CC BY
65
- © Ю.В. Горлов, В.Н. Игнатов,
Д.Ю. Горлов, И.Ю. Шум, 2014
УДК 622.807+622.814
Ю.В. Горлов, В.Н. Игнатов, Д.Ю. Горлов, И.Ю. Шум
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРООБЕСПЫЛИВАНИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ВЫБРОСОВ ПЫЛИ ОТ НЕОРГАНИЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Рассмотрены теоретические вопросы определения эффективности предварительного увлажнения горной массы в карьере с целью снижения запыленности воздуха. Предложена методика для расчета эффективности внешнего орошения (увлажнения).
Ключевые слова: открытые горные работы, обеспыливание воздуха, гидрообеспыливание, экскаваторные забои, одинарное орошение, выемочные забои.
Лля обеспыливания воздуха и снижения пылевыделения при работе в карьерах экскаваторов, бульдозеров и движении автотранспорта в настоящее время в основном используется гидрообеспыливание (внешнее орошение, увлажнение горных пород в массиве, развале или рабочих поверхностей). При равномерном и достаточном увлажнении горной массы возможно снизить запыленность воздуха до уровня предельно допустимых концентраций как в рабочей зоне, так и на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ). Для регламентации параметров гидроорошения необходимо
знать оптимальную влажность горной массы по пылевому фактору.
Рассчитать ориентировочное значение необходимого увеличения естественной влажности горной массы (определяемой в соответствии с ГОСТ 11014-81) для достижения требуемой концентрации пыли в контрольной точке можно по формуле
Дф = — • 1п ,
а Спдк
где Дф - необходимое увеличение влажности горной массы, %; а - коэффициент, зависящий от свойств горных пород и характеризующий способ-
Таблица 1
Значения коэффициента а [1, 2]
Горная порода а
Уголь 0,33-0,42
Медносерные руды 0,35-0,40
Железные руды 0,40-0,46
Сульфидные руды 0,40-0,50
Калийные руды 0,75
Известняки 0,26-0,41
Глинистые породы 0,30-0,35
Горючие сланцы 0,35-0,52
Супесчаные породы 0,60-0,66
ность их пыли к смачиванию (табл. 1); Се - расчетная запыленность воздуха в контрольной точке при естественной влажности пород, мг/м3; СПДК - проектируемая концентрация пыли в воздухе контрольной точки, мг/м3.
Коэффициент а рассчитывается с помощью формулы
а = []п(Се / Сопт)] /(Фе -Фопт),
где Се - запыленность воздуха в контрольной точке при естественной влажности пород, мг/м3; Сопт - запыленность воздуха при оптимальной влажности пыли, мг/м3; фе, фопт - соответственно естественная и оптимальная влажность пыли, %.
Для увлажнения горной массы в экскаваторных забоях с помощью гидрооросителей требуемый для этого расход воды ^ м3/ч) определяется по формуле [1]
Qв = 0,001 • аи • Qэ -Дф,
где аи - коэффициент, учитывающий степень измельчения горной массы, табл. 2; Qэ - часовая производительность экскаватора, м3/ч.
Эффективность предварительного увлажнения горной массы гидрооросителями (ег, %) может быть определена по формуле
ег = 100 ■ [1 - ехр(-аи ■ Дф)].
Для предотвращения загрязнения атмосферы выбросами вредных ве-
ществ, при проектировании горных предприятий разрабатываются специальные мероприятия по снижению и регулированию этих выбросов. Особенно важно правильно оценивать возможную эффективность мероприятий на стадии разработки проектной документации. Обычно оценивают эффективность способов и средств борьбы с загрязняющими веществами по уменьшению мощности их выбросов на основе установления степени снижения величин расчетных приземных концентраций этих веществ в воздухе. Эффективность мероприятий по сокращению выбросов возможно определить по расчетным или замеренным концентрациям загрязняющих веществ в воздухе
8 = 100 • (1 - Смс / См), (1)
а также по количественным показателям снижения выбросов
8 = 100 • (1 - Мс / М),
(2)
где е - эффективность разработанного мероприятия, %; С , С - соот-
1 1 ' ' м' мс
ветственно расчетные максимальные приземные концентрации примеси при отсутствии и с учетом выполнения мероприятий, мг/м3; М, Мс - соответственно мощность выброса от источника при отсутствии и с учетом выполнения мероприятий, г/с.
