CC BY
28
АКТУАЛЬНО // ACTUAL
| С. Б. Романченко // S. В. Romanchenko romanchenkosb@mail.ru
д-р техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник отдела 4.3. моделирования пожаров и нестандартного проектирования ФГБУ ВНИИПО МЧС России, Россия, 143903, Московская область, г Балашиха, мкр. ВНИИПО, д. 12. doctor of technical sciences, leading researcher of department 4.3. Fire modeling and non-standard design of Federal State Budgetary Institution VNIIPO MCHS of Russia, 12, microdistrict VNIIPO, Moscow Region, Balashikha, 143903, Russia
IAI
л'к
Щ В. Н. Костеренко // V. N. Kosterenko kosterenkovn@suek.ru
канд. физ.-мат. наук, начальник управления противоаварийной устойчивости предприятий АО «СУЭК», Россия, 115054, г. Москва, ул. Дубининская, 53, стр. 7.
candidate of physical and mathematical sciences, head of the enterprises emergency resistance department AO "SUEK", 53, bdg. 7, Dubininskaia St., Moscow, 115504, Russia
Щ А. А. Трубицин // A. A. Trubitsyn atrubitsyn@rambler.ru
д-р техн. наук, профессор, консультант по научной работе ООО «Горный-ЦОТ», НАО «НЦ ПБ», 650002, Россия, г. Кемерово, Сосновый бульвар, 1 doctor of technical sciences, professor, scientific work consultant of ООО "Gorny COT", NAO "NC PB", 1, Sosnovy boulevard, Kemerovo, 650002, Russia
■ С. С. Кубрин // S. S. Kubrin s_kibrin@mail.ru
заведующий лабораторией Геотехнологических рисков освоения недр, Институт проблем комплексного освоения недр РАН, Россия, 111020, Москва, Крюковский туп., 4
Head library of Geo technological risks of subsurface exploration, 4, Kryukovskiy tupik, Moscow, 111020, Russia
УДК УДК 622.807
ПРОЦЕССЫ СЕДИМЕНТАЦИИ ВЗРЫВООПАСНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
ПРИ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ДОБЫЧИ УГЛЯ EXPLOSIVE AEROSOLS SEDIMENTATION PROCESSES WITH MODERN COAL MINING TECHNOLOGIES
Рассмотрены экспериментальные исследования определения уровней запыленности воздуха и интенсивности пылеотложения в выработках выемочных участков, которые проветриваются по схемам с выдачей исходящей струи в конвейерную выработку по п. 135 действующих Правил безопасности. Применен метод одновременных исследований динамики концентрации пыли по длине выработок с измерениями динамики массы и интенсивности отложений пыли на 50-метровом участке штрека, примыкающего клаве. В ходе проведения измерений места расположения подложек варьировались. Получены данные по замерам масс отложения пыли: вдоль обоих бортов выработки; с помощью нескольких подложек, расположенных в «одной точке» измерений; изменения суммарной массы отложений пыли в нескольких сечениях вдоль конвейерного штрека с исходящей струей воздуха. Выявлены существенные отличия в интенсивности отложения пыли в различных точках 50-метровых участков выработок, содержащих внутренние источники выделения пыли. Целью работы является совершенствование существующих и создание новых методов оперативного контроля уровня пылеотложений с целью определения взрывоопасных состояний горных выработок и периодичности работ по нейтрализации взрывчатых свойств угольной пыли. Experimental studies are considered of air dust levels and the intensity of dust sedimentation at the extraction site openings which are ventilated according to the schemes with directing the outlet stream into the conveyor gallery according to paragraph 135 of the current safety regulations. Method of dust concentration dynamics along the opening length simultaneous studies with measurements of dust deposits mass and sedimentation intensity dynamics along the 50 meter of the roadway, adjacent to the longwall face is applied. In the course of measurements, the arrangement of the plates was varied. Data on the deposited dust mass were obtained:
6 научно-технический журнал № 2-2018
ВЕСТНИК
along both walls of the opening; with several plates located in the "one point" of measurement; on change of the total mass of deposited dust at different sections along the conveyor gallery with the outlet air stream. Significant differences are disclosed in the intensity of dust sedimentation at different points of 50-meter long opening sections containing internal sources of dust emission. The aim of the work is to improve the existing methods and to create new ones for on-going control of dust sedimentation with the aim to determine explosive conditions of mine workings and to establish the frequency of work to neutralize the explosive properties of coal dust.
Ключевые слова: УГОЛЬНЫЙАЭРОЗОЛЬ, ДИСПЕРСНЫЙ СОСТАВ, ВЗРЫВООПАСНОСТЬ, ПРЕДЕЛ ВЗРЫВАЕМОСТИ, КАМЕННЫЙ УГОЛЬ, КОНЦЕНТРАЦИЯ ПЫЛИ, ДИНАМИКА ЗАПЫЛЕННОСТИ, МАССА, ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЫЛЕОТЛОЖЕНИЯ, СХЕМЫПРОВЕТРИВАНИЯ, СТРУЯ ВОЗДУХА Key words: COAL AEROSOL, PARTICULATE COMPOSITION, EXPLOSION DANGER, EXPLOSIVE LIMIT, COAL, COAL DUST CONCENTRATION, DUST CONTENT DYNAMICS, MASS, INTENSITY, DUST SEDIMENTATION, VENTILATION CIRCUIT, AIR STREAM
Взрыв угольной пыли1 является событием, для возникновения которого необходимо наличие в ограниченном пространстве горючего аэрозоля, окислителя (02), а также мощного первоначального инициатора воспламенения [1-4]. Необходимо отметить, что взрывная реакция горения угольной пыли возникает только в случае нахождения твердых диспергированных частиц в аэрозольном (взвешенном) состоянии. При этом аэрозоли, образуемые при основных производственных операциях даже в максимально-разовых значениях имеют концентрацию (Сшт) в 200-1000 менее нижнего предела взрываемости (НПВ или НКПР2).
В этом случае формирование опасных по взрыву пыли условий в шахтах происходит при последовательном протекании процессов:
- образование угольных аэрозолей в концентрациях ниже НКПР и их отложение по сети горных выработок;
- накопление в течение некоторого периода времени отложений пыли, советующей такому количеству пыли, нахождение которой бы во взвешенном состоянии представляло бы собой взрывоопасную концентрацию (на практике необходимо накопление пылеотложений в 2-3 раза выше НКПР)\
- наличие мощного импульса давления («толчка»), способного повторно перевести отложившуюся пыль в аэрозольное состояние3.
1 Под взрывом угольной пыли понимается цепная химическая реакция переноса пламени в выработке за счет воспламенения горючих газов, выделяющихся при термодеструкции витающих угольных частиц. Фактически «взрыв угольной пыли» является взрывом летучих веществ (газов).
2 По ГОСТ12.1.041-83 - нижний концентрационный предел распространения пламени.
3 Для фактического возникновения взрыва угольного аэро-
золя кроме условия >НКПР необходим еще мощный ис-
Исходя из сказанного, взрыв пыли в угольной шахте является сложным событием (Ех), представленным на рисунке 1.
Рисунок 1 - Возникновение взрыва угольной пыли в горной выработке
Figure 1 - The occurrence of coal dust explosion in the mine opening
Возникновение события E может быть
x
представлено в виде логического умножения (коньюнкции) 9 элементарных событий: образование угольного аэрозоля - событие А;, седиментация угольной пыли - событие С; накопление пылеотложения выше НКПР- Я; отсутствие качественной нейтрализации взрывоопасных свойств - (инверсия от функции нейтрализации О); мощного источника перепада давлений4 - В\ перевода отложившейся пыли в аэрозольное состояние А2\ наличие источника воспламенения -И\ ограниченности пространства - П и наличие достаточного количества окислителя - событие
Для условий угольных шахт две последние логические переменные П и 02 всегда равны истине - 1. С учетом этого5 возникновение взры-
точник воспламенения.
4 На практике скачок давлений происходит вследствие локальной вспышки метана или в ходе ведения технологических взрывных работ.
5 Для операции логического умножения это эквивалентно сокращению данных переменных.
ва угольного аэрозоля выражается логической функцией:
В соответствии с матрицей истинности для логических операций выражение Ех будет истинно - равно 1 (т.е. взрыв состоится), если произойдут все события, то есть при равенстве (1) всех переменных, входящих в (1), и, соответственно, для предотвращение взрыва, достаточно, если хоть одно из перечисленных событий не состоится, то есть при обращении в ноль хотя бы одной из логических переменных А/, С; Я; В\ А2или при равенстве(1) переменной О (наличие качественного осланцевания).
