Приложение N 1

к Руководству по безопасности

по взрывозащите горных выработок

угольных шахт, опасных по газу

и (или) угольной пыли, утвержденному

приказом Федеральной службы

по экологическому, технологическому

и атомному надзору

от 1 сентября 2023 г. N 319

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕСТА

РАЗМЕЩЕНИЯ И РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ СРЕДСТВ

ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Средства ВЗГВ рекомендуется устанавливать в горных выработках на расстоянии 10 - 50 м от сопряжений с примыкающими выработками.

Определение шага установки от эпицентра взрыва до средства ВЗГВ или между средствами ВЗГВ осуществляется в следующей последовательности:

определяется избыточное давление взрыва в месте расположения средства ВЗГВ;

проводится расчет нагрузок на элементы конструкции средства ВЗГВ;

проводится расчет прочности конструкции средства ВЗГВ на компьютере с использованием специализированных программных комплексов;

рассчитанные напряжения в элементах конструкций средства ВЗГВ сравниваются с разрушающими напряжениями принятых материалов конструкций, а расчетные нагрузки на элементы крепления - с их несущей способностью.

Конструкция средства ВЗГВ в целом считается выдержавшей расчетное воздействие, если усилия в его элементах не превышают предел их прочности и нагрузка на элементы крепления не превышает их несущую способность. Заданный шаг установки средства ВЗГВ принимается обоснованным.

В противном случае в конструкцию средства ВЗГВ необходимо внести изменения по его усилению и повторить расчет или уменьшить заданный шаг установки средства ВЗГВ и также повторить расчет.

Избыточное давление взрыва , кПа, рекомендуется определять на основе компьютерного моделирования сети горных выработок, поддерживаемой на шахте с использованием специализированных программных комплексов или расчетным способом по формуле:

, (1)

где:

P_x - безразмерное давление при детонации взрывоопасной смеси;

P₀ - атмосферное давление, принимается равным 101,3 кПа.

Безразмерное давление при детонации взрывоопасной смеси определяется по формулам:

ln(P_x) = - 1,124 - 1,66 ln(R_x) + 0,26 · (ln(R_x))²; (2)

, (3)

где:

R_x - безразмерное расстояние от центра взрыва при детонации взрывоопасной смеси, определяется по формуле:

, (4)

где:

R - расстояние от эпицентра взрыва до места расположения средства ВЗГВ, м;

E - эффективный энергозапас взрывоопасной смеси, МДж.

Значение E при стехиометрической концентрации определяется по формуле:

E = M_г · q_г, (5)

где:

M_г - расчетная масса горючего вещества взрывоопасной смеси, кг;

q_г - теплота сгорания горючего газа, МДж/кг;

C_г - концентрация горючего вещества в облаке взрывоопасной смеси, в расчете принимается равной 9,36% об. (стехиометрическая концентрация для метана).

Расчетный объем взрывоопасной смеси облака V, м³, определяется по формуле:

, (6)

где R_г - расстояние от эпицентра взрыва в горной выработке, заполненное взрывоопасной смесью, м (принимается на 150 м меньше расстояния от эпицентра взрыва до места расположения средства ВЗГВ).

Масса горючего газа при расчетной аварии M_г, кг, определяется по формуле:

, (7)

где - плотность метана при расчетной температуре, кг/м³, определяется по формуле:

, (8)

где:

m - молярная масса, для метана равна 16,04 м³/моль;

V₀ - мольный объем, м³/моль (равен 22,413 м³/моль);

t_р - расчетная температура, °C.

Теплота сгорания горючего газа q_г, МДж/кг, определяется по формуле:

, (9)

где - корректировочный параметр, характеризующий фугасные свойства взрывоопасной смеси, для метана принимается равным 1,14.

Расчетные значения избыточного давления взрыва в зависимости от расстояния от эпицентра взрыва приведены в таблице.

Расчет прочности конструкции средства ВЗГВ рекомендуется выполнять на специализированных программных комплексах. Для проведения расчета необходимо определить нагрузки на элементы конструкции средства ВЗГВ.

Расчетные значения

избыточного давления взрыва в зависимости

от расстояния от эпицентра взрыва

Эквивалентная статическая нагрузка от взрыва, действующая на элементы конструкции средства ВЗГВ R_экв, кН, определяется по формуле:

, (10)

где:

A_n - площадь средства ВЗГВ, м²;

A_k - площадь проемов в средстве ВЗГВ, м²;

К_д - коэффициент динамичности.

Из формулы (10) следует, что для средства ВЗГВ нагрузка действует только на фронтальную площадь элементов конструкции. Так как конструкции средства ВЗГВ состоят из линейных элементов, для расчета необходимо привести нагрузки к линейным элементам конструкции. Приведение нагрузок проводится по формуле:

, (11)

где A_пр - фронтальная площадь одного погонного метра элемента конструкции средства ВЗГВ, м².

Рассчитанные напряжения в элементах конструкций средства ВЗГВ сравниваются с разрушающими напряжениями принятых материалов конструкций, а расчетные нагрузки на элементы крепления - с их несущей способностью.

Конструкция средства ВЗГВ в целом считается выдержавшей расчетное воздействие, если усилия в его элементах не превышают предел их прочности и нагрузка на элементы крепления не превышает их несущую способность. В противном случае в конструкцию средства ВЗГВ необходимо внести изменения по его усилению и повторить расчет либо изменить расстояние от расчетного эпицентра взрыва и также повторить расчет.