У дисертаційній роботі уперше розв’язано науково-технічну проблему в галузі вибухозахисту рудникового електроустаткування та безпеки робіт у шахтах, яка має важливе значення для вугільної промисловості України, що полягає в забезпеченні безпеки робіт у вугільних шахтах під час застосування рудникового електроустаткування з нагрівними елементами без вибухонепроникних оболонок, ускладнення, збільшення його габаритів і ваги, з можливістю створювати це устаткування з особливовибухобезпечним рівнем вибухозахисту. При цьому враховано оптимальні умови запалення й запобігання запаленню метану поверхнями розглянутих елементів, що неокиснюються, повільно і швидко окиснюються у нормальному й аварійному їх режимах роботи, закономірності запалення метану електричними іскрами, що виникають під час руйнування нагрівних елементів у різних електричних колах рудникового електроустаткування, специфічні умови експлуатації зазначених елементів, у результаті чого обґрунтовано технічні вимоги до вибухозахисту рудникового електроустаткування з нагрівними елементами, основи проектування його і методи випробувань, які широко реалізовані різними організаціями під час розроблення вибухозахищеного рудникового електроустаткування з нагрівними елементами. Головні наукові та практичні результати роботи такі: 1. У рудниковому електроустаткуванні реалізуються різні нагрівні елементи, температури яких у процесі експлуатації досягають 600-3380С, що значно перевищує допустимі нормативними документами для цього устаткування максимальні температури 150-450С. Відсутність необхідних результатів досліджень не дала можливості дотепер розробити ефективний вид вибухозахисту такого устаткування з нагрівними елементами без застосування громіздких і металомістких вибухонепроникних оболонок. 2. За здатністю окиснюватися всі розглянуті елементи можна поділити на три групи: неокиснювані, такі, що повільно окиснюються й перегоряють і такі, що швидко окиснюються та перегоряють. Така класифікація нагрівних елементів дозволила виробити системний підхід у проведенні досліджень щодо запалення та запобігання запаленню метану й вугільного пилу розглянутими елементами і розробленні принципів вибухозахисту рудникового електроустаткування з цими елементами. 3. Безпечні температури неокиснюваних нагрівних елементів рудникового електроустаткування функціонально пов'язані з діаметрами та довжинами цих елементів, а тих, що повільно і швидко окиснюються та перегоряють, мають два рівні: для тривалого і короткочасного режимів роботи розглянутих елементів. Для тривалого режиму роботи безпечна температура нагрівних елементів з міді складає 300С, нікелю - 450С, молібдену та вольфраму - 500С. Для короткочасного режиму роботи безпечна температура нагрівних елементів з міді, нікелю і вольфраму складає 1000С, молібдену - 900С. 4. Іскробезпечність плавких запобіжників забезпечується при відповідності діаметрів і довжин плавких уставок запобіжників та іскробезпечних струмів, що проходять через них, безпечним температурам, які дорівнюють або перевищують температури плавлення матеріалів плавких уставок. 5. Вибухозахист рудникового електроустаткування з нагрівними елементами може бути забезпечений щляхом зміни тепломасообміну в зоні зазначених елементів. При цьому теплової енергії з зони реакції окиснення метану навколо нагрівних елементів за допомогою спеціальних зовнішніх конструкцій має відводитися більше, ніж виділяється за рахунок зазначеної реакції, а продукти реакції мають гальмувати поширення її на весь обсяг метану в суміші з повітрям навколо нагрівних лементів. 