На практике 5,6,7^ в качестве численной характеристики переменной Я из выражения (1) используется показатель Р1 - интенсивность пылеотложения в горных выработках (г/м3сут). Показатель Р1 рассчитывается на основе экспериментального определения разницы концентрации пыли в двух сечениях выработки или по количеству пыли, отложившейся на подложки. В первом случае экспериментально определяются величины С1 и С2 - средняя по сечению концентрация пыли на входе в контролируемый участок и на выходе из него. РасчетР1 проводится:
где Ах - расстояние в метрах между замерными точками 1 и 2 (ориентировочно 40м)\ Б-средняя площадь поперечного сечения выработки,.«2; /-продолжительность замера в сутках; q - объем воздуха, прошедший через выработку за время замера, м3.
Обязательным условием для использования формулы (2) является выполнение соотношения С1 > С2. При этом необходимо отметить, что возможности применения переносных пылемеров до настоящего времени не могут обеспечить продолжительность замера6 более суток (г>1). Стационарные измерители запыленности, наряду с высокой погрешностью измерений, размещаются под кровлей и не обеспечивают замеры средней по сечению концентрации пыли.
Во втором случае интенсивность пылеотложения Р1 определяется по формуле:
6 Исключение составляет пылемер С1Р-10 с временем измерения без подзарядки до 40 часов.
где Ъ - ширина выработки по почве, м\ М-масса осевшей на подложки пыли, г; F-суммарная площадь подложек, м2, М - массы пыли, собранной с подложек.
Для технологий добычи угля второй половины XX века значения Pt из выражения (2) и (3) принимались постоянными для 50-метрового участка вентиляционного штрека. На последующие 150 м величина Pt уменьшалась в 3,5 раза и также считалась равной константе [5, 7] Схемы проветривания выемочных участков (ВУ) предполагали подачу свежей струи к лаве по транспортной выработке и отводу исходящей струи по вентиляционной выработке (штреку, печи), не содержавшей внутренних источников образования пыли. Современные технологии привели к принципиальным изменениям схем проветривания ВУ, что нашло отражение в п.135 действующих ПБ В]: «проветривание транспортных горных выработок, оборудованных ленточными конвейерами... должно осуществляться обособленной струей воздуха или исходящей струей воздуха» (рисунок 2).
Рисунок 2 - Направление воздушной струи, места пылеобразования и пылеподавления
(на примере комплекса JOY 7LS): 1,2- шнек и резцы, орошение «под резец»;
3 - форсунки на поворотных редукторах;
4 - форсунки на корпусе комбайна; 5 - пылевыделении с секций крепи и секционное орошение; 6 - точки пылеобразования, пылеподавления и седиментации пыли в выработке с исходящей струей воздуха (вариант по п.135 ПБ) Figure 2 - Air stream direction, dust formation and dust suppression spots on example of JOY 7LS complex): 1,2- auger and cutters, water spraying 'under the cutter'; 3 - nozzles on swing gearboxes; 4 - nozzles on a machine body;
5 - dust emission from support sections and section watering;
6 - dust formation, dust suppression and dust sedimentation spots in the opening with the outlet air stream (variant according
to item 135 ofSafety Rules)
Как видно из рисунка 2, выдача исходящей струи воздуха производится по конвейерному штреку и процессы перемещения и осаждения пыли из лав происходят в выработках, содержащих многочисленные источники выделения пыли в местах дробления и перегрузки угля. Ленточный конвейер также представляет собой
Свекм стоуа »озлухл
рассредоточенный на всю длину выработки источник пылевыделения. В этом случае применение формул (2) и (3), а также принятие величины P=const в конвейерных выработках не обосновано как с нормативной, так и с практической стороны.
Фактическая динамика перемещения и седиментации угольных аэрозолей для высокопроизводительных участков измерялась специалистами АО «СУЭК-Кузбасс» на шахте им. С.М.Кирова в конвейерной печи лавы 25-96 (выработка с исходящей струей воздуха). В ходе измерений использовались две схемы расположения подложеки измерительных приборов:
в двух контрольных сечениях на входе выработки (№ 1- в 5 метрах от перегруза с лав-ного перегружателя BSL на ленточный конвейер 4ЛЛТ-1200-2П - рисунок 3) и на расстоянии 25 м от входа (сечение № 2) размещались по 6 подложек (по 3 с правого и левого бортов выработки) по схеме на рисунке 2 (групповое расположение подложек). Подложки располагались в непосредственной близости одна от другой - «в
стык». Для контроля концентрации витающей пыли в указанных сечениях №1 и №2 (рисунок 2) размещались гравиметрические пылемеры, измерявшие величины С1 и С2 соответственно;
между двумя контрольными сечениями (№ 1- в 10-20 м от перегруза с лавного перегружателя BSL на ленточный конвейер 4ЛЛТ-1200-2П) и на расстоянии 40 м от входа (сечение № 2) размещались 10 подложек (по 5 с правого и левого бортов выработки) с расстоянием между подложками 10 м по схеме на рисунке 3 (рассредоточенное по длине выработки расположение подложек). Средние значения массы отложившейся пыли в указанных сечениях - М1 и М2.
