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

Podobne dokumenty
Charakterystyka modelu kasztu górniczego o zwiększonej podporności

Badania nośności kasztów drewnianych. 1. Wprowadzenie PROJEKTOWANIE I BADANIA

OPTYMALIZACJA KONSTRUKCJI WZMOCNIEŃ ELEMENTÓW NOŚNYCH MASZYN I URZĄDZEŃ

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

Wpływ warunków górniczych na stan naprężenia

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

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

FATIGUE LIFE OF ADHESION PLASTICS

Wyboczenie ściskanego pręta

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Politechnika Białostocka

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

ZACHOWANIE SIĘ STWARDNIAŁEGO ZACZYNU GIPSOWEGO SUCHEGO I NASYCONEGO WODĄ POD OBCIĄŻENIEM ŚCISKAJĄCYM I ZGINAJĄCYM

Wytrzymałość Materiałów

Charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa dla próbek piaskowca z szorstkimi i gładkimi pęknięciami

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

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

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI WYTRZYMAŁOŚCIOWE TAŚM KOMPOZYTOWYCH Z WŁÓKIEN WĘGLOWYCH

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 11: Moduł Younga

SPIS TREŚCI str. 1. WSTĘP BADANIE...3

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Odporność na zmęczenie

Zadanie 1 Zadanie 2 tylko Zadanie 3

ANALIZA ROZDRABNIANIA WARSTWOWEGO NA PODSTAWIE EFEKTÓW ROZDRABNIANIA POJEDYNCZYCH ZIAREN

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

1. Połączenia spawane

WPŁYW WYBRANYCH WYNIKÓW GEOINŻYNIERYJNYCH NA PROCES PRZYGOTOWANIA PRODUKCJI W POLSKICH KOPALNIACH WĘGLA KAMIENNEGO

WYZNACZANIE WYTRZYMAŁOŚCI BETONU NA ROZCIĄGANIE W PRÓBIE ZGINANIA

WPŁYW WIELKOŚCI WYDZIELEŃ GRAFITU NA WYTRZYMAŁOŚĆ ŻELIWA SFEROIDALNEGO NA ROZCIĄGANIE

WYKŁAD 3 OBLICZANIE I SPRAWDZANIE NOŚNOŚCI NIEZBROJONYCH ŚCIAN MUROWYCH OBCIĄŻNYCH PIONOWO

NOŚNOŚCI ODRZWI WYBRANYCH OBUDÓW ŁUKOWYCH**

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

O RÓŻNICACH W ZACHOWANIU SIĘ SKAŁ W WARUNKACH JEDNOOSIOWEGO ROZCIĄGANIA I ŚCISKANIA

ANALIZA ZALEŻNOŚCI MIĘDZY GEOMECHANICZNYMI PARAMETRAMI SKAŁ ZŁOŻOWYCH I OTACZAJĄCYCH NA PRZYKŁADZIE WYBRANYCH REJONÓW GÓRNICZYCH KOPALŃ LGOM. 1.

Politechnika Białostocka

Badania zespolonych słupów stalowo-betonowych poddanych długotrwałym obciążeniom

Politechnika Białostocka

STAN NAPRĘŻENIA W GÓROTWORZE W OTOCZENIU PÓL ŚCIANOWYCH W KOPALNI WĘGLA KAMIENNEGO BOGDANKA

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

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

Wewnętrzny stan bryły

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

Obliczenia mocy napędu przenośnika taśmowego

Rys. 1. Elementy zginane. KONSTRUKCJE BUDOWLANE PROJEKTOWANIE BELEK DREWNIANYCH BA-DI s.1 WIADOMOŚCI OGÓLNE

BADANIA MODUŁÓW SPRĘŻYSTOŚCI I MODUŁÓW ODKSZTAŁCENIA PODBUDÓW Z POPIOŁÓW LOTNYCH POD OBCIĄŻENIEM STATYCZNYM

Ć w i c z e n i e K 4

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW CHARAKTERYZUJĄCYCH OBCIĄŻENIE SEKCJI OBUDOWY ZMECHANIZOWANEJ SPOWODOWANE DYNAMICZNYM ODDZIAŁYWANIEM GÓROTWORU

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 3(89)/2012

Temat 3 (2 godziny) : Wyznaczanie umownej granicy sprężystości R 0,05, umownej granicy plastyczności R 0,2 oraz modułu sprężystości podłużnej E

