CC BY
179
щ
г fl.l
Е. Н. Чемезов [email protected]
ш
УДК 622.8
БОРЬБА С ПЫЛЬЮ НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ STRUGGLE WITH DUST ON OPEN MOUNTAIN WORKS
Е. Н. Чемезов - д-р техн. наук, профессор ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова», 677000, г. Якутск, ул. Кулаковского 50, КТФ, 504
Е. Г. Делец - магистрант ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова», 677000, г. Якутск, ул.Кулаковского 50, КТФ, 504
E. N. Chemezov - Doctor of Technical Sciences, Professor, FGAOU VO "North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov", 504, 50, Ulitsa Kulakovsky, Yakutsk, 677000, Russia
E. G. Delec - master student FGAOU VO "North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov", 504, 50, Ulitsa Kulakovsky, Yakutsk, 677000, Russia
Рассмотрены вопросы управления вентиляционными режимами угольных шахт в процессе ведении горноспасательных работ вследствие происшедших аварий -взрывов метана и угольной пыли, а также возникших подземных пожаров. Изложена проблема обеспечения соответствия реверсивных режимов проветривания, предусматриваемых в Планах ликвидации аварий, с реально осуществимыми в моменты возникновения аварийных ситуаций. Показана необходимость проведения прогнозных вентиляционных расчетов нормальных режимов проветривания с учетом сложившихся в послеаварийный период условий и на случаи реверсии вентиляционных струй. Обоснована необходимость решения вопроса по получению требуемых для этой цели исходных данных. С учетом современных условий интенсивной разработки угольных пластов с применением мощных угледобывающих комплексов рекомендуемые в статье мероприятия необходимо учесть и принять меры по их осуществлению.
The issues of controlling the ventilation modes of coal mines in the process of conducting mine rescue work as a result of accidents - explosions of methane and coal dust, as well as the emerged underground fires. The problem of ensuring the correspondence of the reversal modes of ventilation, provided for in the Accident Management Plans, with realistically feasible at the time of emergency situations, is outlined. The necessity of carrying out predictive ventilation calculations of normal ventilation modes is shown taking into account the conditions prevailing in the post-accident period and cases of reversion of ventilation jets. The necessity of solving the problem of obtaining the initial data required for this purpose is substantiated. Given the current conditions for intensive development of coal seams with the use of powerful coal mining complexes, the measures recommended in the article should be taken into account and measures taken to implement them
Ключевые слова; ОТКРЫТЫЕ ГОРНЫЕ РАБОТЫ, ЗАПЫЛЕННОСТЬ, БОРЬБА С ПЫЛЬЮ
Key words: OPEN MINING, DUST, DUST CONTROL
Основным мероприятием борьбы с пылью является гидрообеспы-левание. При гидрообеспыливании на открытых горных работах применяются гидромониторы, оросительные установки, установки для подавления пыли паром и т.д. [1,2,3]
Так, на выемочно - погрузочных работах гидромониторы применялись для орошения навалов горной массы на карьерах ЮГОКа Криворожского бассейна, при погрузке взорванной руды на карьерах Кривого Рога, Башкирского, Зыряновско-го, Сибайского и др. комбинатов. Основные параметры системы пылеподавления с помощью гидромониторов следующие: диаметр насадки около 25 мм, давление в
водопроводе 0,4 - 0,8 МПа, производительность установки около 300 м3/ч при дальности полета струи 50-70м. Удельный расход воды составляет 30л/т. При этом запыленность воздуха снижается в 5-6 раз и на некоторых рабочих местах составляет 1,3-4,9 мг/м3.
При ведении взрывных работ, для снижения выделения пыли в атмосферу, также применяется вода. При обеспыливании воздуха в процессе взрыва на Не-рюнгринском угольном разрезе с помощью внешней водяной забойки (рис.1) расход воды составляет около 0,4-0,5 м3 на каждую скважину и должен определяться исходя из ее удельного расхода, равного 1-1,5 дм3 на 1 м3 взрываемой горной массы.
L>
Е. Г. Делец [email protected]
Рисунок 1. Конструкция гидрозабойки скважин на карьере: а-песчано-глинистая; 6-внешняя; в-внутренняя; г-комбинированная; 1-оживитель; 2-заряд ВВ; 3-ДШ; 4-па-трон - боевик; 5 - инертная забойка; 6-КЗ ДШ; 7 - водяная
забойка; 8-компенсатор Figure 1. Construction of hydraulic wells on the quarry: a-sandy-argillaceous; б-external; e-internal; г-combined; 1-animator; 2-charge of explosives; 3-DS; 4-cartridge - thriller; 5 - inert tamping; 6 LH-CG; 7 - water blockage; 8-expansion joint
Внутренняя водяная забойка обеспечивает повышенный эффект при использовании дополнительного запирающего заряда дробления, составляющего 20-30 кг ВВ. Для этого заряда используется часть ВВ основного заряда, который взрывается через 7-10 сек. после запирающего. Расход воды на внутреннюю водяную забойку составляет 50-70 дм3 на каждую взрываемую скважину, (рис.1).
