Analysis of the possibilities of using composite structural c-channels as lining for an arch support in mining excavation

• Autorzy: Rotkegel Marek , Korol Jerzy , Sobczak Dagmara

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2021.138599

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article is the result of a project aimed at developing and implementing a design of composite accessories for support in excavations located in underground hard coal mines. The research team verified the possibility of using elements made of prefabricated composite structural profile as an alternative to steel and reinforced concrete lining elements used to improve support’s stability and protect against rockfall. This paper includes a research experiment on the possibilities of using a composite C-profile element as lining made in the pultrusion technology with a longitudinal position of the roving. The prefabricated structural profiles were adapted to the function by designing seatings for fitting the flanges for arch support’s V-profiles. Prototypes of these elements were subjected to bench tests in compliance with the guidelines for testing mesh linings. In addition, computer simulations using the finite element method were carried out. The values obtained during the tests were compared with the requirements for lightweight mesh and included the Polish standard PN-G-15050 and reinforced A-type concrete lining defined in the standard ­PN-G-06021. The team determined the areas where material strength exceeded and the structure was damaged. Despite the limited quantity of laboratory tests and lack of field tests in actual mining conditions, it was possible to address the argument of the research and determine whether it is possible to use C-profile made in the pultrusion technology as a lining element.

Słowa kluczowe

EN

research; lining; arch support; composite c-channels

PL

wyrobisko chodnikowe; profil konstrukcyjny; bezpieczeństwo górnicze; górnicza obudowa powłokowa

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 66, no. 3
• Strony: 437--455
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Rotkegel Marek

• Central Mining Institute, Plac Gwarków 1, 40-166, Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2921-1624

autor

Korol Jerzy

• Central Mining Institute, Plac Gwarków 1, 40-166, Katowice, Poland

autor

Sobczak Dagmara

• Central Mining Institute, Plac Gwarków 1, 40-166, Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1531-1325

Bibliografia

• [1] PN-G-15050:2018-01 Obudowa wyrobisk górniczych. Siatki okładzinowe zgrzewane.
• [2] PN-G-06021:1997 Obudowa górniczych wyrobisk korytarzowych. Okładziny żelbetowe.
• [3] M. Rotkegel. Wpływ sposobu montażu siatek okładzinowych na ich pracę. Przegląd Górniczy 70 (3), 79-85 (2014).
• [4] J. Olszewski, Leksykon górniczy: praca zbiorowa. Katowice: Wydawnictwo Śląsk (1989).
• [5] L . Nickels, The future of pultrusion. Reinf. Plast. 63 (3), 132-135 (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.repl.2019.01.003.
• [6] G.G. Litwinskij, G.I. Gajko, N.I. Kyldyrkajew, Stalnyje ramnyje kriepi gornych wyrabotok. Kijew: Technika (1999).
• [7] M. Grodzicki, M. Rotkegel, The concept of modification and analysis of the strength of steel roadway supports for coal mines in the Soma Basin in Turkey. Studia Geotechnica et Mechanica 40 (1), 38-45 (2018). DOI: https://doi.org/10.2478/sgem-2018-0006.
• [8] G.I. Gayko, M. Rotkegel, Issliedowanija niesuszcziej sposobnosti arocznoj kriepi pri razlicznych wariantach nagrużienia. Ugoł Ukrainy 2, 45-47 (2003).
• [9] P. Horyl, R. Snuparek, P. Marsalek, K. Pacześniowski, Simulation of laboratory tests of steel arch support. Arch. Min. Sci. 62 (1), 63-176 (2017). DOI: http://doi.org/10.1515/amsc-2017-0012455.
• [10] H. Filcek, J. Walaszczyk, A. Tajduś, 1994. Metody komputerowe w geomechanice górniczej. Śląskie Wydawnictwo Techniczne (1994).
• [11] R .D. Cook, D.S. Malkus, M.E. Plesha, R.J. Witt, Finite Element Modeling for Stress Analysis. John Wiley & Sons, Inc. (2002).
• [12] CO SMOS/M User’s Guide, Los Angeles, Structural Research & Analysis Corp. (1999).
• [13] E. Rusiński, Metoda elementów skończonych. System COSMOS/M. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności (1994).
• [14] A. Pytlik. Tests of steel arch and rock bolt support resistance to static and dynamic loading induced by suspended monorail transportation. Studia Geotechnica et Mechanica 41 (2), 81-92 (2019). DOI: https://doi.org/10.2478/sgem-2019-0009.
• [15] A. Pytlik. Comparative bench testing of steel arch support systems with and without rock bolt reinforcements. Arch. Min. Sci. 64 (4), 747-764 (2019). DOI: http://doi.org/10.24425/ams.2019.131064.
• [16] PN-G-15022:2018-11 Odrzwia podatne z kształtowników korytkowych – Wymagania wytrzymałościowe i badania.
• [17] PN-G-15024:2017-10 Obudowa wyrobisk górniczych – Rozpory stalowe dwustronnego działania.
• [18] PN-G-15026:2017-04 Obudowa wyrobisk górniczych – Strzemiona oraz złącza odrzwi z kształtowników korytkowych – Badania wytrzymałościowe.
• [19] PN-G-14050:1998 Betonity fundamentowe do obudowy odrzwiami z łuków korytkowych wyrobisk górniczych poziomych i mało nachylonych – Wymagania i badania.
• [20] PN-G-15092:1999 Kotwie górnicze – Badania.
• [21] PN-G-15533:1997 Górnicza obudowa indywidualna – Stojaki cierne – Wymagania i badania.