Porównawcze badania laboratoryjne przyczepności stali EPSTAL oraz stali klasy A do betonu w warunkach termicznych występujących w czasie pożaru

Rys.59. Przekrój poziomy ściany

POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych Laboratorium Materiałów Budowlanych. Raport LMB 326/2012

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

PL B1. Sposób podziemnej eksploatacji złoża minerałów użytecznych, szczególnie rud miedzi o jednopokładowym zaleganiu

Badania zróżnicowania ryzyka wypadków przy pracy na przykładzie analizy bezwzględnej i wskaźnikowej dla branży górnictwa i Polski

ZMĘCZENIE MATERIAŁU POD KONTROLĄ

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Zależność jednostkowego kosztu własnego od stopnia wykorzystania zdolności produkcyjnej zakładu wydobywczego

PROJEKTOWANIE INDYWIDUALNE KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI A DOLNE WARSTWY KONSTRUKCJI

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

KOMINY MUROWANE. Przekroje trzonu wymiaruje się na stan graniczny użytkowania. Sprawdzenie należy wykonać:

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

Zestaw pytań z konstrukcji i mechaniki

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

Modele materiałów

Projektowanie indywidualne

Sprawozdanie ze stażu naukowo-technicznego

Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej

WPŁYW WŁÓKIEN ARAMIDOWYCH FORTA-FI NA WŁAŚCIWOŚCI MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

Wyniki badań niskocyklowej wytrzymałości zmęczeniowej stali WELDOX 900

Publiczna Szkoła Podstawowa nr 14 w Opolu. Edukacyjna Wartość Dodana

WYKORZYSTANIE SIECI NEURONOWEJ DO BADANIA WPŁYWU WYDOBYCIA NA SEJSMICZNOŚĆ W KOPALNIACH WĘGLA KAMIENNEGO. Stanisław Kowalik (Poland, Gliwice)

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

Metody badań kamienia naturalnego: Oznaczanie wytrzymałości na zginanie pod działaniem siły skupionej

Dr inż. Janusz Dębiński

Uwagi dotyczące mechanizmu zniszczenia Grunty zagęszczone zapadają się gwałtownie po dobrze zdefiniowanych powierzchniach poślizgu według ogólnego

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 5.4

MODELOWANIE POŁĄCZEŃ TYPU SWORZEŃ OTWÓR ZA POMOCĄ MES BEZ UŻYCIA ANALIZY KONTAKTOWEJ

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki PROBLEMY ZWIĄZANE Z OCENĄ STANU TECHNICZNEGO PRZEWODÓW STALOWYCH WYSOKICH KOMINÓW ŻELBETOWYCH

Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych

ANALIZA BELKI DREWNIANEJ W POŻARZE

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

Wprowadzenie do Techniki. Materiały pomocnicze do projektowania z przedmiotu: Ćwiczenie nr 2 Przykład obliczenia

Zastosowanie drukarki 3D do produkcji prototypowej podkładki kotwowej

CZYNNIK SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO SYSTEMU STEROWANIA MASZYNĄ WYTRZYMAŁOŚCIOWĄ A WYNIKI BADAŃ CHARAKTERYSTYK POZNISZCZENIOWYCH PRÓBEK BETONU

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 6.9

ANALIZA PORÓWNAWCZA NOŚNOŚCI POŁĄCZENIA ŚCINANEGO ZESPOLONEJ BELKI STALOWO-BETONOWEJ DLA DWÓCH WYBRANYCH TYPÓW ŁĄCZNIKÓW

WPŁYW NIEJEDNORODNOŚCI CECH FIZYKOMECHANICZNYCH DREWNA NA STAN NAPRĘŻEŃ W ELEMENTACH KONSTRUKCYJNYCH

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

Analiza wpływu wybranych wielkości charakteryzujących złącze cierne na jego parametry pracy

Transkrypt:

