CC BY
130
© М.М. Сметанин, М.М. Черных, О.В. Г ребенщикова, 2007
УДК 622.411.52:622.8
М.М. Сметанин, М.М. Черных, О.В. Гребенщикова
СОЗДАНИЕ БЕЗОПАСНЫХ И КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА ПРИ РАБОТЕ КОМБАЙНОВ В КАЛИЙНЫХ РУДНИКАХ
~П калийных рудниках при ведении подготовительных и
-Я-М очистных работ применяются комплексы, включающие комбайны ПК-8, “Урал-10КС”, “Урал-20КС” со щитовым ограждением забоя. Увеличение производительности комплексов влечет к возрастанию ряда производственных вредностей: повышенный уровень шума, неблагоприятные климатические условия, повышение концентрации пыли и газов.
Повышенная запыленность (табл. 1) является преобладающим неблагоприятным фактором. Установлена зависимость между количеством ингалируемой пыли и заболеванием хроническими бронхитами и воспитательно-дистрофическими изменениями слизистых поверхностей дыхательных путей у горнорабочих калийных рудников, которая возрастает с увеличением профессионального стажа.
Особо велик показатель заболеваемости гриппом, ангиной, бронхитом, атрофическим ринитом и фарингитом, т.к. растворимые компоненты пыли оказывают химическое воздействие на слизистую оболочку носоглотки и бронхов. Также распространены заболевания периферической нервной системы, кожные и глазные болезни, отклонения от норм артериального давления [1]. На калийных рудниках для обеспечения нормальных условий труда применяются нагнетательный, всасывающий и комбинированный способы проветривания подготовительных и очистных забоев [2].
Исследования вентиляции забоев при нагнетательном и всасывающем способах показали, что запыленность воздуха превышает ПДК в десятки и даже в сотни раз (табл. 1, 2).
Для нормализации воздушной среды в рабочей зоне комбайна рекомендуется комбинированная схема проветривания призабойного пространства, которая включает:
Таблица 1
Запыленность в комбайновых забоях, проветриваемых нагнетательным способом
Места замеров Температура воздуха, С Относительная влажность воздуха, % Запыленность воздуха, мг/м3 Скорость движения воздуха, м/с Примечания
У шита комбайна Рабочее место машиниста комбайна Поступающая в забой Исходящая из забоя 32,8-34,6 24.2-28,5 17,4-18,8 21.2-23,6 32-36 32-41 47-56 34-46 1270,0-1620,0 356,4-1254,4 7,2-14,8 124,6-375,5 0,15-0,48 0,24-0,96 0,21-0,58 Слева по ходу комбайна Перед ВМП
Таблица 2
Запыленность в комбайновых забоях, проветриваемых всасывающим способом
Места замеров Температура воздуха, С Относительная влажность воздуха, % Запыленность воздуха, мг/м3 Скорость движения воздуха, м/с Примечания
У щита комбайна 29,2-31,6 36-41 275,6-862,8 0,11-0,40 Слева по ходу комбайна
Рабочее место машиниста комбайна 21,2-24,8 38-51 156,2-654,4 0,10-0,36
Поступающая в забой 17,8-20,8 45-54 9,6-24,3 0,1-0,4 40 м от щита
Исходящая из забоя 23,2-24,8 32-38 367,5-1200,0 - В вентиляционной трубе
Таблица 3
Результаты анализа дисперсного состава взвешенной пыли
Место отбора Относительное содержание частиц по фракциям от суммарного
проб числа частиц в пробе воздуха, %
10 мкм 10-20 мкм 20-40 мкм 40-60 мкм 60 мкм
0,6 м от щита комбайна 91,96 5,73 91,43 0,79 0,08
2,0 м от щита комбайна 92,87 4,81 1,70 0,62 -
В зоне дыхания машиниста комбайна 92,48 4,91 1,73 0,87 -
25 м от щита комбайна 93,97 3,95 1,58 0,51 -
- подачу воздуха по непрерывно наращиваемому трубопроводу непосредственно к рабочей зоне комбайна;
- рассредоточенный выпуск воздуха через специальную тканевую насадку
- создание направленного движения воздуха в забое и изоляцию нагретого и пыленасыщенного исходящего потока от рабочей зоны.
Снижение средней запыленности воздуха на рабочем месте машиниста достигается с 518 мг/м3 до 159 мг/м3, т.е. в 3,25 раза. Температура в рабочей зоне не превышает 26 0С.
Одним из основных факторов, определяющих уровень запыленности воздуха в рабочей зоне машиниста комбайна, является относительное содержание мелкодисперсной фракции в отбитой горной массе, которая может переходить во взвешенное состояние.
Микроскопический анализ дисперсного состава взвешенной в воздухе проходческих забоев калийной пыли показал (табл. 3), что размер наиболее крупных частиц пыли не превышает 60 мкм.
Для создания безопасных и комфортных условий труда при комбайновой выемке калийной соли применяются сухие способы пылеулавливания [3].
