Анализ причин воспламенения метана при фрикционном контакте резцов с породой

Во многих случаях причиной взрывов опасных концентраций пылеметановоздушных смесей на угольных шахтах являются фрикционное контактирование резцов с разрушаемым горным массивом. В этой связи многие ученые проводят исследования взрывоопасности применения резцов на шахтах, однако до настоящего времени не существует общего мнения о природе воспламенения метана при разрушении ими горных пород. Большинство исследователей считают, что основной причиной воспламенения метана является горячее пятно контакта резца с поверхностью породы, состоящее из расплавленных частиц породы и изнашиваемого материала армировки. Вероятность воспламенения метана зависит от режимных и геометрических параметров резцов, а также от материала режущего инструмента. Чем больше скорость резания и толщина стружки, тем выше вероятность воспламенения метана, и, напротив, с увеличением заднего угла взрывоопасность применения резцов снижается. Отсутствует единое мнение ученых о влиянии типа и формы режущей части резца на взрывобезопасность их применения: одни из них полагают, что применение поворотных резцов с конической формой режущей части по сравнению с радиальными призматическими резцами снижает вероятность воспламенения метана, другие считают, что взрывоопасность радиальных резцов соизмерима с взрывобезопасностью конических. Самым противоречивым является вопрос о влиянии формы армировки резца и материала, из которого он изготовлен, на взрывоопасность их применения в пылеметановоздушной среде, хотя некоторые исследователи считают, что применение алмазно-твердосплавных и вольфрамо-кобальтовых армировок существенно снижают вероятность воспламенения метана.

Ключевые слова: метан, резец, порода, взрыв, воспламенение, пятно контакта, режимные и геометрические параметры, материал.
Как процитировать:

Линник Ю. Н., Линник В. Ю., Жабин А. Б., Поляков А. В. Анализ причин воспламенения метана при фрикционном контакте резцов с породой // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 4. – С. 67–76. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2023_4_0_67.

Благодарности:
Номер: 4
Год: 2023
Номера страниц: 67-76
ISBN: 0236-1493
UDK: 622-1/-9, 622.02
DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_67
Дата поступления: 23.12.2022
Дата получения рецензии: 03.03.2023
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.03.2023
Информация об авторах:

Линник Юрий Николаевич1 — д-р техн. наук, профессор, e-mail: yn_linnik@guu.ru,
Линник Владимир Юрьевич1 — д-р экон. наук, доцент, профессор, e-mail: vy_linnik@guu.ru,
Жабин Александр Борисович — д-р техн. наук, профессор, действительный член Академии горных наук, профессор, Тульский государственный университет, e-mail: zhabin.tula@mail.ru,
Поляков Андрей Вячеславович — д-р техн. наук, доцент, эксперт в области промышленной безопасности опасных производственных объектов газоснабжения, Тульское отделение Академии горных наук, e-mail: polyakoff-an@mail.ru,
1 Государственный университет управления.

 

Контактное лицо:

Линник В.Ю., e-mail: vy_linnik@guu.ru.

Список литературы:

1. Кабанов Е. И., Коршунов Г. И., Корнев А. В., Мяков В. В. Анализ причин взрывов, вспышек и воспламенений метана в угольных шахтах России в 2005—2019 гг. // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2-1. — С. 18—29. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-18-29.

2. Липин Ю. И. Фрикционное воспламенение пылеметановоздушных смесей и его предупреждение в угольных шахтах. Автореф. дисс. … докт. техн. наук. — Кемерово, 2001. — 50 с.

3. Шельтер Г. Значение защиты от подземных взрывов с точки зрения горного надзора // Глюкауф. — 1989. — № 21/22. — С. 5—9.

4. Peary J. T. Against frictional jguitions associated with coal gutting and funneling // Mining Engineer. 2018, vol. 283, pp. 517—522.

5. Kortney W., Salman R., Mandell L., Abcede R. Frictional ignition problems in US coal mines / ХIХ International Conference of Research Institutes of Safety in Mines. 2019, pp. 488—494.

