№68-03

Обґрунтування ефективності використання кріплення з вуглепластику для гірничих виробок на шахтах Західного Донбасу

В.І. Бондаренко¹, І.А. Ковалевська¹, Г.А. Симанович¹, Є.С. Цівка¹, І.В. Шека¹

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

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2022, 68:30-42

https://doi.org/10.33271/crpnmu/68.030

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. Проаналізувати можливість використання кріплення із композитних матеріалів та оцінити його перспективи для гірничих виробок вугільних шахт. Провести порівняльний аналіз фізико-механічних властивостей кріплень з вуглепластику та металу, а також порівняти їх особливості. Визначити можливість використання нового виду кріплення для гірничих виробок в умовах шахт Західного Донбасу.

Методика дослідження. Виконати аналіз кріпильних матеріалів та отримати загальну оцінку, завдяки фізико-механічним властивостям. Провести аналіз напружено-деформованого стану щодо можливого застосування арочного композитного кріплення круглого перерізу та визначити доцільність його використання для системи кріплення в складних гірничо-геологічних умовах.

Результати дослідження. Проведено детальний порівняльний аналіз напружено-деформованого стану шаруватого масиву після проходження виробки із застосуванням нового матеріалу в системі кріплення.У результаті дослідження було встановлено, що для вирішення проблеми нерівномірного розподілу гірського тиску навколо виробки краще застосувати нове композитне кріплення. Оцінено переваги та недоліки інноваційного кріплення для гірничих виробок вугільних шахт Західного Донбасу. Виявлено стримуючий фактор, який на сьогоднішній день негативно впливає на широке застосування даного матеріалу, а саме– висока вартість вуглецевих волокон. Встановлено, що при використанні композитного кріплення круглого перерізу можна досягти збільшення темпу проведення виробок, зменшення трудомісткості робіт та покращення умов праці гірників у складних гірничо-геологічних умовах.

Наукова новизна. Визначено закономірності напружено-деформованого стану шаруватого масиву з арочним композитним кріпленням щодо можливого застосування підтримки виробоку зонах нерівномірного розподілу гірського тиску.

Практичне значення. За результатами дослідження встановлено, що при застосуванні арочного композитного кріплення можна досягти підвищення продуктивності, забезпечення надійності підтримки виробленого простору та покращення умов праці шахтарів.

Ключові слова: напружено-деформований стан, вуглепластик, композитне кріплення, фізико-механічні властивості, гірничі виробки.