В обобщенном виде взаимосвязь концентрации пыли с средним по сечению значением массы отложения пыли на подложки приведена в таблице 1.
Для всех измерений на качественном уровне отмечено соответствие роста или убывания концентрации пыли с ростом/убыванием массы отложившейся пыли на подложки в данном сечении. Как видно из таблицы 1, при выдаче ис-
If <7X9)10,1-0,5» ®
® \ © \
5M \ \ Точка контроля Точка контроля
Обозначения :
©•••с Подложки А Стационарный д Контрольный
^ измеритель W пылемер
концентрации пыли
Рисунок 3 - Схема «группового» расположения подложек и приборов контроля запыленности воздуха Figure 3 - Scheme of "group" location of the plates and air dust control instruments
Рисунок 4 - Схема «рассредоточенного по длине выработки» размещения подложек и приборов контроля
запыленности воздуха Figure 4 - Scheme of"distributed along the opening" plates and air dust control instruments location
Таблица 1. Изменение концентрации пыли и средней по сечению массы пылеотложения в контрольных точках (в соответствии с рисунком 3) Table 1. The change in the dust concentration and the average dust weight in the cross section at the control
points (in accordance with Figure 3)
Дата Концентрация пыли в контрольных точках, мг/м3 Средняя масса отложения пыли в сечении, г
CIP-10 (I) АЭРА
С, с, М,
13.02 40,0 34,7 25,7 н/д 0,0846 0,0713
10.03 22,1 14,4 19,4 10,5 0,063 0,0374
17.03 21,5 28,5 18,3 25,3 0,1632 0,3528
23.03 46,8 43,7 48,2 31,0 0,1848 0,1496
30.03 29,9 21,4 24,2 16,8 0,3029 0,1703
05.04 39,1 31,1 25,2 16,3 0,3230 0,3063
ходящей струи воздуха по конвейерному штреку возможны ситуации, когда концентрация пыли С2 на выходе из контролируемого участка выработки выше, чем концентрация С1 на входе (таблица 1, строка 3). Соотношение С2 > С1 (таблица 1) сопровождалось ростом массы пылеотложения вдоль контролируемого участка (М2>М]).
При размещении подложек по схеме на рисунке 3 (схема 3) исследован разброс значений массы отложения пыли на 3-х подложках, расположенных в одной точке, а также рассмотрены замеры масс отложения пыли по правому и левому бортам (в пределах одного сечения). Три подложки, расположенные рядом («в стык»), образовывали одну точку контроля. По схеме 3 выделены 4 точки контроля: точки 1 и 2 - в первом сечении выработки («вход») и точки Зи4во втором сечении («выход»). В каждой точке контроля располагалось по 3 подложки:
точка 1 (сечение «вход») - подложки №1; №2; №3;
точка 2 (сечение «вход») - подложки №4; №5; №6;
точка 3 (сечение «выход») - подложки №7; №8; №9;
точка 4 (сечение «выход») - подложки №10; №11; №12;
Масса отложения пыли на подложки (при размещении подложек по схеме 3) представлена
в таблицах 2иЗ.
Как видно из таблиц 2 и 3 при расположении 3-х подложек в одной точке контроля отмечен существенный разброс в пылеотложении. В численном (табличном) представлении разница в отложении пыли в режиме «в одной точке» приведен в таблицах 4и5.