Гидрозабойка выполняется с использованием полиэтиленовых емкостей, наполненных водой. Внешняя забойка представляет собой полиэтиленовый рукав диаметром около 1 м и более, который размещается рядом со скважинами. Длина рукавов диктуется состоянием поверхности заряженного блока и контуром взрываемых скважин. Наполнение рукава водой осуществляется с помощью поливочной машины, оборудованной гидронасосом. Внутренняя гидрозабойка — это полиэтиленовый рукав с диаметром, на 15 мм большим, чем диаметр скважины, и длиной на всю ее неактивную часть. Толщина полиэтиленовой пленки должна быть не менее 0,2 мм. При большой трещиноватости пород следует применять двойной рукав. Комбинированная гидрозабойка представляет собой сочетание двух первых видов. Эффективность гидрообеспыливания при взрыве заряда массой до 300 кг] с помощью внешней гидрозабойки — 53 % (удельный расход воды 1,38 кг/м3), внутренней — 84,7% (удельный расход воды 0,78 кг/ м3), комбинированной — 89,4 % (удельный расход воды 1,04 кг/м3). При взрыве зарядов массой 450— 620 кг эффективность внутренней гидрозабойки составляет 50,4 % (расход воды 0,46 кг/м3). Сокращение пылевыделения в процессе взрыва возможно также за счет применения гидрогеля
для внутренней гидрозабойки скважин (рекомендации Криворожского горнорудного института). Гидрогель включает в себя: аммиачную селитру —4%. жидкое стекло — 8%\ синтетические жирные кислоты — 2%, воду — 86%. Для получения гидрогеля используется специальная установка. Эффективность гидрогелевой забойки при высоте забойки 2—4м достигает 34^54 %.
Для снижения запыленности воздуха при погрузке экскаваторами в автосамосвалы применяются стационарные установки с оросителями РС-2.5. Вначале орошается поверхность забоя, а затем активная зона водяного факела направляется на место черпания навалов ковшом при удельных расходах воды 60-160 дм3/м3. Для эффективного пылеподавления при экскаваторных работах давление воды в оросителях должно быть 0.4-0.6МПа, а диаметр капелек воды должен находиться в пределах 200-600мкм. Применение оросительных систем при погрузочных работах позволяет снизить запыленность воздуха в кабине экскаватора в 10-15 раз.
Наиболее мощное средство - самоходная оросительная установка ОВ-1, разработаная ИГД МЧМ СССР, установка является прототипом УМП-1, смонтирована на шасси автомобиля КрАЗ - 222 и состоит из воздушного винта В-501-Д16, электродвигателя высокого напряжения БАМТ-Б84, бака для воды, насоса HLU-32, четырёх оросителей ОК-1, укреплённых на ограждении винта. Она создаёт компактную воздушную струю с углом раскрытия 22 град, начальным расходом воздуха 108,5 - 137,2 м3/с, средней скоростью потока в начальном сечении 29,2 -37,0м/с и дальнобойностью 100- 150м. На одном из карьеров США применялось оросительное устройство, закрепленное на стреле экскаватора. Оно состояло из трех укороченных стволов, расположенных под углом 90 градусов к стреле. Вода подавалась к экскаватору от водопровода по гибкому шлангу, подвешенному на консоли, установленной под крышей. Это устройство позволяло производить непрерывное орошение забоя и обеспечивает снижение запыленности воздуха в кабине экскаватора более чем в 1,7 раза, а на рабочей площадке экскаватора в 14 раз.
В условиях умеренно отрицательных температур (до минус 5°С) для орошения экскаваторных забоев вполне приемлемо применение горячей воды. Исследователями установлено, что увлажнение забоев горячей водой (плюс 80°С) возможно даже при температуре -10^-15°С. В некоторых исследования для предотвращения замерзания воды применялось расстворение
Рисунок 2. Карьерная оросительно-вентиляционная установка УМП-1: 1 - четырех лопастной авиационный винт АВ-2; 2 -съемный кронштейн; 3 - система распыления воды; 4 - гидромонитор для орошения взорванной горной массы; 5 - бак для
воды; 6 - устройство для увлажнения автодорог Figure 2. Career irrigation and ventilation unit UMP-1: 1 - four bladed aircraft screw AB-2; 2 - removable bracket; 3 - water spray system; 4 - water jet for irrigation of blown rock; 5 - water tank; 6 - device for humidifying roads
в ней различных солей. В практике на буровых работах широкое применение нашло сухое пылеулавливание. Однако эффективность данного способа в условиях карьеров Севера весьма низка из-за:
- невозможности применять систему пы-леотсоса ввиду скопления и смерзания пыли в фильтрах при бурении породы с высокой влажностью (происходит смерзание пыли в системе воздухоотводящих камер и трубопроводов);
- быстрого износа.
