Badania nośności kasztów drewnianych. 1. Wprowadzenie PROJEKTOWANIE I BADANIA

Podobne dokumenty
Determination of welded mesh claddings load-bearing capacity. Abstract:

Badania porównawcze nośności i charakterystyk obciążeniowo-odkształceniowych kasztów o różnym wypełnieniu

Charakterystyka modelu kasztu górniczego o zwiększonej podporności

Słowa kluczowe: badania sekcji obudowy zmechanizowanej, modernizacja stanowiska Keywords: tests of powered-roof support, modernization of test stand

SPIS TREŚCI str. 1. WSTĘP BADANIE...3

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 039

Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

2. Przebieg procesu projektowania obudowy

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 039

Maszyny i urządzenia górnicze. Studia podyplomowe

Wpływ warunków górniczych na stan naprężenia

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

Rys. 1. Obudowa zmechanizowana Glinik 15/32 Poz [1]: 1 stropnica, 2 stojaki, 3 spągnica

NOŚNOŚCI ODRZWI WYBRANYCH OBUDÓW ŁUKOWYCH**

Ć w i c z e n i e K 4

G Ł Ó W N Y I N S T Y T U T G Ó R N I C T W A

STANOWISKOWE BADANIA ELEMENTÓW OBUDÓW GÓRNICZYCH PRZY ICH DYNAMICZNYM OBCIĄŻENIU. 1. Wstęp. Krzysztof Pacześniowski*, Andrzej Pytlik*, Ewa Radwańska*

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

Tadeusz MAJCHERCZYK, Piotr MAŁKOWSKI, Zbigniew NIEDBALSKI Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

PORÓWNANIE METOD NORMATYWNYCH PROJEKTOWANIA OBUDOWY STALOWEJ ŁUKOWEJ PODATNEJ STOSOWANEJ W PODZIEMNYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH***

2. Korozja stalowej obudowy odrzwiowej w świetle badań dołowych

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 039

ELEMENTY TEORII NIEZAWODNOŚCI I BEZPIECZEŃSTWA KONSTRUKCJI W PROJEKTOWANIU BUDOWLI PODZIEMNYCH. 1. Wprowadzenie

ISSN MASZYNY GÓRNICZE

Stropy TERIVA - Projektowanie i wykonywanie

Z1-PU7 Wydanie N1 KARTA PRZEDMIOTU. 1. Nazwa przedmiotu: BUDOWNICTWO PODZIEMNE. 2. Kod przedmiotu: S I BPiOP/27

ZASTOSOWANIE GEOMETRII INŻYNIERSKIEJ W AEROLOGII GÓRNICZEJ

UTRZYMANIE CHODNIKA PRZYŚCIANOWEGO 20A W POKŁADZIE 405/3 W WARUNKACH ZAGROŻEŃ NATURALNYCH KOPALNI KNURÓW-SZCZYGŁOWICE RUCH KNURÓW

2. Charakterystyka sekcji obudowy zmechanizowanej HYDROMEL- 16/35-POz

Liczba godzin Liczba tygodni w tygodniu w semestrze

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 (13) B1. Fig. 1. (57) 1. Obudowa skrzyżowań górniczych wyrobisk

Modelowanie Wspomagające Projektowanie Maszyn

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Schody strychowe LDK (2-segmentowe)

Hydrauliczna obudowa ratownicza do stosowania w warunkach zagrożeń naturalnych. 1. Wprowadzenie OBUDOWY ŚCIANOWE I CHODNIKOWE

RZECZPOSPOLITAPOLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Badania porównawcze belek żelbetowych na ścinanie. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

Badanie wpływu plastyczności zbrojenia na zachowanie się dwuprzęsłowej belki żelbetowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

KARTA PRZEDMIOTU. 1. Nazwa przedmiotu: BUDOWNICTWO PODZIEMNE 2. Kod przedmiotu: N I BPiOP/26

