Computer simulation usage for verification of deepened shaft artificial bottom construction

The paper presents the design verification methodology for so called artificial bottom of the mining shaft using computer simulation. Artificial bottom serves as the protection of the lower part of the shaft, in which works related to shaft deepening are carried out, against falling to the bottom of the shaft elements transported in its upper, active part. Model describing the phenomenon of artificial bottom stress is complex. In presented case it is a process of collision between object with a mass of 18 Mg model, falling into the shaft from a height of 800 m, and artificial bottom construction and inducted phenomenon of stress and strain wave propagation in various elements of construction. In this case load receiving elements are heavily deformed and many of them has to be destroyed. Therefore for construction verification computer simulation method has been chosen, conducted on the basis of subsequent crash tests, using the LS-DYNA program. The object of the research was an innovative solution of artificial bottom, developed by Central Mining Institute. A series of falling mass impact tests were performed, which had to prove the usefulness of applied solutions, as well as determine the influence of selected construction geometric parameters to effectiveness of transferring the impact load. This way, using the successive approximations method, the assumptions about the number of artificial bottom platforms and plate thickness used for additional coverage of one of the platforms were verified.

W artykule przedstawiono metodykę weryfikacji konstrukcji tzw. sztucznego dna szybu z wykorzystaniem symulacji komputerowej. Sztuczne dno szybu spełnia funkcję zabezpieczenia dolnej części szybu, w której prowadzone są roboty związane z pogłębianiem, przed spadaniem na dno szybu elementów transportowanych w jego górnej czynnej części. Model opisujący zjawisko obciążenia sztucznego dna jest złożony. W analizowanym przypadku jest to proces zderzenia modelu przedmiotu o masie 18 Mg, spadającego w głąb szybu z wysokości 800 m, z konstrukcją sztucznego dna i wywołanego tym zjawiska propagacji fali odkształceń i naprężeń w poszczególnych elementach konstrukcji. W takim przypadku elementy przejmujące obciążenie są silnie odkształcane, a wiele z nich musi ulec zniszczeniu. Dlatego dla weryfikacji konstrukcji wybrano metodę symulacji komputerowej, prowadzonej na zasadzie kolejnych testów zderzeniowych z wykorzystaniem programu LS DYNA. Przedmiotem badań było innowacyjne rozwiązanie sztucznego dna opracowane w Głównym Instytucie Górnictwa. Przeprowadzono szereg testów obciążenia upadającą masą, które miały wykazać przydatność zastosowanych rozwiązań, a także określić wpływ wybranych parametrów geometrycznych konstrukcji na skuteczność przenoszenia przez nią zadanych obciążeń. W ten sposób metodą kolejnych przybliżeń zweryfikowano wstępnie przyjęte założenia co do liczby pomostów sztucznego dna i grubości blachy służącej do dodatkowego pokrycia jednego z pomostów.