Помимо улавливания пыли сухим способом разрабатываются мокрые способы борьбы с пылью. Для борьбы с гигроскопической пылью необходимо использовать ее естественные свойства (гигроскопичность, растворимость, способность к конденсационному и коагуляционному росту при повышенной влажности воздуха). В
калийных рудниках мокрые способы борьбы с пылью в том виде, в каком они применяются в угольных шахтах, не могут быть использованы из-за больших расходов воды на пылеподавление, хотя эффективность гидрообеспыливания в условиях калийных рудников гораздо выше, чем в угольных и рудных шахтах. Может получить высокое развитие борьба с помощью высокократной воздушно-механической пены, так как имеет ряд преимуществ: большую площадь контакта пены с разрушенной горной массой, высокую смачивающую способность, относительно малые расходы воды при высокой эффективности пылеподавления. Для борьбы с калийной пылью воздушно-механическая пена впервые была применена на 1 руднике ПО Беларуськалий. Эффективность достигала 92-97 %. В комбайновых забоях применялся пар низких параметров, как способ борьбы с пылью. В результате исследований установлено, что фактический расход воды в виде пара значительно ниже, чем при любых других способах гидрообеспыливания. Проведенные ППИ опытнопромышленные испытания системы пылеподавления паром (СПП-1) на комбайне “Урал-20КС” показали ее высокую эффективность (до 97,6 %). В Санкт-Петербургском государственном горном институте разработана система пылеподавления паром. Пар получается с помощью электродного парогенератора, отличающегося малой инерционностью, небольшими габаритами, массой и высокой производительностью.
Рекомендуются следующие схемы выпуски пара для пылепо-давления.
При свободной площади сечения выработки 8-10 м2 (комбайны ПК-8, “Урал-10КС”) максимальный эффект достигается при выпуске пара непосредственно в призабойную часть перед щитом со стороны расположения нагнетательного трубопровода на высоте 0,5-0,7 м от почвы. При такой схеме выпуска пар, подчиняясь конвективным силам, поднимается к кровле выработки, проходит над конвейером комбайна и, охлаждаясь,
Таблица 4
Расход воды на пылеподавление при различных способах гидрообеспыливания
Тип комбайна
Расход воды на гидрообеспыливание
механическое, л/мин орошение форсунками пневматического типа, л/мин ПГО, л/мин водовоздушное души-рование, л/мин воздушномеханическая пена, л/мин
“Урал-20КС” 12,2 4,86 3,1 2,97 6,75
“Урал-10КС” 12,2 2,46 3,1 1,34 6,75
ПК-8 11,7 18,7 7,8 0,84 6,50
Таблица 5
Расход воды для пылеподавления паром при работе комбайнов
Расход воды на пылеподавление паром низких параметров
Тип комбайна Минутная производительность комбайна, т/мин Расход воды
л/мин на 1 т руды м3 на 200 м выработки
ПК-8 2,50 1,10 0,42 1,5
“Урал-10КС” 2,50 1,25 0,42 1,77
“Урал-20КС” 3,50 1,45 0,42 3,54
Таблица 6
Характеристика средств и способов борьбы с пылью в комбайновых забоях калийных рудников
Способы и средства борьбы с пылью (разработ- Эффективность подавления Основные эксплуатационные и конструк-
чик) пыли/кратность снижения за- тивные недостатки
пыленности
1. Сухое пылеулавливание
1.1. Рукавные фильтры с принудительной разгрузкой уловленной пыли 70-92 % / - Недостаточная производительность вентиляторов пылеотсоса, высокая остаточная запыленность воздуха, ограниченный спектр всасывания.
1.2. То же с автоматической разгрузкой уловленной пыли (БФВНИИГ) 80-94 % / - То же
1.3. Отсос пыли из призабойного пространства и отвод запыленного воздуха за пределы выработки (участка) 86-94 % / - Загрязнение воздушной среды за пределами выработки(участка). Ограниченные условия применения.
2. Мокрое обеспыливание
2.1. Пылеулавливающие установки типа “Ро-товент”- ФРГ, “Страта”- США, “МРДЕ”- Великобритания 91-98 % Повышенные расходы воды на очистку воздуха в системах пылеулавливания.
2.2. Орошение форсунками механического действия 90,0-92,9 % Повышенные расходы воды(2,8-4,5 л/т). Низкая эффективность пылеподавления.
2.3. Водовоздушное душирование и водооз-душные завесы (ППИ) 92-96 % То же(0,6-2,1 л/т). Высокая остаточная запыленность воздуха на рабочем месте (32 мг/м).
3. Обеспыливающее проветривание нагнетательный способ всасывающий способ комбинированный способ 40-52 % 46-60 % 56-80 % Низкая эффективность при естественной влажности воздуха и высоких уров-нях концентрации пыли в “свежей” струе.
4. Конденсационный способ пылеподавления До 99 % при различных тех- Повышенные требования к культуре на-
опускается с противоположной стороны, полностью изолируя свободное пространство около щита.
При большей площади свободного сечения выработки (“Урал-20КС”) более рациональным является выпуск пара за оградительный щит в нижней его части в зоне работы бермовых фрез. Кроме того, при любой схеме разводки пара обязательна подача его к пунктам погрузки руды в бункер-перегружатель и самоходный вагон [2].
Расход воды при различных способах мокрого пылеподавле-ния приведен в табл. 4 и 5.
Исследование средств и способов пылеподавления в итоге показывает (табл. 6), что наиболее применяемыми для создания безопасных комфортных условий труда в калийных рудниках при механизированной отбойке руды являются мокрые способы пылепо-давления: использование пара низких параметров, мелкодисперсное орошение, водовоздушное душирование.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аэрология калийных рудников./ Медведев И.И., Красноштейн А.Е.- Сверд-ловск,і990. - C. 250.
2. Способ обеспыливания и проветривания забоя проходческого комбайна с ограждающим щитом./ Сметанин М.М., Озерной И.П., Дейнис А.Г.-А.С.№і64044і, і990.
3. Руководство по проектированию способов и средств борьбы с пылью на рудниках соляных месторождений Республики Беларусь / И.И.Медведев, М.М. Сметанин, И.П.Озерной и др. - Минск,і995. - C. і60.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------
Сметанин М.М. - профессор, доктор технических наук,
Черных М.М. - студентка IV курса факультета освоения подземного пространства,
Гребенщикова О.В. - студентка IV курса факультета освоения подземного пространства,
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет).
