CC BY
12
© A.B. Зайцев, H.A. Трушкова, Е.Л. Гришин, А.Г. Исаевич, 2013
УДК 622.4
А.В. Зайцев, Н.А. Трушкова, Е.Л. Гришин, А.Г. Исаевич
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЫЛЕВОЙ ДИНАМИКИ В ЗАГРУЗОЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СХЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ РУДНИКА
Представлены результаты исследования запыленности воздуха в загрузочных комплексах стволов №3 и №4 рудника 4РУ.
Ключевые слова: рудник, вентиляционный ствол, скиповой подъем, пылевыделе-ние, скип, соляной аэрозоль, модель, моделирование.
Л ля борьбы с внешними утечками, улучшения качества вентиляции и уменьшения влияния пыли, выделившейся при разгрузке на образование наростов пыли на расстрелах и крепи ствола на РУ 4 вентилятор главного проветривания (ВГП) будет расположен в подземных условиях. В результате переноса ВГП изменится режим вентиляции скиповых стволов № 3 и №4, также это приведет к изменению схемы движения воздушных потоков в загрузочных комплексах.
Изменение схемы вентиляции приведет опрокидыванию депрессии на участке «камера питателей - скиповой ствол». Это может привести к поступлению запыленного воздуха в камеру питателей, засыпанию оборудования пылевыми частицами, что приведет к трудностям его эксплуатации.
В связи с этим необходимо выполнить исследования и разработать мероприятия по проветриванию и снижению пылевыделе-
ния в загрузочных комплексах.
Ниже вентиляционного горизонта расположены дозаторные камеры, в которых производится загрузка руды в скипы. Южная дозаторная расположена на отметке -463,8 м, северная - на отметке -446,8 м. Емкость доза-торной камеры соответствует емкости скипа. Схематичное изображение загрузочного комплекса скипов приведено на рис. 1.
На рис. 1 видно, что на данном участке можно выделить три технологических процесса, сопровождающихся интенсивным пылевыделением, а именно загрузка руды из бункера на
Рис. 1. Схематичное изображение загрузочного комплекса скипов
Рис. 2. Общий вид и морфология частиц пыли осевшей на стекле(а), агрегат слипшихся частиц пыльцы (б) и сростки галита с сильвином (в)
Таблица 1
Результаты замеров концентрации пыми в местах загрузки скипов ствола №4
Процесс Наименование места отбора T, 0С W,% ПДК мг/м3 Результаты измерения запыленности, мг/м3
Ствол № 4, Северная дозаторная камера
Загрузка скипа Нижняя площадка 24,8 47 5 11196.95
Загрузка доз.камеры Нижняя площадка 923.45
Загрузка скипа Верхняя площадка 2326.5
Ствол № 4, Южная дозаторная камера
Загрузка скипа Нижняя площадка 24,6 41 5 16676.95
Загрузка доз.камеры Нижняя площадка 448.95
Загрузка скипа Верхняя площадка 2107.7
конвейер (область 1), перегрузка руды в дозатор (область 2) и загрузка руды в скип (область 3).
Для исследования фракционного и химического состава пылевого аэрозоля отбирались пробы витающей и осевшей пыли при помощи предметных стекол. Пробы исследовались при помощи микроскопа Tescan VEGA 3 LHM.
Исследование взвешенных пылевых частиц, показало, что все они сложены частицами размером менее 200 микрон (0,2 мм).
В табл. 1 представлены результаты замеров концентрации пыли в загрузочном комплексе ствола №4, анало-
гичные результаты получены при замерах концентрации пыли в местах загрузки скипов на стволе №3.
В предположении, что воздушный поток турбулентный и размер пылевых частиц не превышает 200 микрон (0,2 мм), движение пылевого аэрозоля описывается уравнением турбулентной диффузии, которое имеет вид [1, 2]:
= Вт У2с - (у)с + (цР?)с + Ш
Это диффузионный перенос пыли за счет механизма турбулентной диффузии (первое слагаемое), конвективного переноса пыли за счет движения воздушной среды (второй
Рис. 3. а) Схема установки пылеуловителей на горизонте -440 м, б) распределение воздушных потоков в камере питателей при производительности пылеуловителей 250 м3/мин
слагаемое), дрейфа частицы пыли из-за влияния внешних сил (третье слагаемое) и действия источников пыле-образования в рассматриваемой точке (четвертое слагаемое). Поскольку за перенос отвечают первые три слагаемых, сделаем оценочное сравнение каждого из них, определившись некоторыми характерными значениями длины Ь и скорости движения воздушной среды и. Тогда получаются следующие оценки:
О V2 с ~ ^Т-с
(^)с ~ Ьс
(2)
(V)
с ~ ь^с
Из полученных соотношений видно, что определяющую роль в распространения пылевого аэрозоля играет механизм его конвективного переноса воздушной средой.
При вводе ВГП в подземных условиях в месте сопряжения вентиляционных штреков со стволом образуется зона избыточного давления, движение воздушных потоков через загрузочный комплекс изменится и будет направлено из ствола в камеру питателей, поэтому для недопущения попадания исходящей запыленной струи
воздуха в камеру питателей необходимо ее аэродинамически изолировать от ствола.
Для снижения пылеобразования в камере питателей необходим монтаж пылеулавливающего короба над конвейером и организация пылеотсоса у мест загрузки конвейера и его разгрузки в дозатор.
Ствол № 4 становится воздухопо-дающим. Согласно результатам моделирования свежий воздух будет поступать по стволу в рудник в объеме 5102 м3/мин.
Таким образом, необходимо часть воздуха из ствола очищать от пыли и подавать в камеру питателей. Пылеуловители целесообразно разместить аналогично предыдущему варианту, в камерах питателей ствола № 4 так, как это показано схематично на рис. 4.
Для выбора производительности пылеуловителей на основании полученных данных построена модель в приложении РЬшБтиЫюп программного комплекса БоМШогкэ и проведено численное моделирование. Было установлено, что интенсивное движение воздуха внутри камеры обеспечивается при производительности пылеуловителей 150 м3/мин. На рис. 4 представлены результаты расчета воздухораспределения в камере
В работе проведены исследования запыленности воздуха в загрузочных комплексах скиповых стволов №3 и №4 4 РУ.
Проведенные исследования фракционного и химического состава витающей и осевшей пыли позволили создать модель загрузочного комплекса, соответствующую натурным данным, что впоследствии позволило подоб-
Рис. 4. Линии тока движения воздуха в камере пи- рать наиболее эффектив-тателей при организации воздухозабора из ствола ные технические ре0ения и защитного короба по обеспечению провет-
ривания и обеспыливанию воздуха в загрузочных питателей при производительности комплексах стволов № 3 и №4 руд-каждого пылеуловителя 250 м3/мин. ника 4 РУ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Медведев И.И., Красноштейн А.Е. Аэрология калийных рудников. Свердловск, УрО АН СССР, 1990, 250 с.
2. Медведев И.И., Красноштейн А.Е. Борьба с пылью на калийных рудниках. М., «Недра», 1977. 192 е.. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Зайцев Артем Вячеславович - кандидат технических наук, младший научный сотрудник, Трушкова Надежда Анатольевна - инженер, телефон: (342) 216-75-02 Гришин Евгений Леонидович - младший научный сотрудник, traph@rambler.ru Исаевич Алексей Геннадьевич - кандидат технических наук, зав. сектором, aero alex@mail.ru
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук.
А
