CC BY
65
УДК 622.284.4:678.026
Е.Н. Ушаков, А.П. Кострыкин, К.В. Шайдулин (научные сотрудники ОАО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности»)
П.Е. Мерзляков (младший научный сотрудник ОАО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности»)
Лабораторные методы испытаний и технические требования к полимерной сетке для затяжки выработанного пространства
Описываются лабораторные методы испытаний полимерной сетки, предназначенной для затяжки выработанного пространства, а также сформулированы требования к ней.
Ключевые слова: СТЕНД, ПОЛИМЕРНАЯ СЕТКА, ВЫРАБОТАННОЕ ПРОСТРАНСТВО, РАЗРЫВНАЯ МАШИНА, ТРЕБОВАНИЯ, МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
В настоящее время в горной промышленности для затяжки кровли и бортов выработанного пространства широко применяется металлическая решетка с различными размерами ячеек и диаметрами прутка, но в связи с расширением области применения полимерных материалов в условиях угольных шахт, в том числе опасных по газу и пыли, встречается применение полимерной сетки.
Так как полимерная сетка является новым изделием, то к ней еще не разработаны технические требования и не указаны необходимые методы испытаний.
В связи с этим в лаборатории безопасности продукции горного машиностроения и неразрушающего контроля ОАО «НЦ ВостНИИ» разработаны технические требования к полимерной сетке, необходимые испытания и методы проведения испытаний.
По результатам исследований разработан комплекс методик проведения лабораторных испытаний полимерной сетки, предназначенной для затяжки бортов и кровли выработанного пространства с целью предотвращения выпадения кусков горной массы в угольных шахтах, в том числе опасных по газу метану и угольной пыли. Поэтому она должна, помимо прочностных показателей, соответствовать и условиям пожарной безопасности.
Проведенные исследования показали следующее:
- прочность полимерной сетки должна быть не менее 12 кН/м2 (при закреплении в 4 точках);
- прочность волокон полимерной сетки должна быть не менее прочности ячеек (3 кН);
- прочность ячеек полимерной сетки должна быть не менее 3 кН;
- по группе горючести для применения в угольных шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, согласно п.582 е ПБ 05-618-03 [1] материал полимерной сетки должен относиться к негорючим или трудногорючим;
- по показателю токсичности продуктов горения для применения в угольных шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, согласно п.4.20 ГОСТ 12.1.044-89 [2] материал полимерной сетки должен относиться к умеренно опасным или малоопасным;
- по кислородному индексу для применения в угольных шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, согласно п.4.14 ГОСТ 12.1.044-89 [2] кислородный индекс материала полимерной сетки должен быть не менее 30% об.;
- по электростатической искробезопасности для применения в угольных шахтах, в том числе опасных по газу и пыли, согласно п.2.1.2 ОСТ 12.24.294-86 [3] удельное поверхностное электрическое сопротивление материала полимерной сетки должно быть не более 109 Ом.
1 Методика проведения лабораторного испытания полимерной сетки
Испытания проводятся на стенде специально разработанной конструкции.
Стенд предназначен для проведения испытаний как металлической, так и полимерной сетки. Принцип работы основан на моделировании нагрузки, возникающей при эксплуатации.
Описание конструкции стенда:
Стенд разработан на базе универсальной разрывной машины ГМС-100, с закрепленной на нижнем захвате рамой с анкерными стержнями, имитирующей крепление сетки в выработке. В верхнем захвате испытательной машины устанавливается анкерное крепление с набором отрезков конвейерной ленты.
Общий вид испытательного стенда представлен на рисунке 1.
Удерживающая образец конструкция устанавливается в захваты разрывной машины. Между четырех анкерных стержней натягивается испытуемый образец полимерной сетки. Сетка прижимается опорными шайбами, под которые подкладываются отрезки конвейерной ленты. Далее через сетку продевается анкерное крепление с конвейерной лентой. Вся конструкция фиксируется в захватах испытательной разрывной машины.
Конвейерная лента предназначена для имитации пород выработанного пространства.
При проведении испытания регистрируется усилие, развиваемое испытательной машиной на заданной величине прогиба. Для получения наиболее полной информации об испытуемом образце интервал прогиба следует выбирать равным 10 мм.
Испытания проводятся до разрыва образца.
а ♦ б
Ж
777777777777777777777777
а - общий вид; б - вид сверху
1 - захваты разрывной машины ГМС-100; 2 - анкерное крепление; 3 - анкерный стержень; 4 - анкерная гайка; 5 - опорная шайба; 6, 7 - конвейерная лента; 8 - рама; 9 - испытуемый образец полимерной сетки
2 Методика проведения лабораторного испытания волокон полимерной сетки на определение прочностных свойств
Испытания проводятся по методике, разработанной ОАО «НЦ ВостНИИ» на аттестованной испытательной разрывной машине ИР 5057-50.
Волокно полимерной сетки 1 зажимается в специальных захватах испытательной машины 2, и к нему прилагается продольная нагрузка. Фиксируется максимальное усилие при разрыве образца (рисунок 2).
Испытания проводятся до полного разрушения образца.
