Hogyan csökkenti a bányarács a sziklazuhanást, a kőzetlerakódások átszivárgását és a mennyezet összeomlásának kockázatát

Bányarács sziklazuhanás ellen: energiaelnyelés és terhelés-újraelosztás

Működési elv: egymáshoz kapcsolódó hálóstruktúra csillapítja az ütközési energiát és stabilizálja a laza tömböket

A nagy szakítószilárdságú anyagokból készült acélrácsok összekapcsolódó hálózatot alkotnak, amelyek a kövek becsapódásakor a deformálódásukra jellemző kontrollált módon felszívják a kinetikus energiát. Mi történik ezután? Ezek a rácsok valójában az ütközés erejét szerkezetükben tárolt energiává alakítják, és így körülbelül kétharmadával csökkentik a csúcsterhelést a hagyományos merev akadályokhoz képest. Ugyanakkor a rácsok szilárdsága az esetleges maradék terheléseket oldalirányban elosztja az rögzítési pontok között, ezzel megakadályozva a problémás feszültségkoncentrációk kialakulását. Emellett a háromdimenziós kialakítás gondoskodik arról, hogy a laza elemek semmilyen irányban ne mozdulhassanak el. Így egy kétféle hatású mechanizmus jön létre: az energia elnyelődik, és a terhelések az egész tartószerkezeten szétoszlanak, ahelyett hogy egyetlen ponton koncentrálódnának. A végeredmény? A szerkezetek épek maradnak akkor is, ha egyszerre több becsapódás is történik – ami gyakran előfordul a valódi, föld alatti bányaműveletek során.

Terepvizsgálat: 42%-os sziklacsuszamlás-csökkenés a Shandong vasércbányában nagyszilárdságú bányászati háló alkalmazásával

Körülbelül 18 hónapos terepvizsgálatot végeztek egy shandongi vasércbányában, amely valódi biztonsági javulást mutatott a munkavállalók számára azoknak a speciális polimer bevonatú, legalább 1770 MPa folyáshatárral rendelkező nagyszilárdságú bányászati hálóknak a telepítése után, amelyeket a balesetek legvalószínűbb helyein használtak. A figyelőeszközök jelentős csökkenést regisztráltak a sziklarétegek leomlásában, körülbelül 42%-ot az egész megfigyelt területen, és ezek a hálók több mint 8 kJ energiát nyeltek el négyzetméterenként ütközéskor. Ugyanakkor kiemelkedő tulajdonságuk, hogy több egymás utáni ütést is elviseltek akár 1,5 tonnás lezuhanó törmeléktől anélkül, hogy széttörtek volna. Az elmozdulási mérések azt is mutatták, hogy a másodlagos meghibásodások nem terjedtek át a közeli kőzetrétegekre, ami bizonyítja, hogy a hálók hatékonyan nyelik el a sokkhatást és elosztják a nyomóerőket a valós bányászati környezetben.

Zúzmaraszabályozás bányarács segítségével: repedések lezárása és gyenge zónák megerősítése

Polimerbevonatos bányarács javítja a kapilláris tömítést és növeli a nyírási ellenállást a zúzmara-érzékeny rétegekben

Amikor kőzetszennyeződés történik – alapvetően amikor töredezett kőzet jut ki a föld repedéseiben – komoly veszélyt jelent a bánya stabilitására és a munkavállalók biztonságára. A speciális polimer bevonatok, amelyeket a bányatámasztó rácsokra visznek fel, közvetlenül szembeszállnak ezzel a problémával, kitöltve a mikroszkopikus repedéseket és megerősítve az alulról érkező gyenge pontokat. Ezek a bevonatok mikroszkopikus szintű akadályokat hoznak létre, amelyek megakadályozzák a víz behatolását, és megakadályozzák a kisebb részecskék mozgását, csökkentve ezzel a szivárgási problémákat körülbelül 70%-kal a valós bányászati környezetben végzett tesztek szerint. Az anyag ráadásul jól tapad a kőzetfelületekhez, így körülbelül felével növeli az elcsúszással szembeni ellenállást a bevonat nélküli szokványos rácsokhoz képest. Ami ezt a technológiát kiemeli, az az, hogy egyszerre kétféle hatással bír: nemcsak tartja ezeket a rácsokat, hanem aktívan kezeli a repedéseket is, elosztva a talajnyomásokat és a részecskéket a megfelelő helyükön tartva. Azokban a bányákban, ahol ezt a rendszert bevezették, körülbelül 60%-os csökkenést észleltek az idővel elveszett anyagok mennyiségében, ami egyértelműen mutatja, hogy a tömítő tulajdonságok és a szerkezeti szilárdság kombinációja segít megelőzni azokat a veszélyes láncreakciókat, amelyek teljes működést leállíthatnak.

