Разработка методики оценки и классификации фрикционной опасности горных пород
Диссертация
Поверхностный слой горной породы при динамическом контакте претерпевает значительные деформации и структурные изменения. Для пластичных материалов величина деформации составляют от 10−15% до 500−1000%, при этом толщина деформируемого слоя составляет примерно 100−200 мкм и соизмерима с размерами шероховатости поверхности горной породы. При скорости динамического контакта кварцсодержащих горных… Читать ещё >
Содержание
- 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
- 1. 1. Опасность фрикционного воспламенения метановоздушной смеси при ведении горных работ
- 1. 2. Существующие способы и средства предотвращения фрикционного воспламенения метановоздушной смеси при ведении горных работ
- 1. 3. Обзор существующих теорий фрикционного воспламенения метановоздушной смеси
- 1. 4. Состояние нормативно-методической базы контроля фрикционной безопасности
- 1. 5. Выводы, цель и задачи исследований
- 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФРИКЦИОННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ
- 2. 1. Изучение закономерностей зажигания метановоздушной смеси фрикционными искрами
- 2. 1. 1. Условия зажигания метановоздушной смеси горячей частицей
- 2. 2. Оценка температуры поверхности при ударе породы о породу
- 2. 5. Выводы
- 2. 1. Изучение закономерностей зажигания метановоздушной смеси фрикционными искрами
- 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФРИКЦИОННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
- 3. 1. Методика исследований горных пород и режущего инструмента
- 3. 2. Результаты экспериментальных исследований фрикционной опасности горных пород
- 3. 3. Экспериментальные исследования фрикционной опасности режущего инструмента
- 3. 4. Выводы
- 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ И КЛАССИФИКАЦИИ ФРИКЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
- 4. 1. Разработка классификации горных пород по степени фрикционной опасности
- 4. 2. Разработка методики оценки горных пород и режущего инструмента по степени фрикционной опасности
- 4. 2. 1. Разработка методики оценки горных пород
- 4. 2. 2. Разработка методики оценки режущего инструмента по степени фрикционной опасности
- 4. 3. Разработка мероприятий по предотвращению фрикционного воспламенения метановоздушной смеси
- 4. 4. Выводы
Список литературы
- Маршалл В. Основные опасности химических производств: Перевод с ® английского М.: Мир, 1989. — 672 с.
- Jansson L., Lohdi J., Rentsch-Jonas M., Simonsson B. In: International Symposium on Hazards, Previntion and Mitigantion of Industrial Explosion. Eighth International Colloquium on Dust Explosions. Illinois, 1998. — P. 171−174.
- Шебеко Ю.Н., Навценя В. Ю., Копылов C.H., Замышевский Э. Д., Шебе-ко Д.Ю. Экспериментальные исследования искробезопасности материалов в различных взрывоопасных средах.// Пожарная безопасность. 2000, № 4. — С. 122−126.
- Смирнов О.В., Айруни А. Т. Взрывы газо-пылевоздушных смесей в угольных шахтах. Липецк: Липецкое издательство, 2000. — 208с.
- Кирин Б.Ф., Диколенко Е. Я., Ушаков К. З. Аэрология подземных сооружений (при строительстве). Липецк: Липецкое издательство, 2000. — 456 с.
- Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах / М. И. Нецепляев, А. И. Любимова, П. М. Петрухин.- М.: Недра, 1992.- 298с.
- Л 7. Леммес Франк. Резцедержатели с эжекторными оросителями бороздырезания//Глюкауф.-1999.-№ 1 (2).-С.28−33.
- Тарханов В.А. Выбор рациональной схемы орошения для подавления ¦ пыли при работе проходческих комбайнов // Сб. рефератов НИР, серия 0.8.1. М., 1976.- 44с.
- Ландвер М. Борьба с пылью при работе комбайнов // Глюкауф. 1965. -№ 13.-С. 4−6.
- Гродель Г. С., Яремаченко П. П. Борьба с пылью в угольной промышленности США // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело .-1971. № 8.-С. 26−27.
