Безопасное использование замковых соединений арочной податливой крепи

Abstract

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.

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.

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.