Bányászati Rács mint Proaktív Fedélcsúszás-megelőzési Rendszer

Kompozit Gerenda Hatás: Kitöltött Bányászati Rács–Kőzet Felület Átviszi a Hajlítási Terheléseket a Réteges Tetőrétegeken

Miután a rácsot felszerelték és megfelelően befalazták, erős kötést hoz létre a környező kőrétegekkel, amelyet a mérnökök összetett gerenda szerkezetként ismernek. Ez a kötési folyamat valójában segít összekapcsolni azokat a gyenge pontokat a rétegződött kőzetrétegekben, ahol a terhelés hatására a rétegek szétválhatnak. Ahelyett, hogy a meghibásodások konkrét pontokon koncentrálódnának, a terhelés egyenletesebben oszlik el a különböző kőzetrétegek között. A habarcs behatol a formáció repedéseibe és hasadékaiba, új utakat teremtve az erőátvitelhez e természetes gyengeségi pontok között. A tavalyi Geomechanics Journal-ban megjelent tanulmányok szerint azok a bányák, amelyek ezt a befalazott rendszert alkalmazzák, körülbelül 60 százalékkal jobb mennyezetstabilitást érnek el a hagyományos, befalazás nélküli módszerekhez képest. Ennek a megközelítésnek az az értéke, hogy a rács képes kisebb földmozgásokat elviselni, miközben továbbra is hatékonyan képes elosztani a terheléseket. Ez a tulajdonság különösen fontos a többrétegű geológiai szerkezetekben gyakori rétegelválás problémák megelőzésében.

Okos integráció: Mesterséges intelligencián alapuló terhelés-figyelés hangsúlyozott bányászati rácsokon, amely lehetővé teszi a korai hibák észlelését

A beépített üvegszálas szenzorokkal felszerelt bányarácsok most már valós idejű deformációs térképeket biztosítanak, amelyek akár 0,1 mm-es elvékonyodásokat is képesek detektálni. Amikor ezeket a rendszereket mesterséges intelligenciával elemzik, a stresszfelhalmozódást még akkor is észlelik, mielőtt bármilyen repedés láthatóvá válna. A gépi tanulási algoritmusok a korábbi adatok és az aktuális szenzorértékek alapján dolgoznak, és az elmúlt évben megjelent Mining Technology Review szerint körülbelül 92 százalékos pontossággal jósolják meg a lehetséges összeomlásokat. Amint veszélyjelek merülnek fel, automatikus riasztások indulnak, így a munkások legfeljebb két órán belül megerősíthetik a sebezhető területeket. Ez a gyors reakció körülbelül háromnegyedével csökkenti a sürgősségi javítások számát, és jelentősen meghosszabbítja az ilyen megerősített szakaszok élettartamát.

A modern bányarács előnyei a hagyományos támasztási módszerekhez képest

A modern bányatámasztó rácsok három fő szempontból felülmúlják a hagyományos fatámaszokat, acélíveket és egyszerű permetbetont. Először is, ezeknek az új típusú rácsoknak egy okos, egymásba kapcsolódó kialakítása van, amely magas szakítószilárdságú anyagokból készül, és kb. 40 százalékkal hatékonyabban nyeli el a leomló sziklák energiáját, mint a merev támaszelemek. Emellett a terhelést nagyobb területre osztja el, így megakadályozza a feszültség egyetlen ponton történő felhalmozódását. Másodszor, a beépítésük kb. 60 százalékkal kevesebb időt vesz igénybe, mint a hagyományos módszerek, és élettartamuk a korrózió vagy nagy nyomás hatásának kitett körülmények között akár kétszeresétől háromszorosáig is meghaladhatja a hagyományos rendszereket. Ez hosszú távon alacsonyabb karbantartási költségeket jelent. Harmadrészt pedig fontos megjegyezni, hogy míg a hagyományos támaszok csupán passzívan állnak, a „okos” bányarácsok szenzorokkal vannak felszerelve, amelyek valós időben figyelik a mechanikai terhelést. Ez lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy még problémák kialakulása előtt beavatkozzanak, például a mennyezet besüllyedése vagy repedéseken át szivárgó anyagok esetén. Mindezek a tulajdonságok miatt a modern rácsok nemcsak erősebbek, hanem okosabb választást is jelentenek az alagutak biztonságos és hatékony üzemeltetése szempontjából.

GYIK

Miből készülnek a bányarácsok?

A bányarácsokat általában nagy szakítószilárdságú acélanyagokból készítik, amelyek képesek elnyelni a kinetikus energiát kőomlások során.

Hogyan akadályozzák meg a bányarácsok a kőomlásokat?

Egy energiaelnyelésen és terhelésátosztáson alapuló mechanizmus révén a bányarácsok csökkentik az ütőerőt, és stabilizálják a laza kőzetblokkokat a bányászati környezetben.

Milyen előnyök származnak a polimerbevonatú bányarácsok használatából?

A polimerbevonatú bányarácsok javítják a kapilláris tömítettséget és nyírási ellenállást, csökkentik a salakanyag-szivárgást repedések lezárásával, és megerősítik a gyenge zónákat.

Hogyan segít az MI a bányarácsok hatékonyságának növelésében?

Az eszközzel felszerelt bányarácsokon az MI-alapú feszültségfigyelő rendszerek lehetővé teszik a korai hibák észlelését és időben kezdeményezett karbantartási intézkedéseket a beomlások megelőzése érdekében.

Hogyan viszonyulnak a modern bányarácsok a hagyományos támasztási módszerekhez?

A modern aknarácsok javított energiamegkötést, gyorsabb felszerelést, nagyobb tartósságot és fejlettebb monitorozási lehetőségeket kínálnak a hagyományos támasztási módszerekhez képest, mint például a faelemek, acélívek és fröccsbeton.