Пермські вчені запропонували ефективний метод захисту гірничих виробок від обрушення.

Стаття опублікована в журналі «Безпека праці в промисловості». Під час роботи гірничих підприємств виникає негативний ефект, пов'язаний з екологічно небезпечними викидами, просіданням і обрушенням гірничих виробок. Зменшити наслідки дозволяє гідрозаливка – заповнення виробленого простору в шахтах для укріплення нестійких порід. Для цього використовують суміші, склад яких підбирають на основі специфіки видобутку того чи іншого типу матеріалу та особливостей місцевості. У рамках технологічного процесу вона, поступово застигаючи шар за шаром, формує тверду структуру, яка замінює вироблену гірську породу і може ефективно сприймати тиск від верхніх шарів.

«Один із найцікавіших етапів реалізації нашого дослідження – створення алгоритму, що дозволяє в автоматичному режимі змінювати геометрію конструкції: розташування, кількість балок, товщину ізоляційного матеріалу, характер взаємодії каркас-ізоляція тощо. Створений скрипт прискорює процес багатофакторного аналізу», – розповідає Юрій Носов, аспірант, старший викладач кафедри «Вчислювальна математика, механіка та біомеханіка» ПНІПУ.

«Пустоти, що залишилися в гірському масиві після припинення видобутку, поетапно огороджують за допомогою ізоляційних перемичок і заповнюють закладочною сумішшю. На сьогоднішній день збірка перемичок – трудомісткий процес, пов'язаний із створенням одноразово застосовуваної складної конструкції. Один із способів зменшити витрати ресурсів – виготовлення та впровадження в технологію закладки пустот легкозбірної перемички з можливістю багаторазового її використання», – доповнює Ляйсан Сахабутдіна, старший викладач кафедри «Вчислювальна математика, механіка та біомеханіка» ПНІПУ, кандидат технічних наук.

Вчені Пермського Політеху запропонували в якості основи взяти конструкцію шахтної вентиляційної перемички та дослідили можливість розширення її функціоналу на гідрозаливку. Раніше такий спосіб не розглядався. Конструкція складається з основи, каркасу та ізоляційних панелей. Для перевірки ефективності рішення політехніки розробили числовий аналог перемички та імітаційну модель технологічного процесу. Високу точність забезпечив облік усіх факторів: матеріалу, швидкості подачі, часу застигання тощо.

«Максимальна реакція конструкції виникає в її опорах, що вимагає введення додаткових елементів у несучий каркас. Числовий аналог дозволяє аналізувати вплив зміни геометрії перемички на її деформування і на основі отриманих даних приймати інженерні рішення про внесення коректив», – розповідає Олександр Миколаєв, професор кафедри «Гірська електромеханіка» ПНІПУ, доктор технічних наук.

«При повному заливанні виробки максимальна інтенсивність напружень в області опор досягає 750 МПа, а межа міцності сталі, найбільш близької до матеріалу перемички, – 610 МПа. Це означає, що конструкція не витримає такого рівня навантаження, а стінка товщиною 12 мм пошкодиться на останньому етапі. Ситуацію виправить закріплення вгорі перемички та встановлення додаткової горизонтальної балки в центральній частині. Тоді запропонований метод можна буде повноцінно використовувати в гідрозаливці», – коментує Анна Каменських, заступник директора з освітньої діяльності Передової Інженерної Школи, кандидат технічних наук.

Вчені Пермського Політеху розробили метод, який підвищить рівень промислової безпеки в гірничих виробках шахт під час закладки виробленого простору. Створення нового типу перемичок спрощує технологічний процес завдяки швидкому монтажу, демонтажу та багаторазовому використанню.