CC BY
20
PRACTICE OF USING AIRING SCHEMES FOR PREPARATORY WORKINGS WITH DUST REMOVAL SYSTEMS
Рассмотрены практически апробированные и рекомендуемые ведущими мировыми производителями схемы проветривания подготовительных выработок с аспирационным пылеудалением (пылеотсосом) при их интенсивной комбайновой проходке. Приведена классификация систем пылеотсоса по физическому принципу улавливания пыли и по их техническим параметрам. Указаны основные преимущества различных систем пылеулавливания и проблемные аспекты, снижающие эффективность или работоспособность систем аспирации. Приведены технически достигнутые уровни остаточной запыленности воздуха при применении различных систем нагнетательно-всасывающего и всасывающего проветривания с пылеотсосом на шахтах АО «СУЭК». Указаны диапазоны эффективности улавливания пыли для различных схем проветривания подготовительных выработок.
Practically approved and recommended by the world's leading manufacturers schemes of ventilation of preparatory workings with aspiration dust removal (dust pump) during their intensive combine driving are considered. The classification of dust extraction systems based on the physical principle of dust capture and their technical parameters is given. The main advantages of various dust collection systems and problematic aspects that reduce the efficiency or operability of aspiration systems are indicated. The article presents the technically achieved levels of residual dust in the air when using various systems of supercharger-suction and suction ventilation with a dust pump at the mines of SUEK JSC. Ranges of efficiency of dust capture for various schemes of airing of preparatory workings are specified.
Ключевые слова: АЭРОЗОЛЬ, ПЫЛЬ, КОНЦЕНТРАЦИЯ, ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ, ПЫЛЕУДАЛЕНИЕ, АСПИРАЦИЯ, ПЫЛЕОТСОС, СХЕМА ПРОВЕТРИВАНИЯ, ВСАСЫВАНИЕ, НАГНЕТАНИЕ, СКРУББЕР, ВЕНТИЛЯТОР МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН, ВЕНТИЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, ТРУБОПРОВОД, КОЭФФИЦИЕНТ УЛАВЛИВАНИЯ
Key words: AEROSOL, DUST, CONCENTRATION, MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION, DUST REMOVAL, ASPIRATION, DUST PUMP, VENTILATION SCHEME, SUCTION, DISCHARGE,
SCRUBBER, LOCAL VENTILATION FAN, VENTILATION VALVE, VENTILATION DEVICE, PIPELINE, TRAPPING COEFFICIENT
Введение
Системы вентиляции подготовительных выработок при комбайновой проходке являются неотъемлемым составляющим общей технологической цепочки. Постоянно действующие ВМП осуществляют непрерывную подачу к забою необходимый объем воздуха [1,2,3,4]. При этом интенсивная проходка сопровождается выделением большого объема угольной пыли и, несмотря на непрерывное совершенствование систем внутреннего и внешнего орошения комбайнов, приведение запыленности воздуха к приемлемым значениям в режиме резания комбайна практически неосуществимо. Это требует применения дополнительных аспи-рационных обеспыливающих устройств - пыле-отсосов, что приводит к изменению схемы проветривания тупиковой выработки и существенной корректировке комплекта вентиляционного и сопутствующего оборудования.
Необходимо отметить, что при казалось бы простой идее аспирационного улавливания, её практическая реализация сопровождается массой проблемных аспектов, не очевидных на этапе планирования и закупки пылеулавливающих устройств. Авторами проводилось непосредственное практическое внедрение на шахтах систем пылеотсоса на комбайнах ведущих мировых производителей: JOY Mining МасЫпегу Ltd (Англия); BUSURYS, CATERPULAR (США); SANDVIK (Швеция-Австрия) и др. На основании многолетнего опыта установлено, что схе-
мы проветривания подготовительных выработок оказывают существенное (если не решающее) значение при определении фактической эффективности удаления пыли. Декларируемые на этапе маркетинга и продаж коэффициенты улавливания пыли в 99,5-99,9% относятся исключительно к условиям стендовых испытаний и для используемых в настоящее время нагнетательных или нагнетательно-всасывающих схем проветривания тупиковых выработок не достижимы. Основные проблемы внедрения и устойчивой работы систем пылеулавливания обобщены в рамках настоящей статьи, основой для рассмотрения являются реализация схем проветривания подготовительных выработок.
