Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И СТЕПЕНИ ЗАТУПЛЕНИЯ ГОРНОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ'

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И СТЕПЕНИ ЗАТУПЛЕНИЯ ГОРНОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
5
2
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
метан / резец / резание / порода / взрыв / воспламенение / геометрические параметры / армирующий материал / methane / cutter / cutting / rock / explosion / ignition / geo-metric parameters / reinforcing material

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Линник Юрий Николаевич, Жабин Александр Борисович, Линник Владимир Юрьевич

Показано, что в большинстве случаев причиной взрывов опасных концентраций метана в шахтной атмосфере являются фрикционное контактирование резцов с разрушаемым углепородным массивом, о чем свидетельствуют результаты исследований как отечественных, так и зарубежных ученых. Вероятность воспламенения опасных концентраций метано-воздушных смесей наряду с другими факторами зависят от геометрических параметров горнорежущего инструмента, что является одним из дискуссионных вопросов российских и зарубежных исследователей. В этой связи были выполнены исследования, направленные на установления влияния геометрических параметров резцов и степени износа их режущей части, на взрывобезопасность при резании. Результаты экспериментов показывают, что наличие заднего угла у резцов с твердосплавной армировкой и рост площадки затупления по твердому сплаву ведут в целом к увеличению взрывоопасности резцов. Вероятность взрыва с увеличением изнашивания резцов возрастает как для твердосплавных, так и для цельностальных резцов, однако для последних взрывы происходят при значительно более высокой степени затупления режущей части. Вероятность взрыва также возрастает с увеличением диаметра твердосплавного керна поворотных резцов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Линник Юрий Николаевич, Жабин Александр Борисович, Линник Владимир Юрьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF GEOMETRICAL PARAMETERS AND DEGREE OF BLUNTING OF MINING CUTTING TOOLS ON THE EXPLOSION SAFETY OF THEIR USE

In most cases the cause of explosions of dangerous methane concentrations in the mine atmosphere is frictional contact of cutters with the coal massif being destroyed, as evidenced by the results of studies of both Russian and foreign scientists. The probability of ignition of dangerous concentrations of methane-air mixtures, along with other factors depend on the geometrical parameters of mining cutting tools, which is one of the debatable issues of Russian and foreign researchers. In this connection we have carried out researches aimed at establishing the influence of geometrical parameters of cutters and degree of wear of their cutting part on explosion safety during cutting. The results of the experiments showed that the presence of a back angle in cutters with carbide reinforcement and the growth of the blunting area on the carbide leads in general to an increase in the explosion hazard of cutters. The probability of explosion with increasing wear increases for both carbide and all-steel cutters, but for the latter, explosions occur at a significantly higher degree of blunting of the cutting part. The probability of explosion also increases with increasing diameter of carbide core of rotary cutters.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И СТЕПЕНИ ЗАТУПЛЕНИЯ ГОРНОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ»

20. Volokhov E. M., Nguyen Xuan Bak, Rozhnov E. S. Calculation of deformations

of the Earth's surface in any cross-section of the slide on the basis of an analytical task of a

typical curve // Surveying Bulletin. 2012. No. 3(89). pp. 44-49.

21. Kulibaba S. B. Analysis of the distribution of subsidence of the Earth's surface in the marginal part of the slide // Problems of mountain pressure. Donetsk: DonNTU. 2003. No. 10. pp. 38-47.

УДК - 622-1/-9, 622.023

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И СТЕПЕНИ ЗАТУПЛЕНИЯ ГОРНОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Ю.Н. Линник, А.Б. Жабин, В.Ю. Линник

