Математическая модель тепловых процессов при разрушении газонасыщенного горного массива очистными и проходческими комбайнами

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:

Я.Я.Лебедев, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0002-2992-2581, Национальный технический университет «Днепровская политехника», г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Е.В.Столбченко, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0003-2003-4382, Национальный технический университет «Днепровская политехника», г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

А.А.Юрченко, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0002-6074-0145, Национальный технический университет «Днепровская политехника», г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

И.О.Лутс, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0003-0333-5730, Национальный технический университет «Днепровская политехника», г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В.В.Ковбаса, «ШУ Першотравенское», ЧАО «ДТЭК Павлоградуголь», г. Першотравенск, Украина

 повний текст / full article



Abstract:

Цель. Оценка влияния горнотехнических факторов на фрикционное воспламенение метановоздушных смесей на основании математической модели тепловых процессов при разрушении газонасыщенного горного массива очистными и проходческими комбайнами.

Методика. Для достижения поставленной цели использованы методы физического и математического моделирования, исследования теплового потока при фрикционном взаимодействии резцов исполнительного органа комбайна, а также процесса фрикционного искрообразования при реальных условиях разрушения газонасыщенного горного массива.

Результаты. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что тепловой поток от раскаленной фрикционной площадки при разрушении горного массива исполнительным органом комбайна составляет 1,027 мДж, превышает минимальную энергию воспламенения метановоздушной смеси (0,28 мДж) почти в 4 раза, а при превышении критической температуры воспламенения метана – более чем в 2 раза. Исследован процесс образования фрикционных искр. Установлено, что безопасными являются только искры размером до 60 мкм, которые не обладают энергией, достаточной для поджигания метановоздушной среды. Остальные фрикционные частицы, высекаемые исполнительным органом комбайна, являются пожаровзрывоопасными в диапазоне скоростей более 0,5 м/с.

Научная новизна. Получены аналитические выражения для расчёта энергии, отдаваемой фрикционной искрой в пылегазовоздушную смесь, в зависимости от диаметра искры и её скорости.

Практическая значимость. Разработана методика расчёта теплового потока при фрикционном взаимодействии, которая позволила рассчитать тепловой поток от раскалённой фрикционной площадки при реальных условиях разрушения газонасыщенного горного массива. Разработана методика оценки поджигательной способности фрикционных искр, которая позволила рассчитать значения параметров фрикционных искр и энергии, отдаваемой фрикционной частицей горючей среде за время остывания от начальной температуры до температуры самовоспламенения среды. Сравнивая полученные значения температуры и энергии с температурой самовоспламенения среды и минимальной энергией зажигания опасной среды, можно сделать вывод об искроопасности материала и, следовательно, разработать профилактические меры по ограничению использования этих материалов в реальных технологических процессах.

References.

1. Khalimendik, Yu. М., Baryshnikov, А. S., & Khalimendik, V. Yu. (2016). Safe use of lock joints of arc flexible support. Geotechnical mechanics, (128), 61-69.

2. Golinko, V. I., Yavorskii, A. V., Lebedev, Ya. Ya., & Yavorskaia, Ye. А. (2014). Effect of the parameters of gas-saturated breaking upon its heat exchange with the methane-air. Geotechnical mechanics, (117), 161-175.

3. Botvenko, D. V., Kazantsev, V. G., Sazonov, М. S., & Vysotskii, V. V. (2014). On possibility of methane-air mixture inflammation from piezoelectric rock effect. Fire and industrial safety, (1), 96-98.

4. Struchalin, V. G., Ponomariov, V. М., & Navtsenia, V. Yu. (2014). Possible accidents while filling rail tank cars with highly flammable liquids. Science and technology of transport, 4(44), 85-90.

5. Merzliakov, V. G., & Dereviashkin, I. V. (2015). Developing measures to prevent methane and coal dust combustion during operation of shearers and tunneling machines. Fire and explosion safety, 24(4), 39-46.

6. Kolesnichenko, I. Ye., Artemiev, V. B., Kolesnichenko, Ye. А., Cherechukin, V. G., & Liubomichenko, Ye. I. (2016). Theory of combustion and explosion of methane and coal dust. Coal, (6), 30-35. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2016-6-30-35.

7. Prokopenko, S. А., & Ludzish, V. S. (2015). Evolution of cutter structures for shearers. Mining industry, 2(120), 65-66.

8. Gorev, V. А., & Fomina, М. V. (2016). Simplified calculation of heat exchange on plane surfaces. Fire and explosion safety, 25(3), 5-14. https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.03.5-14.

9. Yemelianov, R. Т., Turysheva, Ye. S., Pylaiev, М. А., & Khodzhaieva, М. М. (2015). Studying a process of heat transfer within the limited space. Vestnik of KrasSAU, (6), 73-78.

10. Kudinov, V. А., Kudinov, I. V., & Skvortsova, М. P. (2015). Generalized functions and additional boundary conditions in the problems of heat conductivity for multilayered bodies. Journal of computational mathematics and mathematical phy­sics, 55(4), 669-680.

11. Vasiliev, А. А., Pinaiev, А. V., Trotsiuk, А. V., Fomin, P. А., Trubitsyn, А. А., & Trubitsyna, D. А. (2015). Complete suppressing of detonation and combustion of methane mixtures by means of dust haze. Fireandindustrialsafety, (4), 12-21.

Следующие статьи из текущего раздела:

Посетители

3172824
Сегодня
За месяц
Всего
84
12835
3172824

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Архив журнала по выпускам 2020 Содержание №1 2020 Математическая модель тепловых процессов при разрушении газонасыщенного горного массива очистными и проходческими комбайнами