№64-09

Обґрунтування вуглепластику як інноваційного матеріалу для кріплення гірничих виробок вугільних шахт

І.В. Шека¹, Є.С. Цівка¹

¹Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2021, 64:112-121

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. Проаналізувати композитні матеріали та перспективи їх використання як кріпильних матеріалів для гірничих виробок вугільних шахт. Виконати порівняльний аналізфізико-механічних властивостей інноваційного матеріалу вуглепластику та металевих матеріалів, а також поріяняти їх особливості. Визначити можливість використання вуглепластику як кріпильного матеріалу для гірничих виробок вугільних шахт.

Методика дослідження. Виконано узагальнення фізико-механічних властивостей вуглеплатику на основійогоаналізу. Порівняно особливості механічних властивостей вуглеплатику, сталі та алюмінію, якіпоказали, що цей композитний матеріал має кращі фізико-механічні властивості і його доцільно використовувати в елементах кріплення гірничих виробок.

Результати дослідження. Проаналізованота узагальнено області використання композитних матеріалів у промисловості. В результаті досліджень зроблено висновок, що у якості кріпильного матеріалу для гірничих виробок вугільних шахт краще використовувати вуглепластик. Виконано порівняльний аналіз фізико-механічних властивостей вуглеплатику та сталі, які показують, що цей композитний матеріал має ідентичні (а навіть інколи і кращі) властивості, як і у металевих матеріалів. Оцінено переваги та недоліки вуглепластику як кріпильного матеріалу для гірничих виробок вугільних шахт. Уточнено, що стримуючим фактором, на сьогоднішній день, є вартість вуглепластичних волокон, та згодом їх ціна зменшиться, а затребуваність збільшиться. Зроблено висновок, що при використанні цього композитного матеріалу в елементах кріплення гірничих виробок можливо збільшити темпи їх проведення, зменшити трудомісткість робіт, що виконуються та покращити умови праці при полегшенні конструкції.

Наукова новизна. Встановлено, що вуглепластик як композитний матеріал можна використовувати в елементах кріплення підготовчих виробок вугільних шахт.

Практичне значення. За результатами аналізу встановлено, що вуглепластики можна використовувати в елементах кріплення гірничих виробок, що буде сприятирозвитку підземного вуглевидобутку.

Ключові слова: композитний матеріал, гірничі виробки,фізико-механічні властивості,вуглепластик, кріплення.

Перелiк посилань:

Виноградов, Ю. А., & Хорольский, А. А. (2019). Разработка программного обеспечения для повышения эффективности поддержания выработок в сложных гидрогеологических условиях. Горная механика и машиностроение, (4), 5-11.
Bamakan, S. M. H., & Gholami, P. (2014). A novel feature selection method based on an integrated data envelopment analysis and entropy model. Procedia Computer Science, 31, 632-638.
https://doi.org/10.1016/j.procs.2014.05.310
Artrith, N., & Urban, A. (2016). An implementation of artificial neural-network potentials for atomistic materials simulations: Performance for TiO2. Computational Materials Science, 114, 135-150.
https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2015.11.047
Бондаренко, В.І., Чередниченко, Ю.Я., Ковалевська, І.А., Симанович, Г.А., Вівчаренко, О.В., & Фомичов, В.В. (2010). Геомеханіка взаємодії анкерного та рамного кріплення гірничих виробок в єдиній вантажонесучій системі. Монографія. Дніпропетровськ: «ЛізуновПрес», 2010
Goncharov, A. A., Dub, S. N., Agulov, A. V., & Petukhov, V. V. (2015). Structure, composition, and mechanical properties of thin films of transition metals diborides. Journal of Superhard Materials, 37(6), 422-428.
https://doi.org/10.3103/s1063457615060076
Види і область застосування композитних матеріалів(2016).
https://www.stroi-baza.ru/articles/one.php?id=5755
Composite materials(n.d.).
https://compositesuk.co.uk/composite-materials/introduction
Visal, S., & Deokar, S. U. (2016). A review paper on properties of carbon fiber reinforced polymers. International Journal for Innovative Research in Science & Technology, 2(12), 238-243.
Lee, S. C., Jeong, S. T., Park, J. N., Kim, S. J., & Cho, G. J. (2008). Study on drilling characteristics and mechanical properties of CFRP composites. Acta Mechanica Solida Sinica, 21(4), 364-368.
https://doi.org/10.1007/s10338-008-0844-z
Physical properties of composite materials(n.d.).
https://www.omicsonline.org/blog/2015/01/23/1879-PHYSICAL-PROPERTIES-OF-COMPOSITE-MATERIALS.html
Vasiliev, V. V., & Morozov, E. V. (2018). Advanced mechanics of composite materials and structures. Elsevier.
Zerr, A., Miehe, G., Li, J., Dzivenko, D. A., Bulatov, V. K., Höfer, H., ... & Yoshimura, M. (2009). High‐Pressure Synthesis of Tantalum Nitride Having Orthorhombic U₂S₃ Structure. Advanced Functional Materials, 19(14), 2282-2288.
https://doi.org/10.1002/adfm.200801923
Гращенков, Д. В., & Чурсова, Л. В. (2012). Стратегия развития композиционных и функциональных материалов. Авиационные материалы и технологии, (S), 231-242.
Бондаренко, В., Салєєв, І., Шека, І., & Цівка, Є. (2020). Обґрунтування використання композитних матеріалів для підвищення стійкості гірничих виробок. Ukrainian School of Mining Engineering 2020, 25–26.
https://doi.org/10.33271/usme14.025
Арочне піддатливе кріплення із композитних матеріалів (n.d.).
https://sis.ukrpatent.org/uk/search/detail/1468545/
Каблов, Е. Н. (2012). Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года. Авиационные материалы и технологии, 5, 7-17.
Composites properties (n.d.).
http://www.issp.ac.ru/ebooks/books/open/Composites_and_Their_Properties.pdf
Amir, S. M. M., Sultan, M. T. H., Jawaid, M., Ariffin, A. H., Mohd, S., Salleh, K. A. M., Ishak, M. R., & Shah, A. U. M. (2019). Nondestructive testing method for Kevlar and natural fiber and their hybrid composites. In Durability and Life Prediction in Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites (pp. 367–388). Elsevier.
https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102290-0.00016-7

№64-09

Наукові видання НТУ "ДП"

Інновації та технології

Відвідувачі