Показано, что в большинстве случаев причиной взрывов опасных концентраций метана в шахтной атмосфере являются фрикционное контактирование резцов с разрушаемым углепородным массивом, о чем свидетельствуют результаты исследований как отечественных, так и зарубежных ученых. Вероятность воспламенения опасных концентраций метано-воздушных смесей наряду с другими факторами зависят от геометрических параметров горнорежущего инструмента, что является одним из дискуссионных вопросов российских и зарубежных исследователей. В этой связи были выполнены исследования, направленные на установления влияния геометрических параметров резцов и степени износа их режущей части, на взрывобезопасность при резании. Результаты экспериментов показывают, что наличие заднего угла у резцов с твердосплавной армировкой и рост площадки затупления по твердому сплаву ведут в целом к увеличению взрывоопасности резцов. Вероятность взрыва с увеличением изнашивания резцов возрастает как для твердосплавных, так и для цельностальных резцов, однако для последних взрывы происходят при значительно более высокой степени затупления режущей части. Вероятность взрыва также возрастает с увеличением диаметра твердосплавного керна поворотных резцов.

Ключевые слова: метан, резец, резание, порода, взрыв, воспламенение, геометрические параметры, армирующий материал.

Введение. Было установлено [1], что за 15 лет на шахтах России в результате взрывов опасных концентраций пыле-метано-воздушных смесей погибли 367 человек. Основное количество взрывов приходилось на шахты Кузбасса, разрабатывающих в основном пласты опасные по взрывам метана и которые имеют сложное строение, характеризующиеся наличием крепких породных прослойков и твердых включений.

Российский и мировой опыт подземной добычи угля показывает, что одной из основных причин воспламенений опасных концентраций метана в шахтной атмосфере является фрикционный контакт резцов с разрушаемым углепородным массивом, доля которых практически сопоставима с воспламенениями, связанными с эксплуатацией подземного электрообо-

рудования [2 - 9]. В этой связи были выполнены исследования по установлению влияния армирующих материалов резцов на взрывобезопасность их применения в метано-воздушной среде. Необходимость постановки исследований в указанном направлении определялась развитием работ, ранее выполнявшихся в ИГД им. А.А. Скочинского совместно с МакНИИ, по изысканию новых армирующих материалов, способных заменить твердый сплав при создании режущего инструмента.

Основная часть. Анализ публикаций [10 - 15], показывает, что одним из дискуссионных вопросов является причины воспламенения шахтной атмосферы при фрикционном контакте режущего инструмента с разрушаемым массивом. В этой связи были выполнены исследования о влиянии геометрии инструмента на взрывоопасность их применения при резании породы в метано-воздушной среде. Эксперименты проводились на специально изготовленном стенде, представляющим собой взрывную камеру. В камеру помещался вращающийся диск с двумя сменными резцами и неподвижный стол с закрепленным на нем породным блоком. Для регистрации параметров экспериментов стенд оснащался узлами для инициирования контрольного взрыва, контроля потребляемой мощности и содержания метана в камере. Исследования проводились применительно к поворотным тангенциальным резцам, которые в настоящее время получили наибольшее применение на очистных и проходческих комбайнах в условиях, характеризующихся наличием крепких породных прослойков, твердых включений, т.е. там, где вероятность фрикционного искрения резцов и воспламенения метана наиболее высока.

Основными параметрами резцов, составляющими предмет исследований, являлись:

- угол заострения конусной части державки резца;

- диаметр твердосплавного керна;

- форма выступающей части твердосплавного керна;

- форма армирующего твердосплавного элемента керна, обеспечивающего защиту стальной державки от контакта с породой.

В процессе исследований были испытаны:

1) резцы типа РГ-401, у которых угол заострения конусной части державки составлял 30 и 20 0;

2) Резцы с цилиндрическим твердосплавным керном диаметром 9 мм и углом заострения державки 30 0;

3) Резцы с цилиндрическими твердосплавными кернами диаметром 3-8 мм при угле заострения державки 20 0;

4) Резцы, в качестве режущей части которых применялся твердосплавный конусный наконечник. У таких резцов в контакте с разрушаемым породным блоком в плоскости резания находился только вольфрам-кобальтовый твердый сплав;

5) Цельные стальные резцы, режущая часть которых была изготовлена в виде конуса (угол при вершине 70 0, диаметр основания 40 мм), переходящего в цилиндр высотой 27 мм.

