Wpływ tarcia na zachowanie tamy uszczelniającej wykonanej z bloków betonowych ze sprasowanymi workami zaczynu

Mine seals are necessary in nearly every underground coal mine to isolate mined-out areas from the ventilation network. Many seals are already in place in active mines and more need to be constructed to keep up with the development of underground coal reserves. The accidents involving seal failures at Sago and Darby prompted MSHA to create and implement new regulations regarding the strength of the seals. These regulations require the design and construction of seals that are larger and stronger than ever before. Structural seals capable of withstanding the new required design loads are now designed by an engineer and no longer approved through explosion testing. Prior to the seal failure accidents, a solid-block wall with pressurized grout bags at the wall/ribs and wall/roof interfaces was a popular design which met the 137.9 kPa (20 psi) requirement. After implementation of the new 344.7 kPa (50 psi) or 827.4 kPa (120 psi) design regulations depending on whether the atmosphere is kept inert in by the seal, a re-design of the seal was necessary. This paper discusses the quantification of the coefficients of friction which are then implemented into finite element modeling.Tamy uszczelniające niezbędne są prawie w każdej kopalni podziemnej do oddzielenia obszarów wybranych od sieci wentylacyjnej. W kopalniach aktywnych znajdują się już liczne tamy a coraz większa ich ilość zostanie zbudowana w miarę udostępniania kolejnych złóż węgla. Wypadki spowodowane przez awarie tamy w kopalni Sago i Darby stanowiły bodziec dla urzędu górniczego MSHA do stworzenia i wdrożenia nowych regulacji odnośnie wytrzymałości tam. Przepisy te wymagają projektowania i budowania tam większych i bardziej wytrzymałych niż kiedykolwiek w przeszłości. Tamy strukturalne zdolne do przenoszenia na nowo określanych obciążeń obliczeniowych muszą być obecnie projektowane przez inżynierów a procedura ich odbioru nie obejmuje badań w warunkach wybuchu. Przed wypadkami spowodowanymi przez awarie tam, popularnym rozwiązaniem były ściany z jednolitych bloków ze sprasowanymi workami zaprawy umieszczanymi na styku pomiędzy ścianą, żebrami oraz stropem. Rozwiązanie to było szeroko stosowane i zapewniało spełnianie kryterium przenoszenia obciążeń na poziomie 137.9 kPa (20 psi). Po wdrożeniu nowych wymogów określających obciążenia obliczeniowe: 344.7 kPa (50 psi) lub 827.4 (120 psi) w zależności od tego, czy atmosfera w rejonie zamkniętym tamą uszczelniająca ma pozostawać obojętna czy też nie, niezbędne okazało się przeprojektowanie tamy. W pracy tej zbadano w ujęciu ilościowym współczynniki tarcia, a wyniki badania zaimplementowano z wykorzystaniem metody elementów skończonych