6. US Bureau of mines research update. Remote methane detection fire suppression system improved bit design wetland ecosystems for acid mene drainage coal bump stadies // Mining Engineer. 1987, vol. 39, no. 8, pp. 788—790.

7. Шолль Э. В. Возникновение взрывов метана и угольной пыли и их предотвращение // Глюкауф. — 1989. — № 21/22. — С. 9—11.

8. Hartman F. Frictional ignition of gasses by mining machines // Mining Congress Journal. 1955, pp. 34—36.

9. Tomas W. G., Datey U. W. The incendivity of frictional sparks // Colliery Engineering. 1963, vol. 40, no. 477, pр. 65—70.

10. Trueman R. A literature review of the ignition of methane — air mixtures by coal — gutting picks // Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy. 1985, vol. 85, pp. 209—215.

11. Ботвенко Д. В. Методологические основы прогноза и локализации взрывного горения рудничных газов при разрушении горных пород на угольных шахтах. Автореф. дисс. … докт. техн. наук. — Кемерово, 2020. — 47 с.

12. Ботвенко Д. В., Попов В. Б., Ермолаев А. М., Казанцев В. Г. Исследования возможности и причин искрообразования при деформировании и разрушении горных пород // Безопасность труда в промышленности. — 2016. — № 10. — С. 62—64.

13. Леман Х. Орошение борозд резания резцовых коронок комбайнов избирательного действия // Глюкауф. — 1987. — № 12. — С. 3—13.

14. Blickenderfer R., Kelley J., Deardorf D., Copeland M. Festing of coal-cutter materials for incendivity and radiance of sparks / US Bureau of Mines. Report of Investigations 7713. 2002, 23 p.

15. Larson D. A., Dellorano V. W., Windguist C. F., Roepke W. W. Preliminary evaluation of bit impakt ignitions of methane using a drums-type cutting head / US Bureau of Mines. Report RI 8753. 1983, pр. 48—54.

16. Welly G. Prevention of Frictional Ignition With Water. Sprays / Proceedings of the 3rd US Mine Ventilation Symposium. The Pennsylvania State University. 1987, pp. 126—131.

17. Mestravick E. G., Barret A. L. Point attack picks on shearer drums-cutting and environment aspects // Colliery Guardian. 1989, vol. 237, no. 1, pp. 7—12.

18. Roepke W. W. General methods of primary dust control during cutting // Mining Engineer. 1984, vol. 36, no. 6, pp. 636—644.

19. Lacheri M. Lutte contre les risgues d’ inflammation frictionnelle du grison par les pics de haveuse // Publications Technigues des Charbonnages de France. 1986, vol. 4, pp. 45—59.

20. Hurt K. G., Mestravick E. G. High performance shearer drum design // Colliery Guardian. 1988, vol. 236, no. 12, pp. 428—429.

21. Collin W. D., Kornecki Y. A. The development and use of diamond picks for longwall shearer of secunda collieries / Mining Productivity Through Reliability and Control. 1985, vol. 1, pp. 153—163.

22. Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Коликов К. С. Управление аэрологическими рисками при проектировании, эксплуатации, ликвидации и консервации угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6. — С. 85—94. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-85-94.

23. Смирняков В. В., Смирнякова В. В. Трудноуправляемые факторы в статистике причин аварийных пылегазовых взрывов в угольных шахтах России // Горный журнал. — 2016. — № 1. — С. 30—34. DOI: 10.17580/gzh.2016.01.07.

24. Tripathy D. P., Ala C. K. Risk assessment in underground coalmines using fuzzy logic in the presence of uncertainty // Journal of the Institution of Engineers (India): Series D. 2018, vol. 99, no. 2, pp. 157—163. DOI: 10.1007/s40033-018-0154-7.

25. Ботвенко Д. В., Голоскоков С. И., Коптев М. Ю., Татарников Е. П. Автоматические средства локализации взрывов при применении камерно-столбовой системы отработки запасов угля в условиях ООО «УК «Межегейуголь» // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. — 2017. — № 1. — С. 19—30.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.