CC BY
37
УДК 622.2
И.В.БРИГАДИН
НИЦ 26 ЦНИИ Министерства обороны РФ, Санкт-Петербург, Россия А.Г.НЕСТЕРОВ
ОАО «Гранит-Кузнечное», пос. Кузнечное,
Ленинградская обл.
УСТАНОВКА ЭФФЕКТИВНОГО ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВАХ И ДРОБЛЕНИИ ПОРОД
Обоснованы схема и состав оборудования по пылеподавлению при взрывных работах и дроблении горных пород. Использование в чередующемся режиме разнополярной жидкости позволяет существенно повысить эффективность пылеподавления.
The circuit and structure of the equipment on suppression of a dust are proved at explosive works and crushing of rocks. Use in an alternating mode different polarity liquids allows to raise (increase) essentially efficiency suppression of a dust.
Основные источники пылеобразова-ния и способы борьбы с пылью. При добыче рудных и нерудных ископаемых в открытых карьерах и подземных выработках для разрушения крепких горных пород чаще всего используется взрывной способ. При этом взрыв является мощным источником мгновенного выделения в атмосферу карьера и окружающую среду пыли различных фракций [1]. Наиболее опасными по воздействию на человека, природу и технику являются пылевые фракции с размерами частиц менее 50 мкм, которых содержится в газопылевом облаке порядка 0,2 %. При этом газопылевое облако может распространяться на расстояния до сотни километров от места массового взрыва, а при взрыве в подземной выработке - удерживаться в атмосфере выработки в течение длительного времени, несмотря на применение принудительной вентиляции.
Другим источником образования пыли являются предприятия горно-металлургической, строительной, угольной и других отраслей промышленности, на которых производится дробление и измельчение горной массы.
Борьба с пылью на добывающих и перерабатывающих предприятиях осуществляется проведением ряда организационных
и технических мероприятий. Одним из наиболее эффективных технических мероприятий является орошение. Поскольку пылевые частицы являются электрически заряженными [2], то эффективность пылеподавле-ния орошением повышается при использовании ионизированной жидкости, например разнополярно заряженной воды.
Для снижения техногенной нагрузки на регионы открытых карьеров, уменьшения продолжительности запыленного состояния атмосферы в подземных выработках и цехах дробления пород реализуются различные способы орошения: механическое, гидроминное, воздушное (с использованием летательных аппаратов) и др.
При массовых взрывах наиболее опасным фактором для оросительных установок является разлет кусков породы. Дальность разлета кусков в противоположную от навала сторону достигает 100 м. Использование установок в пределах этой зоны практически невозможно без применения тонкораспыленной жидкости, имеющей размер капель менее 50 мкм.
При использовании тонкораспыленной жидкости качественно изменяется физическая картина орошения. Суть этого изменения заключается в том, что капли жидкости размером более 100 мкм находятся в возду-
I /
I • - 1 ' . •
\ 1 , ч • / \ I / /
LJU^
4 1 ' * / 4 • 7 N | / Ч I *
4 12
+
Структурная схема установки для пылеподавления 1 - блок управления; 2 - источник воздуха высокого давления; 3 - емкости сифонного типа с ионизированной водой; 4 - форсунки тонкого распыления; 5, 6 - электромагнитные пневмо- и гидравлические клапаны соответственно; 7, 11 - нагнетающие и продувочные воздухопроводы; 8, 12 - водяные магистрали; 9 - устройство развязки воздушных и водяных магистралей; 10 - цепи управления и контроля
хе несколько секунд, а капли тонкораспыленной жидкости - более 1000 с. Второй фактор - существенное увеличение суммарной площади поверхности смачивания. Так, при распылении 1 кг воды частицами диаметром 2 мм суммарная площадь их поверхности составляет ~ 3 м2, для диаметра 200 мкм - 30 м2, а для диаметра 50 мкм -более 100 м2 В итоге эффективный показатель воздействия, равный произведению суммарной площади поверхности капель на время их жизни в воздухе, для тонкораспыленной жидкости на 3-4 порядка больше, чем для крупнораспыленной. Тонкое распыление жидкости позволяет размещать оросительные установки за пределами зоны взрывного воздействия, поскольку облако этой жидкости может распространяться на
расстояния до 1 км даже при скорости ветра 1-2 м/с.
Состав установки для пылеподавления тонкораспыленной жидкостью. Для
повышения эффективности подавления пыли в условиях открытых карьеров и подземных выработок может использоваться установка, реализующая способ пылеподавления [3]. В этом способе предполагается поочередное размещение емкостей с разнополяр-ной жидкостью за пределами зоны взрывного воздействия с осуществлением орошения тонкораспыленной водой до, во время и после взрыва.
Применительно к условиям подземных выработок и камнедробильных производств предлагается принципиально новая установка (см. рисунок).
Основная задача, решаемая данной установкой, - повышение эффективности пы-леподавления за счет поочередного орошения приемных бункеров, конвейеров и дробилок тонкораспыленной (размер капель менее 50 мкм) положительно и отрицательно заряженной водой. Тонкое распыление воды достигается за счет использования форсунок специальной конструкции, а также емкостей сифонного типа с ионизированной водой (см. рисунок), которые служат для создания давления в системе, необходимого для нормальной работы форсунок. Выдавливание ионизированной воды из емкостей осуществляется воздухом, подаваемым по воздухопроводам от источника воздуха высокого давления.
Задание режимов и управление работой установки осуществляется от блока управления с помощью электромагнитных пневмо- и гидравлических клапанов, а также цепей управления и контроля. Орошение осуществляется циклично, при этом для уменьшения количества трубопроводов, разнополярные орошающие жидкости подаются поочередно по одной и той же питающей магистрали. Цикл работы установки включает:
• орошение водой положительной полярности;
• продувка питающей магистрали воздухом;
3
104 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.180
• орошение водой отрицательной полярности;
• продувка питающей магистрали воздухом.
Продувка питающей магистрали производится с целью выдавливания из нее остатков воды одной полярности, перед тем как подать воду другой полярности, а также затем, чтобы исключить замерзание воды в питающем трубопроводе при работе в холодное время года.
Выводы. Представленные технические решения были апробированы в полигонных условиях. При этом пыль, взятая с камнедробильного производства, возгонялась в воздух с помощью заряда взрывчатого вещества, а затем осаждалась путем орошения разнополярной мелкодисперсной водой из установок сифонного типа. Ввиду отсутст-
вия источника воздуха высокого давления, выдавливание воды из емкостей осуществлялось с помощью пороховых газов.
Полигонные испытания макета установки пылеподавления подтвердили правильность предложенного технического решения.
На установку пылеподавления авторами подана заявка на выдачу патента РФ на изобретение (№ 2005137046 РФ от 29.11.2005).
ЛИТЕРАТУРА
1. Битколов Н.З. Аэрология карьеров / Н.З.Битколов, И.И.Медведев. М.: Недра, 1992.
2. Гончаров С.А. Оценка электростатического заряда пылевых частиц, образующихся при добыче железистых кварцитов // Горный журнал. 2002. № 7.
3. Пат. № 2273738 РФ. Способ пылеподавления при взрывных работах / И.В.Бригадин, А.Г.Нестеров. 2006.
