Халимендик Ю.М., Барышников А.С., Халимендик В.Ю. Безопасное использование замковых соединений арочной податливой крепи

БЕЗОПАСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАМКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АРОЧНОЙ ПОДАТЛИВОЙ КРЕПИ

Халимендик Ю.М., Барышников А.С., Халимендик В.Ю.

Халимендик Ю.М., д-р техн. наук, профессор,

Барышников А.С., канд. техн. наук,

Халимендик В.Ю., магистр

(ГВУЗ «НГУ»)

УДК 622.28.04, 622.81

Аннотация. Целью исследований является изучение работы замковых соединений арочной податливой крепи из спецпрофиля. Проанализированы деформации замковых соединений в шахтных условиях в виде их перекоса и отрыва. Для углубления понимания работы замковых соединений проведены стендовые испытания. Они заключались в нагружении на прессе прямолинейного отрезка крепи из спецпрофиля СВП с узлом податливости. Установлено, что при работе замкового соединения чередуется взаимное сцепление и скольжение элементов податливого узла с перекосом скоб. Резкий переход из сцепления в скольжение сопровождается скачком скоб с искрообразованием. Теоретические исследования показали, что температура и время жизни искр достаточны для воспламенения метановоздушной смеси. Таким образом, впервые практически доказано, что арочная податливая крепь может послужить источником аварии в горной выработке. Для исключения искрообразования предложена усовершенствованная конструкция замка податливости, устраняющая его перекос. Новая конструкция включает в себя фиксирующую планку, устанавливаемую между скобой и элементом крепи. Результаты испытаний замков с фиксирующей планкой подтвердили эффективность предложенного решения – достигнута плавная рабочая характеристика крепи без резких смещений скоб и искрообразования.

Ключевые слова: замковое соединение, узел податливости, спецпрофиль, метановоздушная смесь, воспламенение, искра, взрывобезопасность.

Анотація. Метою досліджень є вивчення роботи замкових з'єднань аркового податливого кріплення зі спецпрофілю СВП. Проаналізовані деформації замкових з'єднань у шахтних умовах у вигляді їх перекосу й відриву. Для поглиблення розуміння роботи замкових з'єднань проведені стендові випробування. Вони полягали в навантаженні на пресі прямолінійного відрізка кріплення зі спецпрофілю СВП з вузлом податливості. Встановлено, що при роботі замкового з'єднання чергується взаємне зчеплення й ковзання елементів податливого вузла з перекосом скоб. Різкий перехід зі зчеплення в ковзання супроводжується стрибком скоб з іскроутворенням. Теоретичні дослідження показали, що температура й час життя іскор достатні для запалення метаноповітряної суміші. Таким чином, уперше практично доведено, що аркове податливе кріплення може послужити джерелом аварії у гірничий виробці. Для виключення іскроутворення запропонована вдосконалена конструкція замка податливості, що усуває його перекіс. Нова конструкція містить у собі фіксуючу планку, що встановлюється між скобою й елементом кріплення. Результати випробувань замків з фіксуючою планкою підтвердили ефективність запропонованого рішення – досягнута плавна робоча характеристика кріплення без різких зміщень скоб і іскроутворення.

Ключові слова: замкове з'єднання, вузол податливості, спецпрофіль СВП, метаноповітряна суміш, запалення, іскра, вибухобезпечність.

 

Abstract. The purpose of this research is to investigate operation of joint clamps in the arch yielding supportы made of special V-shape profile SVP. The joint clamps bending deformation and breakaway in the mine conditions are analyzed. On order to better understand operation of the joint clamps, the bench tests were conducted with using hydraulic press for loading a line segment of the v-shape profile support with yielding joint. It is found that when a yielding joint operates, the adhesion and slipping of its elements are interchanged, and the joint clamps are bended. The abrupt transition from the adhesion to the slipping is accompanied by jumping of the bended clamps and spark generation. The theoretical studies have shown that the spark temperature and life-time are enough to ignite a methane-air mixture. Thus, it is practically proved that the arch yielding support can be a source of an accident in the mine. To exclude spark generation, an improved design of the joint clamp is proposed, which prevents the clamp from bending. The new design includes a clamping plate, which is installed between the joint clamp and the support element. Results of bench testing of the joint clamps with a clamping plate confirm effectiveness of the proposed solution: a smooth operating characteristic of support without sudden jump of the clamps and spark formation is achieved.

Keywords: joint clamp, yielding joint, special v-shape profile SVP, methane-air mixture, ignition, spark, explosion safety.

__________________________________

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ушаков, К.З. Рудничная аэрология / К.З. Ушаков, А.С. Бурчаков, И.И. Медведев. – М.: Недра, 1978. – 440 с.