6. Запалювальна щодо метану здатність електричних іскор, які утворюються у певних електричних колах рудникового електроустаткування, збільшується зі збільшенням температури іскротвірних електродів, що обумовлюється прогрівом вибухонебезпечної метано-повітряної суміші електродами в зоні іскроутворення й зменшенням енергії, яка відводиться електродами з електричного розряду. При цьому відношення запалювальної чи іскропезпечної енергії, що виділяється в електричній іскрі під час розмикання електродів з температурою, яка дорівнює температурі навколишнього середовища, до аналогічної енергії іскри, що утворюється при розмиканні нагрітих електродів, прямо пропорційне різниці між температурою горіння метану й температурою навколишнього середовища і обернено пропорційне різниці між температурою горіння метану і температурою нагрітих іскротвірних електродів. Іскробезпеку нагрівних елементів рудникового електроустаткування неможливо забезпечити, якщо їх температура дорівнює чи перевищує значення мінімальної температури горіння метану 1880С. 7. Максимальні напруги на нагрівних елементах у пристроях і апаратах рудникового електроустаткування, які живляться від шахтних дільничних мереж, відповідатимуть збільшеній на 20% номінальній живильній напрузі. Підтримання потрібного рівня напруги на нагрівних елементах може бути здійсненим за допомогою обмежників чи стабілізаторів напруги, що повинні конструюватися таким чином, що у разі виходу їх з ладу напруга на розглянуті елементи не повинна подаватися. 8. Безпечна тривалість впливу на вугільний пил температур поверхонь нагрівних елементів аж до 1000С не повинна перевищувати 1,4 с чи визначатися за встановленою у роботі залежністю від температури поверхні зазначених елементів. Запобігання запаленню вугільного пилу нагрівними елементами можна досягти обмеженням температур поверхонь цих елементів до 150С, захистом їх від вугільного пилу механічно міцними пристроями, вимиканням нагрівних елементів від джерел живлення за вищезазначений час. 9. Без застосування вибухонепроникних оболонок, вибухозахист рудникового електроустаткування з нагрівними елементами досягається за допомогою спеціального виду вибухозахисту для будь-якого рівня вибухозахисту цього устаткування. Зазначений спеціальний вид забезпечується обмеженням температур нагрівних елементів безпечними величинами або зміною тепломасообміну в зоні цих елементів, струмів – іскробезпечними значеннями з урахуванням температур розглянутих елементів і виключенням засипання їх вугільним пилом. Безпечні параметри розглянутих елементів можна визначити за встановленими у роботі закономірностями. 10. На підставі виконаних досліджень і обґрунтування технічних вимог, основ проектування й методів випробувань спеціального виду вибухозахисту рудникового електроустаткування з нагрівними елементами досягнута можливість створення досконалішого вибухозахищеного рудникового електроустаткування з цими елементами з будь-яким рівнем вибухозахисту, у тому числі з особливовибухобезпечним, що вимагається для ряду шахтних умов, створеного та впровадженого низкою організацій, що дало можливість підвищити рівень техніки безпеки й продуктивність праці в шахтах, внаслідок чого досягнуто соціальний народно-господарський ефект. Застосування в шахтах засобів освітлення з особливовибухобезпечним рівнем вибухозахисту дозволяє знизити травматизм не менше ніж на 15%, підвищити продуктивність праці не менше як на 5,6%. Розрахунковий річний економічний ефект від упровадження вибійних освітлювальних установок типу ОЗОС.1.УХЛ5 на шахтах Мінвуглепрому СРСР склав 2557740 руб. (1990 р.). Наукові положення та результати дисертації опубліковано в 45 роботах, основні з яких такі: 1. Иохельсон З.М. Источники воспламенения рудничного газа. 2.1. Нагретые поверхности твердых тел// Взрывобезопасность рудничного электрооборудования. - М.: Недра, 1982. – С. 28-36. 2. Іохельсон З.М. Спеціальний вибухозахист електрообладнання // Гірничий енциклопедичний словник, т.2. – Донецьк: Східний видавничий дім, 2002. – С. 434. 3. Иохельсон З.М. Предотвращение пожаров в шахтах от нагревающихся элементов рудничного электрооборудования //Науковий вісник
