Испытание огнестойкой конвейерной ленты с тканевым сердечником для угольных шахт

Испытание огнестойкой конвейерной ленты с тканевым сердечником для угольных шахт

Введение
Безопасность угольных шахт является приоритетом номер один. Одно из ключевых требований – применение на транспортировке угля конвейерных лент, обладающих огнестойкими свойствами и низкой способностью к распространению пламени. Это критически важно для предотвращения возгораний и взрывов, инициируемых искрами, трением или нагретыми телами в среде, насыщенной метаном и угольной пылью. Испытания огнестойких конвейерных лент со тканевым сердечником – обязательный этап сертификации и допуска их к эксплуатации в подземных выработках. В данной статье рассматриваются основные аспекты проведения таких испытаний.

1. Объекты испытаний
Объектом испытаний являются конвейерные ленты на основе тканевого каркаса (мультикаркасной структуры из нескольких слоев ткани), специально разработанные и изготовленные для эксплуатации в подземных угольных шахтах. Ключевые характеристики таких лент, подвергаемые проверке:

• Тканевый сердечник: Обычно состоит из нескольких слоев синтетической ткани на основе полиэстера (EP) или полиэстера и полиамида (ЕРА), обеспечивающих прочность на разрыв и гибкость.
• Резиновые обкладки: Верхняя (рабочая) и нижняя (несущая) обкладки из резиновых смесей, модифицированных специальными огнезащитными добавками (антипиренами). Эти добавки призваны подавлять горение и препятствовать распространению пламени.
• Проводящие элементы: Наличие специальных токопроводящих прослоек (например, из резины с высоким содержанием сажи) или поверхностей, обеспечивающих антистатические свойства и электропроводность ленты для предотвращения накопления опасных электростатических зарядов.
• Конструкция: Испытываются ленты различных типоразмеров (ширина, количество прокладок, толщина обкладок), соответствующие предполагаемым условиям эксплуатации.

2. Область испытаний
Испытания направлены на подтверждение соответствия лент строгим нормативным требованиям, предъявляемым к конвейерным лентам, используемым в потенциально взрывоопасных средах угольных шахт. Главные аспекты, охватываемые испытаниями:

• Огнестойкость и нераспространение пламени: Способность ленты не воспламеняться от источника открытого огня и не поддерживать самостоятельное горение после его удаления, а также не передавать пламя вдоль своей длины.
• Электропроводность: Обеспечение безопасного отвода статического электричества для предотвращения искрообразования. Проверяется удельное объемное электрическое сопротивление обкладок и удельное поверхностное электрическое сопротивление.
• Механическая целостность после воздействия огня: Способность ленты сохранять структурную целостность (не расплавляться, не терять прочность катастрофически) под воздействием пламени в течение заданного времени, что важно для возможности эвакуации и тушения.

Основными нормативными документами, определяющими требования и методы испытаний в России, является ГОСТ Р 53335-2009 "Ленты конвейерные для угольных и сланцевых шахт. Технические условия". Актуальны также международные стандарты, такие как ISO 340 (Conveyor belts – Laboratory scale flammability characteristics – Requirements and test method) и EN 12882 (Conveyor belts for general use - Electrical and flammability safety requirements).

3. Методы испытаний
Основные методы испытаний огнестойкости и электропроводности включают:

