книги из ГПНТБ / Совершенствование горных работ на карьерах Алмалыкского горно-металлургического комбината

Экспериментальная обработка дорог 18%-ным раствором лиг­ нина показала, что его применение обеспечивает снижение запылен­ ности воздуха на автодорогах до санитарной нормы лишь в течение первых двух часов.

В условиях высоких температур и низкой относительной влаж­ ности воздуха он быстро теряет вяжущие свойства, так как не спосо­ бен длительное время удерживать влагу в покрытии в требуемом количестве. Недостатком лигнина также является его высокая рас­ творимость в воде.

Аналогичный эффект в этих условиях наблюдается и при приме­ нении для обеспыливания хлористого кальция. Хлористый кальций наносился на дорожное покрытие в виде 36%-ного водного раствора и в твердом состоянии. При этом, поскольку относительная влаж­ ность воздуха не превышала 20—23%, производился одноразовый полив дорог водой в ночное время. Дороги имели укатанное гравий­ ное покрытие на скальном основании. Интенсивность движения автосамосвалов составляла 60—70 единиц в час. Установлено, что хлористый кальций предотвращает нылеобразование лишь в течение первых четырех суток. Несмотря на значительный его расход (0 , 6 кг/ма), снижения запыленности воздуха до предельно допусти­ мой концентрации не происходит.

Рациональным в условиях сухого и жаркого климата для борьбы с пылью на автодорогах является способ поверхностной обработки покрытий органическими вяжущими материалами, такими, как высокосмолистые нефти, жидкие битумы и др.

В результате проведенных в этом направлении исследований

ская нефть. Обладая высокой вязкостью, она не испаряется и спо­ собна улавливать в больших количествах осевшую на поверхность дороги пыль. Обработанная нефтью дорога становится более прочной, в результате чего улучшаются ее эксплуатационные качества.

Продолжительность активного действия нефтяного покрытия в зависимости от суточного поступления пыля характеризуется графиком, представленным на рис. 79.

Математическая обработка экспериментальных данных (рис. 80) позволила установить, что между количеством улавливаемой пыли и температурой существует следующая зависимость:

Р — кТ + Р0, кг/м3,

где Т — температура поверхности дороги, °С; к — коэффициент, учитывающий изменение количества уловленной пыли при увеличе­ нии температуры на 1°С, равный 0,0032 кг/м2-градус для повтор­ ной обработки; Р0 — суммарное количество уловленной пыли при Т = 0° С, в среднем равное 0,22 кг/м2.

Время активного действия нефтяного покрытия можно определить по выражению

Р

N = Т ’ сутки,

где Р — суммарное количество уловленной пыли при заданной тем­ пературе, кг/м2; р — среднесуточное поступление пыли на авто­ дорогу, кг/м2 -сутки.

Установлено, что обработка дорог должна производиться в два этапа. Первоначально дорога поливается нефтью с удельным рас­ ходом 0,1—0,2 кг/м2. Суммарный расход ее на первоначальную обра­ ботку составляет 0,6—0,8 кг/м2. В дальнейшем для поддержания вяжущих свойств покрытия дорога должна обрабатываться с расхо­ дом нефти 0,02—0,04 кг/м2.

Производственная проверка данного способа обеспыливания про­ водилась в течение 1968—1970 гг. на карьерах Алмалыкского горнометаллургического комбината. Для обработки дорог нефтью приме­ нялась специальная установка УПН-1 (рис. 81), обеспечивающая равномерное в соответствии с требуемыми удельными расходами распределение нефти по поверхности покрытия. Установка монтиро­ валась на шасси 5—7-тонного автомобиля и состояла из компрессора с автономным двигателем, маслонасоса, резервуара для размещения нефти и устройства для ее распыления. Результаты экспериментов показали, что запыленность воздуха на обработанных нефтью доро­ гах не превышает предельно допустимой концентрации, а износо­ стойкость покрытия по сравнению с гидрообеспыливанием увеличи­ лась в 10—15 раз.

212

Установлено, что при использовании нефти годовые затраты на подавление пыли по сравнению с поливом дорог водой и обработкой хлористым кальцием соответственно ниже в 5,1 и 3,8 раза (табл. 78). Применение же лигнина удорожает обеспыливание почти в 15 раз.

