Россия
Россия
Россия
УДК 001.891.572 Исследования с применением теоретических моделей, гипотез
С изменением технологии угледобычи особую актуальность приобретает тушение развившихся пожаров, ликвидация которых приводит к необходимости изоляции аварийных участков. Для защиты людей, подземных сооружений и оборудования от воздействия ударных волн при изоляции аварийных пожарных участков выработок применяют взрывоустойчивые перемычки, возводимые различными способами, основным из которых является гидромеханический. Объектом исследования являются механические процессы во взрывоустойчивой перемычке. Моноблок взрывоустойчивого сооружения подвергается статическим нагрузкам из-за действия горного давления, динамическим нагрузкам из-за действия воздушных ударных волн и термическим нагрузкам вследствие нагрева. В настоящей работе использован комплекс методов научного познания, включающий анализ и обобщение результатов, полученных в предыдущих исследованиях. При разработке математической модели напряженно-деформированного состояния взрывоустойчивой перемычки использованы аналитические методы исследований с применением классических основ и законов теории анизотропных (изотропных) толстых пластин, одного из основных методов решения краевых задач – энергетического метода с использованием вариационного исчисления. Рассмотрена расчетная схема взрывоустойчивой перемычки, материал которой выполнен на цементной основе отходов промышленного производства с добавками полипропиленовой фибры в виде толстой пластины, радиус которой меняется по параболической зависимости или окружности под действием ударной волны и температуры. При этом согласно ранее проведенным экспериментальным исследованиям влияние проемных металлических труб и горного давления на напряженно-деформированное состояние перемычки не учитывается. Приведены распределения суммарных (с учетом температуры) максимальных нормальных напряжений при минимальном и максимальном сечении выработки под воздействием внешней нагрузки, зависимость напряжений от перепада температур при воздействии воздушных ударных волн.
угольная шахта, пожар, взрыв, взрывоустойчивая перемычка, вариационный метод, напряжения, прочность
1. Палеев Д.Ю. Состояние и перспективы научного обеспечения горноспасательных работ // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2020. № 1. С. 2228.
2. The gasdynamic method of calculation of explosion-proof distancesafter explosion during explosions of methane-air mixture in mines with regard to explosion protective structures /D.Yu. Paleev et al. // 30th International conference of safety in mines research institutes. Johannesburg, 2003.
3. Sarko M.J., Weiss E.S. Evaluation of new methods and facilities to test explosion resistant seals // 29-th International conference of safety in mines research institutes. Vol. 1. Poland: Szczyrk, 2001. P. 157166.
4. Rathbun J., McLane D. Investigating planer propagation of a shockwave in a shock tunnel // Kaleidoscope. 2011. Vol. 10. Art. 24. URL: https://uknowledge.uky.edu/kaleidoscope/vol10/iss1/24 (дата обращения: 07.10.2024).
5. Нургалиев Е.И. Технология возведения монолитных взрывоустойчивых перемычек с применением минеральной смеси «УГМ» // Ежегодная молодежная конференция ИУ СО РАН: сб. тр. конф. Кемерово: Ин-т угля СО РАН, 2015. С. 5970.
6. Технология возведения изолирующих, водоупорных и взрывоустойчивых перемычек на шахтах ОАО «Южный Кузбасс» / И.А. Шундулиди и др. // Уголь. 2005. № 6. С. 3335.
7. Ageev V.G., Mariychuk I.F. Mathematical modeling of the stress state of a mine explosion-resistant bulkhead // ВiТР, Poland. 2013. Vol. 31. Р. 33–39.
8. Прочностные характеристики цементно-шлакового материала взрывоустойчивой перемычки / Г.И. Пефтибай и др. // Подземная угледобыча XXI век-2. 2018. № 11 (2). С. 432442.
9. Лабораторные испытания фибробетона / Н.Д. Барсук и др. // Инновационные перспективы Донбасса: материалы III Междунар. науч.-практ. конф. Т. 1: Проблемы и перспективы в горном деле и строительстве. Донецк, 2017. С. 91–94.
10. Прочностные и теплофизические свойства бетона с полипропиленовой фиброй в условиях температурного режима стандартного пожара / В.И. Голованов и др. // Пожаровзрывобезопасность. 2017. № 26 (5). С. 3744.
11. Агеев В.Г., Пефтибай Г.И. Математическая модель напряженно-деформированного состояния взрывоустойчивой перемычки под действием ударных волн // Научный вестник НИИГД «Респиратор». 2018. № 3 (55). С. 718.
12. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. М.: Гостехиздат, 1997. 422 с.
13. Физическое моделирование воздействия горного давления на взрывоустойчивую перемычку / Г.И. Пефтибай и др. // Проблемы горного давления. 2017. № 32 (1). С. 2031.
14. Агеев В.Г., Пефтибай Г.И., Марийчук И.Ф. Напряженное состояние шахтной взрывоустойчивой перемычки // Научный вестник НИИГД «Респиратор». 2018. № 4 (55). С. 7–14.
