych dla przypadku zniszczenia podkładki przy pierwszym udarze, przeniesione na powyższe kotwie w skali 1:1 wynosiłyby: - masa spadająca - 4077 kg, - wysokość udaru - 0,3 m, - energia kinetyczna udaru - 12 kJ, - siła dynamiczna udaru - 384 kN. 3. Systematyczne obciążenia udarowe kotwi w wyniku wstrząsów lub robót strzałowych w kopalniach rud miedzi, prowadzonych w niewielkiej odległości od tychże kotwi, powodują kumulowanie się odkształceń plastycznych, w efekcie kotwie rozprężne są szczególnie podatne na zerwanie. Przykładami występowania takiego zjawiska są przypadki zerwania kotwi przy opadaniu skał stropowych o grubości zaledwie kilkudziesięciu centymetrów, których ciężar przypadający na jedną kotew jest niewspółmiernie mały. 4. Powyższe wyniki badań modelowych wymagają weryfikacji za pomocą badań w skali 1:1.
In Polish copper mines annually several thousand of seismic phenomena are recorded. These are tremors with energy reaching 10⁹ J. In the majority of events after occurred tremors visible changes as concerns the roof and support have not been ascertained. However, one observes a number of unfavourable phenomena being the effects of tremors. Considering the above-mentioned fact, at the Central Mining Institute investigations relating to the adaptation of roof bolting to conditions of increased seismic activity of the rock mass were started. Owing to available information with respect to the theory of the dynamic stability of construction and the results of foreign investigations relating to bolts, it is possible to ascertain that the strength dynamic characteristic of bolts differs from the static characteristic. In the present article an analysis of the dynamic strength of bolts was carried out, using the model of load caused by the impact of falling mass, moreover, assumptions and similarity scales to model tests were worked out. The carried out calculations of anticipated values of dynamic forces constituted the basis to design a stand for bolt testing, performed on a geometric scale equal to 1:2. The carried out investigations were described; one has prepared their analysis and has presented conclusions, which can be summarized as follows: The discrepancy between static and dynamic strength characteristics of bolts result from the following phenomena: - when increasing the load velocity, a change of the limit of plasticity and strength follows, the dynamic plasticity and strength limit is higher than the static one, - sudden stresses of value exceeding the immediate static strength cause the destruction of the material only after a determined time, the deformations and stresses in a dynamically loaded structure depend on its elastic flexibility and degrees of structure freedom, - stresses and deformations propagate in the form of waves. Model tests on a 1:2 scale enabled to measure the values of dynamic forces occurring during the loading of expansive bolts of KSpn-18 type by the impact of falling mass in the phase of elastic and plastic deformations. In natural conditions one expansive bolt suspends rock mass of about 4 tons of mass. The results of model tests of major importance in the case of destruction of the washer during the first impact, transmitted to the above-mentioned bolts on a 1:1 scale, would amount to: - falling mass - 4077 kg, - impact height - 0.3 m, - impact kinetic energy - 12 kJ, - impact dynamic force - 384 kN. Systematic impact loads of bolts as a result of tremors and blasting operations in copper ore mines conducted not far away from these bolts cause accumulation of plastic deformations; the result is that expansive bolts are particularly susceptible to break. Examples of occurrence of such a phenomenon constitute cases of bolt break in the event of fall of roof rocks with thickness of merely of several dozen of centimetres, the weight of which per one bolt is incommensurably low. The above-mentioned results require verification by means of tests on a 1:1 scale. - Źródło:
-
Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa; 2002, 3; 5-24
1643-7608 - Pojawia się w:
- Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł