Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)

Диссертационная работа:

Ботвенко Денис Вячеславович. Разработка методики оценки и классификации фрикционной опасности горных пород : Дис. ... канд. техн. наук : 05.26.03 : Кемерово, 2004 147 c. РГБ ОД, 61:05-5/634

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 9

1.1. Опасность фрикционного воспламенения метановоздушной сме
си при ведении горных работ 9

1.2 Существующие способы и средства предотвращения фрикцион
ного воспламенения метановоздушной смеси при ведении горных ра
бот 13

  1. Обзор существующих теорий фрикционного воспламенения метановоздушной смеси 19

  2. Состояние нормативно-методической базы контроля фрикционной безопасности 30

  3. Выводы, цель и задачи исследований 31

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
ФРИКЦИОННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ
34

2.1. Изучение закономерностей зажигания метановоздушной смеси

фрикционными искрами 35

2.1.1. Условия зажигания метановоздушной смеси горячей части
цей 35

2.2. Оценка температуры поверхности при ударе породы о поро
ду 44

2.5. Выводы 57

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ
ФРИКЦИОННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
59

3.1. Методика исследований горных пород и режущего инструмен
та 59

3.2. Результаты экспериментальных исследований фрикционной
опасности горных пород 66

3.3. Экспериментальные исследования фрикционной опасности ре
жущего инструмента 103

3.4. Выводы 104

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ И КЛАССИФИКАЦИИ
ФРИКЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
108

  1. Разработка классификации горных пород по степени фрикционной опасности 108

  2. Разработка методики оценки горных пород и режущего инструмента по степени фрикционной опасности 110

  1. Разработка методики оценки горных пород 110

  2. Разработка методики оценки режущего инструмента по степени

фрикционной опасности 113

  1. Разработка мероприятий по предотвращению фрикционного воспламенения метановоздушнои смеси 116

  2. Выводы 120

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 125

ПРИЛОЖЕНИЕ 135

Введение к работе:

Актуальность работы. Ведение горных работ в угольных шахтах, опасных по газу и пыли, всегда сопряжено с проявлениями опасности, обусловленной высокой вероятностью взрывов метановоздушнои смеси.

Одним из основных источников воспламенения является фрикционное искрение, возникающее вследствие динамического контакта горных пород и режущего инструмента при различных технологических и горно-геологических процессах.

В настоящее время для предотвращения опасности фрикционного воспламенения метановоздушнои смеси при разрушении горных пород и угольных пластов с крепкими включениями практически все горные комбайны оснащаются взрывозащитными системами орошения с подачей воды на след резания. Соблюдение параметров систем взрывозащитного орошения обеспечивает требуемый уровень безопасности при ведении горных работ.

Однако, источником фрикционного искрения могут являться и другие процессы: трения и удары металла о металл, обрушение горных пород в выработанном пространстве и пр. При этом до настоящего времени не существует единой методологии оценки фрикционной опасности горных пород и режущего инструмента: выбор мероприятий и параметров систем взрывозащитного орошения является результатом практического опыта исследователя, проводящего испытания.

Теоретические представления о процессе воспламенения метановоздушнои смеси в результате фрикционного искрения весьма разрозненны и противоречивы.

В связи с этим, задача изучения процесса фрикционного воспламенения метановоздушнои смеси и разработки нормативных документов, регламентирующих методы, порядок проведения испытаний и ведение производственного контроля по предупреждению фрикционного воспламенения, является актуальной.

Целью работы является разработка методики оценки и классификации фрикционной опасности горных пород для предотвращения вспышек метано-воздушной смеси в угольных шахтах.

Идея работы заключается разработке новых теоретических и методических подходов к исследованиям горных пород и режущего инструмента с позиции опасности фрикционного воспламенения метановоздушных смесей.

Задачи исследований:

  1. Провести анализ причин фрикционного воспламенения метановоздуш-ной смеси в шахтах и методов определения степени фрикционной опасности горных пород.

  2. Провести оценку минимальной энергии искры и температуры, при которых происходит воспламенение метановоздушной смеси, и разработать физическую модель для оценки температуры поверхности динамического контакта горных пород либо горной породы и режущего инструмента.

  3. Провести экспериментальные исследования процессов фрикционного воспламенения метановоздушных смесей при динамическом контакте горных пород либо горных пород и режущего инструмента.

  4. Разработать классификацию фрикционной опасности горных пород.

  5. Разработать методики испытаний и оценки степени фрикционной опасности горных пород и режущего инструмента.

  6. Разработать мероприятия по предотвращению фрикционного воспламенения метановоздушных смесей.

Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий обработку и анализ информации, системный анализ, моделирование и теоретический анализ физических и информационных процессов, лабораторные и шахтные исследования.

Научные положения, выносимые на защиту:

для зажигания метановоздушной смеси взрывоопасной концентрации при динамическом контакте горных пород либо горной породы и режущего инструмента минимальная энергия поджигания искры составляет 0,32 мДж при диаметре прогретой области не менее 0,12 см;

при скорости динамического контакта кварцсодержащих горных пород в диапазоне от 1 до 10 м/с теоретически установленная температура пятна контакта достигает температуры плавления за время 10"4— 10"6 с при толщине деформированного слоя 100-200 мкм и величине деформации 500-1000 %;

в основу классификации фрикционной опасности горных пород положены физико-механические и физико-химические свойства, которые характеризуют три группы и четыре основных степени опасности: не опасные - крепостью по шкале проф. М.М. Протодьяконова менее 3 при содержании диоксида кремния менее 30 %, искроопасные (Г и 2я степени) - крепостью 3-5 при содержании диоксида кремния 30-50 %, взрывоопасные - крепостью свыше 5 при содержании диоксида кремния более 50 % и породы с другими комбинациями свойств, которые в процессе испытаний во взрывной камере дают вспышку метановоздушной смеси;

производственный контроль по предупреждению фрикционного воспламенения метановоздушной смеси осуществляется на основе определения степени опасности горных пород, испытаний режущего инструмента и исполнительных органов горных машин и установления комплекса мероприятий, основанного на корректировке параметров систем взрывозащитного орошения и регламентации пылегазового режима в забое.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

представительным объемом информации, полученной в результате испытаний горных пород и режущего инструмента, которые проводились в рамках договорных работ НЦ ВостНИИ с угольными предприятиями;

использованием апробированных методов и приборов для изучения процесса фрикционного воспламенения метановоздушной смеси;

методов испытаний горных пород и режущего инструмента на определение фрикционной опасности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

впервые установлено, что для зажигания метановоздушной смеси взрывоопасной концентрации диаметр прогретой области должен составлять не менее 0,12 см, а минимальная энергия искры - 0,32 мДж. При скорости динамического контакта кварцсодержащих горных пород в диапазоне от 1 до 10 м/с температура пятна может достигать температуры плавления материала за время 10'4- 10"6с;

разработана классификация фрикционной опасности горных пород, в основу которой положены физико-механические и физико-химические свойства, которые характеризуют три группы и четыре основных степени опасности;

разработаны методы испытаний по определению фрикционной опасности горных пород и режущего инструмента.

Личный вклад автора состоит:

в проведении анализа состояния угольных шахт по фрикционной опасности и нормативной правовой базы для ее обеспечения;

в разработке методик исследований горных пород по опасности фрикционного воспламенения метановоздушных смесей;

в разработке классификации фрикционной опасности горных пород;

в проведении испытаний горных пород и режущего инструмента на фрикционную опасность;

в обосновании и разработке нормативного документа «Рекомендации по предотвращению фрикционного искрения при разрушении горных пород кровли в шахтах России».

Практическая ценность работы заключается в разработке методики оценки и классификации фрикционной опасности горных пород и режущего инструмента, нормативного документа «Рекомендации по предотвращению фрикционного искрения при разрушении горных пород кровли в шахтах России», согласованного Госгортехнадзором России.

Реализация работы. Полученные результаты и выводы диссертационной работы использованы при разработке «Рекомендаций по предотвращению фрикционного искрения при разрушении горных пород кровли в шахтах России», при проведении испытаний горных пород и режущего инструмента на фрикционную опасность и при разработке комплекса мероприятий по безопасному ведению горных работ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международных конференциях по физической мезомеханике (г. Томск, Россия, ИФПМ СО РАН, август 2003 г. и 2004 г.); V Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (16-19 сентября 2003 г., г. Кемерово), техсоветах и семинарах Кузнецкого управления Госгортехнадзора России; научно-технических семинарах НЦ ВостНИИ.

Подобные работы
Тимиргалеева Лилия Шамилевна
Разработка методики оценки и прогнозирования риска аварийных ситуаций с целью повышения устойчивости коксохимического предприятия : на примере коксохимического производства ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат"
Ляпин Алексей Александрович
Разработка методики анализа риска на этапе технико-экономического обоснования строительства объектов нефтегазовой отрасли
Бикмухаметов Марат Габдульфатович
Усовершенствование методики оценки риска возникновения аварийных ситуаций предприятий черной металлургии (На примере ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат")
Анваров Амир Дамирович
Методика оценки ресурса безопасной эксплуатации оборудования химических производств на основе методологии мультифрактальной параметризации
Чибинёв Николай Николаевич
Совершенствование методики экспресс-оценки риска возникновения пожаров от применения электроэнергии
Шоболова Лариса Павловна
Разработка методики выбора оптимальных поверхостно-активных жидкостей для понижения сопротивляемости горных пород разрушению
Кондратьева Ольга Евгеньевна
Разработка методики оценки состояния охраны труда на предприятиях электроэнергетики
Извеков Денис Викторович
Разработка методики оценки моющих свойств автомобильных бензинов
Яшин Андрей Николаевич
Разработка методики оценки уровня развития менеджмента качества и деятельности организаций
Лаврентьев Игорь Глебович
Разработка методики оценки горно-геологической сложности на основе геометризации рудных месторождений для рациональной их отработки

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net