Р
2
1 - испытуемый образец; 2 - захваты испытательной машины Рисунок 2 - Схема испытания волокон полимерной сетки для определения прочностных свойств
3 Методика проведения лабораторного испытания ячеек полимерной сетки на определение прочностных свойств
Испытания проводятся по методике, разработанной ОАО «НЦ ВостНИИ» на аттестованной испытательной разрывной машине ИР 5057-50.
Отрезок полимерной сетки 1 устанавливается в специальных захватах испытательной машины 2, и к нему прилагается продольная нагрузка. Фиксируется максимальное усилие при разрыве образца (рисунок 3).
Испытания проводятся до полного разрушения образца.
р
2
1 - испытуемый образец; 2 - захваты испытательной машины Рисунок 3 - Схема испытания ячеек полимерной сетки для определения прочностных свойств
4 Методика проведения лабораторного испытания материала полимерной сетки на определение группы горючести
Определение группы горючести проводится по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89
[2].
Сущность экспериментального метода определения горючести заключается в создании температурных условий, способствующих горению, и оценке поведения исследуемых веществ и материалов в этих условиях. Схема установки для определения группы горючести приведена на рисунке 4.
1 - горелка; 2 - реакционная камера; 3 - механизм ввода образца; 4 - образец;
5, 6 - держатели образца; 7 - зеркало; 8 - термоэлектрический преобразователь; 9 - зонт Рисунок 4 - Установка для определения группы горючести
5 Методика проведения лабораторного испытания материала полимерной сетки на определение класса токсичности
Определение класса токсичности проводится по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89
[2].
Сущность метода определения показателя токсичности заключается в сжигании исследуемого материала в камере сгорания при заданной плотности теплового потока и выявлении зависимости летального эффекта газообразных продуктов горения от массы материала, отнесенной к единице объема экспозиционной камеры. Схема установки для определения показателей токсичности приведена на рисунке 5.
I - камера сгорания; 2 - держатель образца; 3 - электронагревательный излучатель; 4 - заслонки; 5, 18 - переходные рукава; 6 - стационарная секция экспозиционной камеры; 7 - дверца предкамеры; 8 - подвижная секция экспозиционной камеры; 9, 15 - штуцеры; 10 - термометр;
II - клетка для подопытных животных; 12 - предкамера; 13 - предохранительная мембрана; 14 - вентилятор; 16 - резиновая прокладка; 17 - клапан продувки
6 Методика проведения лабораторного испытания материала полимерной сетки на определение кислородного индекса
Определение кислородного индекса проводится по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-
Сущность метода определения кислородного индекса заключается в нахождении минимальной концентрации кислорода в потоке кислородно-азотной смеси, при которой наблюдается самостоятельное горение вертикально расположенного образца, зажигаемого сверху. Схема установки для определения кислородного индекса приведена на рисунке 6.
1 - вентиль предварительной регулировки; 2 - вентиль точной регулировки; 3 - смеситель;
4 - расходомер; 5 - реакционная камера; 6 - держатель образца; 7 - кислородный анализатор
7 Методика проведения испытания материала полимерной сетки на поверхностное электрическое сопротивление
Определение поверхностного электрического сопротивления проводится по методике, изложенной в ОСТ 12.24.294-86 [3].
Сущность метода по определению электростатической искробезопасности заключается в расположении специальных электродов на поверхности испытуемого материала. К электродам присоединяют прибор для измерения сопротивления и фиксируют его в течение 2-3 мин. Внешний электрод заземляют или соединяют с клеммой низкого напряжения на зажимах измерительного прибора, а внутренний - с клеммой высокого напряжения. Испытания проводятся на одном из напряжений в диапазоне от 60 до 500 В. Схема установки электродов приведена на рисунке 7.
89 [2] .
Рисунок 6 - Установка для определения кислородного индекса
Исследования по определению технических характеристик сетки проводятся испытательной лабораторией продукции горного машиностроения (ИЛ ПГМ НЦ ВостНИИ).
Проведение испытаний в соответствии с представленными методиками дает возможность определить технические характеристики металлической и полимерной сетки и установить ее соответствие предъявляемым требованиям.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 ПБ 05-618-03. Правила безопасности в угольных шахтах.
2 ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов.
3 ОСТ 12.24.294-86 Оборудование горношахтное. Изделия неметаллические. Электростатическая искробезопасность. Общие технические требования и методы испытаний.
LABORATORY TEST METHODS AND TECHNICAL REQUIREMENTS TO POLYMER MESH WHICH IS USED FOR COVERING OF GOB AREA
Ye.N. Ushakov, A.P. Kostrykin, K.V. Shaidulin, P.Ye. Merzliakov
Laboratory test methods of polymer mesh used for gob area covering are described, and the requirements to it are formulated.
Key words: TEST BENCH, POLYMER MESH, GOB AREA, TEARING MACHINE, REQUIREMENTS, TEST METHODS
Ушаков Егор Николаевич
тел. 8-913-301-6874
Кострыкин Антон Павлович
тел. 8-913-438-9660
Шайдулин Константин Владимирович
тел. 8-923-499-2255
Мерзляков Павел Евгеньевич
тел. 8-913-301-6870