Распределение общих затрат на обеспыливание в течение года графически представлено на рис. 82. Как видно, гидрообеспыливание

Рис. 81. Установка для покрытия автодорог нефтью:

1 — автомобиль; 2 — шестеренчатый насос; 3 — компрессор; 4 — резервуар; 5 — распиливающее устройство

экономически выгодно лишь в зимние и весенние месяцы. В другое время года целесообразно производить поверхностную обработку нефтью. Кроме того, как показали хронометражные наблюдения в Кургахнинканском карьере, обработка автодорог нефтью дает

213

возможность увеличить среднюю скорость движения автосамосвалов на 12%, а производительность грузоперевозок на 10,3%. Также

Рис. 82. Экономическая эффектив­ ность применения средств борьбы с пылью на автодорогах:

1 — гидрообеспыливания; 2 — обработки хлористым кальцием; з — обработки

нефтью

иN Ш Ш X Ш

месяцы

значительно улучшаются условия торможения автомобилей. При спуске в карьер порожних автосамосвалов по обработанным нефтью гравийным дорогам длина тормозного пути на 2 0 % меньше, чем на политых водой.

Поверхностная обработка 1 км карьерной дороги нефтью дает экономию средств по сравнению с гидрообеспыливанием в размере 75 тыс. руб. в год (табл. 79).

214

§4. Создание искусственного микроклимата

вкабинах горных машин

Кондиционирование воздуха в кабинах горного оборудования обеспечивает не только допустимый уровень запыленности, но также необходимую температуру и влажность воздуха.

Рис. 83. Схема кондиционера:

1 — бак для воды; 2 — тканевый фильтр; з — коксовый фильтр;

4 — насос; 5 — вентилятор; в — щелевая насадка; 7 — распре­ делитель охлажденного воздуха; * — нагреватель; 9 — распре­

с сухим и жарким климатом. Он монтируется на раме и устанавли­

машиниста. В кабине создается небольшое избыточное давление, препятствующее проникновению пыли чэрез неплотности.

215

На летний период в установке предусмотрен воздухоохладитель испарительного типа, состоящий из бачка с водой, насоса, коллек­ тора и кассеты, заполненной коксом, где происходит доувлажнение и охлаждение воздуха.

Скорость и направление движения воздуха в кабине регулируют

При работе кондиционера запыленность воздуха в кабине не превышает предельно допустимой концентрации, относительная влажность находится в пределах 60—70%, а температура может снижаться по сравнению с наружной на 8 —12° С.

Более 20 кондиционеров внедрены на карьерах Алмалыкского, Джезказганского и Хайдарканского горно-металлургических ком­ бинатов.

Сотрудниками Андижанского медицинского института под руко­ водством доц. Н. Н. Чуканина были проведены исследования сани­ тарно-гигиенических условий труда в кабинах карьреных экскавато­ ров, оборудованных кондиционерами. При этом было установлено, что комфортные условия обеспечивают стабильность физиологиче­ ских показателей машинистов. Несмотря на значительные колеба-

216

ния температуры в период исследований, в кабине экскаватора со­ хранялась практически постоянная температура, нормальные вели­ чины физиологических показателей, что свидетельствует о надежности системы кондиционирования, обеспечивающей оптимальные условия работы маши­ нистов.

Изложенное позволяет рекомендо­ вать кондиционеры конструкции Средазнипроцветмета к широкому приме­ нению в карьерах с сухим и жарким климатом.

Применение отдельных обеспылива­ ющих мероприятий в карьерах Алмалыкского ГМК в 1964—1967 гг. позво-

Применение высокопроизводительной техники, рост объемов добычи и глубины горных работ привели к значительному загрязне­ нию карьерной атмосферы пылью и газами. Вредные примеси

217

выносятся естественным воздухообменом, однако при глубине карье­ ров более 1 0 0 м естественный воздухообмен не обеспечивает нормаль­ ных санитарно-гигиенических условий труда. В связи с этим воз­ никла необходимость в искусственном проветривании карьеров.

С помощью существующих способов вентиляции можно проветри­ вать карьеры глубиной не более 200—250 м, а при инверсиях тем­ ператур, способствующих загрязнению атмосферы, эффективность их применения резко снижается.

Предложенный институтом способ предусматривает искусствен­ ный подогрев воздуха в нижней части карьера и создание конвек­ тивных восходящих потоков.