Определенные трудности возникают при оценке эффективности пылеподавления при предваритель-
Таблица 2
Значения коэффициента а
Характеристика горной массы а
Породы, разрыхленные взрывным способом: крепкие слабые 0,15-0,18 0,18-0,22
Уголь, разрыхленный взрывным способом 0,20-0,25
Горючие сланцы 0,20-0,24
Породно-угольные навалы: перегоревшие свежеобразованные 0,40-0,90 0,20-0,60
Таблица 3
Результаты расчета эффективности предварительного гидроорошения взорванной горной массы
Горно-технологические условия аи См, мг/м3 Смс, мг/м3 е, % пп ег, % Дф, % Qв.n, м3/час ^¡.СМ, м3/см
Добыча известняков 0,2 0,75 0,5 33,3 6 88,8 10,9 2,73 16,4
0э = 250 м3/час 8 66,6 5,5 1,38 11,0
10 53,3 3,8 0,95 9,5
16 33,3 2,0 0,51 8,1
ном гидроорошении экскаваторных, скреперных, бульдозерных забоев и автомобильных дорог из-за ограниченного срока службы одинарной обработки. При одинарном орошении выемочных забоев эффективность пылеподавления сохраняется приблизительно в течение 20-30 минут, а при поливке водой карьерных дорог - 15-20 минут, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Поэтому для расчета средней за смену эффективности пылеподавления с помощью предварительного орошения горной массы (е, %) необходимо использовать формулу, учитывающую неравномерность поливок
е = е I п /Т ,
ГС п ' см'
(3)
с учетом того, что максимально рациональное количество орошений увлажняемого забоя может составить п = Т / . Тогда необходимое уве-
п.тах см с
личение влажности горной массы для обеспечения требуемой эффективности пылеподавления можно рассчитать по формуле
Дф = -П(1 -8Г /100)/ аи.
(5)
Максимальная величина Дф не должна превышать Дф = фопт - фе и определяется опытным путем в производственных условиях.
Требуемый расход воды (м3) на гидроорошение горной массы за смену или одну поливку предлагается определять по формуле
где ^ - срок службы одинарной обработки водой или растворами, мин; пп - количество орошений (поливок) в течение смены; Тсм - продолжительность смены, мин.
В связи с периодичностью предварительного увлажнения горной массы в выемочных забоях передвижными гидроустановками, как наиболее экономичного и популярного в настоящее время способа борьбы с пылевыде-лениями при выемочно-погрузочных работах, вначале приходиться решать задачу определения необходимой эффективности одинарной обработки объекта оросительными установками (ег, %) по предлагаемой формуле
8г =8-Тсм ■Пп), (4)
Оясм = 1,67 • 10-
•Дф • *с • Пп. (6)
В табл. 3 приводятся результаты ориентировочного расчета по определению необходимой эффективности противопылевых мероприятий в течение смены (е, %) и потребного для этих целей расхода воды ЮВСМ, м3/см) с целью получения на границе СЗЗ в селитебной зоне расчетной концентрации пыли на уровне ПДК. При отсутствии противопылевых мероприятий расчетная концентрация составляет 1,5 ПДК. Проектируемый способ борьбы с пылевыделением - предварительное гидроорошение оросительными установками горной массы из карбонатных пород в экскаваторном забое. Часовая производитель-
4
ность экскаватора QЭ = 250 м3/час. Эффективный срок действия однократного предварительного орошения взорванной горной массы составляет tc = 30 минут.
Анализ результатов расчета из табл. 3 показывает, что для предварительного увлажнения горной массы целесообразно увеличивать количество орошений, равномерно
распределяя их в течение смены. Это позволяет снизить требуемую эффективность предварительного увлажнения одной порции горной массы (ег) в 2,6 раза, уменьшить расход воды на гидроорошение горной массы за смену или одну поливку ЮВСМ, QВП) соответственно в 2 и 5 раз. К тому же этим достигается необходимая среднесмен-ная эффективность пылеподавления.
1. Никитин B.C., Битколов Н.З. Проектирование вентиляции в карьерах. - М.: Недра, 1980. - 171 с.
2. Горлов Ю.В. Смачиваемость и оптимальная влажность горной массы по пылево-
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
му фактору при добыче горючего сланца / Охрана труда в угольной промышленности. -Новочеркасск: Новочерк. политехн. ин-т, 1987. - С. 18-24. - Рук. деп. в ЦНИЭИуголь 23.12.87, № 4368 - уп 87. (¡223
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Горлов Юрий Валентинович - кандидат технических наук, доцент, Игнатов Виктор Николаевич - доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, Горлов Дмитрий Юрьевич - аспирант, Шум Иван Юрьевич - аспирант,
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, e-mail: rektorat@npi-tu.ru.
UDC 622.807+622.814
EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF GIDROOBYESSYERIVANIYA REDUCTION OF DUST EMISSIONS FROM FUGITIVE SOURCES
Gorlov Yu.V., Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Ignatov V.N., Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Chair, Gorlov D.Yu., Graduate Student, Shum I.Yu., Graduate Student,
M.I. Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), e-mail: rektorat@npi-tu.ru.
Theoretical questions to determine the effectiveness of preliminary external spraying mined rock in a quarry to reduce dust air. Proposed methodology for calculating the effectiveness of external spraying (water infusion).
Key words: open pit mining, air dust removal, gidroobespylivanie, excavator benches, single irrigation, Shearer faces.
REFERENCES
1. Nikitin B.C., Bitkolov N.Z. Proektirovanie ventilyatsii vkar'erakh (Ventilation design in open pit mines), Moscow, Nedra, 1980, 171 p.
2. Gorlov Yu.V. Okhrana truda v ugol'noi promyshlennosti (Occupational safety in coal industry), Novo-
cherkassk, Novocherk. politekhn. in-t, 1987, pp. 18-24.