Проектом разработки Нерюнгринского угольного бассейна открытым способом предусмотрены следующие способы и средства борьбы с пылью:
- обработка полотна автодороги водой в летнее время с использованием специальных оросительных установок;
- покрытие полотна автодороги пылесвя-зывающими веществами (сульфидно-спиртовой бардой марки КБЖ, хлористым кальцием и уни-версином);
- орошение взорванной горной массы и уступов перед взрывами, а также проветривание застойных зон специальными установками УМП-1 и УВ-6.
Проветривание разреза в местах пыле- и газовыделения предусмотрено с помощью оро-сительно-вентиляционной установки УМП-1, которая предназначена для орошения взорванной горной массы, угля, уступов перед взрывами, а также для проветривания застойных зон карьерного воздуха (рис.2).
Достоинством способов борьбы с пылью, предусмотренных проектом разработки месторождения, является довольно высокая эффек-
тивность пылеподавления в тёплый период (июнь-август).
Недостаток - незначительная эффективность пылеподавления в зимний период из-за невозможности применять воду в жидком состоянии.
Автодороги с интенсивным движением мощных горнотранспортных средств большой грузоподъемности являются одним из основных источников выделения пыли.
В отечественной практике имеется опыт борьбы с пылью на автодорогах горнодобывающих предприятий путём их обработки сырой нефтью, мазутом и другими нефтепродуктами в условиях положительных и умеренно отрицательных температур, который, как показывает практика, достаточно эффективен не только для уменьшения пылевыделения, но и повышения прочности полотна дорог. Технология нанесения отработанных масел разрабатывалась с учётом как отечественного, так и зарубежного практического опыта.
При удельном расходе масел в приделах 0,8-1,0 кг/м2 дорожное покрытие длительное время сохраняется в хорошем состоянии и наблюдается небольшой уровень запылённости воздуха.
Обработку автодорог можно начинать с весны, с наступлением умеренно отрицательных температур (минус 15-20°С). Технологическая последовательность рабочих процессов заключается в следующем: разработка гравий-но-песчаной смеси экскаватором с погрузкой в автосамосвалы; подвоз смеси в район ведения строительства полотна дороги; распределение смеси автогрейдером Д-426 по всей ширине ав-
44
тодороги; подвоз отработанного масла автоцистерной АЦ-4-150 и разлив на первой скорости. Наряду с этим способом может быть рекомендована периодическая сухая уборка пыли с полотна автодорог с помощью подметал ьно-убо-рочных машин, применяемых при очистке улиц, а также взлетно-посадочных полос аэродромов.
Способ обеспыливания автодорог путем сохранения целостности полотна автодороги достигается использованием переносных сборно - разборных металлических плит, которыми покрывают полотно автодороги и таким образом сохраняют его поверхность от разрушения. Покрытия из них характеризуются следующими особенностями: сборка и разборка их производится в короткие сроки; они прочны, обеспечивают хорошее сцепление с грунтом и движущимся по ним транспортом при любом увлажнении; имеют минимальную массу и могут использоваться многократно. Применение металлических плит позволит не только улучшить эксплуатационные качества автодорог, но и снизить уровень пыле-образования от разрушения полотна автодорог. Кроме того, это мероприятие позволит применять как сухую уборку пыли, так и интенсивное орошение для снижения запыленности воздуха до предельно допустимой концентрации.
Эффективность данного метода зависит от степени метаморфизма горных пород, характера пылеобразования и других горнотехнических и микроклиматических условий.
На разрезе «Нерюнгринский» проведены испытания и эксплуатируется мобильная снего-генераторная установка СГПУ-2, изготовленная на базе установки местного проветривания УМП-
1 [4].
На рисунке 3 приведена конструктивная схема снегогенератора, который включает воздушный компрессор, насосный агрегат 1 с отбором воздуха и воды со стороны нагнетания, асимметричный турбодетандер 2 с осевым вводом воздуха, диффузорным корпусом 3 и тормозным устройством в виде ступени воздуходувки 4, водяные форсунки 5, трубопроводы подачи воды 6 и воздуха.