TYPOSZEREG ODRZWI OBUDOWY OŁE6/V36 TYPE SERIES OF SUPPORT OŁE6/V Wstęp. GÓRNICTWO I GEOLOGIA 2012 Tom 7 Zeszyt 1

Zestaw pytań z konstrukcji i mechaniki

Koncepcja wymiennego osprzętu do wiercenia dla ładowarki bocznie wysypującej

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

OFłS PATENTOWY

NOŚNOŚĆ OBUDOWY SZYBU UPODATNIONEJ GEOMATERIAŁAMI W ŚWIETLE ANALIZY NUMERYCZNEJ

WYKŁAD 3 OBLICZANIE I SPRAWDZANIE NOŚNOŚCI NIEZBROJONYCH ŚCIAN MUROWYCH OBCIĄŻNYCH PIONOWO

(13) B1 PL B1. (54) Podpora górnicza stropu wyrobiska, zwłaszcza do górnictwa węglowego

Podkreśl prawidłową odpowiedź

Instrukcja montażu stropów TERIVA I; NOVA; II; III

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

2. Etapy procesu wybudowy sekcji z wyrobiska ścianowego

OGÓLNE ZASADY MONTAŻU STROPÓW TERIVA

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Wkręt z gwintem na całej długości KonstruX

Materiały dydaktyczne. Semestr IV. Laboratorium

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków **

Analiza warunków współpracy obudowy wyrobiska korytarzowego z górotworem w zależności od parametrów wykładki

Planowanie wykonywania wzmocnień obudów chodnikowych w kopaniach podziemnych

Dobór systemu eksploatacji

(12)OPIS OCHRONNY WZORU UŻYTKOWEGO

Logistyka bezpieczeństwa w aspekcie monitoringu pracy obudowy kotwowej

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

długości KonstruX i Wysoki opór wyciągania Mocne połączenie System do wszystkich typów połączeń nośnych w konstrukcjach z drewna

Wytyczne dla projektantów

ANALIZA BELKI DREWNIANEJ W POŻARZE

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PL B1. Sposób podziemnej eksploatacji pokładowych i pseudopokładowych złóż minerałów użytecznych BUP 07/04

Zakład Konstrukcji Żelbetowych SŁAWOMIR GUT. Nr albumu: Kierunek studiów: Budownictwo Studia I stopnia stacjonarne

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. PN-B-03264

Dr inż. Janusz Dębiński

IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW CHARAKTERYZUJĄCYCH OBCIĄŻENIE SEKCJI OBUDOWY ZMECHANIZOWANEJ SPOWODOWANE DYNAMICZNYM ODDZIAŁYWANIEM GÓROTWORU

Informacje ogólne. Rys. 1. Rozkłady odkształceń, które mogą powstać w stanie granicznym nośności

GEOTECHNICZNE PROBLEMY UTRZYMANIA WYROBISK KORYTARZOWYCH W ZŁOŻONYCH WARUNKACH GEOLOGICZNO-GÓRNICZYCH

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

INIEKCYJNE WZMACNIANIE GÓROTWORU PODCZAS PRZEBUDÓW ROZWIDLEŃ WYROBISK KORYTARZOWYCH**** 1. Wprowadzenie

ĆWICZENIE 1 STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA METALI - UPROSZCZONA. 1. Protokół próby rozciągania Rodzaj badanego materiału. 1.2.

ISSN MASZYNY GÓRNICZE

ZAGROŻENIE WYRZUTAMI GAZÓW I SKAŁ

4.3. Stropy na belkach stalowych

STATYCZNA PRÓBA ŚCISKANIA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Szymon Skibicki, KATEDRA BUDOWNICTWA OGÓLNEGO

Problemy utrzymania chodników przyścianowych w warunkach zagrożeń naturalnych w KWK Knurów-Szczygłowice Ruch Knurów

Próby dołowe technologii drążenia tuneli ratowniczych metodą niszczenia spójności skał

DOŚWIADCZENIA Z UTRZYMANIA SKRZYŻOWANIA ŚCIANA- CHODNIK W WARUNKACH KWK KNURÓW-SZCZYGŁOWICE RUCH KNURÓW

Wyboczenie ściskanego pręta

Badania międzylaboratoryjne z zakresu właściwości elektrostatycznych materiałów nieprzewodzących stosowanych w górnictwie

Szymon Skibicki, KATEDRA BUDOWNICTWA OGÓLNEGO

Wytrzymałość drewna klasy C 20 f m,k, 20,0 MPa na zginanie f v,k, 2,2 MPa na ścinanie f c,k, 2,3 MPa na ściskanie