- Бакер Г. Борьба с пылью в очистных забоях, отрабатываемых в обратном порядке // Глюкауф. — 1971. № 24. — С. 7−9.
- Абкин А.А. Система пылеподавления комбайна ГПК с подачей оросительной жидкости на режущий инструмент // Шахтное строительство. 1977. -№ 4.-С. 15−19.
- А.Г. Фролов, И. Н. Дарыкин, И. С. Шакин, и др. Испытание тангенциальных резцов с подачей воды в зону пылеобразования // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1973. — № 3. — 13с.
- А.с. 2 333 108 Германия. Способ отсоса пыли на выемочной машине или проходческой машине с применением воздушного паруса. 27апр. 1978. МКИ Е21С35/22.
- Фролов, М.А. Подавление пыли в шахтах высоконапорным орошением /М.А. Фролов, Е.Г. Зырянов- ЦНИЭИуголь.- М., 1976.- 44с.
- Липин, Ю.И. Фрикционное воспламенение пылеметановоздушных смесей и его предупреждение в угольных шахтах / Под ред. П. В. Егорова.- Кемерово, 2001.- 140с.
- Липин, Ю.И. Влияние запыленности воздуха на фрикционное воспламенение пылеметановоздушной смеси // Вопросы безопасности горных работ на угольных предприятиях: сборник научных трудов № 1 / ВостНИИ.- Кемеро• во, 1993.-С. 136−139.
- Леман X. Орошение борозд резания резцами коронок комбайнов избирательного действия. Глюкауф № 12, 1987. — С. 3−7.
- Thomas W.G., Datey U.W. The Incendivity of Frictional Sparks. Colliery Engineering, vol, № 477, Nov., 1963.
- Кочерга, Н.Г. Средства предотвращения воспламенения метана фрикционными искрами при работе горных машин / Н. Г. Кочерга, В. П. Коптиков,
- В.К. Подвойский // Уголь Украины 1981№ 1.- С.25−26.
- Трубицын, А.В. Предупреждение взрывов угольной пыли: Обзор / А. В. Трубицын, А.Н. Прозоров- ЦНИЭИуголь.- М., 1988.- 21с.
- Шолль, Э.В. Возникновение взрывов метана и угольной пыли и их превращение // Глюкауф.-1989.- № 21/22.- С. 9−11.
- Липин, Ю.И. Фрикционное воспламенение пылеметановоздушных смесей и его предупреждение в угольных шахтах: диссертация.д.т.н. / КузГТУ.-Кемерово, 2001.- 268с.
- Инструкция по комплексному обеспыливанию воздуха. М., 1999.- с. 3.21.
- Разработка теоретических основ разрушения угля и горных пород для создания новых поколений выемочных и проходческих машин// Отчет НИР ИГД им. А. А. Скочинского. Люберцы. — 1989, — 129 с.
- Астоковицкий М.С., Мещеряков Б. Г., Пузырев В. Н. Гидравлическая отработка выбрасоопасных пластов. Кемерово, 1976. — 55 с.
- О результатах испытаний и исследований по вопросам фрикционного искрения режущего инструмента горнодобывающих машин// Добыча и переработка угля. Экспресс-информация. — Москва. — 1991 г. — Выпуск 31. — 15 с.
- Петрухин П.М., Гродель Г. С., Жиляев Н. И., и др. Борьба с угольной и породной пылью в шахтах. М.: Недра, 1981.-271 С.
- Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и газа. М.: Недра, 1961. — 364с.
- Ксенофонтова А.И., Бурчаков А.С, Журавлев В. П. Нагнетание воды в угольный пласт и расчет гидравлических параметров пластов // Уголь. 1961. -№ 2. — С. 37−40.
- Трубицын А. А, Трубицына Н. В., Буймов К. К. Исследование возможности задания параметров нагнетания через прочностные свойства угольного массива // Профилактика эндогенных пожаров в угольных шахтах. Труды Вос-тНИИ.- Кемерово 1989 г.
