Комплекс мероприятий по пылеподавлению

При работе горных машин образуется большое количество пыли. Систематическое длительное вдыхание пыли может приве­сти к тяжелому профессиональному заболеванию — пневмоко-ниозу. С целью предупреждения этого заболевания правилами безопасности установлены предельно допустимые концентрации взвешенной в воздухе пыли. В действующих подземных выработках угольных шахт не должны превышать: пыли угольно-породной, содержащей от 10 до 70 % свободной двуокиси крем­ния, — 2 мг/м³; пыли угольной, содержащей от 2 до 10 % свобод­ной двуокиси кремния, — 4 мг/м³; пыли угольной, содержащей менее 2 % свободной двуокиси кремния, — 10 мг/м³.

Эффективное пылеподавление и снижение ее содержания в шахт­ной атмосфере до допустимых пределов может быть осуществлено комплексом мероприятий.

Совершенствование конструкции горной машины и режимов ее работы. Конструкция исполнительного органа, режущего инструмента и режим работы машины должны обеспечивать мини­мальные измельчение угля и пылеобразование, что может быть осуществлено при крупном срезе. Погрузочные органы и устрой­ства машин во избежание большого пылеобразования не должны быть метательного действия.

Эффективное проветривание. Горные выработки с запыленной атмосферой должны активно проветриваться, что определяется количеством подаваемого воздуха для снижения концентрации пыли и скоростью движения воздуха для выноса витающей пыли из забоя.

Предварительное увлажнение угля в массиве. В очистных за­боях это может производиться по следующим технологическим схемам.

1. Через длинные скважины, пробуренные па­раллельно забою из прилегающих к очистному забою подготови­тельных выработок. При длине лавы более 150 м скважины бурят из двух подготовительных выработок навстречу друг другу, оставляя между ними целик угля примерно 40 м; диаметр сква-ж ин 45—100 мм; расстояние между скважинами от 7 до 30 м в за­висимости от водопроницаемости угля. При высоконапорном нагне­тании (давление воды от 5 до 30 МПа) темп нагнетания составляет

 

 

в среднем 20-40 л/мин, удельный расход воды 1о-30 л/т. Эффективность пыле-подавления достигает 80 %. Для бурения длинных сква­жин применяют станки типа СБГ1М, СБГ200 и др., а ко­ротких длиной до 100 м — станки БШ2М, БИП2 и др. К преимуществам нагнетания воды через длинные скважи­ны следует отнести незави­симость этих работ от очист­ных; более равномерное и продолжительное влагонасы-щение массива угля; исполь­зование одних и тех же сква­жин для дегазации и увлаж­нения массива.

2. Через корот-

кие скважины, про­буренные из лавы за зону опорного давления на длину до 30 м. Этот способ приме­няется в том случае, если первый применить невозмож­но из-за отсутствия опереже­ния подготовительных выра­боток. Режим нагнетания тот же, что и при первом способе.

Нагнетание воды в пласт осуществляется из лавы че­рез шпуры диаметром 40— 50 мм и глубиной 2—5 м, через короткие скважины ^Рис- ^15л- Технологическая схема увлаж-„,,л,.„,.«,-,. ло сп..,. „ нения угля в массиве через шпуры или диаметром 42-50 мм и _скважи£_ы, _пробуре_ННые из лавы глубиной 5—15 м, через

длинные скважины диаметром 45—160 мм и глубиной 15— 30 м.

Для бурения скважин диаметром 55 мм и глубиной до 30 м применяют установки 2УГН (рис. 15.1) и др. Установка имеет буровой станок 1 с электродвигателем мощностью 3 кВт. Произ­водительность станка — до 100 м в смену. По окончании бурения каждой скважины станок передвигают по раме конвейера в новое положение. В пробуренную скважину вставляют герметизатор устья скважины 3 длиной 1,5 м и устанавливают упорную стойку 2. Затем по высоконапорному забойному рукаву, имеющему мано­метр 4, кран 5 и обратный клапан 6, насосом 7 в скважину нагне­тают воду под давлением от 3 до 30 МП а.

Подача насоса 90 л/мин. Для удобства передвижения уста­новка смонтирована на тележке на колесном ходу. Этот способ является более трудоемким, чем предыдущий, и организационно затруднительным, поэтому он имеет ограниченное применение.