Ocena bezpieczeństwa konstrukcji wyrobisk korytarzowych w kopalniach węgla kamiennego z uwzględnieniem zmienności warunków naturalnych i górniczych

EKSPERTYZA TECHNICZNA

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

SŁUPY PODSADZKOWE PODSTAWOWE CECHY

INSTYTUT LOTNICTWA. Al. Krakowska 110/ Warszawa Tel.: Fax.:

Transkrypt:

Badania nośności kasztów drewnianych dr inż. Włodzimierz Madejczyk Instytut Techniki Górniczej KOMAG Streszczenie: Kaszty drewniane służą do ochrony chodników przyścianowych poprzez ograniczenie efektu uginania się warstw stropowych i w efekcie dokonanie równomiernego rozkładu obciążenia na obudowę podporową wyrobiska górniczego. Wyznaczenie podporności kasztów drewnianych jest pomocne w ocenie ich przydatności w określonych warunkach. W artykule przedstawiono metodykę i wyniki badań nośności kasztów drewnianych pustych, wykonywanych w Laboratorium Badań Instytutu Techniki Górniczej. Abstract: Słowa kluczowe: górnictwo, obudowa kasztowa, kaszty drewniane, metodyka badań Keywords: mining industry, wooden chocks, standing support, testing methodology 1. Wprowadzenie Wooden chocks are used to protect near longwall roadways against bending of roof layers and in the result they enable even distribution of load to the standing support. Determination of load-bearing capacity of wooden chocks is helpful in assessment of their usefulness in the specified mine conditions. Testing methodology and results of testing the empty wooden chocks in KOMAG s Testing Laboratory are presented. Utrzymywanie chodników przyścianowych za frontem ściany w kopalniach węgla kamiennego, umożliwia powtórne ich wykorzystywanie podczas eksploatacji kolejnej, sąsiedniej ściany. W tym celu stosowane są m. in. kaszty drewniane, które przenoszą składową obciążenia górotworu prostopadłą do spągu, zwiększają podporność, przy odkształceniu dochodzącym do kilkudziesięciu procent. Podporność obudowy kasztowej zależy od: [1] konstrukcji (gabarytów i liczby punktów styku poszczególnych wieńców kasztu między sobą), rodzaju użytego drewna, rodzaju zacięć węgłowych (połączeń ciesielskich w narożnikach kasztu), sposobu wypełnienia pustej przestrzeni kasztu. Kaszty drewniane badane są zazwyczaj w prasach o dużym nacisku. Celem badań jest wyznaczenie parametrów charakteryzujących ich wytrzymałość na ściskanie i wyboczenie. Informacja dotycząca ww. charakterystyk ma istotne znaczenie w aspekcie bezpieczeństwa ich stosowania. Niestety i charakterystyki te, ze względu na różnorodność typów obudów, ich gabaryty nie są wyznaczane dla każdego stosowanego typu obudowy kasztowej. W niniejszym artykule przedstawiono metodykę oraz wyniki badań przeprowadzonych w Laboratorium Badań Instytutu Techniki Górniczej w Gliwicach, dotyczące wybranych, czterech typów kasztów drewnianych pustych, wykonanych przez Przedsiębiorstwo Wielobranżowe ADI Usługowo Produkcyjno Handlowe Wanda Ślosorz ul. Bławatków 4, 41-412 Mysłowice. Celem badań było sprawdzenie, czy kaszty mają podporność nie mniejszą niż 2 kn, przy odkształceniu mniejszym niż 1%. ISSN 245-9442 MASZYNY GÓRNICZE NR 2/216 13

