CC BY
43
1НАР 11 :
ОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОР
МОСКВА, МГГУ, 31 інваря - 4 февраля -2000 года
»„я, А-Г)
Б
уровзрывной способ проведения горных выработок характеризуется высокой загрязненностью воздуха пылью и газообразными продуктами взрыва взрывчатых веществ (ВВ). Количество образующейся пыли в выработках находится в прямой зависимости от крепости пород и величины заряда ВВ [1]. В общем количестве образующейся пыли наиболее пневмокониозоопасной является пыль с дисперсным составом менее 10 мкм. Ее количество при разрушении 1 м3 взорванного породного массива достигает от 80 до 500 г [2]. Эта пыль после взрыва ВВ в основном находится во взвешенном состоянии и вентиляционной струей воздуха выносится за пределы выработки и шахты. При взрыве 1 кг ВВ количество образующихся газов достигает 600-1000 л, в состав которых входит от 60 до 450 л ядовитых газов [3], представленных в основном окисью углерода и окислами азота. Наличие этих газов в атмосфере обусловливает изменения в организме человека, вызывая заболевание органов дыхания, периферийной нервной и сердечно-сосудистой сис-
тем.
При проведении в шахте буровзрывным способом 5-7 тупиковых выработок с исходящей струей воздуха в атмосферу выносится от 20,5 до
28.5 тыс.м3/год ядовитых газов и от
15.5 до 21,5 т/год пыли. При этом пыль обладает токсическим действием, поскольку при разрушении горного массива на ее свежеобнаженной поверхности активно сорбируются окись углерода и окислы азота. Следует отметить, что повышение на два порядка концентрации этих газов в атмосфере выработок увеличивает сорбционную способность пыли в 10 раз, что, в свою очередь, значительно повышает фиброгенность пыли и опасность заболевания легких.
В тупиковых выработках для очистки воздуха от ядовитых газов и пыли нашел практическое применение способ в виде завес, работающий на принципе диспергирования жидкости в атмосфере выработки [4]. Эффективность подавления окиси углерода здесь достигала 28-33 %, окислов азота 33-50 % и пыли 75-80 %. С применением сорбента КМгЮ2 при содержа-
нии его в растворе воды 0,3-0,5 % подавление окиси углерода возросло до 50-70 %, окислов азота - до 90 %.
На ряде шахт применялись пылеулавливающие установки, работающие совместно со средствами вентиляции [4]. Установки обеспечивали подавление ядовитых газов до 60-90 %, а пыли - до 95 %. Однако, применение этого способа осталось на уровне экспериментальных испытаний, поскольку он имел большой недостаток - установки располагались в призабойной зоне проводимой выработки, что затрудняло выполнение технологических операций по их проведению.
В ИГД им. А.А. Скочинского совместно с Гипроуглемашем для тупиковых выработок, проводимых буровзрывным способом, разработан новый способ очистки воздуха от пыли и ядовитых газов со специально сконструированной для этой цели пылегазоулавливающей установкой (ПГУ) [5]. Технологическая схема способа существенно отличается от ранее разработанных (рисунок), поскольку удаление (1п, м) в ней пылегазоулавливающего оборудования и отсос загрязненного воздуха (Qks, м3/мин), поступающего из забоя, осуществляется за зоной отброса продуктов взрыва ВВ (1з.о, м).
Очистка воздуха в этом способе осуществляется пылегазоулавливающей установкой [5], которая включает побудитель тяги, пылегазоотделитель, турбонасос подачи жидкости в установку, рабочий бак для жидкости и вентиляционный рукав. В качестве побудителя тяги применен серийный осевой вентилятор ВМЭ-6, в котором установлено новое рабочее колесо цилиндрической формы. Создаваемое вентилятором разряжение на всасе обеспечивает поступление загрязненного воздуха из выработки в пылегазооделитель. Одновременно в поток воздуха, срывающегося с лопаток рабочего колеса вентилятора со скоростью до
Таблица
№ Варианты очистки Запыленность Объемное содержание ядовитых газов, %
п/п воздуха воздуха, мг/м3 окиси углерода окислов азота
1 Без очистки воздуха 212-419 0,0121-0,0276 0,00048-0,00096
2 Питьевой водой 17-31 0,0069-0,0111 0,00048
3 Раствором воды с содержанием 0,8-1,0 % сорбента 18-38 0,0048-0,0079 0,00010-0,00024
4 Раствором воды с содержанием 1,5-2,0 % сорбента 37-42 0,0009-0,0021 0,00010
Рис. Технологическая схема способа очистки воздуха от пыли и ядовитых газов в тупиковых выработках при взрывных работах: 1 - вентилятор местного проветривания; 2- вентиляционный трубопровод; 3 - пылегазоулавливающая установка; 4 - противопожарно-оросительный трубопровод; 5 - вентиляционный рукав установки; 6 - пылегазовое облако.