УКРНДІПБ. – 2002. – №2. – С. 122-125. 4. Иохельсон З.М. Оптимальные концентрации метана в смеси с воздухом при испытании взрывозащиты нагревающихся элементов рудничного электрооборудования //Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр./МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 2003. – С. 189-195. 5. Иохельсон З.М. Обеспечение взрывозащиты нагревающихся элементов РЭ // Уголь Украины. – 1999. – №3. – С. 39-40. 6. Иохельсон З.М. К вопросу расчета безопасных токов нагрева нитей рудничного электрооборудования //Новые способы и средства безопасного применения электроэнергии в шахтах, безопасность работ на рудничном транспорте: Сб. научн. тр./МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 1980. – С.19-21. 7. Иохельсон З.М. Взрывозащита окисляющихся нагревающихся элементов рудничного электрооборудования // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр./МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 2002. – С. 102-108. 8. Иохельсон З.М., Коптиков В.П., Мачуговский Н.Б. Особенности взрывозащиты рудничных светосигнальных устройств // Светотехника. – 1984. – №7. – С. 14-15. 9. Иохельсон З.М., Кравченко А.В., Ульянов П.В. Рабочий режим люминесцентных ламп для особовзрывобезопасных светильников // Светотехника. – 1986. – №1. – С. 12-13. 10. Иохельсон З.М. Обеспечение искробезопасности плавких предохранителей в рудничном электрооборудовании // Уголь Украины. – 2004. – №3. – С. 40-41. 11. Иохельсон З.М. Взрывозащита окисляющихся нагревающихся элементов рудничного электрооборудования посредством резисторов //Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр./МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 2002. – Вып. 2. – С. 129-134. 12. Пак В.В., Ехилевский С.Г., Коптиков В.П., Иохельсон З.М., Ульянов П.В. Взрывозащита инфракрасных излучателей шахтных приборов газового контроля // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – 1992. – №6. – С. 62-66. 13. Иохельсон З.М. Особенности воспламенения газовых смесей электрическими разрядами, возникающими между нагретыми электродами //Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр./МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 2001. – С. 246-261. 14. Иохельсон З.М. Предотвращение воспламенения угольной пыли нагревающимися элементами рудничного электрооборудования // Уголь Украины. – 2002. – №8. – С. 47-48. 15. Иохельсон З.М. Теоретические основы взрывозащиты нагревающихся элементов рудничного электрооборудования // Перспективы развития угольной промышленности в ХХІ веке: Сб. научн. тр./ДГМИ – Алчевск, 2002. – С. 336-341. 16. Иохельсон З.М. Проектирование взрывозащиты нагревающихся элементов рудничного электрооборудования // Уголь Украины. – 2003. – №6. – С. 32-33. 17. Иохельсон З.М., Коптиков В.П., Ульянов П.В. Установка местного освещения с искробезопасными параметрами для проходческих машин //Безопасная эксплуатация электромеханического оборудования в угольных шахтах: Сб. научн. тр./МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 1986. – С. 19-23. 18. Иохельсон З.М., Коптиков В.П., Ульянов П.В., Храмченкова Р.Л. Анализ результатов приемочных испытаний установки местного освещения с искробезопасными параметрами для проходческих машин //Безопасная эксплуатация электромеханического оборудования в угольных шахтах: Сб. научн. тр. /МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 1989. – С. 10-15. 19. Иохельсон З.М., Ульянов П.В., Гарьковец А.