1. Аспирационные системы обеспыливания
и эффективность их применения
Системы аспирационного удаления пыли являются действенным оборудованием по снижению концентрации пыли в подготовительных забоях, дополняющим системы орошения комбайнов. Принцип их действия основан на создании отрицательного давления (разрежения) у места образования пыли, изолированном перемещении запыленного воздуха к узлу пылеулавливания (скрубберу), улавливанию пыли одним из физических способов, а также последующую выдачу в вентиляционный поток очищенного воздуха и утилизацию (перемещение, накопление, сброс) пыли в виде суспензии или в сухом виде (в бумажных мешках).
Рисунок 1 - Пылеуловители мокрого и сухого типов на примере продукции фирмы CFT GmbH, Германия (на переднем плане мокрый скруббер и далее - бак-накопитель шлама, на втором плане - пылеотсос сухого типа) Figure 1-wet and dry type dust Collectors on the example of products from CFT GmbH, Germany (in the foreground is a wet scrubber and then a sludge storage tank, in the background is a dry type dust pump)
Рисунок 2 - Состав системы пылеотсоса мокрого типа с замкнутым водяным контуром CFT GmbH, Гзрмания Figure 2-Composition of the wet type closed water pump system CFT GmbH, Germany
Исходя из физического принципа улавливания пыли в скруббере, системы пылеотсоса делятся на «сухие», в которых пыль осаждается на самоочищающийся фильтр, и «мокрые», в которых запыленный воздух поступает в систему «металлическая сетка - водный аэрозоль», создающий условия повышенной турбулентности для захвата твердых частиц частицами водного аэрозоля (либо мокрой поверхностью сетки) и их осаждение в виде водной суспензии в емкость (бак-накопитель) [5,6,7]. Несмотря на то, что стендовая эффективность «сухих» пылеотсо-сов несколько выше (99,5-99,9% при 97-99,4% у «мокрых»), а также того, что для их работы не требуется подача воды и последующее удаление шлама, применение сухих пылеотсосов в угольных шахтах крайне ограничено. Основным определяющим фактором для применения в шахтах являются габариты устройств (рисунок 1) [5]. Единственный успешно реализованный в полном объеме проект сухого пылеулавливания был изучен авторами на шахте «Вест» (Германия) в 2010-2011 годах1 , где при мощности угольного пласта 1 метр, исходя из требований по габаритам оборудования, проходилась участковая выработка высотой 7м и поперечным сечением около 30 м2.
Независимо от принципа пылеулавливания обязательным общим элементом является всасывающий трубопровод (жесткая или армированная вентиляционная труба или желоб), а также вентилятор - источник движения воздуха во всасывающей системе. Мокрые системы пы-леотсоса, адаптированные к угольным шахтам, также имеют существенные габариты и массу, полный комплект оборудования для выработки сечением в проходке 16 м2 (поставка на одну из
1 В настоящее время все угольные шахты Германии прекратили работу, последняя
шахта, в которой добывался каменный уголь Ргозрег-Нате1 (Проспер-Ханиэль, Рурский
бассейн) прекратила работу 22.12.2018 г. Шахта «Вест» входила в число последних 8 работавших шахт.
шахт АО «СУЭК» в 2011 году) представлен на рисунке 2.
В полной комплектации с водяным баком и осевым вентилятором габариты аспирационной системы достаточно велики: длина пылеотсоса средней производительности (300-400 м3/мин)-около 2,5 метров, осевой ВМП без глушителя -2,5 м, бак - 2,5^3м (рисунок 2).
Стендовая эффективность очистки воздуха, прошедшего через скруббер, у пылеотсосов различных фирм производителей достаточно высока и находится в пределах 95,0^99,5% (для пылеотсоса HCN - от 99,2% до 99,4%, рисунок 2). При этом необходимо отметить, что подача всего запыленного в забое воздуха в скруббер практически не осуществима. Поэтому фактическая эффективность пылеотсосов любого типа определяется режимом проветривания подготовительной выработки, формируемого за счет совместной работы основного вентилятора и всасывающего вентилятора пылеотсоса.
