CC BY
51
Оригинальная статья
УДК 622.85:622.271 © А.Ю. Чебан, Н.П. Хрунина, 2020
Снижение запыленности при добыче и перевалке угля на основе модернизации горного оборудования
00!: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-1-65-67 -
ЧЕБАН А.Ю.
Канд. техн. наук,
доцент, ведущий научный сотрудник Института горного дела ДВО РАН, 680000, г. Хабаровск, Россия, e-mail: [email protected]
ХРУНИНА Н.П.
Канд. техн. наук, старший научный сотрудник Института горного дела ДВО РАН, 680000, г. Хабаровск, Россия, e-mail: [email protected]
Важной экологической проблемой, сопровождающей работу угольных разрезов, складских и перегрузочных терминалов, является загрязнение атмосферного воздуха угольной пы>/лью, которая может находиться в воздухе значительное время и перемещаться на большие расстояния. В статье предлагается технико-технологическое решение по снижению пыления в процессе добычи и перевалки угля, а также повы>/шению производительности выемочно-погрузочных работ. Снижение пыления достигается за счет оснащения добы/чного комплекса аспирационнымиустройствами, а также оборудованием для отделения тонких фракций угля из горной массы/. Добычной комплекс обеспечивает вы/сокую производительность ведения работ за счет преобразования циклического процесса вы/емки в непреры/вны/й процесс погрузки автосамосвалов, при этом наличие накопительного бункера позволяет производить вы/емку угля даже в процессе замены/ автосамосвалов под погрузкой. Ключевые слова: добычной комплекс, пыление, тонкие фракции, аспирационное устройство, накопительный бункер, контейнер, автосамосвал.
Для цитирования: Чебан А.Ю., Хрунина Н.П. Снижение запыленности при добыче и перевалке угля на основе модернизации горного оборудования // Уголь. 2020. № 1. С. 65-67. 00!: 10.18796/0041-5790-2020-1-65-67.
ВВЕДЕНИЕ
Российская Федерация является одним из мировых лидеров по производству угля, в 2018 г. в стране было добыто почти 440 млн т угля [1]. При этом доля открытой добычи продолжает увеличиваться. Так, если в 2000 г. на разрезах добывалось 64,8% всего угля, в 2010 г. - 68,7% [2], то в 2018 г. открытым способом было получено 331 млн т, или более 75% всего угля. На экспорт отправляется около половины добываемого угля, около 65% вывозимого из страны угля отгружается через морские порты страны, на Дальнем Востоке - через Находку, Ванино, Посьет и другие. Увеличение потребности стран Азиатско-Тихоокеанского региона в минерально-сырьевых ресурсах предопределяет развитие горнодобывающей отрасли на востоке России. Так, в Дальневосточном регионе в 2018 г. было добыто 74,1 млн т угля, что составило почти 17% от общероссийской добычи [1]. Возможность увеличения объемов экспортных поставок в значительной мере зависит от развития транспортной инфраструктуры региона, в частности морских портов [3].
ПЫЛЕНИЕ ПРИ ДОБЫЧЕ И ПЕРЕВАЛКЕ УГЛЯ
Вместе с увеличением объемов добычи полезных ископаемых растет отрицательная нагрузка на окружающую среду [4, 5]. Важной экологической проблемой, сопровождающей работу угольных разрезов, складских и перегрузочных терминалов, является загрязнение атмосферного воздуха угольной пылью, образующейся из тонких классов угля размером 0-2 мм, которые могут находиться в воздухе значительное время и перемещаться на большие расстояния [5, 6]. Большинство угольных терминалов в дальневосточных портах относятся к открытому типу, вследствие чего пыль рассеивается по территории промышленной площадки и распространяется на жилые массивы, находящиеся вблизи терминалов. Особенно ухудшается ситуация в холодный период года, когда использование имеющихся в портах традиционных систем пылепо-давления водой и водными растворами невозможно [3]. Сохранение приемлемого уровня экономической эффективности горного производства при постепенном ужесточении условий экологической и промышленной безопасности требует изыскания новых технических и технологических решений с учетом принципов рационального сочетания процессов горных работ [7, 8].