М. Система освещения забоев с механизированными комплексами тонких пластов с особовзрывобезопасными светильниками // Способы и средства безопасной эксплуатации электромеханического оборудования в шахтах: Сб. научн. тр./МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 1984. – С. 18-22. 20. Иохельсон З.М., Кравченко А.В., Гарьковец А.М. Средства сетевого освещения для очистных забоев на тонких пластах // Уголь Украины. – 1984. – №11. – С. 36. 21. Егоров С.И., Иохельсон З.М., Коптиков В.П., Ульянов П.В. Освещение очистных и подготовительных выработок угольных шахт // Светотехника. – 1992. – №1. – С. 14-16. 22. Пат. 59651 України, МКВ Е21F9/00. Іскробезпечне електричне коло: Пат. 59651 України, МКВ Е21F9/00./ З.М. Іохельсон (Україна). -№2002118850; Заявл. 07.11.02; Опубл. 15.09.03, Бюл.№9. – 2 с. 23. Устройство взрывозащиты нагревающихся элементов рудничного электрооборудования: А.с. 1320456 СССР, МКИ Е21F9/00; Н02Н7/00./
В.П. Коптиков, З.М. Иохельсон, К.К. Намитоков, В.Ф. Рой, Е.П. Милешин (СССР). – №4021453/22-03; Заявлено 10.02.86; Опубл. 30.06.87, Бюл. № 24 - 2 с. 24. Инфракрасный излучатель: А.с. 1695774 СССР, МКИ Н01К3/02./ З.М. Иохельсон, В.П. Коптиков, Н.Б. Мачуговский, В.Р. Зайвий, П.В. Ульянов (СССР). – №4724511/07; Заявлено 26.06.89; Опубл. 23.06.93, Бюл. № 23 - 4 с. 25. Способ испытаний на искробезопасность емкостных цепей с нагретыми элементами рудничного электрооборудования: А.с. 1305396 СССР, МКИ Е21F9/00./ З.М. Иохельсон (СССР). – №3970526/22-03; Заявлено 23.10.85; Опубл. 23.04.87, Бюл. № 15 - 3 с. 26. Способ испытаний на искробезопасность емкостных цепей с нагретыми элементами рудничного электрооборудования: А.с. 1305397 СССР, МКИ Е21F9/00./ З.М. Иохельсон (СССР). – №3970526/22-03; Заявлено 23.10.85; Опубл. 23.04.87, Бюл. № 15 - 3 с. 27. Устройство для искрозащиты электрических цепей рудничного электрооборудования: А.с. 1227820 СССР, МКИ Е21F9/00./ В.П. Коптиков, З.М. Иохельсон, В.Г. Сокуренко, В.Ф. Рой, А.М. Гарьковец, Г.И. Сивчиков (СССР). – №3771122/22-03; Заявлено 12.07.84; Опубл. 30.04.86, Бюл. № 16 - 2 с. 28. ГОСТ 24786-81. Приборы световые рудничные взрывозащищенные. Общие технические условия. – Введ. 01.01.83. – М.: Изд-во стандартов, 1981. – 18 с. 29. Iokhelson Z.M. Flame-proof Protection of Heated Mine Electrical Equipment Elements //Proceedings of the 8th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection & Mine Environmental and Economical Issues. – Dnipropetrovsk (Ukraine). – 15-18 June 1999. – P.397-399. 30. Iokhelson Z.M. Safe Parameters of Heated Elements of Mine Flame-proof Electrical Equipment //Proceedings of the International Symposium on Geotechnological Issues of Underground Space use for Environmentally Protected World. – Dnipropetrovsk (Ukraine). – 26-29 June 2001. – P.297-302 31. Иохельсон З.М. Теоретические основы взрывозащиты нагревающихся элементов рудничного электрооборудования // Проблемы механики горно-металлургического комплекса. – Дніпропетровськ: Навчальна книга, 2002. – С. 65-66. 32. Иохельсон З.М. Требования к взрывозащите нагревающихся элементов рудничного электрооборудования и методы ее испытаний //Материалы научно-практического семинара “Проблемы техногенной, производственной и экологической безопасности. Пути их решения” (17-22 июня 2002 г., пос. Ласпи, Крым). Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр./МакНИИ. – Макеевка-Донбасс, 2002. – С. 73-78. 33. Брюханов А.М., Товстик Ю.В., Иохельсон З.М. Освещение – фактор создания безопасных и здоровых условий труда шахтеров // "Материалы научных чтений. Стратегия выхода из глобального экологического кризиса". – СПБ.: Изд-во МАНЭБ. – 2001. – С. 161. 34. Bryukhanov A.M., Tovstik Yu.V., Iokhelson Z.M., Belash P.V., Kirichenko B.M. Lighting of Development Workings in Coal Mines // 29th International Conference of Safety in Mines Research Institutes. – Katowice (Poland). – 8-11 October 2001. – P. 337-339. | 