Хвостовики всех испытуемых резцов по форме и размерам были такие же, как и у РГ-401.

Исследования влияния параметров инструмента на взрывоопас-ность их применения проводились не только с целью изучения влияния начально заданной геометрии резцов, но и с изменением их геометрических параметров в процессе резания породы. В этой связи, наряду с основным критерием оценки взрывоопасности резцов - путем резания до первого взрыва, который является наиболее значимым, дополнительно оценивались:

- путь Ь1 от начала резания ьго слоя породы данной парой резцов до взрыва при перерезании этого слоя;

- наличие или отсутствие взрыва при срезании каждого слоя породы испытуемыми резцами.

Такую оценку, характеризующую стабильность процесса, получали сопоставлением количества срезанных слоев породы и числа инициированных взрывов метано-воздушной смеси во взрывной камере.

Результаты серий экспериментов, включающие оценку взрывоопас-ности резцов с армировкой в виде твердосплавного керна диаметром 9 мм, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты испытаний резцов с твердосплавным армирующим керном диаметром 9 мм

Характеристика резца Порядковый номер испытанной пары Количество срезанных в эксперименте слоев породы Количество взрывов Путь резания до первого взрыва в среднем по типу резцов, м Величина износа резца по оси к моменту взрыва, мм

РГ-401, угол заострения конусной части державки 300 1 4 4 3,2 0,5

2 3 3 0,8

Типа РГ-401, угол заострения конусной части державки 200 1 5 5 3,4 0,6

Резцы с цилиндрическим твердосплавным керном, угол заострения конусной части державки 30 0 1 2 1 7,2 0

2 2 1 0

Сравнение результатов испытаний резцов с коническими кернами диаметром 9 мм и различными углами заострения стальной державки поз-

воляют сделать следующий вывод. Площадь контакта с разрушаемым массивом по стальной державке при одинаковом диаметре твердосплавного керна не определяет взрывоопасность инструмента: значение пути до первого взрыва в сравниваемых испытаниях 3,2 и 3,4 м можно считать равнозначными.

Как видно из табл. 1 цилиндрический керн при прочих равных условиях предпочтительнее конического с точки зрения снижения взрыво-опасности применения при резании пород, поскольку путь резания до первого взрыва у резцов с цилиндрическим керном составляет 7,2 м против 3,2 м у резцов с коническим керном. Линейный износ по образующей керна у сравниваемых конструкций резцов в моменты первого взрыва был соизмерим, и составлял для конического исполнения керна 4,2 мм, а для цилиндрического - 3,7 мм.

Для широко применяемых при добыче угля резцов РГ-401 с углом заострения 90 0 в силу отсутствия заднего угла контакт твердосплавного керна с породой приходится на всю длину образующей конусной части инструмента. Для резца с цилиндрическим керном и задним углом 450 первоначально контакт с разрушаемым массивом приходится на ребро основания цилиндра. По мере изнашивания керна площадь контакта увеличивается, достигая в предельном состоянии формы абсолютно идентичной резцу с конической армировкой. Таким образом, можно полагать, что преимущества цилиндрического керна на первой стадии работы инструмента обусловлены влиянием заднего угла, наличие и величина которого, как считает В. Роепке в своей публикации [14], являются одними из решающих факторов, определяющих взрывоопасность инструмента при резании. Нам же представляется, что физически правомочней говорить о площади контакта твердого сплава с разрушаемой породой как основном факторе, определяющем в данном случае различие взрывоопасности сравниваемых вариантов армировки резцов. В этой связи для дальнейшего исследования этого вопроса были изготовлены и испытаны резцы:

- упомянутые выше в п. 4 с режущей частью в виде массивного твердосплавного конического наконечника, угол заострения которого составлял 50 0 с диаметром основания 30 мм;

- упомянутые в п. 3 с диаметром твердосплавных кернов цилиндрической формы от 3-х до 8 мм и углом конусной части державка 20 0.