Известны конструкции рабочего оборудования горных комбайнов, обеспечивающие удаление тонких и мелких фракций угля непосредственно при ведении выемочного процесса. Так, исполнительный орган угольного комбайна [9] через пустотелый вал соединен с воздуховодом аспирационного устройства, осуществляющего отсос пыли из зоны разрушения горного массива. Наибольшее распространение на угольных разрезах получили одноковшовые экскаваторы [10]. В научной литературе предлагаются технические решения, обеспечивающие повышение производительности одноковшовых экскаваторов за счет сокращения времени цикла копания. Так добычные комплексы оснащены системой транспортеров и другого оборудования, позволяющего преобразовывать циклический характер черпания в непрерывный поток погружаемой горной массы [11, 12]. Недостатком одноковшовых экскаваторов и добычных комплексов является погрузка угля, содержащего тонкие фракции, что предопределяет пыление, выдувание полезного ископаемого при транспортировке и перегрузках, а также необходимость остановки работы при замене автосамосвалов под погрузку.
Целью работы является обеспечение снижения запыленности атмосферного воздуха при добыче и перегрузках угля за счет ведения пылеподавления и отделения угольной мелочи путем совершенствования выемочно-погрузочного оборудования, а также увеличение производительности добычного комплекса, позволяющего вести выемку, дробление и погрузку, за счет исключения простоев при замене автосамосвалов под погрузкой.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Авторами предлагается технико-технологическое решение по выемке угля с применением добычного комплекса 7, автосамосвалов 2 и специальных транспортных средств 3 (см. рисунок).
Для расширения функциональных возможностей, по сравнению прототипом [12], добычной комплекс 7 оснащен оборудованием для пылеподавления и отделения тонких фракций угля, а также накопительным бункером 4. При разгрузке угля из ковша 5 в приемный бункер 6, оборудованный пылезащитным ограждением 7, аспирационное устройство 8 засасывает образующуюся пыль. По колосникам 9 крупные куски угля размером более 200 (300) мм направляются в шнеко-зубчатую дробилку 70, обеспечивающую минимальное переизмельчение угля, а основной объем угля через колосники 9 пересыпается в накопительный бункер 4, куда также попадает и уголь после дробления. Под накопительным бункером 4 установлен вибропита-лель 7 7 с просеивающей поверхностью для отделения тонких фракций (0-2 мм), ссыпающихся в приемную емкость 72. Для повышения эффективности удаления тонких фракций и снижения пыления над вибропитателем 7 7 установлено аспирационное устройство 73. От вибропитателя 7 7 уголь по разгрузочному конвейеру 74 подается в автосамосвал 2. Из приемной емкости 72 тонкие фракции угля системой пневмотранспортирования 75 направляются в контейнер специального транспортного средства 3. Наличие накопительного бункера 4, осуществляющего временное аккумулирование угля, позволяет вести безостановочную выемку полезного ископаемого и разгрузку ковша 5 в приемный бункер 6 при замене автосамосвалов 2 под погрузкой. Выделенные тонкие фракции угля возможно направить на производство топливных брикетов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Добычной комплекс в процессе выемочно-погрузочных работ осуществляет пылеподавление с одновременным удалением из угля тонких частиц, что снижает пыление в зоне ведения горных работ и при последующей перевалке угля. Также уменьшаются потери полезного ископаемого от выдувания и просыпания при погрузке и транспортировке. Добычной комплекс предлагаемой конструкции позволит осуществлять выемку и погрузку угля с высокой производительностью без прерывания процесса выемки при замене автосамосвалов под погрузку, что позволит снизить себестоимость получаемой продукции и повысить рентабельность горного производства.
