Динаміка деформування матеріалу дослідної штольні під час вибуху вугільного пилу

Автор(и)

  • Viktor Kostenko Донецький національний технічний університет пл. Шибанкова, 2, м. Покровськ, Україна, 85300, Україна https://orcid.org/0000-0001-8439-6564
  • Yaroslav Liashok Донецький національний технічний університет пл. Шибанкова, 2, м. Покровськ, Україна, 85300, Україна https://orcid.org/0000-0002-7643-8485
  • Olena Zavialova Донецький національний технічний університет пл. Шибанкова, 2, м. Покровськ, Україна, 85300, Україна https://orcid.org/0000-0003-2834-5900
  • Serhii Pozdieiev Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034, Україна https://orcid.org/0000-0002-9085-0513
  • Tetiana Kostenko Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034, Україна https://orcid.org/0000-0001-9426-8320

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209409

Ключові слова:

вибух, вибухонебезпечне пило-повітряне середовище, сейсмічні хвилі, дослідна штольня, комп’ютерне моделювання

Анотація

Метою статті є удосконалення механізму утворення в порожнечі виробки вибухонебезпечного середовища зі скупчень вугільного пилу на основі розкриття динамічних деформацій під дією вибуху в матеріалі, що вміщує дослідну виробку. Для моделювання динамічних змін напружено-деформованого стану породного масиву, в якому проведено дослідну штольню, при впливі вибухових навантажень, був використаний сучасний метод кінцевих різниць математично-комп’ютерного моделювання. В ході досліджень адаптовано математичну модель для вивчення напружено-деформованого стану породного масиву в якому створено дослідну штольню при імітації пилового вибуху. Додатково в моделі враховано особливості безпосереднього впливу продуктів вибуху на стінки виробки, а також їх непряма дія. Отримано дані про розповсюдження передового фронту сейсмічних хвиль в гірничих породах в яких споруджено дослідну виробку. Встановлено параметри швидкостей та прискорень компонентів сейсмічних хвиль що випереджають ударний фронт, який рухається у газовому середовищі гірничої виробки під час вибуху пилоповітряної суміші.

В роботі отримано дані про динамічні процеси, що відбуваються в гірничому масиві та на поверхні дослідної виробки при ланцюговому вибуху пилоовітряної суміші. Результати моделювання дозволили підтвердити гіпотезу про розпушення скупчень пилу під впливом сейсмічних хвиль, які суттєво випереджають фронт вибуху, що рухається по виробці. Результати моделювання відкривають можливість удосконалення систем захисту або локалізації пилоповітряних або пилогазоповітряних вибухів. Наявність випереджаючих ударний фронт сейсмічних хвиль відкриває можливість завчасно приводити до готовності засоби локалізації пилових вибухів

Біографії авторів

Viktor Kostenko, Донецький національний технічний університет пл. Шибанкова, 2, м. Покровськ, Україна, 85300

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра природоохоронної діяльності

Yaroslav Liashok, Донецький національний технічний університет пл. Шибанкова, 2, м. Покровськ, Україна, 85300

Доктор економічних наук, професор, ректор

Olena Zavialova, Донецький національний технічний університет пл. Шибанкова, 2, м. Покровськ, Україна, 85300

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра природоохоронної діяльності

Serhii Pozdieiev, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034

Доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник

Tetiana Kostenko, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра безпеки об’єктів будівництва та охорони праці

Посилання

  1. Cloney, C., Snoeys, J. (2019). Dust explosions: A serious concern. Dust Explosions, 33–69. doi: https://doi.org/10.1016/bs.mcps.2019.04.001
  2. Yueze, L., Akhtar, S., Sasmito, A. P., Kurnia, J. C. (2017). Prediction of air flow, methane, and coal dust dispersion in a room and pillar mining face. International Journal of Mining Science and Technology, 27 (4), 657–662. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2017.05.019
  3. Ding, C., He, X., Nie, B. (2017). Numerical simulation of airflow distribution in mine tunnels. International Journal of Mining Science and Technology, 27 (4), 663–667. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2017.05.017
  4. Gamiy, Y., Liashok, Y., Kostenko, V., Zavialova, O., Kostenko, T. (2019). Applying European approach to predict coal self-heating in Ukrainian mines. Mining of Mineral Deposits, 13 (1), 86–94. doi: https://doi.org/10.33271/mining13.01.086
  5. Chernai, A. V., Nalysko, M. M. (2016). Mathematical simulation of gas mixture forsed ignition for the calculation of the damaging factors of emergency explosion. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 106–114. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2016_5_18
  6. Chernai, A. V., Nalysko, M. M., Derevianko, H. S. (2016). The kinetics of the methane acidification by the oxygen and its role in the blast air wave formation in mine workings. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 1, 63–69. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2016_1_12
  7. Zavyalova, O. L., Kostenko, V. K. (2017). Mechanism of development explosions of coal dust in the network of mine workings. Heotekhnichna mekhanika, 135, 125–136. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/158592
  8. Medic-Pejic, L., García Torrent, J., Fernandez-Añez, N., Lebecki, K. (2015). Experimental study for the application of water barriers to Spanish small cross section galleries. DYNA, 82 (189), 142–148. doi: https://doi.org/10.15446/dyna.v82n189.42689
  9. Che, D., Zhou, H. (2017). Three-dimensional geoscience modeling and simulation of gas explosion in coal mine. Journal of Shanghai Jiaotong University (Science), 22 (3), 329–333. doi: https://doi.org/10.1007/s12204-017-1839-z
  10. Sobolev, V. V., Ustimenko, Y. B., Nalisko, M. M., Kovalenko, I. L. (2018). The macrokinetics parameters of the hydrocarbons combustion in the numerical calculation of accidental explosions in mines. Scientific Bulletin of National Mining University, 1, 89–98. doi: https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-1/8
  11. Ogle, R. A. (2017). Comprehensive dust explosion modeling. Dust Explosion Dynamics, 567–617. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-803771-3.00010-7
  12. Liu, J., Liu, Z., Xue, J., Gao, K., Zhou, W. (2015). Application of deep borehole blasting on fully mechanized hard top-coal pre-splitting and gas extraction in the special thick seam. International Journal of Mining Science and Technology, 25 (5), 755–760. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2015.07.009
  13. Gospodarikov, O. P., Vykhodtsev, Ya. N., Zatsepin, M. A. (2017). Mathematical modeling of seismic explosion waves impact on rock mass with a working. Journal of Mining Institute, 226, 405–411. doi: https://doi.org/10.25515/pmi.2017.4.405
  14. Aagaard, B. T. (2002). Finite-Element Simulations of Earthquakes. Pasadena, 58. doi: http://doi.org/10.7907/T65C-9C94
  15. ANSYS Structural Analysis Guide (2004). Canonsburg.
  16. Hallquist, J. O. (2006). LS-DYNA Theory Manual. California, 680.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Kostenko, V., Liashok, Y., Zavialova, O., Pozdieiev, S., & Kostenko, T. (2020). Динаміка деформування матеріалу дослідної штольні під час вибуху вугільного пилу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (106), 54–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209409

Номер

Том 4 № 7 (106) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Viktor Kostenko, Yaroslav Liashok, Olena Zavialova, Serhii Pozdieiev, Tetiana Kostenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.