Расход воды для «мокрых» пылеотсо-сов различной производительности находится в пределах 40-240 л/мин или для одного цикла работы комбайна при проходке 1 м выработки дополнительный объем воды, поданной в скруббер, и образованного шлама составит примерно от 0,25 м3 до 1,5 м3. Для сокращения расхода воды применяется вариант системы замкнутого водяного контура с баком-накопителем воды, повторно подаваемой на форсунки после осветления (рисунок 2). Система частично пополняется из водопроводной сети и общее потребление воды и шламообразование снижается в 4-5 раз. Объем шлама играет существенную роль при технологии сброса загрязненной воды на почву выработок, имеющих существенный водоприток.
Для «мокрых» пылеотсосов в подготовительных выработках возникает ряд технических проблем, основные из которых :
Таблица 1. Результаты стендовых испытаний эффективности мокрых обеспыливателей CFT в институте Deutsche Montan Technologie (DMT, Эссен, Германия) [5]
Table 1. results of bench tests of the effectiveness of CFT wet dedusters at the Deutsche Montan Technologie Institute (DMT, Essen, Germany) [5]
Измеряемый параметр Единицы измерений Высокое давление Низкое давление
Расход воздуха (средний) м3/сек 10,0 6,7
Суммарные потери давления (среднее) Па 2250 1220
Концентрация пыли в загрязненном воздухе мг/м3 2000 2000
Концентрация пыли в очищенном воздухе МГ/М3 7,465 14,16
Степень очистки воздуха % 99,63 99,29
Расход воды Л/М3 0,2 0,1
Напор воды на форсунках, Р бар 4,5 4,0
1. Существенные суммарные габариты и вес (порядка 1 т) всей системы обеспыливания (вентилятор - скруббер - всасывающий вентиляционный трубопровод).
2. Проблема начальной длины тупиковой выработки при которой возможно размещение всей системы пылеулавливания.
3. Проблема проветривания призабойного пространства с учетом взаимодействия основного и всасывающего вентилятора пылеотсоса. Данную проблему иллюстрирует схема на рисунке 3. Необходимо распределять потоки воздуха [3] и синхронизировать включение всасывающей системы с запуском комбайна.
4. Проблема размещения входного отверстия всасывающего трубопровода на минимально-возможном расстоянии от забоя. Фактическая эффективность пылеотсоса и дисперсный состав улавливаемой пыли зависит от параметра L..
Результатом работы внедрения системы (рисунок 3) явилось снижение уровней запыленности пропорционально соотношению всасываемого в пылеотсос воздуха (2в) к расходу воздуха, поступающего по нагнетательному трубопроводу в забой (2зп или 2'1 - на рис.3) При соотношении 2в./2зп=0,55 происходило снижение запыленности на =59%.
Большинство из перечисленных выше проблем, свойственных «вынесенным» аспира-ционным системам: высокие габариты и масса, сложность согласования с существующей системой вентиляции, и др. достаточно просто решаются при применении интегрированных с комбайном пылеотсосов, имеющих единую систему управления с комбайном. К числу неоспоримых преимуществ таких пылеотсосов:
- мобильность, все узлы перемещаются автоматически с комбайном;
- синхронизация включения/выключения
Рисунок 3 Типовый вариант реализованной нагнетательно-всасывающей схемы проветривания штрека с
системой вынесенного пылеотсоса мокрого типа на основе [3] Figure 3 a typical version of the implemented discharge-suction scheme for airing a drift with a wet-type dust pump
system based on [3]
Актуально Актуально
по заданной программе из общего пункта электронного управления комбайна;
- фиксированное расположение входа всасывающего трубопровода на расстоянии = 1 м от зоны резания;
- отсутствие необходимости наращивания дополнительного всасывающего трубопровода, всасывание осуществляется по жесткому коробу на стреле комбайна.
Указанные решения обеспечивает подачу в скруббер максимально возможной части пыли, образующейся при разрушении горного массива, однако добавляют существенную проблему шума от всасывающего вентилятора (до 115 дБа при ПДУ=80 дБа), располагаемого непосредственно в корпусе комбайна и создающего некомфортные условия для машиниста комбайна. Повышенный уровень приводит к необходимости установки компактных шумоглушителей на выхлопе вентилятора пылеотсоса. Кроме этого возникает проблема компактной струи обеспыливаемого воздуха, выбрасываемой со скоростью более 13 м/с в области интенсивной работы и пребывания персонала, либо в зону транспортировки отбитого угля.