Как видно из таблиц 4и5, при расположении 3-х подложек в одной точке контроля в 50% замеров отклонения замеров с максимальной массой отложения пыли от замеров с минимальной массой (все подложки расположены рядом «в одной точке») превышают 45 %. Максимальное отклонение для сечения «вход» составило 745 %, а для сечения «выход» - 1786,4 %. Диапазон отклонения замеров с минимальной массой пыли от замеров с максимальной массой (в той-же точке) для указанной половины замеров находится в пределах 1,5-8,5 раз (сечение «вход») и 2,0-18,9 раз (сечение выход). Средняя относительная погрешность измерения массы пыли для подложек в сечении «вход» составляет 85,9 % (таблица 5.3), а в сечении «выход» -181,9 %. Это указывает на крайне низкий уровень представительности пробы, отобранной как в одной, так и в нескольких подложках в сечении, и делает крайне проблемной расстановку стационарных измерителей массы пыли в выработках: даже при незначительном изменении их
Таблица 2. Массы отложения пыли на подложках в первом сечении («вход») Table 2. Mass of dust deposition on substrates in the first section ("input")
Дата Масса осевшей пыли на подложках в контрольных точках (сечение «вход»), г
Точка 1,подложки Точка 2, подложки Среднее по сечению
1 2 3 Среднее 4 5 6 Среднее
13.02 0,0170 0,0146 0,0200 0,0172 0,0078 0,0108 0,0144 0,011 0,0141
28.02 0,0457 0,0474 0,0545 0,0492 0,1003 0,1368 0,1136 0,1169 0,08305
10.03 0,0048 0,0145 0,0059 0,0084 0,0137 0,0098 0,0143 0,0126 0,0105
17.03 0,0097 0,0114 0,0820 0,03437 0,0184 0,0157 0,0226 0,0189 0,0272
Дата Масса осевшей пыли на подложках в контрольных точках (сечение «вход»), г
Точка 3,подложки Точка 4, подложки Среднее по сечению
№ 7 № 8 № 9 Среднее № 10 № 11 № 12 Среднее
13.02 0,0115 0,0113 0,0221 0,01497 0,0106 0,0123 0,0146 0,0125 0,01389
28.02 0,0541 0,0568 0,0506 0,05383 0,0290 0,0238 0,0507 0,0345 0,0441
10.03 0,0017 0,0026 0,0123 0,00553 0,0064 0,0089 0,0055 0,00693 0,00623
17.03 0,0059 0,0044 0,0830 0,0311 0,0987 0,0846 0,0762 0,0865 0,0588
Таблица 3. Массы отложения пыли на подложках во втором сечении («выход») Table 3. Mass of dust deposition on substrates in the second section ("output")
Актуально
Таблица 4. Разброс массы пылеотложения (подложки в сечении «вход») Table 4. The spread of the mass of dust (the substrate in the section "input")
Дата Относительная разница массы осевшей пыли на подложках в контрольных точках, %
Точка 1 Точка 2
Максимум, % Средняя,% Максимум, % Средняя,%
13.02 36,9 19,2 84,6 61,6
28.02 19,3 11,5 36,4 24,9
10.03 202,0 112,5 45,9 42,9
17.03 745,4 381,5 43,9 32,7
Средняя погрешность определения массы пылеотложения в сечении,% 85,9
Таблица 5. Разброс массы пылеотложения (подложки в сечении «выход») Table 5. The spread of the mass of dust (the substrate in the cross-section "output")
Дата Относительная разница массы осевшей пыли на подложках в контрольных точках, %
Точка 3 Точка 4
Максимум, % Средняя,% Максимум, % Средняя,%
13.02 95,6 48,2 37,7 26,9
28.02 12,3 9,6 113,0 67,4
10.03 623,5 338,2 61,8 39,1
17.03 1786,4 905,2 29,5 20,3
Средняя погрешность определения массы пылеотложения в сечении,% 181,9
Рисунок 5 - Распределение замеров массы пыли на подложках на входе выработки (в соответствии с табл.2). По оси абсцисс: 1;2;3 - подложки, составляющие единую точку измерений. По оси ординат - масса пыли в г. Сокращения : л.б. - левый борт выработки; пр.б. - правый борт
Figure 5 - Distribution of dust mass measurements on the plates at the opening entrance (in accordance with Table 2). On the abscissa axis: 1; 2; 3 - plates constituting a single point of measurement. The ordinate axis represents the mass of dust in gramms. Abbreviations: l.b.- opening left wall; pr.b. - right wall
положения (15-30 см) возможны существенные изменения в массе отложения пыли за счет случайных факторов (падение угольного или породного штыба с кровли или бортов, падение частиц сланцевой пыли, влаги и т.д.).
Общий разброс замеров массы отложив-
Рисунок 6 - Результаты измерений с максимальными отклонениями в массе пыли «в одной точке» и вдоль различных бортов в том же сечении Figure 6 - The measurement results with the maximum deviations in the mass of dust "at one spot" and along different walls at the same cross-section
шейся пыли на подложках (3 подложки в одной точке измерений, расположенные «в стык») для входа выработки (таблица 2) приведен на рисунке 5, а измерения с максимальным разбросом результатов выделены на рисунке 6.