Орошение мест пылеобразования. Этот способ более эффекти­вен при подаче воды непосредственно в зону разрушения угля, когда пыль еще не перешла во взвешенное состояние. Различают внутреннее орошение и внешнее. В первом случае вода подается под давлением через внутреннюю часть исполнительного органа к резцу или через отверстие в резце к уплотненному ядру угля. Внутреннее оргшение следует сочетать с дополнительным внеш­ним орошением, при котором форсунки располагают на корпусе машины в месте погрузки угля на конвейер и других местах. На комбайне устанавливают от 10 до 50 форсунок. Удельный расход воды составляет 20—40 л/т, за исключением тонких пластов, где он не превышает 10—15 л/т из-за неудобств, возникающих в этих условиях при обильном применении воды.

Все очистные комбайны комплектуются типовыми ороситель­ными системами — 'ГОС. Система включает насосную установку НУМС-30 с подачей до 100 л/мин и давлением воды до 2,7 МПа, расположенную в прилегающей к лаве выработке; водопроводные рукава, проложенные до комбайна по борту забойного конвейера; трехходовые краны; форсунки орошения, установленные на ком­байне; контрольно-измерительные приборы.

Применяются следующие типы форсунок: КФ — конусные и ПФ — плоскоструйные. Форсунки унифицированы и имеют обо­значения, которые указывают форму факела, коэффициент расхода и угол раскрытия струи (например: ПФЗ.3-40, где ПФ — плоско­струйная форсунка, 3,3 — коэффициент расхода, 40 — угол рас­крытия струи в градусах).

Для примера рассмотрим оросительное устройство комбайна 1ГШ68 (рис. 15.2). Вода под давлением к исполнительным органам подводится через кран 1, фильтр 2, реле блокировки орошения 3, в зону погрузки угля — через форсунки 4. Далее вода подается через осевое отверстие в валу шнека и по трубке, проложенной сбоку спирали шнека, к форсункам каждого линейного резца (рис. 15.3). Форсунки ПФ1.6-40Э имеют углубленное выходное отверстие, что уменьшает возможность их засорения. Вода под­водится только к тем резцам, которые находятся в контакте с раз-

рушаемым массивом угля. Это осуществляется посредством син­хронизатора 1 (рис. 15.3, а), который расположен на выходном валу поворотного редуктора со стороны забоя. Синхронизатор обеспечивает угол раскрытия струи 180°. Положение зоны ороше­ния можно регулировать посредством поворота синхронизатора специальным штурвалом, расположенным на поворотном редук­торе. Применение синхронизатора позволило увеличить интен­сивность орошения в зоне разрушения массива угля каждым контактирующим резцом, снизить в значительной мере вероят­ность воспламенения метана фрикционными искрами, исключить расход воды в противоположной зоне шнека и увлажнение здесь рабочих мест.

При давлении воды около форсунок 1,2 МПа расход ее состав­ляет 180 л/мин, в том числе через шнеки 120 л/мин. Удельный расход воды 10—20 л/т, т. е. почти в 2 раза меньше обычного. Запыленность воздуха снижается при работе комбайна на 90—98 %

В перспективе намечается комплектовать оросительными уст­ройствами с синхронной подачей воды также и другие типы очист­ных комбайнов.

Ведутся опытные работы по повышению давления воды для орошения до 10—15 МПа.

Пневмогидроорешение. Этот способ основан на распылении воды сжатым воздухом, что осуществляется либо непосредственно в оросительных форсунках, либо в смесителе перед системой оро­шения. В результате создается факел орошения высокой плот­ности с высокой скоростью полета капель. Для пневмогидрооро-

Рис. 15.3. Схема синхронной подачи воды на резцы шнеков комбайна 1ГШ681

«— подача воды к резцам, находящимся при работе в контаще с разрушаемым массивом угля; б — расположение форсунки и резца на шнеке

шеиия применяются специальные конусные факела, зонтичные и плоскострупные форсунки с различными углами раствора и разной дальнобойностью. Они имеют единое обозначение ВВ — водо-воздушные.