Результаты испытаний резцов, армированных массивным твердосплавным коническим наконечником (п. 4) приведены в табл. 2

Данные в колонках 8-10 табл. 2 приведены для сопоставления параметров затупления со взрывоопасностью резцов, которые позволяют проанализировать изменение пути резания от начала опыта до взрыва (колонка 10) при резании резцом с различной степенью затупления, параметры которого оцениваются износом по оси резца (колонка 8) и по образующей его конусной части (колонка 9).

Сравнение результатов испытаний первой и второй пар резцов показывает, что взрывоопасность процесса резания снижается с ростом потребляемой мощности: путь резания до первого взрыва снизился более чем в два раза у второй испытанной пары, средняя мощность на резание которой составляла 1 кВт в сравнении с 0,4 кВт для первой пары.

Таблица 2

Результаты испытаний резцов, армированных массивным твердосплавным коническим наконечником

Порядковый номер испытанной пары Число срезанных слоев породы Число взрывов Путь резания (м) до первого взрыва: Средняя потребляемая на резание мощность, кВт Износ резца по оси к моменту первого взрыва, мм Параметры затупления и взрывоопасность

данной пары резцов в среднем по данному типу резцов Износ резца (мм): Путь от начала резания 1- го слоя до взрыва, м

по ос и по образующей твердосплавного конуса

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 5 3 8,0 5,7 0,41 1,3 1, 3 2,5 8,0

3, 2 5,2 6,3

3, 3 5,5 2,7

2 3 3 3,4 1,00 1,7 1, 7 3,0 3,4

3, 8 6,0 1,3

4, 7 6,0 1,0

Данные табл. 2 свидетельствуют о следующем.

1. Наличие заднего угла у резцов с твердосплавной армировкой обеспечивает постепенный рост их площадки затупления до критического значения, увеличивая тем самым путь до первого взрыва в сравнении с серийным резцом РГ-401.

2. Рост площадки затупления по твердому сплаву ведет в целом к увеличению взрывоопасности резцов, что прослеживается при сравнении данных колонок 9 и 10 табл. 2.

Износ по образующей твердосплавного конуса является мерой площадки затупления резца данного типа. Увеличение этого параметра как в первой, так и во второй паре резцов примерно в два раза привело к снижению пути резания от начала опыта до взрыва: для первой пары с 8,0 до 2,7 м, для второй - с 3,4 до 1,0 м.

При оценке взрывоопасно сти процесса резания по величине пути резания в зависимости от диаметра твердосплавного керна (при одинаковой мощности) до первого взрыва в ходе эксперимента были получены следующие результаты:

Диаметр керна, мм 3 4 5 7 8 9

Путь резания до первого Нет взрыва Нет взрыва 48,2 13,4 9,5 1,7

взрыва, м

Полученные данные подтверждают сделанный выше вывод о существенном влиянии площадки затупления по твердому сплаву на взрывобез-опасность применения резцов.

Для оценки стабильности полученных результатов была построена зависимость вероятности взрывания метано-воздушной смеси от диаметра твердосплавного керна (рис.1). При этом вероятность взрывания оценивалась в % как отношение количества взрывов к числу опытов, проведенных с данным типом резцов, причем, последняя величина у всех сравниваемых типов резцов была одинакова и составляла 8 опытов.

Результаты, полученные в этой серии опытов, показывают, что при диаметрах керна менее 4 мм, взрывобезопасность резания в метано-воздушной среде устойчиво обеспечивается - взрыва не последовало ни в одном опыте. Напротив, вероятность взрывобезопасности равна нулю при резании резцом армированного керном диаметром 7 мм - здесь взрыв происходил во всех опытах. Переходная зона при диаметрах от 4 до 7 мм ха-

рактеризуется переменной вероятностью взрывания, которая возрастает по мере увеличения диаметра керна.