90 м/с, турбонасосом из рабочего бака через распылитель, установленный на колесе, подается жидкость с удельным расходом 0,100,12 л/м3 воздуха. Пыль и газообразные продукты взрыва ВВ смешиваются с орошающей жидкостью и оседают на стенках пылегазоот-делителя, затем сбрасываются в рабочий бак установки. Полное улавливание загрязненного воздуха ПГУ обеспечивается при условии, что кратность отсоса воздуха установкой є (є = Qy/Qн, где Qy - производительность ПГУ, м3/мин) должна быть в пределах от 1,3 до 2,0 м и длине вентиляционного рукава от 68 до 12-15 м.
Опытные испытания разработанного способа очистки воздуха, загрязненного пылью и продуктами взрыва ВВ, проводились на шахте им. Красина АО "Ростовуголь" в 1008 восточном штреке сечением в свету 12,9 м2, вчерне 15 м2. Выработка проводилась по пласту угля, в забое бурилось 46 шпуров длиной 2,8 м, в которых одновременно взрывалось 46 кг ВВ, проветривалась нагнетательным способом. Воздух в забой подавался по гибким трубам диаметром 800 мм вентилятором ВМЭ-6 в количестве 210 м3/мин. Фоновая запыленность воздуха не превышала 2 мг/м3. Пылегазоотсасывающая установка в штреке располагалась за зоной отброса продуктов іі'фміш 1515 на удалении 45-70
м и перемещалась вслед за подвига-нием забоя через 25 м.
Содержание пыли, образовавшейся при взрывных работах, на удалении 300 м от забоя, составляло от 210 до 420 мг/м3 воздуха, что превышало предельно допустимую концентрацию (ПДК) в 105-210 раз. Содержание окиси углерода достигало 0,0121-0,0276 %, что превышало ПДК в 7-16 раз, а окислов азота 0,00048-0,00096 % или в 2-4 раза выше ПДК (таблица).
При очистке воздуха пылегазоотсасывающей установкой с использованием в ней питьевой воды содержание пыли в атмосфере выработки снизилось до 17-31 мг/м3 воздуха, окиси углерода - до 0,00690,0111 %, а окислов азота- до 0,00048 %. Однако, здесь наблюдалось значительное превышение допустимого содержания ядовитых газов в рудничной атмосфере.
Затем в ПГУ в качестве сорбента была применена гашеная известь. При прохождении загрязненного воздуха через установку, в которой для его очистки использовался сорбент с концентрацией 0,8-1,0 % в растворе воды, содержание пыли снизилось до 18-38 мг/м3 воздуха, окиси углерода - до 0,00480,0079 %, что, однако, превышало допустимое их содержание в 2,8-4,6
раза. Концентрация окислов азота достигла уровня ПДК.
Дальнейшее повышение содержания сорбента в растворе воды до 1,5-2,0 % позволило снизить при очистке воздуха концентрацию окиси углерода до 0,0009-0,0021 %, а окислов азота - до 0,0001 %, что в обоих случаях достигло предельно допустимого содержания этих газов в атмосфере выработки.
Таким образом, разработанный способ очистки воздуха с помощью пылегазоулавливающей установки, расположенной за зоной отбросов продуктов взрыва ВВ, позволяет осуществлять очистку воздуха от ядовитых газов и пыли непосредственно в выработке, где они образуются, что не допускает выброс загрязненного воздуха в вентиляционную систему шахты.
Использование в качестве сорбента гашеной извести с концентрацией 1,0-1,5 % в растворе воды позволяет нейтрализовать ядовитые газы в пылегазоулавливающей установке до величины, близкой к ПДК.
Применение разработанного способа очистки воздуха не допускает вынос пыли и ядовитых продуктов взрыва ВВ за пределы выработок и шахты в целом, что исключает отрицательное воздействие их на окружающую природу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воронин В.Н., Воронина Л.Д., Багриновский А.Д. Руководство по проектированию и практическому осуществлению противо-пылевых вентиляционных режимов в металлических рудниках. Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу. М., 1960, с.22-26.
2. Сачков А.Ф. Борьба с пылью и прогнозирование запылен-
ности атмосферы на рудниках цветной металлургии. Дисс. на соискание ученой степени докт. техн. наук. Фонды МГИ, 1972.
3. Вопросы безопасности в угольных шахтах. Том XV. Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу. - М., 1963, с.271-277.
4. Ярембаш И. Ф. Очистка рудничной атмосферы после взрывных работ. - М.: Недра, 1979, с. 165-173.
5. Пичков Ю.А., Воронюк Ю.С. и др. Пылегазоулавливающая установка системы проветривания подготовительных выработок с очисткой воздуха. Аэрология: Научные сообщения / ИГД им. А.А. Скочинского, вып.305. - М., 1997, с.85-89.
IIP*
Воронюк Ю.С. — кандидаї технических наук, Инсіиіуі іорноіо дела им. А.А. Скочинског о