• Испытание на распространение пламени (Метод "Труба" по ГОСТ Р 53335-2009 / ISO 340): Это основной тест на огнестойкость.
  • Образец ленты (длиной не менее 2 метров, шириной полной конструкции или минимум 150 мм) фиксируется в горизонтальном положении внутри специальной теплоизолированной металлической трубы прямоугольного или круглого сечения.
  • На один конец образца воздействуют пламенем мощной газовой горелки (метановой или пропановой) в течение строго определенного времени (обычно 10-15 минут для ГОСТ).
  • После прекращения воздействия пламени фиксируется время, за которое горение (тление) образца прекращается полностью, и измеряется длина обугленного (поврежденного огнем) участка от точки приложения пламени.
  • Критерии прохождения: Горение должно самопроизвольно прекратиться в течение заданного времени (напр., 45 секунд для ГОСТ класса К), а длина поврежденного участка не должна превышать установленного предела (напр., 250 мм).
• Испытание на удельное электрическое сопротивление:
  • Удельное объемное электрическое сопротивление (УЭСоб): Измеряется сопротивление между двумя электродами, прижатыми к противоположным сторонам образца резиновой обкладки определенной толщины. Прикладывается постоянное напряжение (обычно 500 В), измеряется ток и рассчитывается УЭСоб (Омм или Омсм). Должно быть ≤ 3·10⁸ Ом*м (по ГОСТ Р 53335-2009).
  • Удельное поверхностное электрическое сопротивление (УЭСпов): Измеряется сопротивление по поверхности обкладки между двумя электродами, расположенными на расстоянии 100 мм друг от друга. Прикладывается постоянное напряжение (обычно 100 В или 500 В), измеряется ток и рассчитывается УЭСпов (Ом). Должно быть ≤ 3·10⁹ Ом (по ГОСТ Р 53335-2009).
  • Испытания проводятся в контролируемых условиях температуры (23±2°С) и влажности (50±5%).
• Дополнительные испытания (при необходимости): Проверка механических свойств до и после воздействия огня (прочность на разрыв, сопротивление расслоению), испытания на абразивный износ, устойчивость к маслам и т.д., согласно требованиям стандартов или технических условий на конкретную ленту.

4. Испытательное оборудование
Для проведения испытаний используется специализированное оборудование:

• Испытательная установка "Труба" (Fire Gallery):
  • Металлическая труба (обычно стальная) длиной не менее 2 метров, внутренним сечением, достаточным для размещения образца с зазорами (например, 300х300 мм для прямоугольной или диаметр ~300 мм для круглой). Труба имеет теплоизоляцию.
  • Мощная регулируемая газовая горелка (метан/пропан) с системой подачи топлива и воздуха, обеспечивающая стабильное пламя заданной температуры и длины.
  • Система крепления образца ленты внутри трубы.
  • Система принудительной вентиляции (вентилятор) для создания стандартного воздушного потока через трубу после прекращения подачи пламени.
  • Система регистрации времени (таймеры).
  • Термопары для контроля температуры внутри трубы и/или на образце.
• Оборудование для измерения электрического сопротивления:
  • Высоковольтный мегомметр (измеритель сопротивления изоляции) с диапазоном измерений до 10¹⁰ - 10¹⁴ Ом и стабилизированным выходным напряжением (100 В, 500 В, 1000 В).
  • Стандартные электродные системы для измерения объемного и поверхностного сопротивления, соответствующие требованиям стандартов (например, кольцевые электроды с охранными для УЭСоб, электроды в виде стержней или полос для УЭСпов).
  • Приспособление для надежного прижатия электродов к образцу с заданным усилием.
• Климатическая камера (при необходимости): Для кондиционирования образцов перед испытанием на сопротивление в стандартных условиях температуры и влажности.
• Вспомогательное оборудование: Прецизионные весы, средства для разметки и резки образцов, инструменты для измерения толщины.

Заключение
Комплексные испытания огнестойких конвейерных лент с тканевым сердечником на распространение пламени и электропроводность являются неотъемлемой частью процесса обеспечения безопасности в угольных шахтах. Строгая стандартизация методов испытаний (ГОСТ Р 53335-2009, ISO 340) и использование специализированного оборудования позволяют достоверно оценить способность ленты противостоять воздействию пламени и безопасно отводить статическое электричество. Успешное прохождение этих испытаний и получение сертификата соответствия – обязательное условие для допуска ленты к эксплуатации в подземных выработках угольных шахт, где риски, связанные с пожарами и взрывами, крайне высоки. Постоянное совершенствование методов испытаний и требований стандартов способствует повышению уровня пожарной безопасности горных предприятий.