Встраиваемые пылеотсосы рассмотрены на основании внедрения пылеотсосов встроенных в комбайны JOY 12CM30 и BUSURYS 30МВ, внедренных на шахтах ОАО СУЭК в 2008-2012 годах.
Схема вентиляции в этом случае модифицируется:
- в режиме резания происходит переход от устойчивой нагнетательной к устойчивой нагне-тательно-всасывающей системе вентиляции выработки с фиксированной длиной всасывающего короба порядка 5-6 метров (вместо 50-метровой всасывающей армированной трубы) и минимальным и строго фиксированным отставанием плоскости всасывания запыленного воздуха от груди забоя (около 1 м);
- отсутствует потребность в дополнительных устройствах: воздуховыпускном клапане, клапане-переключателе и др.;
- все функции управления подачей воды и запуском всасывающего вентилятора осуществляются с рабочего пульта оператора комбайна и строго синхронизированы с работой исполнительного органа.
2. Основные схемы проветривания подготовительных выработок при проходке высокопроизводительными комбайнами
Основные схемы постоянного действия для проветривания горизонтальных и наклонных
выработок приведены на рисунке 4.
Традиционно2 без применения обеспыливания большинство проходческих забоев проветриваются нагнетательным способом, схема проветривания при котором представлена на рисунке 4-а. Вентиляционное оборудование для данной схемы работает автономно и не зависимо от проходческого оборудования, режимов работы комбайна, а также режимов работы бурового оборудования и транспорта в выработке. Подача воздуха в забой осуществляется по трубопроводу за счет постоянно работающего ВМП расположенного в выработке со свежей струей воздуха. Расчет необходимого объема воздуха Qзп в этом случае проводится на максимально возможной длины тупиковой части выработки и, соответственно максимальной длины нагнетательного трубопровода с утечками.
Всасывающие схемы проветривания (рис.4-б и рис.4-в) широко распространены в высокопроизводительных подготовительных забоях ведущих угледобывающих стран (США, Австралия, ЮАР и др.). В РФ данная схема прошла практическую апробацию на шахте первой по метану категории шахт (ш.Хакасская, АО «СУЭК», 2011г.). Для шахт РФ с относительным выделением метана более 5м3/т всасывающие схемы проветривания могут применяться при наличии достаточных средств непрерывного контроля метана на протяжении выработки и в призабойном участке по проекту аэрогазовой защиты.
Основным преимуществом всасывающих схем проветривания тупиковых выработок является подача чистого воздуха ко всем рабочим местам, чистый воздух прямотоком подается к забою по всему периметру выработки. Запыленный воздух по жесткому либо гибкому армированному трубопроводу отводится за пределы рабочей зоны.
Схема на рис. 4-б (всасывающее проветривание без пылеулавливающей установки - скруббера) применяется на шахтах США при многоштрековой подготовке выработок с выносом запыленного воздуха в выработки, в которых не предусмотрено перемещение и постоянное нахождение персонала. После седиментации (осаждения) пыли ее взрывоопасные свойства в таких выработках нейтрализуются путем ежесуточного массового осланцевания.
Для всех всасывающих схем проветривания вентилятор работает непрерывно, подача воды в скрубер (рис. 4-в) включается только на
2 В соответствии с Руководством по проектированию вентиляции [3]
Рисунок 4. Схемы проветривания тупиковых выработок постоянного действия Figure 4. ventilation Schemes for permanent dead-end workings
время работы комбайна в режиме резания и может отключаться при операциях, не связанных с интенсивным пылевыделением, и во время ремонтных смен.
Для выработок, проводимых по мощным и средней мощности пластам при многоштрековой подготовке или проведении спаренных параллельных выработок возможно применение комбинированной схемы проветривания (рис. 4-г ;
рис. 4-д). В этом случае в проводимые параллельные выработки до последней сбойки воздух подается за счет общешахтной депрессии, а тупиковые части проводимых выработок проветриваются с помощью ВМП и системы гибких либо жестких (включая гибкие армированные) вентиляционных трубопроводов.
