The effects of friction on the performance of a concrete block mine seal with pressurized grout bags

• Autorzy: Perry K. A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amsc-2014-0055

Warianty tytułu

PL

Wpływ tarcia na zachowanie tamy uszczelniającej wykonanej z bloków betonowych ze sprasowanymi workami zaczynu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Mine seals are necessary in nearly every underground coal mine to isolate mined-out areas from the ventilation network. Many seals are already in place in active mines and more need to be constructed to keep up with the development of underground coal reserves. The accidents involving seal failures at Sago and Darby prompted MSHA to create and implement new regulations regarding the strength of the seals. These regulations require the design and construction of seals that are larger and stronger than ever before. Structural seals capable of withstanding the new required design loads are now designed by an engineer and no longer approved through explosion testing. Prior to the seal failure accidents, a solid-block wall with pressurized grout bags at the wall/ribs and wall/roof interfaces was a popular design which met the 137.9 kPa (20 psi) requirement. After implementation of the new 344.7 kPa (50 psi) or 827.4 kPa (120 psi) design regulations depending on whether the atmosphere is kept inert in by the seal, a re-design of the seal was necessary. This paper discusses the quantification of the coefficients of friction which are then implemented into finite element modeling.

PL

Tamy uszczelniające niezbędne są prawie w każdej kopalni podziemnej do oddzielenia obszarów wybranych od sieci wentylacyjnej. W kopalniach aktywnych znajdują się już liczne tamy a coraz większa ich ilość zostanie zbudowana w miarę udostępniania kolejnych złóż węgla. Wypadki spowodowane przez awarie tamy w kopalni Sago i Darby stanowiły bodziec dla urzędu górniczego MSHA do stworzenia i wdrożenia nowych regulacji odnośnie wytrzymałości tam. Przepisy te wymagają projektowania i budowania tam większych i bardziej wytrzymałych niż kiedykolwiek w przeszłości. Tamy strukturalne zdolne do przenoszenia na nowo określanych obciążeń obliczeniowych muszą być obecnie projektowane przez inżynierów a procedura ich odbioru nie obejmuje badań w warunkach wybuchu. Przed wypadkami spowodowanymi przez awarie tam, popularnym rozwiązaniem były ściany z jednolitych bloków ze sprasowanymi workami zaprawy umieszczanymi na styku pomiędzy ścianą, żebrami oraz stropem. Rozwiązanie to było szeroko stosowane i zapewniało spełnianie kryterium przenoszenia obciążeń na poziomie 137.9 kPa (20 psi). Po wdrożeniu nowych wymogów określających obciążenia obliczeniowe: 344.7 kPa (50 psi) lub 827.4 (120 psi) w zależności od tego, czy atmosfera w rejonie zamkniętym tamą uszczelniająca ma pozostawać obojętna czy też nie, niezbędne okazało się przeprojektowanie tamy. W pracy tej zbadano w ujęciu ilościowym współczynniki tarcia, a wyniki badania zaimplementowano z wykorzystaniem metody elementów skończonych.

Słowa kluczowe

EN

coal mining; mine seals; explosions; finite element modeling

PL

górnictwo węgla; tamy uszczelniające; wybuch; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, no. 3
• Strony: 793--805
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Perry K. A.

• University of Kentucky, 230 Mining and Mineral Resource Building, Lexington, KY 40506-0107, USA

Bibliografia

• [1] Brune Jurgen F., Kenneth L. Cashdollar, R. Karl Zipf, Jr., 2007. Explosion Prevention in United States Coal Mines. Proceedings of the 32nd International Conference of Safety in Mines Research Institutes (2007). Print.
• [2] Explicit Dynamics Solutions. Explicity Dynamics Solutions from ANSYS. N.p., n.d. Web. 03 Feb. 2014.
• [3] Federal Register. Department of Labor. 30 CFR Part 75. Sealing of Abandoned Areas; Final Rule. April 18, 2008.
• [4] Mitchell D. W., 1971. Explosion-Proof Bulkheads - Present Practices. Rep. No. RI 7581. Pittsburgh: U. S. Dept. of the Interior, Bureau of Mines, Print.
• [5] Perry Kyle A., 2010. Development of Modern Sealing Techniques for Underground Coal Mining. Diss. University of Kentucky, Print.
• [6] Sapko Michael J., Kenneth L. Cashdollar., 2001. Reducing the Danger of Explosions in Sealed Areas (Gobs) in Mines. Technology News No. 489 May 2001: 1-2. Print.
• [7] Twedt S., 2006. Official: Omega Block Seals Risk to Miners. Evansville Courier & Press. N.p., 5 Aug. 2006. Web. 03 Feb. 2014.
• [8] United States. Centers for Disease Control and Prevention. National Institute for Occupational Safety and Health. Explosion Pressure Design Criteria for New Seals in U. S. Coal Mines. By R. Karl Zipf, Jr., Michael J. Sapko, and Jurgen F. Brune. N.p.: n.p., 2007. Print.