2. Стручалин, В.Г. Обеспечение пожаровзрывобезопасности котлов железнодорожных цистерн для перевозки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей : дис…. канд. техн. наук: 05.26.03 / Стручалин Владимир Гайозович. – Москва: Моск. гос. ун-т путей сообщ., 2016. – 172 с.

3. Ботвенко, Д.В. Разработка методики оценки и классификации фрикционной опасности горных пород : дисс. ... канд. техн. наук : 05.26.03 / Ботвенко Денис Вячеславович. – Кемерово, 2004. – 147 c.

4. Лисочкин, Я.А. Влияние энергии источника зажигания на экспериментально определяемое значение минимальной флегматизирующей концентрации галоидоуглеводородов / Я.А. Лисочкин // Физика горения и взрывов. – 2004. - т.40. – №4 - с. 3-7.

5. Денгис, В.Р. Ликвидация аварии на шахте «Комсомольская» ОАО «Воркутауголь» / В.Р. Денгис // Безопасность труда в промышленности. – 2007. – №12. –  с. 20-25.

6. Пат. № 110404 UA, МПК E21D 11/22 (2006.01). Замок піддатливості металевого кріплення зі спецпрофілю / В.В. Вишневецкий, Ю.М. Халимендик,  В.Ю. Халимендик; заявник і патентовласник В.В. Вишневецкий, Ю.М. Халимендик,  В.Ю. Халимендик. – a 2014 03573; заявл. 12.10.2015, Бюл.№ 19; опубл. 25.12.2015, Бюл. № 24. – 5 с.

7. Исследование работоспособности узла податливости стойки усиления крепи / Э.П. Курченко, Б.Т. Тупиков, А.А. Сытник, А.А. Федористова // Уголь Украины. – 2002. – №9. – с. 26-28.

REFERENCES

1. Ushakov, K.Z., Burchakov, A.S. and Medvedev, I.I. (1978), Rudnichnaya aerologiya [Mine aerology], Nedra, Moscow, SU.

2. Struchalin, V.G. (2016), «Providing of fire and explosion safety caldrons of railway cisterns for transportation of flammable and combustible liquids», Ph.D. Thesis, 05.26.03, Mosk. gos. un-t putei soobshch., Moscow, RU.

3. Botvenko, D.V. (2004), « Development of method of estimation and classification of friction danger of mine breeds», Ph.D. Thesis, 05.26.03, Kemerovo, RU.

4. Lisochkin, Ia.A. (2004), «Influence energy of source of lighting on the experimentally determined value of minimum phlegmatizated concentration of galoid-hydrocarbons», Physicsof burning and explosions, Vol. 40, no. 4, pp. 3-7.

5. Dengis, V.R. (2007), «Liquidation of failure on a mine «Komsomolskaya» OAO «Vorkutaugol», Bezopasnost truda v promyshlennosti, no. 12, pp. 20-25.

6. Vyshnevetskiy, V.V., Khalimendik, Yu.M. and V.Yu. Khalimendik, V.Yu. (2015), zaiavnyk i patentovlasnyk V.V. Vyshnevetskiy, Yu.M. Khalimendik, V.Yu. Khalimendik, Zamok piddatlyvosti metalevoho kriplennia zi spetsprofiliu [Lock of pliability of the metallic fastening from the specialtype], Kiev, UA, Pat. # 110404 UA, MPK E21D 11/22 (2006.01).

7. Kurchenko, E.P., Tupikov, B.T., Sytnik, A.A. and Fedoristova, A.A. (2002), «Fasten research of capacity of knot of pliability of bar of strengthening», Coal of Ukraine, no. 9, pp. 26-28.

______________________________________

Об авторах

Халимендик Юрий Михайлович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры маркшейдерии ГВУЗ «Национальный горный университет», Днепр, Украина, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Барышников Анатолий Сергеевич, кандидат техических наук, ассистент кафедры маркшейдерии ГВУЗ «Национальный горный университет», Днепр, Украина, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Халимендик Владимир Юрьевич, магистр, инженер лаборатории строительных конструкций ГВУЗ «Национальный горный университет», Днепр, Украина, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

About the authors

Khalimendik Yuriy Mikhailovich, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Professor, Professor of Mine Surveying Department of State Higher Educational Institution “National Mining University” (SHEI «NMU»), Dnepr, Ukraine, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Baryshnikov Anatoliy Sergeyevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Assistant of Mine Surveying Department of State Higher Educational Institution “National Mining University” (SHEI «NMU»), Dnepr, Ukraine, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Khalimendik Vladimir Yuriyevich, Master jf Science, Engineer of Building Constructions Laboratory of State Higher Educational Institution “National Mining University” (SHEI «NMU»), Dnepr, Ukraine, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.