Дополнительная аспирационная подси-тема всасывания запыленного воздуха должна
работать только в периоды интенсивного пыле-образования, её постоянная работа является избыточной. Так, на основании проведенного анализа циклограмм работ в подготовительных выработках шахт АО «СУЭК» определено, что основная часть времени рабочей смены (70^77 % рабочего цикла) приходятся на крепление кровли, бортов, а также транспортные операции. В этот период пылеобразование практически отсутствует (при применении встроенных бурильных устройств в комбайнах ведущих мировых производителей). Длительность процесса пыле-образования в режиме «комбайн режет» составляет менее 28% рабочего цикла и на этот период включается аспирационная всасывающая подсистема пылеотсоса. На период крепления всасывающая система выключается, также как и система подачи воды на форсунки скруббера, для проветривания забоя вполне достаточно работы основного нагнетательного ВМП.
С учетом этого схемы проветривания ту-
пиковых выработок целесообразно распределить на 2 группы: схемы постоянного действия и технологически- изменяемые схемы проветривания.
К схемам постоянного действия относятся нагнетательная, а также всасывающая схема проветривания тупиковой выработки, при применении которых вентиляционное оборудование осуществляет постоянное проветривание забоя без изменения (в течение рабочей смены) положения регулирующих устройств на ВМП, регуляторов в системе воздуховодов, а также направления движения воздуха в призабойной зоне.
Технологически-изменяемые схемы проветривания - схемы вентиляции подготовительной выработки, содержащие регулирующие устройства для изменения направления движения или величины расхода воздуха в отдельных элементах системы вентиляции при различных режимах работы комбайна и другого пылео-
Рисунок 5 - Технологически-изменяемые схемы проветривания тупиковых выработок: а) - общая идея нагне-тательно-всасывающего проветривания с вынесенным обеспыливателем; б) - нагнетательно-всасывающая схема проветривания с встраиваемым обеспыливателем; в) - всасывающая схема проветривания со встраиваемым обеспыливателем (шахты США) Figure 5 is a Technologically-editable schemes of ventilation of dead-end workings: a) the General idea of the injection-suction ventilation with an external sealer; b) - pressure-suction ventilation scheme with built-in sealer; C) cleaning
ventilation scheme with built-in sealer (mine USA)
Рисунок 6 - Нагнетательно-всасывающие схемы проветривания тупиковых выработок с одним перемещаемым трубопроводом в рабочей зоне, клапаном-переключателем и перфорированной воздуховыпускной секцией
(CFT GmbH, Германия)
Figure 6-Injection and suction ventilation schemes for dead-end workings with a single movable pipeline in the working area, a switch valve and a perforated air outlet section (CFT GmbH, Germany)
бразующего оборудования в забое. Указанные изменения направлены на удаление пыли из призабойной зоны и не должны приводить к уменьшению подачи воздуха в забой ниже требуемой величины Qзп. Такие схемы модифицируются в зависимости от режима работы комбайна. Так для наиболее распространенной с РФ нагнетательной схемы проветривания и при включении комбайна в работу по проходке включается схема аспирации и суммарная система вентиляции будет нагнетательно-всасывающей. При остановке комбайна происходит возврат схемы вентиляции к простому нагнетанию.
Технологически-изменяемые схемы проветривания представлены на рисунке 5, а их практическая реализация рассмотрена далее в настоящей статье.
Для проходческих комплексов, позволяющих выделенное (рис. 5-а) размещение аспи-рационной системы в составе комплекса применяется нагнетательно-всасывающая схема проветривания с использованием двух или одного трубопроводов. В последнем случае схема на рис. 5-а модифицируется за счет включения в ее состав клапана- переключателя и перфорированной (либо щелевой) воздуховыпускной секции жесткого трубопровода длиной 2-5 метров (рисунок 6-а и 6-б).
На рисунке 6 представлена схема нагне-тательно-всасывающего проветривания, с ори-
ентацией на которую промышленно выпускается клапан-переключатель с накопителем гибких вентиляционных труб (рисунок 7). Данная схема в нормативной базе РФ не рассматривалась и может быть отнесена к новому «виду» схем с реверсированием струи воздуха в зоне пылеот-соса.
Сложность конструкции (рисунок 7) и технология управления ею в значительной степени характеризует практическую сложность эксплуатации нагнетательно-всасывающего проветривания. Так при остановке комбайна клапан-переключатель находится в вертикальном положении (рисунки 6-а - синий элемент), пылеулавливающая установка отключена, воздух по нагнетательному гибкому трубопроводу подается в жесткий трубопровод и по нему обеспечивается подача свежей струи непосредственно в забой («классическая» нагнетательная схема проветривания).