В процессе исследования взрывобезопасности применения резцов, армированных твердосплавными кернами, было установлено, что помимо величины контакта (площадки затупления) твердого сплава с породой, определяемой диаметром керна, на взрывоопасность существенное влияние оказывает длина пути непрерывного контакта резца с разрушаемой породой. Проанализированные выше результаты влияния диаметра керна на взрывоопасность были получены при резании породных блоков, ширина которых (размер, определяющий длину пути непрерывного контакта резца с породой) не превышала 10-15 см. При переходе на резание более широких блоков (20 см) взрывы метано-воздушной смеси имели место во всех случаях независимо от диаметра керна. Полученное различие объясняется тем, что при относительно небольшой длине непрерывного контакта резца с породой горячее пятно контакта не успевает нагреться до взрывоопасной температуры. По мере увеличения пути непрерывного контакта температура пятна растет и при достижении критического значения вызывает взрыв. Полученный результат очень важен в практическом отношении, поскольку такие ситуации могут возникать при разрушении пластов сложного строения, содержащих крепкие породные прослойки и твердые включения.

Наряду с исследованиями влияния геометрии резцов, армированных твердым сплавом, были проведены испытания цельностальных резцов, изготовленных из сталей марок 40ХН и 40Х. Цель испытаний - установить влияние затупления резца на его взрывобезопасность при отсутствии твердосплавной армировки. Для этого необходимо было сконструировать режущую часть резцов таким образом, чтобы значения затупления стальных резцов, постепенно нарастая в процессе резания блока, превысило бы значения, соответствующие предельному затуплению серийных резцов типа РГ-401 с диаметром державки 25 мм. Стальные резцы обеих марок имели массивную режущую часть в виде конуса с углом заострения 700, переходящего в цилиндр диаметром 40 мм.

Результаты испытаний стальных резцов в сравнении с резцом РГ-401, армированного твердым сплавом, представлены в табл. 3.

Приведенные в табл. 3 результаты испытаний сводятся к следующему.

1. Сохраняется закономерность роста взрывоопасности резцов с увеличением степени их затупления.

2. Получены предельные значения затупления (износа) по оси и образующей, при которой изношенный стальной резец становится причиной инициирования взрывов метано-воздушной смеси. Эти значения в области 8,9 - 10,9 мм (17 - 22 мм по образующей) существенно выше, чем для резцов РГ-401, армированных твердым сплавом, и лежат на границе значений,

которые могут быть достигнуты при износе стальной державки диаметром 25 мм.

Выводы

1. Для обеспечения повышения взрывобезопасности область применения режущего инструмента, армированного твердосплавными кернами диаметром порядка 4-7 мм должна ограничиваться пластами, содержащими породные прослойки и твердые включения мощностью не более 10 см.

2. В результате исследований взрывобезопасности процесса резания коническими резцами установлена перспективная область поиска основного геометрического параметра армировки поворотных резцов (диаметра керна), обеспечивающего повышенную взрывобезопасность - это диаметры не более 5 мм.

Таблица 3

Результаты испытаний цельностальных резцов

Характеристика резца Номер испытания Число срезанных слоев блока породы Число взрывов Путь резания до первого взрыва в среднем по типу резца, м Износ резца, мм Путь от начала резания до первого взрыва, м

по оси по образу -ющей

Сталь 40Х 1 22 2 55 5,8 19,5 Нет взрыва

7,5 15,4 То же

8,4 15,9 То же

9,2 16,8 То же

10,0 19,5 60,5

11,0 20,0 12,6

2 17 2 7,7 16,2 Нет взрыва

9,8 21,2 То же

10,9 22,1 51,1

11,3 26,5 26,8

Сталь 40Х 1 11 2 33,5 7,1 15,9 Нет взрыва

8,9 17,0 24,7

9,4 18,3 1,1

2 10 1 6,4 13,5 Нет взрыва

8,7 17,3 То же

9,4 18,8 42,2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

РГ-401 1 3 3 3,6 0,3 - 3,8

2 5 5 0,6 - 3,4

Список литературы

1. Анализ причин взрывов, вспышек и воспламенений метана в угольных шахтах России в 2005 - 2019 гг. / Е. И. Кабанов [и др.] // Горный

информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. №. 2-1. С. 18-29.