Аналогичные данные для сечения на выходе из контрольного участка (таблица 3) приведены на рисунках 7и8.
научно-технический журнал № 2-2018 Jk JL
ВЕСТНИК 11
0.1
■■ iv'. ' l! ВЫХОД
ИЭ«г "Л,6. вы'ОД
измЗ - л.б. выход
ИЭЛЛ4 - Л.б. выход
язм! 'Пр.Б. выход
иэм2 -rip.6. выход
— Ж ИЭМЗ 'Лр.6. выход
— изл%4 - пр.а. выход
Рисунок 7 - Распределение замеров массы пыли на подложках на входе выработки (в соответствии с табл.З). По оси абсцисс: 1;2;3 - подложки, составляющие единую точку измерений. По оси ординат - масса пыли в г Figure 7 - Distribution of dust mass measurements on the plates at the opening entrance (in accordance with Table 3). On the abscissa axis: 1; 2; 3 - plates constituting a single spot of measurement. The ordinate axis is the dust mass in grams
Вторая группа замеров, проведеная по схеме на рисунке 4 (схема 4), позволила выявить закономерности изменения массы отложившейся пыли на контролируемом участке конвейерной выработки (с шагом 10 м), а также выявить зависимость массы пылеотложения при размещении подложек вдоль различных бортов выработки (справа и слева). В данной группе измерений (рисунок 4) подложки №1 - №5 располагались вдоль левого борта выработки (по ходу вентиляционной струи) с шагом 10м, а подложки с номерами №6 - №10 вдоль правого борта. При этом каждая пара подложек (№1 и №6; №2 и №7 и т.д.) размещалась одна напротив другой в одном сечении выработки. Результаты измерений приведены в таблицах 6и7.
Как видно из таблицы 6, замеренные массы отложения пыли у левого борта в 84 % случаев значительно выше измеренной массы пылеотложения у правого борта (в том же сечении). Среднее превышение измеренной массы пылеотложений составило 261 %, то есть измеренная масса отложения пыли у разных бортов (в том-же сечении отличается в 3,6 раза при максимальном отклонении в 18 раз (строка 03.05, сечение 1-5, таблица 6).
Распределение вдоль выработки измеренной массы пылеотложения на подложках, расположенных соответственно вдоль левого и правого бортов, а также суммарная измеренная масса отложения пыли в сечении, приведены на рисунках 9-14.
Таким образом, для схем проветривания высокопроизводительных выемочных участков, предполагающих выдачу исходящей струи в
Рисунок 8 - Результаты с максимальными отклонениями в замерах массы пыли «в одной точке» и вдоль различных бортов в том же сечении на выходе из выработки Figure 8 - The results with the maximum deviations in the measurement of the dust mass "at one point" and along different walls in the same cross-section at the exit from the opening
транспортную выработку с внутренними источниками выделения пыли, отмечена существенная неравномернось седиментации пыли вдоль 50-метрового участка штрека в пределах контрольных сечений. Основные результаты проведенных экспериментальных исследований сводятся к следующему:
1. Масса отложения пыли при размещении встык 3-х подложек существенно различается и далека от постоянной величины. Для 50 % замеров массы пыли на рядом размещенных подложках отличалась в 1,5-8,5 раз (сечение «вход») и 2,0-18,9 раз (сечение выход). Средняя относительная погрешность измерения массы пыли для подложек в сечении «вход» составляет 85,9 %, а в сечении «выход» -181,9 %.
2. Отложения пыли в конвейерных выработках вдоль правого и левого бортов существенно отличаются, ив 84% случаев пылеотложение вдоль левого борта выше массы пылеотложения у правого борта в 3,6 раза, при максимальном отмеченном отклонении в 18 раз (в том-же сечении выработки).