36 UKD:622.831.246: 622.28.048.6-047.58: 620.173: 622.012.22 Badania porównawcze nośności i charakterystyk obciążeniowo-odkształceniowych kasztów o różnym wypełnieniu Comparative investigations of the load capacity and load-strain characteristics of chocks with different filling dr hab.inż. Waldemar Korzeniowski, prof. AGH* ) mgr inż. Krzysztof Skrzypkowski* ) Treść: Przedmiotem rozważania autorów są kaszty drewniane wykonane z drewna bukowego stosowane w kopalniach podziemnych. W warunkach laboratoryjnych wykonano modele kasztów w skali liniowej 1:10 i poddano je obciążeniu ściskającemu w różnych konfiguracjach konstrukcyjnych. Zbadano kaszty wypełnione materiałem sypkim, spoiwem wiążącym oraz kaszty nie wypełnione. Określono wartości odkształceń dla narastającej siły ściskającej oraz podano maksymalną nośność przy określonych wartościach odkształceń właściwych oraz obliczono wskaźniki sztywności kasztów w zależności od sposobu wypełnienia jego wnętrza. Abstract: The subject of the authors consideration are wooden chocks made from beechwood used in uderground mines. In laboratory conditions models of chocks at the linear scale 1:10 were carried out and subjected to compressive load in different constructional configurations. Chocks filled with loose material, binding material and non-filled chocks were tersted. The values of strains for the increasing compressive strength were determined and the maximum load capacity under determined values of specific strains were given as well as indices of chock rigidity according to the type of filling of its inside were calculated. Słowa kluczowe: obudowa górnicza, kasety Key words: Mining support, chocks 1. Wprowadzenie Historia stosowania kasztów drewnianych w górnictwie sięga XII w. Kaszty pełne, ażurowe, puste lub wypełnione spełniają niekiedy swoją rolę przez wieki [3]. Obecnie ta forma wykorzystania drewna, jako skutecznego sposobu zapewnienia stateczności wyrobisk podziemnych, jest wciąż * ) AGH w Krakowie. stosowana w różnych kopalniach podziemnych. W kopalniach węgla kamiennego [1,2] dzisiaj bardzo często stanowi ona alternatywę wobec ewentualnej kosztownej konieczności wykonania kolejnego chodnika przyścianowego. Utrzymywanie chodników i powtórne ich wykorzystanie dla sąsiedniej ściany staje się coraz częstszą praktyką górniczą. Ze względu na pojawiające się nowe rozwiązania konstrukcyjne, modyfikacje znanych technik, sposoby wypełnienia wnętrza kasztu, rodzaje materiałów wypełniających, autorzy przeprowadzili badania mające na celu określenie charakterystyk obciążeniowo-odkształceniowych porów-