Рис. 85. Общий вид установки для проветривания карьеров конвективными струями

Для осуществления конвективного способа искусственного про­ ветривания карьеров разработана установка УКП-3 (рис. 85), со­ стоящая из цилиндрической трубы (формирователя потока) 2 с раз­ мещенными в ее нижнем сечении нагревателями (система форсу­ нок) 3 и салазок с рамой 1. Топливо (соляровое масло) подается к форсункам из цистерны 4 насосом. Для определения зависимостей между основными параметрами вентиляционной установки: диамет­ ром, высотой, расходом тепла, удельным расходом тепла, производи­ тельностью и высотой подъема (дальнобойностью) конвективной струи были проведены лабораторные исследования, результаты которых излагаются ниже.

I. Производительность вентиляционной установки. Зависимость производительности от расхода тепла и удельного расхода тепла изучалась при постоянных диаметре и высоте трубы.

Анализ данных показывает, что при изменении расхода тепла от 3,4 -103 до 6 , 8 -103 кВт идет быстрый рост производительности — на 80—100%. При расходе тепла от 1,7 -104 до 3,4-104 кВт рост про­ изводительности идет медленнее на 30—50% и, начиная с 3,4 -104 до 5,1 -104 кВт, он составляет всего 4%. Как видно, наиболее выго­ ден расход тепла до 3,4-104 кВт.

Обработка экспериментальных данных позволила установить

218

следующую зависимость производительности вентиляционной уста­ новки от расхода тепла

Анализ данных показывает, что удельный расход тепла влияет на рост производительности почти так же, как и расход тепла. Очень наглядно прослеживается также зависимость удельного расхода тепла и производительности от диаметра трубы. Чем больше диа­ метр, тем меньше удельный расход тепла при одной и той же произво­ дительности. Так, например, для обеспечения производительности 500 м3/с нужен удельный расход тепла: для трубы диаметром 16 м — 63 кВт/м8, для трубы диаметром 18 м — 41 кВт/м3; для трубы диа­ метром 21,2 м — 4,1 кВт/м3. Таким образом, применение трубы диаметром 2 1 , 2 м по сравнению с трубой диаметром 18 м сокращает удельный расход тепла в 1 0 раз, в то время как применение трубы диаметром 18 м по сравнению с трубой диаметром 16 м сокращает его всего в 1,6 раза. Те же соотношения при производительности 250 м3/с составляют соответственно 9 раз и 1,5 раза, а для труб диаметром 21,2 м и 12 м — 30 раз. Это показывает экономичность применения труб диаметром порядка 2 0 м и более.

Исследование зависимости производительности вентиляционной установки от диаметра трубы проводилось при постоянных расходах тепла и высоте трубы. Обработка полученных данных позволила установить следующую формулу:

Q = cD h, м3/с,

где с — коэффициент, показывающий изменение производительности потока на 1 м диаметра трубы, м3/с -м; к—безразмерный коэффициент.

Значения коэффициентов с, к в зависимости от величины М при

219

С некоторым приближением эту формулу можно привести к виду у = кхг. Это означает, что производительность вентиляционной установки пропорциональна, при прочих равных параметрах, пло­ щади сечения трубы. Таким образом, диаметр трубы оказывает большое влияние на производительность установки.

Зависимость производительности установки от высоты трубы изучалась при постоянных расходе топлива и диаметре трубы. С достаточной степенью точности эта зависимость может быть при­ нята линейной, вида

Q = BH + F%м3/с,

где В — коэффициент, показывающий изменение производитель­ ности на 1 м высоты трубы, м3/с-м ; F — постоянная величина, выражающая производительность при Н = 0 при заданных расходе тепла и диаметре установки.

Значения коэффициентов В и F при D = 21,2 м представлены ниже.

Анализ зависимости показывает, что производительность сравни­ тельно мало зависит от высоты трубы. Так, при изменении высоты

мость высоты подъема тепловой струи от расхода тепла, диаметра трубы и удельного расхода тепла. Влияние высоты трубы на высоту подъема струи незначительно (4—8 %) и поэтому не принималось в расчет.

Исследование высоты подъема тепловой струи от расхода тепла проводилось при постоянных диаметре и высоте трубы. В результате обработки экспериментальных данных получена следующая эмпири­ ческая зависимость:

h = nMG, м,

где h — коэффициент, показывающий изменение высоты подъема струи, приходящееся на 1кВт тепловой мощности, м/кВт; G — без­ размерный коэффициент при D = 12 м.

Значения коэффициентов nG представлены ниже.

220