- Чернов О.И., Вологодский В. А., Черкасов B.C. Основы инженерного метода расчета параметров увлажнения угольных пластов // Борьба с газом и внезапными выбросами в шахтах: Сборник научных трудов ВостНИИ.- Кемерово, 1973.-С.114−126.
- Кудряшов В.В. Смачивание пыли и контроль запыленности воздуха в шахтах. М.: Наука, 1979. — 200 с.
- Ромм Е.С. Структурные модели порового пространства горных пород.-М.: Недра, 1985.-240 с.
- Швиндлер М.И. Статическая гидродинамика пористых сред. М.: Недра, 1985.- 288 с.
- Мурашев В.И. Напряжения и деформации в угольных пластах, предварительно увлажненных через длинные скважины // Нагнетание воды в угольные пласты: Сборник научных трудов ВостНИИ. -М.: Недра, 1965, — С. 90−97.
- Исследование прочности и деформируемости горных пород /Под ред. % А. И. Барона. М.: Наука, 1973. — 207 с.
- Борьба с угольной пылью в высокопроизводительных забоях /Под ред. Ф. С. Клебанова. М.: Наука, 1975. — 116 с.
- Ромм Е.С. Фильтрационные свойства трещиноватых горных пород. -М.: Недра, 1966.-283 с.
- Черепанов Г. П. Механика разрушения горных пород в процессе бурения. М.: Недра, 1987. — 308 с. 0 48. Kolumba D. Anelastic deformation of media // M.V. Cjrapciging NATO series Dorgrecht Miynoff. 1984. — P.499−524.
- Седов Л.И. Механика сплошной среды: Учебное пособие для студентов университетов и втузов. — М.: Наука, 1976, Т. 1,2.
- Williams M.Z. On the mathematical criterion for fracture // Thin Shelle structures. — New Jersey, Prentice- Hall., 1974.- P. 467 — 482.
- Лаврентьев M.A., Шабат Б. В. Проблемы гидродинамики и их матема-Ф тические модели. М.: Наука, 1977. — 408 с.
- Мусхелишвили Н.И. Сингулярные интегральные уравнения. М.: Наука, 1962.-600 с.
- Гахов Ф.Д. Краевые задачи. М.: Наука, 1976. — 286 с.
- Bear J., Bachmat J. Transport phenomena in porous media Basis equations // M.V. Carapcigin NATO AS J series Dorgrecht Nijhoft, 1984. — P. 3−61.
- Вылегжанин B.H., Егоров П. В., Мурашев В. И. Структурные модели горного массива в механизме геомеханических процессов. Новосибирск: Наука. — 1990.-292 с.
- Якоби О. Практика управления горным давлением. М.: Недра, 1987. -567 с.
- Позин Е.З., Тон В.В., Баронская Э. И. Пути повышения взрывобезопас-ности горно-режущего инструмента// Горный вестник. 1996, № 1. — С. 56−60.
- Могилевский В.Д. Введение в теорию управления безопасностью систем// Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М. — 2001. — № 1. -С. 215−236.
- Правила безопасности в угольных шахтах: ПБ 05−618−03. М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. — 296 с.
- Инструкция по замеру концентрации пыли в шахтах и учету пылевых нагрузок. -М., 1999.- С. 22−33.
- Аккерман Ф.М., Аксенов М. Б. и др. Нормативы по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов//, 1990.- 101 с.
- Зельдович Я.Б., Баренблатт Г. И., Либрович В. Б., Махвиладзе Г. М. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980. — 478с.
- Вилюнов В.Н. К теории искрового воспламенения//Докл. АН СССР. 1973.Т.208, № 1.С. 66−69.
- Крайнов А.Ю., Баймлер В. А. Критические условия воспламенения искрой смеси газообразных окислителя и горючего с реагирующими частицами //Физика горения и взрыва. 2002. Т.38, № 3, с.30−36.
- Макаров, П.В. Оценка температуры поверхности динамического контакта горных пород и режущего инструмента для определения степени опасности пород по фрикционному воспламенению метановоздушной смеси / П.В.