Nr 4 PRZEGLĄD GÓRNICZY 37 nawczych, na modelach kasztów zbadanych w warunkach laboratoryjnych. W ten sposób oszacowano wpływ wymienionych czynników na warunki pracy kasztów, a szczególnie ich względną nośność i ściśliwość. poszczególnych przypadków w wybranych fazach procesu niszczenia próbek. 3. Charakterystyki przebiegu obciążeń i odkształceń 2. Opis przeprowadzonych badań W celu określenia nośności kasztów, odpowiadającej maksymalnemu obciążeniu, jakie może przenieść obudowa, zbudowano model kasztu stosowanego aktualnie w wielu polskich kopalniach węgla kamiennego [2]. Przyjęto charakterystyczny wymiar kasztu z drewna bukowego o przekroju wewnętrznym 0,9 m 0,9 m i wysokości h=1,5 m. Kaszt składa się z wielu czteroelementowych warstw belek tworzących pełne ściany boczne. Poszczególne belki, rysunek 1 a) i b), połączone są ze sobą za pomocą odpowiednich złączy (nacięć). Modele wykonano w skali 1:10 z takiego samego gatunku drewna (bukowego), z którego wykonane są kaszty stosowane w kopalni. Na rysunku 2 pokazano kaszt wypełniony spoiwem wiążącym, przygotowany do badań w maszynie wytrzymałościowej. Badania nośności przeprowadzono w maszynie wytrzymałościowej w pełnym zakresie odkształceń, aż do całkowitego zniszczenia modelu. Mierzono siłę nacisku oraz wartości odkształceń pionowych modelu, uzyskując w ten sposób charakterystyki obciążeniowo-odkształceniowe. Prędkość obciążania wynosiła 30 40 kn/min. Wykonano badania dla następujących konfiguracji konstrukcji kasztów: z nie wypełnionym wnętrzem (pusty), wypełniony piaskiem, wypełniony piaskiem w worku, wypełniony spoiwem (po 28 dniach wiązania), prostopadłościenna próbka spoiwa. Przykładowe modele i próbki przed i po przeprowadzeniu badań pokazano na fotografiach rysunkach 2 i 3 gdzie uwidoczniono charakterystyczne cechy utraty nośności dla Tablica 1. Parametry obciążeniowo-odkształceniowe badanych kasztów Table 1. Load-strain parameters of tested chocks Wyniki przeprowadzonych eksperymentów przedstawiono w tablicach 1 i 2 oraz na wykresach (rys. 4 8). Dla kasztów Lp. Konfiguracja kasztu Maksymalna siła nacisku F, kn (nośność) Średnia wytrzymałość na ściskanie R c, MPa Odkształcenie pionowe przy maksymalnym obciążeniu L, mm Średnie odkształcenie od do średnia (nośność) od do średnia właściwe ε, % 1 Kaszty puste 38 44 41,3 3,5* 21,5 31,0 25,7 16,6 2 Kaszty z piaskiem 74 119 96,9 8,2 18,0 27,6 23,3 15,0 3 Kaszty z piaskiem w worku 93 116 99,2 8,3 18,0 31,0 24,0 15,5 4 Kaszty wypełnione spoiwem 145 166 156,8 13,2 10,0 18,4 14,8 9,6 5 Spoiwo 72 115 82,7 10,7 2,8 4,1 3,5 2,3 *wytrzymałość drewna, 10,3 MPa Tablica 2. Sztywność kasztów k przy różnych sposobach ich wypełnienia Table 2. Rigidity of chocks k under different metods of their filling Rys. 1. Belka konstrukcyjna kasztu a) belka pośrednia; b) belka zamykająca Fig. 1. Constructional beam of chock a) intermediate beam; b) closing beam Rys. 2. Model kasztu wykonanego z drewna bukowego wypełnionego spoiwem i próbka spoiwa Fig. 2. Model of chock made from beechwood filled with binding material and a binding material sample Sztywność kasztu/ Siła nacisku F, kn Odkształcenie pionowe L Lp. Konfiguracja kasztu spoiwa k, kn/mm symbol od do od [mm] do [mm] od, % do, % faza A faza B 1 Kaszty puste (faza B) F Bk 16 38 7,0 30,0 4,7 20,0-1 2 Kaszty z piaskiem w worku (faza B) F Bpw 32 92,5 6,5 24,0 4,3 16,0-3 3 Kaszty z piaskiem (faza B) F Bkp 24 70 6,5 18,5 4,3 12,3-4 4 Kaszty wypełnione spoiwem (faza B) F Bks 90 145 2,6 12,2 1,7 8,1-6 5 Kaszty z piaskiem (faza A) F Akp 2 24 4,0 6,5 2,7 4,3 8-6 Kaszty puste (faza A) F Ak 4 16 6,0 7,0 4,0 4,7 10-7 Kaszty z piaskiem w worku (faza A) F Apw 2 32 4,0 6,5 2,7 4,3 11-8 Spoiwo (faza A) F As 0 71,5 2,3 4,0 1,5 2,7 40-9 Kaszty wypełnione spoiwem (faza A) F Aks 10 90 1,4 2,6 0,9 1,7 74 -