К комбайну в смеситель подводятся вода и сжатый воздух под давлением 0,4—0,5 МПа. Полученная смесь поступает из смеси­теля к форсункам, установленным на комбайне в местах пылеоб-разования. Расход воды при работе комбайна составляет 70— 150 л/мин, удельный расход— 10—25 л/т, расход сжатого воз­духа — 3,0—4,5 м³/мин. Пневмогидроорошеиие является эффек­тивным средством пылеподавления при работе очистных и проход­ческих комбайнов, а также и в других местах пылео,бразования. Оно широко применяется на шахтах Карагандинского угольного бассейна, а также на других шахтах, где есть пневматическая энергия.

Пылеулавливание. Для снижения запыленности шахтного воз­духа до предельно допустимых концентраций во многих случаях применяют дополнительно к увлажнению угля в массиве и ороше­нию еще и пылеулавливание. Для этой цели используют пылеулав­ливающие установки; конструктивно они выполняются встроен­ными в комбайн или отдельно. Установка состоит из центробеж­ного вентилятора с электродвигателем или с приводом от комбайна, всасывающего патрубка и шламоотделителя с блоком орошения. Запыленный воздух отсасывается вентилятором через патрубок от очагов аылеобразования. Пыль смешивается с водой, подавае­мой на лопатки рабочего колеса вентилятора, смачивается, а за­тем в виде шлама отделяется в шламоотделителе от воздушного потока. Очищенный воздух выбрасывается по направлению вен­тиляционной струи за рабочее место машиниста.

Применение укрытий на комбайне для снижения скорости воздуха у очагов пылеобразования позволяет в 4—5 раз увеличить эффективность пылеулавливания. Вследствие громоздкости вен­тиляторов пылеулавливающие установки применяют при работе очистных комбайнов на пологих пластах мощностью не менее 1,3—1,5 м. К недостаткам следует также отнести повышение уровня шума при работе вентилятора.

Применение водо-воздушных эжекторов. Водо-воздушный эжек­тор представляет собой трубу диаметром 0,2 м и длиной 0,6— 0,7 м, внутри которой расположена форсунка. Эжектор устанав­ливают на очистном или проходческом комбайне. Под действием струи воды, выходящей из форсунки под давлением до 2,5 МПа, в трубе создается разрежение и происходит засасывание запы­ленного воздуха. На выходе из эжектора образуется струя шламо-воздушной смеси, которая направляется на очаг пылеподавления. В результате такого двухступенчатого пылеподавления содержа­ние пыли снижается на 85—95 % при меньшем по сравнению с обычным орошением расходом воды. Благодаря высокой скорости капель в факеле эжектора, а также их дисперсности и плотности эффективность пылеподавления водо-воздушными эжекторами

выше, чем при обычном орошении. Простота конструкции и на­дежность работы эжекторов способствовали их широкому при­менению. Эжектор не только эффективное средство пылеподавле-ния, но и действенное средство по разжижению и выносу метана из нрязабойного пространства.

Пылеподавление пеной. Этот способ является сравнительно новым и перспективным. Для получения пенообразующей жидкости к воде добавляют трехпроцентный раствор пенообразователя ПО-1 или др. На комбайне устанавливают пеностволы со щитками. Раствор, выбрасываемый под давлением из пеностволов, образует пену, которая заполняет пространство в зоне работы исполни­тельных органов. Это позволяет осуществить более полное улав­ливание пыли по сравнениюс орошением диспергированной водой, а также уменьшить в 1,5—2 раза расход воды и переувлажнение лавы. Изыскание более дешевых и нетоксичных пенообразовате­лей позволит расширить применение этого способа.

При работе очистных комбайнов на тонких крутых пластах пеногенераторы устанавливают на вентиляционном штреке около лавы. Подача пены производится на всю плоскость забоя при диагональном его расположении (с опережением верхней части относительно нижней) в направлении сверху вниз.

Применение фильтрующих, противопылевых респираторов. В очистных забоях в соответствии с правилами безопасности, наряду с комплексом мероприятий по пылеподавлению, рабочими для защиты органов дыхания применяются противопылевые рес­пираторы. При этом побудителем тяги для подачи воздуха в лег­кие является сам человек. Вдыхаемый им воздух проходит после­довательно через фильтр и автоматически открывающийся клапан вдоха, что осуществляется за счет разрежения, создаваемого лег­кими. Выдыхаемый воздух проходит через клапан выдоха в ат­мосферу. Промышленность выпускает несколько типов респира­торов.

Раздел третий