2. Metodyka badań kasztów drewnianych Kaszt (stos) drewniany montowany jest na stalowej płycie, spoczywającej na czterech przetwornikach siły, a następnie ustawiany jest w osi stanowiska badawczego (rys. 1). Obciążenie kasztu dokonywane jest za pomocą siłowników hydraulicznych stropu stanowiska, zasilanych z agregatu wysokociśnieniowego. W trakcie obciążenia rejestrowana jest siła docisku P oraz zmiana wysokości H badanego kasztu. Do pomiaru siły stosowane są przetworniki tensometryczne siły o zakresie pomiarowym 2 kn, a rejestracja siły docisku P oraz zmiana wysokości H wykonana jest za pomocą systemu komputerowo-pomiarowego SPIDER 8, z oprogramowaniem CATMAN 4.5. W trakcie badań wyznaczane są: ugięcie kasztu (stosu) f, jako zmiana jego wysokości H pod wpływem działania siły docisku P, wyrażane w mm, odkształcenie kasztu (stosu) F, wyznaczane jako iloraz ugięcia kasztu (stosu) f do jego wysokości początkowej H, wyrażane w procentach. Badania prowadzone są aż do uzyskania siły co najmniej 2 kn lub do wcześniejszego zniszczenia kasztu. Rys.1. Widok kasztu drewnianego I umieszczonego w stanowisku [2] 3. Badania kasztów drewnianych Przedmiotem badań były 4 kaszty drewniane o podstawie równoległoboku. Wykonano je z prefabrykowanych elementów, z drewna bukowego, połączonych pomiędzy sobą za pomocą skośnych zacięć węgłowych. ISSN 245-9442 MASZYNY GÓRNICZE NR 2/216 14

Kaszty drewniane, oznaczone jako I, II, III i IV, zbudowane z belek, miały następujące wymiary: kaszt I: 9 mm x 15 mm x 85 mm oraz 12 mm x 15 mm x 85 mm i wysokość początkowa H = 33 mm; kaszt II: 8 mm x 15 mm x 85 mm oraz mm x 15 mm x 85 mm i wysokość początkowa H = 31 mm; kaszt III: 8 mm x 15 mm x 85 mm oraz 12 mm x 15 mm x 85 mm i wysokość początkowa H = 31 mm; kaszt IV: 12 mm x 15 mm x 85 mm oraz 12 mm x 15 mm x 85 mm i wysokość początkowa H = 4 mm Przykładowy przekrój podstawy badanego kasztu drewnianego III pokazano na rysunku 2. Rys. 2. Przekrój podstawy kasztu drewnianego III 12x8 mm[4] Wyznaczone charakterystyki zmian wysokości H kasztów oraz siły docisku P przedstawiono na rysunkach 3-6, a wartości ich ugięcia f i odkształcenia F, dla określonych wartości siły docisku P przedstawiono w tabelach 1 do 3. P 2 [kn] H 31 [mm] 2 P(t) 3 29 H(t) 28 27 26 25 5 75 t 1 [s] Rys. 3. Charakterystyki zmian wysokości H kasztu drewnianego I oraz siły docisku P w funkcji czasu t [2] ISSN 245-9442 MASZYNY GÓRNICZE NR 2/216 15

Wartości ugięcia f i odkształcenia F kasztu drewnianego II dla wybranych wartości siły docisku P [3] Siła docisku P [kn] Ugięcie kasztu f [mm] Tabela 1 Odkształcenie kasztu F [%] 19,63 33 1,1 42 1,39 17 59 1,96 2 122 4,5 Rys. 4. Charakterystyki zmian wysokości H kasztu drewnianego II i siły docisku P w funkcji czasu t. [3] Wartości ugięcia f i odkształcenia F kasztu drewnianego III dla wybranych wartości siły docisku P [4] Tabela 2 Siła docisku P [kn] Ugięcie kasztu f [mm] Odkształcenie kasztu F [%] 16 11 3,7 17 137 4,6 18 161 5,3 19 25 6,8 2 232 7,7 21 28 9,3 ISSN 245-9442 MASZYNY GÓRNICZE NR 2/216 16

P [kn] H [mm] KASZT 8 x 12 PROJEKTOWANIE I BADANIA 2 31 2 3 29 28 P=f(t) H=f(t) 27 26 2 4 6 8 1 12 t [s] Rys. 5. Charakterystyki zmian wysokości H kasztu drewnianego III i siły docisku P w funkcji czasu t [4] Wartości ugięcia f i odkształcenia F kasztu drewnianego IV dla wybranych wartości siły docisku P [5] Tabela 3 Siła docisku P [kn] Ugięcie kasztu f [mm] Odkształcenie kasztu F [%] 75 1,8 16 81 2, 17 88 2,2 18 11 2,5 19 114 2,8 2 136 3,3 21 17 4,2 22 232 5,7 228 241 5,9 Charakterystyki podpornościowo-odkształceniowe kasztów III i IV przedstawiono na rysunkach 7 i 8. Maksymalne obciążenie przeniesione przez kaszt drewniany, bez wystąpienia uszkodzenia jego elementów, wyniosło co najmniej: 2116 kn dla kasztu I i II, 21 kn dla kasztu III, 228 kn dla kasztu IV. Dla wartości siły docisku P = 2 kn ugięcie f (zmiana wysokości H) kasztu I wyniosło 215 mm, a odkształcenie kasztu F 7, %. ISSN 245-9442 MASZYNY GÓRNICZE NR 2/216 17