38 Rys. 3. Przykładowe kaszty wypełnione spoiwem po próbie wytrzymałościowej Fig. 3. Examples of chocks filled with binding material after the strength test pustych oraz wypełnionych piaskiem lub piaskiem w worku (rys. 4 6), podano pełne charakterystyki zwierające części wznoszące i opadające. Odmienny przebieg niszczenia próbek spoiwa oraz kasztów wypełnionych spoiwem, polegający na gwałtownej utracie nośności po uzyskaniu wartości maksymalnej uniemożliwił zrejestrowanie drugiej części charakterystyki próbki spoiwa (rys.7 i 8). Siła, kn Rys. 4. Charakterystyka podpornościowo-odkształceniowa kasztu pustego Fig. 4. Support-strain characteristics of an empty chock W tablicy 1 w kolumnie 6 podano wartość średniej wytrzymałości na ściskanie kasztu pustego, odpowiadającą nośności, która wynosi 3,5 MPa, uwzględniając całkowite pole powierzchni stropu, które ogranicza kaszt (łącznie z powierzchnią wewnętrzną pustki, która z oczywistego powodu nie przenosi obciążenia). Przy uwzględnieniu tylko pola powierzchni kasztu (drewna) stykającego się ze stropem można określić wytrzymałość materiału (drewna) w kierunku prostopadłym do słoi. Przy takich założeniach średnia wytrzymałość kasztu pustego wynosi 10,3 MPa. Wyniki badań zamieszczone w tablicy 1 wskazują jednoznacznie, że wypełnienie kasztu podwyższa jego nośność. Nawet wypełnienie wnętrza kasztu tylko piaskiem (luzem lub w worku) podwyższa tę nośność około 2,5-krotnie w stosunku do kasztu pustego, jednakże na podobnym poziomie pozostaje stosunkowo wysoka wartość odkształcenia właściwego, niekorzystna z punktu widzenia na przykład ochrony wyrobisk przyścianowych w kopalniach węgla kamiennego, która wynosi od 15 % do 16,5 %. Wypełnienie kasztu piaskiem umieszczonym dodatkowo w worku podwyższa średnią nośność konstrukcji o około 2 %, przy nieco większym odkształceniu właściwym wynoszącym 15,5 %. Średnie wartości odkształceń właściwych poszczególnych typów kasztów porównano na rysunku 10. Zastosowane spoiwo wiążące tworzyło zwięzły masyw o doraźnej wytrzymałości na ściskanie wynoszącej 10 MPa przy niewielkim odkształceniu właściwym wynoszącym 2,3 %. Kaszt wypełniony tym spoiwem przenosił maksymalną siłę ściskającą 156,8 kn (13,2 MPa) uzyskując nośność 3,8-krotnie większą w stosunku do kasztu pustego, przy odkształceniu właściwym na poziomie 9,6 %. Średnia nośność Siła F, kn Rys. 5. Charakterystyka podpornościowo-odkształceniowa kasztu wypełnionego piaskiem Fig. 5. Support-strain characteristics of a chock filled with sand Rys. 6. Charakterystyka podpornościowo-odkształceniowa kasztów wypełnionnych piaskiem w worku Fig. 6. Support-strain characteristics of chocks filled with sand in a bag

Nr 4 PRZEGLĄD GÓRNICZY 39 Rys. 7. Charakterystyka podpornościowo-odkształceniowa kasztów wypełnionych spoiwem po 28 dniach wiązania Fig. 7. Support-strain characteristics of chocks filled with binding material after 28 days of binding Rys. 8. Charakterystyka podpornościowo-odkształceniowa spoiwa po 28 dniach wiązania Fig. 8. Support-strain characteristics of binding material after 28 days of binding Rys. 9. Porównanie uśrednionych charakterystyk podpornościowo-odkształceniowych różnych kasztów oraz spoiwa Fig. 9. Comparison of averaging support-strain characteristics of different chocks and binding material