2. Липин Ю.И. Фрикционное воспламенение пыле-метано-воздушных смесей и его предупреждение в угольных шахтах: дис. ... д-ра техн. наук. Кемерово, 2001. 268 с.

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

4. Thakur P. Prevention of Frictional Ignitions. // Advanced Mine Ventilation. 2019. Р. 363-375 https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100457-9.00022-5.

5. Cheng L., Furno A. L., Courtney W. G. Reduction in frictional ignition due to conical coal-cutting bits. Report of Investigations /Bureau of Mines, Pittsburgh, PA (USA). Pittsburgh Research Center, 1987. №. PB-88-230222/XAB; BM-RI-9134.

6. Peary J. T. Against Frictional Ignitions Associated with Coal Gutting and Funneling // Mining Engineer. 2018. № 283. Р. 517-522.

7. Frictional ignition Problems in US Coal mines / W. Kortney, R. Salman, L. Mandell, R. Abcede // ХГХ International Conference of Research Institutes of Safety in Mines, 5-13. October 2019. Papers 11. F 7. P. 488-494.

8. US Bureau of Mines Research Update. Remote Methane Detection Fire Suppression System Improved Bit Design Wetland Ecosystems for acid Mene Drainage Coal Bump Stadies // The Mining Engineer. 1987. V. 39. № 8. Pp. 788-790.

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

10. Леман Х. Орошение борозд резания резцовых коронок комбай -нов избирательного действия // Глюкауф.1989. № 12. С. 3-13.

11. Preliminary Evaluation of Bit Impakt Ignitions of Methane Using a Drums-Type Cutting Head / D. A. Larson, V. W. Dellorano, C. F. Windguist, W. W. Roepke // US Burreau of Mines. Report RI 8753. 1983. Рр. 48-54.

12. Welly G. Prevention of Frictional Ignition With Water. Sprays. -Procudings of the 3 rd. // Mine Ventilation Symposium. October 12-14. 1987. The Pennsylvania State University. University Park, Pennsylvania. Pp. 126-31.

13. Mestravick E.G., Barret A. L. Point Attack Picks on shearer Drums-cutting and Environment Aspects // Colliery Guardian. Jan. 1989. Vol. 237. № 1. Pp. 7-12.

14. Roepke W. W. General Methods of Primary Dust Control During Cutting // The Mining Engineer. Yune 2017. Р. 636-644.

15. Анализ причин воспламенения метана при фрикционном контакте резцов с породой / Ю.Н. Линник, В.Ю. Линник, А.Б. Жабин, А.В. Поляков // ГИАБ. № 4. 2023. С. 67 -77.

Линник Юрий Николаевич, д-р техн. наук, проф., ylinnik@,rambler.ru, Россия, Москва, Государственный университет управления.

Жабин Александр Борисович, д-р техн. наук, проф., zhabin.tula@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Линник Владимир Юрьевич, д-р экон. наук, доц., [email protected] Россия, Москва, Государственный университет управления

INFLUENCE OF GEOMETRICAL PARAMETERS AND DEGREE OF BLUNTING OF MINING CUTTING TOOLS ON THE EXPLOSION SAFETY OF THEIR USE

Y.N. Linnik, A.B. Zhabin, V.Y. Linnik

In most cases the cause of explosions of dangerous methane concentrations in the mine atmosphere is frictional contact of cutters with the coal massif being destroyed, as evidenced by the results of studies of both Russian and foreign scientists. The probability of ignition of dangerous concentrations of methane-air mixtures, along with other factors depend on the geometrical parameters of mining cutting tools, which is one of the debatable issues of Russian and foreign researchers. In this connection we have carried out researches aimed at establishing the influence of geometrical parameters of cutters and degree of wear of their cutting part on explosion safety during cutting. The results of the experiments showed that the presence of a back angle in cutters with carbide reinforcement and the growth of the blunting area on the carbide leads in general to an increase in the explosion hazard of cutters. The probability of explosion with increasing wear increases for both carbide and all-steel cutters, but for the latter, explosions occur at a significantly higher degree of blunting of the cutting part. The probability of explosion also increases with increasing diameter of carbide core of rotary cutters.