При работе комбайна по проходке клапан переключатель перекрывает поступление свежего воздуха в жесткий трубопровод. Свежая струя поступает в призабойное пространство через перфорированную (либо щелевую) секцию (рисунок 6-б). Вентилятор пылеотсоса включается на всасывание и через жесткий трубопровод обеспечивается подача запыленного воздуха в скруббер. Поток воздуха в зоне пылеотсоса реверсируется по отношению со схемой 6-а.
Рисунок 7 - Клапан для нагнетательно-всасывающей системы пылеотсоса: 1- жесткая Y- образная труба; 2 - перфорированная секция жесткого трубопровода для выпуска свежего воздуха в режиме «комбайн режет»;
3 - заслонка в положении «открыто» (3о) и «(закрыто» (3с); 4 - успокоитель потока; 5 - накопитель гибких труб; 6 - армированния всасывающая труба; 7 - хомут; 8 - пылеотсос со встроенным вентилятором; 9 - нагнетательный трубопровод; 10 - фиксатор положения клапана; 11 - рукоятка клапана Figure 7-Valve for the discharge and suction system of the dust pump: 1 - hard Y- pipe; 2 - perforated section of hard tubing to release fresh air in the "harvester cuts"; 3. the damper in position "open" (3o) and "closed" (3C); 4 - stator flow; 5 - storage of flexible pipes; 6 - armirovanye suction pipe; 7 - clamp; 8 - dust extraction with integrated fan; 9 -
discharge line; 10 - position lock valve; 11 - arm valve
Для комбайнов, имеющих встроенные аспирационные системы непосредственно в проходческий комбайн, применяются нагнета-тельно-всасывающие схемы (рисунок 5-б) либо всасывающие схемы проветривания (рисунок 5-в).
Для встраиваемых систем пылеотсоса (забои с комбайнами фронтального действия) проблема свободной струи воздуха, нагнетаемого к груди забоя и осуществляющего интенсивный вынос из забоя образующейся пыли, решается путем установки ограждающих щитов перед исполнительным органом, а также применением перфорированных либо щелевых секций на выходе нагнетательного трубопровода (схема на рисунке 5-б).
При рассмотрении схем на рисунках 5 и 6 нагнетательно-всасывающее проветривание обеспечивается только в режиме «комбайн режет». В этом случае большая часть свежего воздуха (около 75% на рис.5-а, 5-б или 100% на рис.6-б) выходит через жесткую перфорированную секцию (или через воздуховыпускной клапан). Положение заслонки на рис.6-б -«закрыто». Движение воздуха в призабойной зоне (или в зоне пылеотсоса) проводится к груди забоя, что обеспечивает нахождения персонала на свежей струе и частично предотвращает распространение пыли от забоя в выработку (эффект «пылевой стенки», CFT. Германия). В другом состоянии комбайна - «не режет» всасывающая вентиляторная установка системы аспирации отключается (рис. 6-а) и нагнетательно-всасы-
вающая схема проветривания переводится в режим устойчивого нагнетательного проветривания. Движение воздуха в призабойной зоне изменяется на противоположное, положение заслонки - «открыто».
Компоновка всей системы вентиляции для нагнетательно-всасывающего проветривания с пылеотсосом полностью предопределяется выпускаемым для этих целей оборудованием. Так воздуховыпускные клапаны в РФ промышленно не выпускаются, импортные изделия (рисунок 7) имеют высокий вес и габариты. Конечная секция нагнетательного трубопровода для схем на рисунке 6 и 7 может быть перфорированной либо «щелевой» для подачи свежего воздуха к груди забоя без эффекта компактной струи.