40 Rys. 10. Porównanie średnich odkształceń właściwych ε kasztów przy maksymalnym obciążeniu Fig. 10. Comparison of average specific strains ε of chocks under maximum load kasztu wypełnionego spoiwem jest około dwukrotnie większa niż wytrzymałość samego spoiwa. 4. Mechanizm niszczenia kasztów Narastające obciążenie każdego kasztu poddanego obciążeniu w maszynie wytrzymałościowej powodowało przyrost odkształceń pionowych i poziomych. W odniesieniu do odkształceń pionowych w każdej charakterystyce wyróżniono trzy kolejno po sobie następujące fazy pracy kasztu: 1. Faza początkowa nieustalona, rozpoczynająca się od momentu rozpoczęcia zadawania obciążenia (zaciskanie się niedokładnie przylegających belek). 2. Faza pracy sztywnej (A), przejmowanie coraz to większego obciążenie wraz z postępującym odkształceniem. 3. Faza pracy ze zmniejszoną sztywnością (B), trwająca aż do osiągnięcia maksymalnej nośności. Dla porównania poszczególnych typów konstrukcji na rysunku 9 zestawiono przykładowe charakterystyki zbadanych modeli kasztów tylko we wznoszącej jej części, to jest przed osiągnięciem najwyższej wartości podporności (nośności), które składały się z fazy A oraz fazy B. Za pomocą aproksymacji liniowej podano przybliżone zależności pomiędzy działającą siłą F oraz odkształceniem L według równania prostej określonego dla każdej fazy oddzielnie: F i =k j L+b m (1) Współczynnik kierunkowy prostej k j wyraża sztywność kasztu w określonej fazie wznoszącej części charakterystyki. Indeksami A i B przy wartościach siły F wyróżniono wyżej wymienione fazy pracy (F A i F B ). Pozostałe oznaczenia wynikają z opisu poniżej, gdzie podano kolejne równania po przeprowadzeniu aproksymacji liniowej: Kaszt pusty faza A: F Ak =10,5 L-56,8 (2) Kaszt pusty faza B: F Bk =0,9 L+13,3 (3) Kaszt z piaskiem faza A: F Akp =8,0 L-29 (4) Kaszt z piaskiem faza B: F Bkp =3,9 L-2,7 (5) Kaszt z piaskiem w worku faza A: F Apw =11,0 L-41,8 (6) Kaszt z piaskiem w worku faza B: F Bpw =3,3 L+13,4 (7) Kaszt wypełniony spoiwem faza A: F Aks =73,9 L-94,9 (8) Kaszt wypełniony spoiwem faza B: F Bks =6,2 L+74,5 (9) Spoiwo faza A: F As =40,3 L-93,0 (10) Szczegółowa analiza wykresów przedstawionych na rysunku 9 oraz danych z tablicy 1 i 2 pozwala na porównanie spodziewanych ściśliwości (odkształceń właściwych) kasztów w zależności od przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego, przy założonym poziomie obciążenia. Z obserwacji procesu niszczenia wynika, że granica przejścia pomiędzy fazą A i B jest ściśle związana z procesem niszczenia poszczególnych elementów składowych kasztów. W fazie A drewniane belki sukcesywnie ulegają odkształcaniu ciągłemu ( zgniataniu ). Faza B jest związana z pękaniem (odkształcenia nieciągłe) poszczególnych belek i wiązań pomiędzy nimi (rys. 3). Stosunkowo niewielkie różnice wartości odpowiednich wskaźników sztywności, praktycznie pomijalne, zanotowano w przypadku kasztu wypełnionego piaskiem w stosunku do sytuacji, kiedy piasek umieszczony był dodatkowo w worku. Zarówno w fazie A, jak i B charakterystyczne jest, że kaszty o większej nośności wykazują również wyższą sztywność (rys. 9). Zakres zmienności sztywności wskaźnika k, tablica 2, waha się w granicach od 1 6 kn/mm dla fazy pracy B o zmniejszonej sztywności oraz od 8 do 74 kn/mm dla fazy pracy sztywnej A. 5. Podsumowanie Badania zrealizowane na przygotowanych modelach pozwalają na następujące stwierdzenia: 1. Współpracę kasztu z górotworem cechują dwie charakterystyczne fazy pracy różniące się sztywnością: faza A o większej sztywności i faza B o zmniejszonej sztywności, która trwa aż do utraty nośności. 2. Wypełnienie wnętrza kasztu materiałem sypkim lub spoiwem zwiększa jego nośność oraz sztywność, przy czym spoiwo wiążące daje w tym przypadku największy przyrost wartości. 3. Kaszt wypełniony spoiwem wiążącym wykazuje około dwukrotnie większą nośność niż sama próbka tego spoiwa. Ściśliwość przy maksymalnym obciążeniu wynosi około 10 %. 4. Najniższą nośność wykazały kaszty puste, przy ściśliwości do 20 %. Należy mieć na względzie fakt, że kaszty zbadano w warunkach laboratoryjnych w sztywnej maszynie wytrzymałościowej, gdzie praktycznie odkształcał się wyłącznie model obudowy. W warunkach rzeczywistych odkształcenia są wypadkową również odkształceń stropu i spągu wyrobiska i silnie zależą od ich właściwości geomechanicznych. Bezwzględne wartości odkształceń i sił są zatem inne. Przeprowadzone badania pozwalają jednak na porównanie relatywnych wartości i skutków wzmocnienia górotworu w zależności od zastosowanego rozwiązania technicznego. Artykuł powstał w ramach pracy statutowej AGH nr 11.11.100.370 Literatura 1. Korzeniowski W., Herezy Ł.: Nowoczesna technologia ścianowej eksploatacji pokładu węgla o miąższości 1,6 m kompleksem strugowym. Przegląd Górniczy, 2011, t. 66, nr 1 2. 2. Korzeniowski W., Niełacny P.: Metody i skuteczność wzmacniania chodników przyścianowych w KWK,,Ziemowit. Przegląd Górniczy, 2010, t. 66, nr 5. 3. Mikoś T.: Historia i rozwój kasztów drewnianych w górnictwie. Dzieje górnictwa element europejskiego dziedzictwa kultury (pod red. Pawła P. Zagożdżona, Macieja Madziarza). Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2008.