Explosion testing of a polycarbonate safe haven wall

• Autorzy: Perry K. A. , Meyr R. A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2016-0055

Warianty tytułu

PL

Badanie ściany ochronnej wykonanej z poliwęglanów dla strefy bezpieczeństwa w warunkach wybuchu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The MINER Act of 2006 was enacted by MSHA following the major mining accidents and required every underground coal mine to install refuge areas to help prevent future fatalities of trapped miners in the event of a disaster where the miners cannot escape. A polycarbonate safe haven wall for use in underground coal mines as component of a complete system was designed and modeled using finite element modeling in ANSYS Explicit Dynamics to withstand the MSHA required 15 psi (103.4 kPa) blast loading spanning 200 milliseconds. The successful design was constructed at a uniform height in both half-width scale and quarter-width scale in the University of Kentucky Explosives Research Team’s (UKERT) explosives driven shock tube for verification of the models. The constructed polycarbonate walls were tested multiple times to determine the walls resistance to pressures generated by an explosion. The results for each test were analyzed and averaged to create one pressure versus time waveform which was then imported into ANSYS Explicit Dynamics and modeled to compare results to that which was measured during testing for model validation. This paper summarizes the results.

PL

W następstwie poważnych wypadków w kopalniach, w roku 2006 MSHA uchwaliła Ustawę Górniczą na mocy której wszystkie kopalnie zobowiązane zostały do wyznaczenia odpowiednich stref bezpieczeństwa dla uniknięcia w przyszłości ofiar śmiertelnych wśród górników uwięzionych w kopalni w przypadku katastrofy uniemożliwiającej ucieczkę. Zaprojektowano ścianę ochronną wykonana z poliwęglanów zabezpieczającą strefę bezpieczeństwa w kopalniach podziemnych, jako element całego systemu zabezpieczeń. Ścianę zaprojektowano i modelowano w oparciu o metodę elementów skończonych z wykorzystaniem pakietu ANSYS Explicit Dynamics. Według wymogów MSHA ściana winna wytrzymywać ciśnienia 15 psi (103.4 kPa) w trakcie najsilniejszej fali wybuchu trwającej 200 milisekund. Odpowiedni projekt wykonano w odpowiedniej skali: połowie i ćwierci wysokości, jako obiekt jednolity. Modele zweryfikowane zostały przez badaczy z Uniwersytetu w Kentucky, z wykorzystaniem odpowiedniego tunelu testowego. Ściany wykonane z poliwęglanów zostały wielokrotnie przebadane aby określić ich wytrzymałość na ciśnienia powstające w trakcie wybuchu. Wyniki każdego z testów zostały przeanalizowane i uśrednione a otrzymany przebieg ciśnienia w funkcji czasu został zaimportowany do pakietu ANSYS Explicit Dynamice i zamodelowany, tym samym umożliwiając jego porównanie do wyników pomiarów wykonanych w ramach walidacji modelu. W niniejszej pracy zestawiono uzyskane wyniki prac.

Słowa kluczowe

EN

mine safety; coal mining; explosion resistance; mining research

PL

bezpieczeństwo kopalni; górnictwo węgla; zabezpieczenie przed wybuchem; badania w dziedzinie górnictwa

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, no. 4
• Strony: 809--821
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Perry K. A.

• Missouri University of Science and Technology, United States of America

autor

Meyr R. A.

• Missouri University of Science and Technology, United States of America

Bibliografia

• [1] Labor, Department of, 2008. Mine Safety and Health Administration 30 Cfr Parts 7 and 75 Refuge Alternatives for Underground Coal Mines; Final Rule. [In] Part V, edited by MSHA.
• [2] Lusk B., Perry K., Lusk S., 2010. Predictability of a High Explosives Shock Tube for Testing Blast Resistant Windows. Blasting and Fragmentation, Oct. 2010, Vol. 4, No. 2, International Society of Explosives Engineers, Cleveland, OH. p. 75-90, ISSN 1937-6359.
• [3] Perry K., Meyr R., 2013. Design and Implementation of a Polycarbonate Safe Haven Wall in an Underground Coal Mine. SME Transactions, Vol. 334, p. 391-400.
• [4] Perry K., Lusk B., 2013. Development of 15 PSI Safe Haven Polycarbonate Walls for Use in Underground Coal Mines. Technical Report, Kentucky Department for Energy Development and Independence. Print.
• [5] Prevention, Centers for Disease Control and, 2009. Underground Coal Mining Disasters and Fatalities-United States, 1900-2006. [In] MMWR no. 57: 1379-82.
• [6] Rice G.S., 1912. Mines Fires, a Preliminary Study. 51: Bureau of Mines.