Для встраиваемых систем пылеотсоса (рисунок 5-б и 5-в) набор вентиляционного оборудования существенно упрощается за счет исключения всей системы всасывающего трубопровода, воздуховыпускного клапана и из-за исключения необходимости частичного (65-75%) выпуска воздуха на границе зоны пылеотсоса. Примется также система гибких ограждений непосредственно вблизи выхода нагнетаемой струи у груди забоя, это снижает скорость потока компактной нагнетаемой струи и сокращает массу пыли, переходящей во взвешенное состояние. Вынос пыли из зоны резания сокращается. В этом случае нагнетаемый объем воздуха Qн должен превышать производительность вентилятора пылеотсоса Qо на 20-30%, чтобы обеспечить турбулентный режим проветривания в
зоне малых скоростей (3-8 метров) - от выходного фланца нагнетательного трубопровода до выхода из пылеотсоса обеспыленного воздуха. Параметр кратности отсоса для реализуемых на практике схем составит вд ~ 0,8 и суммарная эффективность пылеулавливания за счет счет разницы в величинах Qн и Qо (^факт) снижается до 80^84% [5]. Вместе с этим, как показал опыт внедрения таких систем на шахтах им.С.М.Кирова и «Котинская» АО «СУЭК», существенно снижается запыленности воздуха с достижением уровней сопоставимых с ПДК [5,8].
В угольной промышленности ведущих угледобывающих стран в отличие от РФ более распространены схемы всасывающего проветривания с пылеотсосом (рисунок 5-в).
Эти схемы являются значительно более простыми по составу оборудования, устойчивыми как по величине расхода воздуха, так и по направлению его движения в забое, не требуют периодических включений/отключений регулирующих устройств (завлонки, клапана и др.). Применение данных схем в РФ сдерживается (в первую очередь) отсутствием пластиковых облегченных труб, допущенных к применению в газовых шахтах и опыта их применения. Высокая эффективность всасывающего проветривания подтверждена во время промышленного испытания на шахте Хакасская (АО «СУЭК») [5,7,8].
ВЫВОДЫ
1. Всасывающие системы проветривания выработок с пылеотсосом являются наиболее действенным способом нормализации условий труда по пылевому фактору и обеспечивают
улавливание не менее 91-94% образующейся пыли с достижением ПДК пыли в процессе работы комбайна. Для их внедрения в РФ необходимо принятие ряд технологических и организационных решений, проведение полномасштабных промышленных испытаний комплектов оборудования (встроенные пылеотсосы, вентиляторы для всасывания МВС, жесткие облегченные трубы) [5].
2. Нагнетательно-всасывающие системы, применяемые на шахтах РФ на основании действующей нормативной базы позволяют удалять от 60% (мокрый вынесенный пылеотсос) до 8084% (системы встроенного пылеотсоса) образующейся пыли, коэффициент их эффективности предопределяется схемой вентиляции и соотношением нагнетаемого в забой воздуха Qзп и всасываемого аспирационной подситемой объема воздуха Qо, поступающего в блок обеспыливания [5,9].
3. Декларируемые производителями коэффициенты эффективности пылеулавливания порядка 99,5-99,9% относятся только к лабораторному тестрированию скруббера, когда вся образованная пыль поступает к узлу улавливания пыли. Для применяемых в РФ схем проветривания и набора имеющегося оборудования (трубы, клапана, регуляторы и т.д.) достижение указанных значений улавливания пыли неосуществимо. Однако даже улавливание от 60 до 80% пыли в забое существенно улучшает пылевую обстановку в забое и в ряде случаев позволяет снизить уровни запыленности до 7,1-9,7 мг/ м3 [6,7,8,9].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила безопасности в угольных шахтах: М.: Ростехнадзор (Приказ Ростехнадзора № 550 от 19.11.2013), Зарегистрированы в Министерстве юстиции Российской Федерации 31.12.2013 N 30961. [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/499060050 .
2. 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. [Электронный ресурс]. URL: http:// base.garant.ru/70830060/
3. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. МакНИИ: утв. приказом МУП СССР от 15 августа 1989 г. Макеевка; Донбасс: Изд-во МакНИИ
4. Мясников А.А., Казаков С.П. Проветривание подготовительных выработок при проходке комбайнами. - М.: Недра, 1981.- 270 с.
5. Романченко С.Б. и др. Комплексное обеспыливание. Комплексное обеспыливание. / Романченко С.Б., Тимченко А.Н. и др. .-М.: Горное дело, 2016.-288 с.
6. Ищук.И.Г., Поздняков ГА. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий.- М.:Недра, 1991.-232 с.
