CC BY
42
----------------------------- © С.В. Г.А. Поздняков Г.О. Петрунин,
2007
УДК 622.
Г.А. Поздняков Г. О. Петрунин
ДИНАМИКА КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛЕГАЗОВЫХ АЭРОЗОЛЕЙ В ДЛИННЫХ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТКАХ, ПРОВОДИМЫХ БУРОВЗРЫВНЫМ СПОСОБОМ
Отбойка породы и угля от горного массива буровзрывным способом сопровождается образованием в призабойной зоне пылегазового облака, которое постепенно вытесняется свежей вентиляционной струей, при этом смешивается с последней, что приводит, с одной стороны, к снижению концентрации пыли и газа в облаке, а с другой стороны - к растягиванию этого облака, т.е. к увеличению его протяженности.
Пылевое облако содержит пыль крупных фракций, интенсивно оседающую по длине выработки и более мелкую респирабельную пыль (<5 мк), практически не выпадающую из вентиляционного потока.
Г азовое облако, образующееся при взрывных работах, состоит из метана и взрывных ядовитых газов, содержащих окислы азота и углерода. Оба этих облака представляют одно целое - аэродисперс-ную систему, состоящую из пыли и ядовитых газов. Имея большую сорбционную способность, пыль поглощает ядовитые газы и является в большинстве случаев основным носителем ядовитым газовых компонентов [1].
Основной способ нормализации рудничной атмосферы - интенсивное проветривание, т.е. определения количества воздуха, необходимого и достаточного для проветривания выработки в течение заданного промежутка времени. Задаваемое время проветривания ограничено нормативами [1, 2]. В связи с этим целью работы явилось определение фактического содержания пылегазовых продуктов взрыва в атмосфере выработки после отбойки и их соответ-
ствия предельно допустимым концентрациям (ПДК), регламентируемых нормативными документами [2, 3, 4]. Необходимость выполнения этих исследований вызвана коэффициентом частоты заболевания проходчиков пневмокониозами. Сравнительный анализ, выполненный рядом институтов гигиены труда, показал, что заболевания органов дыхания проходчиков в 2,5-3 раза выше, чем у контрольной группы, а также значительно повышены острые желудочно-кишечные заболевания (в 2,5-3,5 раза), заболевания периферической нервной системы (в 1,7-2,5 раза), сердечно-сосу-дистой системы организма (в 1,5-2,5 раза). [5, 6].
Для проведения исследований были выбраны три наиболее характерные выработки, одна из которых и проводилась по газовому выбросоопасному пласту, а две другие в массивах без содержания метана (табл. 1).
Параметры проветривания выработок (табл. 2) были рассчитаны в соответствии с «Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт» [3] и требований «Правил безопасности» [2].
Методика выполнения работы заключалась в следующем. Перед проведением взрывных работ в выработке определялись фактические аэродинамические параметры (рисунок, табл. 2): скорость движения вентиляционной струи на выходе из трубопровода (У:, Ql), на расстоянии 100 м от забоя (Уь Q3). Замеры аэродинамических параметров и концентраций примесей (отбор проб воздуха) производились сотрудниками шахты и ВГСЧ под методическим руководством авторов статьи. Результаты исследований динамики пылегазовых аэрозолей приведены в табл. 3.
Как видно из таблицы (п. 1-7) при комплексном гидрообеспыливании и параметрах проветривания, соответствующих нормативам, запыленность воздуха рабочей зоны в 6-10 раз превышает ПДК. Концентрация газовых продуктов взрыва (СО, N02) снижается до уровней ПДК только при применении водовоздушных завес в комплексе с орошением призабойной зоны и специальной забойки. При отпалке без водовоздушных завес концентрация газовых примесей в 2-3 раза превышает ПДК.
На удалении 100 м от забоя (табл. 3., п.8-14) в связи со взвешиванием отложившейся пыли ударной волной взрыва даже при комплексе средств пылеподавления, запыленность воздуха практически не изменяется и в 6-8 раз превышает ПДК (табл. 3, п.9-14, ш. «Западная»).