Перелік посилань

1. Tkach,S.M., & Gavrilov,V.L. (2019).On regularities in coal industry development. Problemy nedropol'zovaniâ, (3).
2. Powering Past Coal Alliance: 20 countries sign up to phase out coal power by 2030., (November 17, 2018). ABC News
3. Jewell, J., Vinichenko, V., Nacke L. etal. (2019). Prospects for power in gpast coal. Nature Climate Change, (9).
4. Timofeev, O.A., Sharipov, F.F., & Petrenko, B.V. (2021). COVID-19 pandemic impacton China’s coalmarket. Ugol’, (1), 63-67.
   https://doi.org/10.18796/0041-5790-2021-1-63-673
5. Про схвалення Енергетичної стратегії України на період до 2035 року «Безпека, енергоефективність, конкурентоспроможність(2017).Постанова Кабінету Міністрів України від 18 серпня 2017 р. №605.
6. Бондаренко, В.И., Ковалевская, И.А., Симанович, Г.А., & Черватюк,В.Г. (2012). Геомеханика нагружения крепиочистных и подготовительныхвыработок в слоистоммассивеслабыхпород. ЛізуновПрес.
7. Бондаренко, В.И., Ковалевская, И.А., Симанович, Г.А., Барабаш, М.В., & Гусев, А.С. (2015). Взаимодействие грузонесущих элементов крепежной системы выемочных выработок «масcив – рама – анкер». Літограф.
8. Уголь в Украине
   http://energetika.in.ua/ru/books/book-1/part-2/section-7/7-7
9. Coal industry across Europe, 7th edition.
   https://euracoal.eu/info/coal-industry-across-europe/
10. Дрибан, В.А. (2000). Механизм деформирования массива горных пород вокруг выработок. Проблеми гірського тиску, (4), 172-182.
11. Забигайло, В.Е., Лукинов, В.В., Пимоненко, Л.И., & Сахневич, Н.В. (1994). Тектоника и горно-геологические условия разработки угольных месторождений Донбасса. Наукова думка.
12. Янко, С.В. (1993). Повышение эффективности работы угольных шахт Украины. Технпса.
13. Composite materials (n.d.).
    https://compositesuk.co.uk/composite-materials/introduction
14. 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 Super hard Materials, 37(6), 422-428.
    https://doi.org/10.3103/s1063457615060076
15. Шека, І. В., & Цівка, Є. С. (2021). Обґрунтування вуглепластику як інноваційного матеріалу для кріплення гірничих виробок вугільних шахт. Збірник Наукових Праць НГУ, 64, 112–121.
    https://doi.org/10.33271/crpnmu/64.112
16. Гращенков, Д.В., & Чурсова, Л.В. (2012). Стратегия развития композиционных и функциональных материалов. Авиационные материалы и технологии, 231-242.
17. Каблов, Е.Н. (2012). Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года. Авиационные материалы и технологии, (5), 7-17.
18. 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). Non destructive testing method for Kevlar and natural fiber and their hybrid composites. In Durability and Life Prediction in Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites. Elsevier. 367-388.
    https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102290-0.00016-7
19. Kovalevska, I., Zhuravkov, M., Chervatiuk, V., Husiev, O., & Snihur, V. (2019). Generalization of trends in the influence of geomechanics factors on the choice of operation modes for the fastening system in the preparatory mineworkings. Mining of Mineral Deposits, 13(3), 1-11.
    https://doi.org/10.33271/mining13.03.001
20. Bondarenko, V., Kovalevs’ka, I., Svystun, R., &Cherednichenko, Yu. (2013). Optimal parameters of wall bolts computation in the united be aring system of extraction workings frame-boltsupport. Annual Scientific-technical Collection – Mining of Mineral Deposits 2013, 5-10.
    https://doi.org/10.1201/b16354-2
21. Khorolskyi, A., Hrinov, V., Mamaikin, O., & Demchenko, Yu. (2019). Models and methods to make decisions while mining productions cheduling. Mining of Mineral Deposits, 13(4),53-62.
    https://doi.org/10.33271/mining13.04.053
22. Fomychov, V., Fomychova, L., Khorolskyi, A., Mamaikin, O. & Pochepov, V. (2020). Determining optimal border parameters to design a reused mineworking. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 15(24), 3039-3049.
23. Małkowski, P.,Niedbalski, Z.,Majcherczyk, T., & Bednarek, Ł. (2020). Underground monitoring as the best way of roadways support design validation in a long time period. Mining of Mineral Deposits,14(3), 1-14.
    https://doi.org/10.33271/mining14.03.001
24. Małkowski, P.,Niedbalski, Z.,&Balarabe, T. (2020). A statistical analysis of geomechanical data and its effect on rock mass numerical modeling: a casestudy. International Journal of Coal Science&Technological, 8(4), 1-12.
    https://doi.org/10.1007/s40789-020-00369-2
25. Begalinov, A.,Almenov, T.,Zhanakova, R.,&Bektur, B. (2020). Analysis of the stress deformed state of rocks around the haulage roadway of the Beskempirfield (Kazakhstan). Mining of Mineral Deposits,14(3),28-36.
    https://doi.org/10.33271/mining14.03.028
26. Babets, D., Sdvyzhkova, O., Shashenko, O., Kravchenko, K., & Cabana, E.C. (2019). Implementation of probabilistic approach to rock mass strength estimation while excavating through fault zones. Mining of Mineral Deposits,13(4),72-83.
    https://doi.org/10.33271/mining13.04.072
27. Bondarenko, V., Kovalevska, I., Symanovych, G., Sotskov, V., &Barabash, M. (2018). Geomechanics of interference between the operation modes of mineworking support elements at their loading. Mining Science, (25),219-235.
    https://doi.org/10.5277/msc182515

• < Попередня
• Наступна >