- Макаров, Н.В. Трубицына, Д.В. Ботвенко // Сборник научных трудов Международной Академии Экологии и Безопасности Жизнедеятельности. Кемерово, 2004. — Том 9. — № 9. — С. 97−102.
- Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: Мир, 1968. 592с.
- ГОСТ 21 153.0−75. Породы горные. Отбор проб и общие требования к методам физических испытаний.
- ГОСТ 21 153.1−75. Породы горные. Метод определения коэффициента крепости по Протодьяконову.
- ОСТ 153−12.0−004−01. Стандарт отрасли рудничная атмосфера. Методы контроля запыленности.
- ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
- ГОСТ 6613–86. Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками.
- ОСТ 12.28.33−91. Оборудование горно-шахтное. Изделия из легких сплавов. Фрикционная искробезопасность. Общие технические требования и методы испытаний.
- Садовский М.А., Кочарян Г. Г., Родионов В. Я. О механике блочного горного массива // Докл. АН СССР. 1988.Т. 302, № 2. С. 306−307.
- Макаров П.В., Смолин И. Ю., Черепанов О. И., Трубицына Н. В., Ворошилов Я. С. Упруго-вязкопластическая деформация и разрушение угля на мезоскопическом уровне// Физ. Мезомех. 2002. — Т.5. — № 3. — С.63−87.
- Шерман СИ., Семинский К. Ж., Борняков С. А. и др. Разломообразова-ние в литосфере: Зоны сдвига. Новосибирск: Наука, 1991. 523 с.
- Садовский М.А., Болховптинов Л. Г., Писаренко В. Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. М: Наука, 1987. 100 с.
- Кочарян Г. Г., Спивак А. А. Динамика деформирования блочных массивов горных пород. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2003, 423 с.
- Адушкин В.В., СпивакА.А, Гарное В. В., Спунгин ВТ. Движение структурных блоков массива горных пород при динамическом воздействии // Взрывное дело.№ 90./47.Действиевзрыва в неоднородной среде. М.: Недра-,• 1990. С. 25−30.
- Голъдгт СВ. Деструкция литосферы и физическая мезомеханика // Физ. Мезомех.-2002. Т.5.-№ 5.-С.5−22.
- Ставрогин А.Н., Просеня А. Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. -М.: Недра.-1992.-225с.
- Трубицын А.А., Макаров П. В., Черепанов О. И. и др. Адаптация методов мезомеханики к исследованию процессов деформации и разрушения угля. Кемерово: Кузбасс Цот, 2002.115с.
- Рац М.В., Чернышев СИ. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра.-1970.- 160с.
- В.Е.Панин, П. В. Макаров, С. Г. Псахье и др. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: в 2-х т. Под ред. Панина В. Е. Новосибирск: Наука, 1995, Т.1. 298 с.
- Макаров П. В. Моделирование процессов деформации и разрушения
- Ф на мезоуровне // Известия АН. Механика твердого тела. 1999. — № 5. — С. 109 131.
- Журков СИ., Куксенко B.C., Петров В. А. Можно ли прогнозировать разрушение В сб.: Будущее науки -М.: Знание, 1983, С. 99−107.
- Макаров П.В., Смолин И. 10., Черепанов О. И. Трубицына Н.В., Ворошилов Я. С. Упруго-вязкопластическая деформация и разрушение угля на мезоскопическом масштабном уровне // Физ. мезомех. 2002. — Т. 5. — № 3. — С. 63−87.
- Стефанов Ю.П. Локализация деформации и разрушение в геоматериалах. Численное моделирование// Физ. мезомех. 2002. -Т. 5. -№ 5.-С. 107−118.
- Николаевский В.И. Механические свойства грунтов и теория пластичности // Механика твердых деформируемых тел. Т. б. Итог" науки и техники. М: ВИНИТИ АН СССР. 1972. — С. 5−85.
- Гарагаш И.А., Николаевский В. Н. Не ассоциированные законы течения и локализации пластической деформации //Успехи механики, 1989, -Т- 12, -№ 1.-С 131−183.