3. Проведенные исследования 2017 года по двум схемам размещения подложек (рисунок 3 и рисунок 4) указывают на крайне низкий уровень представительности пробы, отобранной как на одной, так и на нескольких подложках при вариации их положения в переделах контрольных сечений и вдоль выработки. При минимальном изменении положения датчика/подложки (на 0,15- 0,30 м) в выработке возможны существенные изменения в массе отложения пыли за счет случайных факторов: падение угольного или породного штыба с кровли или бортов, попадание
Таблица 6. Разброс измеренных пылеотложений на подложках, расположенных вдоль различных бортов выработки Table 6. The spread of measured dust deposition on substrates located along different
sides of the formation
Дата Сечение* Масса пылеотложения по бортам выработки, г Соотношение** (</>) Разница, Суммарная масса в сечении, г
Левый Правый г %
23.03 1-6 0,0613 0,1235 < 0,0622 101 0,1848
2-7 0,0516 0,2115 < 0,1634 316 0,2631
3-8 0,0350 0,1670 < 0,1320 377 0,2020
4-9 0,0840 0,0656 > -0,0184 -21 0,1496
5-10 0,0216 0,0618 < 0,0402 186 0,0834
30.03 1-6 0,0765 0,2264 < 0,1499 196 0,3029
2-7 0,0955 0,1814 < 0,0859 90 0,2769
3-8 0,0610 0,1245 < 0,0635 104 0,1855
4-9 0,0358 0,1345 < 0,0987 276 0,1703
5-10 0,0284 0,0597 < 0,0313 110 0,0881
05.04 1-6 0,0815 0,2415 < 0,16 196 0,3230
2-7 0,0715 0,2118 < 0,1403 196 0,2833
3-8 0,0518 0,0918 < 0,04 77 0,1436
4-9 0,0936 0,0835 > -0,0101 -11 0,1771
5-10 0,0348 0,2715 < 0,2367 680 0,3063
19.04 1-6 0,0931 0,2746 < 0,1815 195 0,3677
2-7 0,0873 0,1517 < 0,0644 74 0,2390
3-8 0,0643 0,1218 < 0,0575 89 0,1861
4-9 0,0563 0,2635 < 0,2072 368 0,3198
5-10 0,1138 0,0814 > -0,0324 -28 0,1952
27.04 1-6 0,0854 0,1955 < 0,1101 129 0,2809
2-7 0,0935 0,1478 < 0,0543 58 0,2413
3-8 0,0735 0,1355 < 0,062 84 0,2090
4-9 0,0698 0,6712 < 0,6014 862 0,7410
5-10 0,0318 0,3566 < 0,3248 1021 0,3884
03.05 1-6 0,0531 0,9550 < 0,9019 1698 1,0082
2-7 0,0418 0,1062 < 0,0644 154 0,1474
3-8 0,0856 0,0537 > -0,0319 -37 0,1393
4-9 0,0217 0,0489 < 0,0272 125 0,0706
5-10 0,0118 0,0318 < 0,02 169 0,0436
* -в соответсвии с обозначениями на рисунке 4.2;
** - соотношение измеренных масс отложения пыли у левого и правого бортов выработки.
частиц ранее нанесенной сланцевой пыли, влаги и т.д.
Формулы (2) и (3) для расчета параметра Р1 в приложениях к ПБ [5,7], были предложены для технологий угледобычи с выдачей исходящей струи из лавы по вентиляционной выработ-
ке. Применение данных формул в конвейерных выработках при новых технологиях и схемах проветривания ВУ не является обоснованным и требует существенной корректировки на основании теоретико-экспериментальных исследований.
Таблица 7. Распределение измеренной массы пыли вдоль выработки от сечения «вход» до сечения
«выход»
Table 7. Distribution of the measured dust mass along the output from the section "inlet" to the section
"outlet"
Дата Средняя измеренная масса отложения пыли (вход и выход на контрольном участке), г Характеристика динамики массы п/о по длине выработки
т. 1 (вход) т. 2 (выход)
23.03 0,1848 0,1496 Рост и стабилизация массы п/о на 30 м, снижение на последних Юм, суммарное снижение на 54,9%
30.03 0,3029 0,0881 Снижение массы п/о на 30 м на 43%, резкое снижение на последних 10м, суммарное снижение на 70,1%
05.04 0,3230 0,3063 Снижение массы п/о на 20 м на 55%, рост на последних 20 м на 51%; Суммарно: Мвход=Мвыход ; (-5%)
19.04 0,3677 0,1952 Снижение - рост - снижение; Суммарно: «вход» - «выход» снижение на 47%
27.04 0,2809 0,3884 Снижение - резкий рост; Превышение массы п/о на выходе на 38% над входом
03.05 1,0082 0,0436 Резкое снижение массы п/о на первых 10 м' Монотонное снижение массы п/о на последних 30 м; Суммарное снижение на 96%
Рисунок 9 - Распределение измеренной массы пылеотложения (ось Y, граммы) на подложках вдоль выработки (ось X, метры) для измерений 20.03.2017