Key words: methane, cutter, cutting, rock, explosion, ignition, geo-metric parameters, reinforcing material.

Linnik Yuri Nikolaevitch, doctor of technical sciences, professor, ylinnik@rambler. ru, Russia, Moscow, State University of Management,

Zhabin Alexander Borisovitch, doctor of technical sciences, professor, zhabin.tula@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Linnik Vladimir Yurievitch, doctor of economic sciences, docent, [email protected], Russia, Moscow, State University of Management

Reference

1. Analysis of the causes of explosions, outbreaks and ignitions of methane in coal mines of Russia in 2005-2019 / E. I. Kabanov [et al.] // Mining information and Analytical bulletin (scientific and technical journal). 2021. No. 2-1. pp. 18-29.

2. Lipin Yu.I. Frictional ignition of dust-methane-air mixtures and its prevention in coal mines: dis. ... doctor of Technical Sciences. Kemerovo, 2001. 268 p.

3. Shelter G. The importance of protection from underground explosions from the point of view of mining supervision // Glucauf. 1989. No. 21/22. pp. 5-9

4. Thakur P. Prevention of Frictional Ignitions. // Advanced Mine Ventilation. 2019. p.363-375 https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100457-9.00022-5

5. Cheng L., Furno A. L., Courtney W. G. Reduction in frictional ignition due to conical coal-cutting bits. Report of Investigations /Bureau of Mines, Pittsburgh, PA (USA). Pittsburgh Research Center, 1987. №. PB-88-230222/XAB; BM-RI-9134.

6. Peary J. T. Against Frictional Ignitions Associated with Coal Gut-ting and Funnel-ing // Mining Engineer. 2018. No. 283. pp. 517-522.

7. Frictional ignition Problems in US Coal mines / W. Kortney, R. Salman, L. Man-dell, R. Abcede // XIX International Conference of Research Institutes of Safety in Mines, 513. October 2019. Papers 11. F 7. Pp. 488-494.

8. US Bureau of Mines Research Update. Remote Methane Detection Fire Suppression System Improved Bit Design Wetland Ecosystems for acid Mene Drainage Coal Bump Stadies // The Mining Engineer. 1987. V. 39. No. 8. Pp. 788-790.

9. Scholl E.V. The occurrence of methane and coal dust explosions and their prevention // Glucauf. 1989, No. 21/22. pp. 9-11.

10. Lehman H. Irrigation of furrows for cutting incisor crowns of selective action // Glucauf.1989. No. 12. pp. 3-13.

11. Preliminary Evaluation of Bit Impakt Ignitions of Methane Using a Drums-Type Cutting Head / D. A. Larson, V. W. Dellorano, C. F. Windguist, W. W. Roepke // US Burreau of Mines. Report RI 8753. 1983. Pp. 48-54.

12. Welly G. Prevention of Frictional Ignition With Water. Sprays. - Procudings of the 3 rd. // Mine Ventilation Symposium. October 12-14. 1987. The Pennsylvania State University. University Park, Pennsylvania. Pp. 126-31.

13. Mestravick E.G., Barret A. L. Point Attack Picks on shearer Drums-cutting and Environment Aspects // Colliery Guardian. Jan. 1989. Vol. 237. № 1. Pp. 7-12.

14. Roepke W. W. General Methods of Primary Dust Control During Cutting // The Mining Engineer. Yune 2017. pp. 636-644.

15.. Analysis of the causes of methane ignition in the frictional contact of incisors with rock / Yu.N. Linnik, V.Yu. Linnik, A.B. Zhabin, A.V. Polyakov / GIAB. No. 4. 2023. pp. 67-77.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.