7. Коршунов ГИ., Романченко С.Б. Разработка инновационных технологий обеспыливания в очистных и проходческих забоях угольных шахт.//Записки Горного института / Санкт-Петербургский горный университет. СПб, 2016. Т.218. С.339-345.
8. Романченко С.Б. Управление аэропылединамическими процессами на горнодобывающих предприятиях. Горный журнал 2014, №5. .- С.29-33.
9. Романченко С.Б., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н. Пылевая динамика в угольных шахтах.-М.: Горное дело, 2011.-256 с.
REFERENCES
1. Pravila bezopasnosti v ugol'nyh shahtah: M.: Rostekhnadzor (Prikaz Rostekhnadzora № 550 ot 19.11.2013), Zareg-istrirovany v Ministerstve yusticii Rossijskoj Federacii 31.12.2013 N 30961 [Safety rules in coal mines: Moscow: Rostekhnadzor (Rostekhnadzor Order No. 550 dated November 19, 2013), Registered with the Ministry of Justice of the Russian Federation on December 31, 2013 N 30961]. (2013, November). Ministerstvo Yusticii Rossijskoj Federacii. http://docs.cntd.ru/document/499060050 [In Russian].
2. Instrukciya po bor'be s pyl'yu v ugol'nyh shahtah. Vvedena v dejstvie prikazom Federal'noj sluzhby po ekologiches-komu, tekhnologicheskomu i atomnomu nadzoru ot 14.10. 2014 g. №462.[Instructions for dealing with dust in coal mines. Put into effect by order of the Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision dated 14.10. 2014 No. 462]. (2018). Garant. http://base.garant.ru/70830060/ [In Russian]
3. Rukovodstvo po proyektirovaniyu ventilyatsii ugol'nykh shakht. MakNII: utv. prikazom MUP SSSR ot 15 avgusta 1989 g. [Coal Mine Ventilation Design Guide. MakNII: approved by order of the MUP USSR dated August 15, 1989]. (1989). Makeevka - MakNII. [In Russian]
4. Myasnikov, A.A.& Kazakov, S.P. (1981) Provetrivanie podgotovitel'nyh vyrabotokpriprohodke kombajnami[Ventilation of preparatory workings when driving with combines]. Moscow- Nedra. [In Russian]
5. Romanchenko, S.B., Timchenko, A.N. & etc.(2016). Kompleksnoe obespylivanie. Kompleksnoe obespylivanie [Integrated dedusting. Integrated dedusting]. Moscow- Gornoe delo. [In Russian]
6. Ishchuk.I.G., Pozdnyakov G.A. Sredstva kompleksnogo obespylivaniya gornyh predpriyatij.- M.:Nedra, 1991.-232 s.
7. Korshunov G.I., & Romanchenko S.B. (2016). Razrabotka innovacionnyh te khnologij obespylivaniya v ochistnyh i pro-hodcheskih zaboyah ugol'nyh shaht [Development of innovative technologies for dust removal in stope and tunneling faces of coal mines]. Zapiski Gornogo instituta-Notes of the Mining Institute, V. 218, 339-345. [In Russian]
8. Romanchenko, S.B. (2014). Upravlenie aeropyledinamicheskimi processami na gornodobyvayushchih predpriyatiyah [Management of aeropoledynamic processes in mining enterprises]. Gornyj zhurnal-Mining magazine, 5, 29-33. [In Russian]
9. Romanchenko S.B., Rudenko Yu.F.,& Kosterenko V.N. (2011). Pylevaya dinamika v ugol'nyh shahtah [Dust dynamics in coal mines].Moscow - Gornoe delo. [In Russian]
СИСТЕМЫ ПНЕВМОГИДРООРОШЕНИЯ АЛЯ БОРЬБЫ С ПЫЛЬЮ
Система пылеподавления разработана ГК «ВостЭКО и Горный-ЦОТ»
создаёт водовоздушный туман до 3,5 мкм, который поглощает угольную, породную, рудную и др виды пыли и препятствует её дальнейшему распространению
• Снижение расхода воды до 12 раз, рабочее давление 5 атм, расход воды от 0,5 л/мин на 1 форсунку
• Может использоваться со спец добавкой для работы при отрицательных температурах
• Снижение запыленности на 80 %
Установлена на Кемеровской ТЭЦ, пройдены испытания на карьере «Борок» и др промышленных объектах
16