298
Характеристика тупиковых выработок
№ п/п Характеристические параметры Места проведения испытаний
ЗАО "Донкокс" ш. "Западная", конвейерный штрек №406 ОАО ш."Обуховскаяи, конвейерный штрек №24 УК "Алмазная" ш. "Гуковская", магистральный конвейерный уклон
1 Разрушаемый массив пласт \3 «Суходольский»; кровля - аргиллит (=3,0; почва - алевролит (=5-6 пласт - антроцит кровля - ьесчаник (=12-14; почва - сланец песчаный £=8-10 пласт - антроцит кровля - сланец песчаный (=4-5; почва - сланец песчаный (=7
2 Способ проведения выработки Буровзрывной в режиме сотрясательного взрывания Буровзрывной Буровзрывной
3 Сечение выработки, м2: -в проходке -в свету 15,9 12,8 14.4 12.5 I 00 ^
4 Тип крепи АП-13,8 АП-15,5 АП-18,3
5 Длина выработки, м 500 680
6 Тип ВВ Т-19 Ам. 6-ЖВ Ам. 6-ЖВ
7 Расход ВВ за цикл, кг 28,8 43,1 44
8 Тип вентилятора местного проветривания ВМ-8М СВМ-6 ВМ-6М
9 Способ борьбы с газопылевыми выбросами - Гидрообеспыливание; - Бурение с промывкой; - Орошение призабойной зоны; - Водовоздушные завесы - Бурение с промывкой; - Орошение призабойной зоны; - Бурение с промывкой; - Орошение призабойной зоны;
Параметры проветривания выработок
Места проведения испытаний
№ п/п Показатели проветривания ЗАО "Донкокс" ш. "Западная", конвейерный штрек №406 ОАО ш. "Обуховская", конвейерный штрек №24 УК "Алмазная" ш. "Гуковская", магистральный конвейерный уклон
1 Способ проветривания Нагнетательный Нагнетательный Нагнетательный
2 Количество воздуха (мЗ/мин):
- поступающего за счет общешахтной депрессии к ВМП; 930 1580 540
- подаваемого ВМП в выработку; 446 528 286
- подаваемого в забой 168 234 223
3 Скорость движения воздуха в замерных сечениях, м/с 680
I -V! 0,21 6,5* 0,25
II-У2 0,3 0,43 0,25
III 0,73 0,7 0,32
Примечание: * - в зоне действия свободной турбулентной струи
300
Динамика концентрации пылегазовых продуктов взрыва
Места отбора проб
№ п/п Время отбора проб после взрывания, мин ЗАО "Донкокс" ш. "Западная", конвейерный штрек №406 ОАО ш.нОбуховская", конвейерный штрек №24 УК "Алмазная" ш. "Гуковская", магистральный конвейерный уклон
Концентрация
пыли, г/м3 £ О г 0 я» * пыли, г/м3 *! о О “I * 1П О Т-" 0 2 пыли, г/м3 СО*Ю4; % * ю о £ г
Сечение I
1 5,0 156 36 53 940 1500 105 Н.Д. Н.д. н.д.
2 10,0 86 20 34 285 90 73 Н.Д. н.д. н.д.
3 15,0 53 18 37 97 142 61 н.д. I Н.д. н.д.
4 20,0 53 19 32 96 84 36 Н.Д. н.д. н.д.
5 25,0 48 18 30 40 60 15 Н.Д. Н.Д. н.д.
6 30,0 37 17 27 35 52 40 Н.Д. н.д. Н.Д.
7 35,0 37 5 27 31 51 46 Н.Д. н.д. н.д.
Сечение II*
8 5,0 59 4 0,0 198 50 12 170 Н.Д. н.д.
9 10,0 39 6 31 310 85 95 120 Н.д. Н.Д.
10 15,0 33 18 32 138 65 61 115 Н.Д. н.д.
11 20,0 37 18 29 127 25 37 120 н.д. н.д.
12 25,0 48 17 15 43 150 28 98 Н.Д. Н.д.
13 30,0 48 17 15 52 95 19 65 н.д. НА
14 35,0 37 12 н.д. 50 90 Н.Д. 41 н.д. н.А
Сечение III**
15 5,0 43 3 18 12 4 0,0 35 0,0 0,0
16 10,0 49 30 20 20 4 0,0 27 0,0 0,0
17 15,0 52 10 15 29 1 0,0 42 1,0 0,0
18 20,0 50 12 17 55 9 0,0 48 11 51
19 25,0 71 21 30 48 17 43 64 17 63
20 30,0 61 8 17 120 350 94,6 71 17 70
21 35,0 32 4 18 95 300 89,2 Н.Д. 20 4
Рис. 1. Схема расположения замерных пунктов при нагнетательной схеме проветривания: Ь - длина выработки; Ь1 - расстояние от груди забоя до вентиляционного трубопровода; Qx - расход воздуха на выходе из трубы; №1, №2, №3 -замерные пункты; Q1, Q2, Q3 - расход воздуха в сечениях №1, №2, №3 соответственно
Без водовоздушных завес запыленность воздуха изменяется от 198-170 мг/м до 50 мг/м через 30-35 мин после отладки (табл.3, п.914, ш. «Обуховская» и «Гуковская»).
Концентрация газовых компонентов крайне неравномерна -СО изменяется от 5-6ПДК до ПДК, а N02 находится на уровне ПДК через 25-З0 мин после отпалки (табл.3 п.9-14).
У устья выработки концентрация пыли за время нормированного проветривания практически не изменяется и в среднем превышает ПДК в 7-8 раз (табл. 3, п.15-21). Газовые компоненты по отдельным пробам резко превышают ПДК (табл. 3, п.20-21), что вероятно обусловлено сорбционной способностью мелкодисперсной пыли.
Следует отметить, что коэффициенты утечек воздуха в выработках составляли 2,25-2,65 и несмотря на это запыленность выработок на всем протяжении превышает ПДК, что и обуславливает высокий коэффициент частоты заболевания проходчиков пневмо-кониозами. Нагнетательная схема проветривания и весь комплекс технических средств обеспыливания воздуха при отпалке исчерпали свои возможности. Решение проблемы нормализации руднич-
ной атмосферы возможно только при переходе на схемы проветривания, исключающие вынос пылегазового облака из призабойной зоны.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Ярембраш И. Ф. Очистка рудничной атмосферы после взрывных работ. -М.: Недра.
2. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). Серия 05. Вып.11.,М.: 2003.
3. СаННИИ 2.2.3.570-96 «Гигиенические требования к предприятиям угольной промышленности и организаций работ» Минздрав России, М., 1998, 84 с.
4. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989, 319 с.
5. Поздняков Г.А., Петрунин Г.О. О количестве пыли, образующейся при механическом разрушении горных пород., Научные сообщения ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского №328/2004.
— Коротко об авторах --------------------------------------
Поздняков Г.А., Петрунин Г.О. - ННЦ ГП им. А.А.Скочинского.