Figure 9 - Measured dust sedimentation mass distribution (axis Y, grams) on the plates along the opening (axis X, meters) formeasurements on 20.03.2017
Рисунок 10 - Распределение измеренной массы пылеотложения (ось У, граммы) на подложках вдоль выработки (ось X, метры) для измерений 30.03.2017
Figure 10 - Measured dust sedimentation mass distribution (axis Y, grams) on the plates along the opening (axis X, meters) formeasurements on 30.03.2017
Рисунок 11 - Распределение измеренной массы пылеотложения (ось Y, граммы) на подложках вдоль выработки (ось X, метры) для измерений 05.04.2017
Figure 11 - Measured dust sedimentation mass distribution (axis Y, grams) on the plates along the opening (axis X, meters) formeasurements on 05.04.2017
Рисунок 12 - Распределение измеренной массы пылеотложения (ось У, граммы) на подложках вдоль выработки (ось X, метры) для измерений 19.04.2017
Figure 12 - Measured dust sedimentation mass distribution (axis Y, grams) on the plates along the opening (axis X, meters) formeasurementson 19.04.2017
14
л
Актуально
Рисунок 13 - Распределение измеренной массы пылеотложения (ось Y, граммы) на подложках вдоль выработки (ось X, метры) для измерений 27.04.2017
Figure 13 - Measured dustsedimentation mass distribution (axis Y, grams) on the plates along the opening (axis X, meters) formeasurements on 27.04.2017
Рисунок 14 - Распределение измеренной массы пылеотложения (ось У, граммы) на подложках вдоль выработки (ось X, метры) для измерений 03.05.2017
Figure 14 - Measured dust sedimentation mass distribution (axis Y, grams) on the plates along the opening (axis X, meters) formeasurements on 03.05.2017
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Романченко С.Б., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н. Пылевая динамика в угольных шахтах. М.: Горное дело, 2011. 256 с.
2. Лебецки К. А., Романченко С. Б. Пылевая взрывоопасность горного производства. М.: Горное дело, 2012. 464 с.
3. Cybulski W. Wybuchy pylu wçglowego i ich zwalczanie. Katowice : "Sl^sk", 1973.451 s.
4. Lebecki.K.Zagrozenia pyiowe w gôrnictwie.Katowice : GÎowny Instytut Gôrnictwa, 2004, 399 s.
5. Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 3. Инструкция по борьбе с пылью и пылевзрывозащите / Гос-гортехнадзор России. Липецк: Липецкое издательство, 1999. 109 с.
6. Правила безопасности в угольных шахтах: М.: Ростехнадзор (Приказ Ростехнадзора № 550 от 19.11.2013), зарегистрированы в Министерстве юстиции Российской Федерации 31.12.2013, № 30961.
7. Инструкция по борьбе с пылью в угольных шахтах. Введена в действие приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14.10. 2014 г. №462.
REFERENCES
1. Romanchenko, S.B., Rudenko, Yu.F., & Kosterenko, V.N. (2011). Pylevaia dinamika v ugolnykh shakhtakh [Dust dynamics in coalmines], Moscow: Gornoie delo [in Russian],
2. Lebetski, K.A., & Romanchenko, S.B. (2012). Pylevaia vzryvoopasnost gornogo proizvodstva [Mining dust explosion danger], Moscow: Gornoie delo [in Russian],
3. Cybulski W. (1973). Wybuchypylu wçglowego iich zwalczanie. Katowice : "Slqsk"[in Polish],
4. Lebecki.K. (2004). Zagrozenia pyiowe w gôrnictwie. Katowice : Giowny Instytut Gôrnictwa [in Polish],
5. Pravila bezopasnosti v ugolnykh shakhtakh. Kniga 3. Instruktsiia po borbe s pyliu i vzryvozashchite [Safety rules in coal mines. Book 3. Dust control and dust explosion protection guidebook], (1999). Lipetsk: Gosgortekhnadzor Rossii [in Russian],
6. Pravila bezopasnosti v ugolnykh shakhtakh [Safety rules in coal mines], (2013). Moscow: Rostekhnadzor [in Russian],
7. Instruktsiia po borbe s pyliu v ugolnykh shakhtakh [Dust control in coal mines guidebook]. Put into effect by the order ofthe Federal Service for Ecological, Technological and Nuclear Supervision on 14.10.2014 [in Russian],
15