/ / I I \ 1 >
4 12 11 13 10 15 14 2
Добычной комплекс в комплекте с транспортными средствами Fig. Mining complex equipped with vehicles
Список литературы
1. Таразанов И.Г. Итоги работы угольной промышленности России за январь-декабрь 2018 года // Уголь. 2019. № 3. С. 6479. 001: 10.18796/0041-5790-2019-3-64-79.
2. Яновский А.Б. Уголь России. Прошлое, настоящее и будущее // Уголь. 2012. № 8.
66
ЯНВАРЬ, 2020, "УГОЛЬ"
С. 8-14. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/082012.pdf (дата обращения: 15.12.2019).
3. Перспективы экспорта российского угля и экологические проблемы строительства и эксплуатации угольных терминалов Дальнего Востока / А.И. Агошков, Я.Ю. Блиновская, К.С. Голохваст, Д.В. Куксин // Горный журнал. 2015. № 3. С. 56-60. DOI: 10.17580/gzh.2015.03.09.
4. Jain R.K., Cui Z., Domen J.K. Environmental impact of mining and mineral processing. Butterworth-Heinemann, 2016. 307 p.
5. Jiuping Xu. Ecological coal mining based dynamic equilibrium strategy to reduce pollution emissions and energy consumption // Journal of Cleaner Production. 2017. N 11. P. 514-529.
6. Ворошилов Я.С., Фомин А.И. Влияние угольной пыли на профессиональную заболеваемость работников угольной отрасли // Уголь. 2019. № 4. С. 20-25. DOI: 10.18796 / 0041-5790-2019-4-20-24.
7. Starke L. Breaking New Ground: Mining, Minerals and Sustainable Development. London: IIED, 2016. 480 p.
8. Rong Zh. New insights into the permeability-increasing area of over-lying coal seams disturbed by the mining of coal // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2018. N 1. P. 352-364.
9. Пат. РФ 2109945 Исполнительный орган угольного комбайна / Круглов Г.А., Круглова Е.С., Тынтеров И.А., Вагин Э.Б.; заявл. 28.06.1996; опубл. 27.04.1998.
10. Новый тип рабочего оборудования карьерного экскаватора / А.П. Комиссаров, Ю.А. Лагунова, О.А. Лукашук, Н.С. Плотников // Уголь. 2018. № 12. С. 27-29. DOI: 10.18796 / 0041-5790-2018-12-27-29.
11. Казаков В.А., Кубышкин И.П. Добычной комплекс ДК-2000 // Горное оборудование и электромеханика. 2007. № 12. С. 35-38.
12. Чебан А.Ю. Добычной комплекс для открытой разработки месторождений твердых полезных ископаемых // Горное оборудование и электромеханика. 2017. № 3. С. 8-11.
ECOLOGY
Original Paper
UDC 622.85:622.271 © A.Yu. Cheban, N.P. Khrunina, 2020
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 1, pp. 65-67 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-1-65-67
Title
DECREASE IN DUSTY IN MINING AND TRANSFERRING COAL ON THE BASIS OF MODERNIZATION OF MINING EQUIPMENT Authors
Cheban A.Yu.', Khrunina N.P.'
1 Institute of Mining, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, Khabarovsk, 680000, Russian Federation
Authors' Information
Cheban A.Yu., PhD (Engineering), Associate Professor, Leading researcher, e-mail: [email protected]
Khrunina N.P., PhD (Engineering), Senior researcher, e-mail: [email protected] Abstract
An important environmental problem accompanying the operation of coal mines, storage and handling terminals is the pollution of atmospheric air with coal dust, which can be in the air for a considerable time and travel long distances. The article proposes a technical and technological solution to reduce dusting in the process of mining and transshipment of coal, as well as improving the efficiency of excavation and loading operations. The reduction of dusting is achieved by equipping the mining complex with aspiration devices, as well as with equipment for separating fine coal fractions from the rock mass. Mining complex provides high performance of work due to the transformation of the cyclic process of excavation in the continuous loading process of dump trucks, while the presence of a storage bin allows the extraction of coal even in the process of replacing dump trucks under loading.