Podporność [kn] Podporność [kn] siła docisku P[kN] wysokość stosu H[mm] PROJEKTOWANIE I BADANIA Stos drewniany 12mm x 12mm x 85mm, H = 4, m 2 42 2 41 4 39 38 P=f(t) H=f(t) 37 1 2 3 4 czas t[s] Rys. 6. Charakterystyki zmian wysokości H stosu drewnianego IV i siły docisku P w funkcji czasu t [5] 2 2 Kaszt 2 4 6 8 1 Odkształcenie [%] Rys.7. Charakterystyka podpornościowo-odkształceniowa kasztu III 12x8 mm 2 2 Kaszt IV 1 2 3 4 5 6 Odkształcenie [%] Rys. 8. Charakterystyka podpornościowo-odkształceniowa kasztu IV 12x12 mm ISSN 245-9442 MASZYNY GÓRNICZE NR 2/216 18

4. Podsumowanie Laboratorium Badań Instytutu Techniki Górniczej KOMAG posiada możliwości badawcze do wykonywania badań podporności kasztów w skali 1:1 i wyznaczania charakterystyk podpornościowo-odkształceniowych. Badane kaszty drewniane, wykonane z prefabrykowanych elementów z drewna bukowego, połączone pomiędzy sobą na skośne zacięcia węgłowe (oznaczone jako I, II, III lub IV), mają podporność wynoszącą co najmniej 21 kn. Odkształcenie kasztów, definiowane jako iloraz ugięcia kasztu i jego początkowej wysokości, było mniejsze od 1%, co świadczy o ich korzystnych cechach. Korzystając z wyników przeprowadzonych badań stwierdzono, że charakterystykę podpornościowo-odkształceniową kasztu można modyfikować poprzez zmianę jego przekroju. Przy podporności wynoszącej 2 kn odkształcenie kasztów było tym mniejsze, im większy był jego przekrój poprzeczny. Badania porównawcze charakterystyk podpornościowo-odkształceniowych kasztów o różnej budowie umożliwiają podjęcie trafnej decyzji o ich zastosowaniu w określonych warunkach geologiczno-górniczych. Literatura [1] Mikoś T.: Historia i rozwój kasztów drewnianych w górnictwie. Dzieje górnictwa element europejskiego dziedzictwa kultury, pod red. P.P. Zagożdżona i M. Madziarza, Wrocław 28. [2] Ocena nośności stosu z drewna twardego wykonanego (słupa podpornościowego), o podstawie równoległoboku, przeznaczonego do wzmacniania obudowy wyrobisk korytarzowych. Sprawozdanie nr 131/DLB-1/28. Laboratorium Badań ITG KOMAG, Gliwice wrzesień 28 (materiały niepublikowane). [3] Badania wytrzymałościowe stosu drewnianego wykonanego z elementów o wymiarach 8 mm x 15 mm x 85 mm oraz mm x 15 mm x 85 mm. Sprawozdanie nr 16/DLB-1/28. Laboratorium Badań ITG KOMAG, Gliwice październik 28 (materiały nie publikowane). [4] Badania wytrzymałościowe stosu drewnianego wykonanego z elementów o wymiarach 8 mm x 15 mm x 85 mm oraz 12 mm x 15 mm x 85 mm. Sprawozdanie nr 25/DLB- 1/29. Laboratorium Badań ITG KOMAG, Gliwice styczeń 29 (materiały niepublikowane). [5] Badania wytrzymałościowe stosu drewnianego wykonanego z elementów o wymiarach 12 mm x 15 mm x 85 mm. Sprawozdanie nr 87/DLB-1/29. Laboratorium Badań ITG KOMAG, Gliwice maj 29 (materiały niepublikowane). ISSN 245-9442 MASZYNY GÓRNICZE NR 2/216 19