- Chen Y.M., Witlkins M.L. Stress analysis of crack problems: a three-dimensional, time-depement pendent computer program // Int. J. Fracture. -1976, — 12(4).- P. 607−617.
- Федеральное государственное унитарное предприятие Научный центр по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ1. НЦ ВостНИИ)1. СОГЛАСОВАНО
- Начальник Управления по надзору в угольной промышленности Госгортехнадзора России1. В.Д. ЧИГРИН 2003 г.
- Зав. лабораторией НЦ ВостНИИ1. А.А. Трубицын" 2003 г. 1. Кемерово 20 031. СОДЕРЖАНИЕ1. ВВЕДЕНИЕ.1391. Нормативные ссылки.1402. Термины и определения.140
- Определение фрикционной опасности вмещающих пород угольных пластов 140
- Классификация горных пород по степени фрикционной опасности воспламенения метана.143
- Рекомендации по безопасному ведению горных работ в зависимости от степени фрикционной опасности пород.144
- Требования к вентиляционному и газовому режиму при работе очистных и проходческих комбайнов.146
- Использование результатов работ по определению фрикционной опасности горных пород.1471. ВВЕДЕНИЕ
- Вероятность фрикционного воспламенения метана зависит от крепости пород, содержания в них диоксида кремния (SiOa) и абразивности пород.
- Опасность фрикционного воспламенения метана также возрастает с увеличением мощности двигателя исполнительного органа комбайна и скорости резания.
- ПБ 05−618−03. Правила безопасности в угольных шахтах.
- Инструкция по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категории шахт по метану.
- Инструкция по комплексному обеспыливанию воздуха. Приложение к ПБ 05−618−03.
- ОСТ 12.28.333−91. Оборудование горношахтное. Изделия из легких сплавов. Фрикционная искробезопасность. Общие технические требования и методы испытаний.
- ГОСТ 21 153.0−75. Породы горные. Отбор проб и общие требования к методам физических испытаний.
- ГОСТ 21 153.1−75. Породы горные. Метод определения коэффициента крепости по Протодьяконову.
- ОСТ 153−12.0−004−01. Рудничная атмосфера. Методы контроля запыленности.2. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- Фрикционные искры механически отделенные раскаленные частицы материала, возникшие в результате динамического контакта двух тел — при скольжении, ударе, трении и т. д.
- Воспламеняющие фрикционные искры механические искры, тепловая энергия которых достаточная для воспламенения взрывоопасной смеси метана с воздухом или пылеметановоздушной смеси.
- Фрикционная взрывобезопасность состояние объекта, при котором исключается возможность воспламенения и взрыва пылеметановоздушной смеси от фрикционного искрения.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРИКЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ ВМЕЩАЮЩИХ1. ПОРОД УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
- Порядок отбора проб горных пород
- Виды лабораторных испытаний (определений) и порядок их выполнения.
- Крепость по М. М. Протодьяконову определяется с помощью прибора ПОКв соответствии с ГОСТ 21 153.1−75.33.2. Определение содержания диоксида кремния
- Склонность пород к образованию воспламеняющих фрикционных искр устанавливается на основании ротационных испытаний (с вращающимся диском) образцов горных пород при динамическом контакте «порода порода» и «режущий инструмент — порода».
- Скорость вращающегося диска и усилие прижатия выбираются по максимальным эксплуатационным характеристикам стенда.
- Определение степени фрикционной опасности горных пород.
- После проведения испытаний опасность пород по фрикционному воспламенению метановоздушной смеси устанавливается по следующим признакам.
- При 16 000 трущихся соприкосновений во взрывоопасной смеси не произошло ни одного воспламенения и не зарегистрировано наличие фрикционных искр порода считается неопасной (п. 4.3.11 ОСТ 12.28.333−91).
- При воспламенении метановоздушной смеси порода считается взрывоопасной.
- Результаты испытаний оформляются протоколом с приложением к нему экспертного заключения о степени фрикционной опасности пород и мероприятий по безопасному ведению горных работ.
- Примерная форма записи результатов испытаний приведена в таблице 1.