Keywords
Mining complex, Dusting, Thin fractions, Aspiration device, Storage bin, Container, Dump truck.
References
1. Tarazanov I.G. Itogy raboty ugol'noy promishlennosty Rossii za yanvar -dekabr 2018 [Russia's coal industry performance for January - December, 2018]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, No. 3, pp. 64-79. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2019-3-64-79.
2. Yanovsky A.B. Ugol' Rossii. Proshloe, nastojashhee i budushhee [Coal of Russia. Past, present and future]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2012, No. 8, pp. 8-14. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/082012.pdf (accessed 15.12.2019). (In Russ.).
3. Agoshkov A.I., Blinovskaya Ya.Yu., Golokhvast K.S., Kuksin D.V. Perspektivy eksporta rossiyskogo uglya i jekologicheskie problemy stroitel'stva i eksplu-atacii ugol'nyh terminalov Dalnego Vostoka [Prospects for Russian coal export and environment issues of construction and operation of coal terminals in the Far East]. Gornyi zhurnal - Mining Journal, 2015, No. 3, pp. 56-60. (In Russ.). DOI: 10.17580/gzh.2015.03.09.
4. Jain R.K., Cui Z. & Domen J.K. Environmental impact of mining and mineral processing. Butterworth-Heinemann, 2016, 307 p.
5. Jiuping Xu. Ecological coal mining based dynamic equilibrium strategy to reduce pollution emissions and energy consumption. Journal of Cleaner Production, 2017, No. 11, pp. 514-529.
6. Voroshilov Ya.S. & Fomin A.I. Vliyanie ugol'noy pyli na professionalnuyu zabolevaemost' rabotnikov ugol'noy otrasli [Impact of coal dust on the professional morbidity of coal industry workers]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, No. 4, pp. 20-25. (In Russ.). DOI: 10.18796 / 0041-5790-2019-4-20-24.
7. Starke L. Breaking New Ground: Mining, Minerals and Sustainable Development. London, IIED, 2016, 480 p.
8. Rong Zh. New insights into the permeability-increasing area of over-lying coal seams disturbed by the mining of coal. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2018, No. 1, pp. 352-364.
9. Kruglov G.A., Kruglova E.S., Tynterov I.A. & Vagin E.B. Ispolnitel'nyj organ ugol'nogo kombayna [The executive body of the coal combine]. Patent RF, No. 2109945. Applied: 06.28.1996, Published: 04.27.1998.
10. Komissarov A.P., Lagunova Yu.A., Lukashuk O.A. & Plotnikov N.S. Novyi tip rabochego oborudovaniya karernogo ekskavatora [New type of mining excavator lever working equipment]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 12, pp. 27-29. (In Russ.). DOI: 10.18796 / 0041-5790-2018-12-27-29.
11. Kazakov V.A. & Kubyshkin I.P. Dobychnoy kompleks DK-2000 [Mining complex DC-2000]. Gornoe oborudovanie i elektromehanika - Mining equipment andelectromechanics, 2007, No. 12, pp. 35-38. (In Russ.).
12. Cheban A.Yu. Dobychnoy kompleks dlya otkrytoy razrabotki mestoro-zhdeniy tverdyh poleznyh iskopaemyh [Production Complex for Open-Cast Mining of Solid Minerals]. Gornoe oborudovanie i elektromehanika - Mining equipment and electromechanics, 2017, No. 3, pp. 8-11. (In Russ.).
For citation
Cheban A.Yu., Khrunina N.P. Decrease in dusty in mining and transferring coal on the basis of modernization of mining equipment. Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, No. 1, pp. 65-67. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2020-1-65-67.
Paper info
Received August 24,2019 Reviewed October 10,2019 Accepted December 2,2019