Установка предназначена для борьбы с пылью искусственным снегом при экскавации из забоя угля и погрузке его в железнодорожные вагоны с прирельсового склада.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Рисунок 3. Конструктивная схема снегогенератора
Figure 3. Constructive diagram of a snow blower
Техническая характеристика СГПУ-2.
1. Дальнобойность факела интенсивного снегообразования - 50 м.
2. Ширина факела интенсивного снегообразования - 30 м.
3. Расход воды не более 10м3/час.
4. Давление воды не менее 0,3 МП.
5. Расход сжатого воздуха на снегообра-зование не более 60м3/час.
6. Давление сжатого воздуха не менее
0,4 МП.
7. Плотность получаемого искусственного снега не более 0,55 т/м3
8. Количество блоков снегогенераторов
- 2 шт.
9. Габариты установки: длина 9,6 м] ширина 3,67 м] высота 5,45 м.
10. Размер блока снегогенераторов с осевыми вентиляторами СВМ-6М-7,5х 1,2х 1,0м.
11. Уровень шума на рабочем месте водителя не более 85 дБ.
12. Эффективность пылеподавления не менее 70 %.
13. Температура воды в цистерне не более 100 °С.
Приведенные меры снижения запыленности применяются в комплексе с эффективным проветриванием карьера [5,6,7,8].
Внедрение комплекса способов и средств борьбы с пылью обеспечит значительное улучшение условий труда.
1. Бересневич П. В., Михайлов В. А., Филатов С. С. Аэрология карьеров: Справочник.- М.: Недра, 1990. - 280 е.: ил.
2. Временное руководство по борьбе с пылью на угольных разрезах, НИИОГР, Москва, Недра, 1972.
3. Ивашкин B.C. Борьба с пылью и газами на угольных разрезах, Москва, Недра, 1980.
4. Осодоев М.Т. Борьба с пылью на угольных разрезах Якутии. — Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1987.
5. Раздорожный А.А. Охрана труда и производственная безопасность: учебник-М.: Издательство «Экзамен», 2006.-510с, (Серия «Учебник для вузов»),
6. Справочник по борьбе с пылью в горнодобывающей промышленности. Москва, Недра, 1982.
7. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров.-М. изд.«Недра» 1985г.
8. Чемезов Е.Н. Безопасность ведения открытых горных работ - М: «Вузовская книга»,2008.-299с.
REFERENCES
1. Beresnevich, P.V., Mikhailov, V.A., & Filatov, S.S. (1990). Aerologia karierov: spravochnik [Opencast mine aerology: Reference book]. Moscow: Nedra [in Russian]
2. NIIOGR. (1972) Vremennoie rukovodstvo po borbe s pyliu na ugolnykh razrezakh ¡Temporary guidelines for dust suppression at coal opencast mines], Moscow: Nedra [in Russian].
3. Ivashkin, V.S.(1980). Borba s pyliu I gazami na ugolnykh razrezakh [Combating dust and gases at opencast coal mines]. Moscow: Nedra [in Russian].
4. Osodoiev, M.T. (1987). Borba s pyliu na ugolnykh razrezakh Yakutii [Dust suppression at opencast coal mines in Yakutia], Yakutsk: YaF SB USSR Ac.Sc. [in Russian],
5. Razdorozhny, A.A. (2006). Okhrana truda I proizvodstvennaia bezopasnost: uchebnik [Labor protection and industrial safety: textbook], Moscow: Ekzamen [in Russian].
6. Spravochnik po borbe s pyliu v gornodobyvaiushchei promyshlennosti [Reference book for dust suppression in mining industry], (1982). Moscow: Nedra [in Russian],
7. Ushakov, K.Z., & Mikhailov, V.A. (1985). Aerologia karierov [Opencast mine aerology], Moscow: Nedra [in Russian],
8. Chemezov, Ye.N. (2008). Bezopasnost vedenia otkrytykh gomykh rabot [Safe opencast mining], Moscow: Vuzovskaia kniga [in Russian].
ib\
ПЛ \
НИИ ГОРНОСПАСАТЕЛЬНОГО ДEM
Безопасность горняков - ноша работа
Научное обеспечение аварийно-спасательных работ в угольных шахтах
Экспертиза промышленной безопасности
Научное обеспечение и экспертиза предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров
Аэрологическая съемка рудничной и промышленной атмосферы
Л:,. % . * £<в * '■..*'
Радоновая съемка атмосферы, промышленных, социальных и жилых помещений
, Й .1 .". £ " я I л 4 *
кон
650002, г КемёровсСТр Шахтёров, 14 Тел.: (38-42) 64-19-60, 64-25-71
на правах рекламы
