книги из ГПНТБ / Рудничная вентиляция учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов канд. техн. наук М. Н. Бодягин.1960 - 23 Мб

§ 11. МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ЗАПЫЛЕННОСТИ РУДНИЧНОГО ВОЗДУХА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

В настоящее время для борьбы с запыленностью в подземных выработках применяются следующие основные мероприятия-.

1)снижение или устранение пылеобразования при выполне­ нии основных процессов, связанных с выемкой и транспорти­

ровкой полезных ископаемых или пустой породы;

2)вынос витающей пыли из горных выработок вентиляцион­ ной струей;

3) подавление или улавливание пыли различными способами и средствами.

Кроме того, одним из рациональных методов борьбы с пылью является изменение общей технологии горных работ (переход

на обратный способ отработки шахтных полей, дистанционное управление действующими механизмами и др.).

При неблагоприятных условиях использования вышеперечис­ ленных средств по борьбе с пылью, когда не удается достичь са­ нитарной нормы, возникает необходимость в применении средств индивидуальной защиты — противопыльных респираторов.

Основные методы по осаждению пыли из рудничного воздуха и способы борьбы с пылеобразованием в большинстве случаев как в СССР, так и за рубежом осуществляются с применением воды.

Широкое использование воды объясняется тем, что ее можно

применять на всех стадиях горных работ в сочетании со всеми пылеобразующими процессами и операциями (бурение, взрыва­ ние, зарубка, отбойка и транспортировка), и, кроме того, вода почти повсеместно находится в наличии в горных выработках.

Если применение воды затруднено или нежелательно (напри­ мер, в высокогорных местностях и в районах вечной мерзлоты),:

применяют методы сухого пылеулавливания.

Бурение шпуров с промывкой (рис. 40) водой или

пылесмачивающими растворами преследует цель подавления пыли непосредственно в шпуре в момент ее образования. В за­ висимости от способа подачи воды в шпур различают осевой' (центральный) и боковой виды промывки. При осевой промывке вода по трубке подается через молоток, затем через канал бура и отверстия в коронке к забою шпура. Боковой способ подачи

воды состоит в том, что вода подается в бур, минуя молоток, че­ рез боковые отверстия в хвостовике бура при помощи муфты,

надеваемой на бур. Минимальный расход воды требуется: для

ручных бурильных молотков 3 л/мин, для колонковых и теле­ скопных молотков 5 л)мин, при бурении вязких пород соответ­ ственно 4 и 6 л/мин. Давление воды у бурильного молотка дол­ жно быть на 0,5—1 ши ниже, чем давление сжатого воздуха. При боковой промывке давление воды должно быть не менее 3 ат.

Кроме указанных широко применяющихся видов про-

89-

мывки — боковой и осевой, имеется метод «независимой подачи воды» в шпур. При этом методе вода подается в шпур без ис­ пользования канала бура при помощи специального устройства БВШ (рис. 41). Последнее состоит из двух тонкостенных труб,

вставленных одна в другую и укрепленных так, что между их стенками остается щелевое пространство размером 1,5 мм по всему периметру, которое и служит каналом для прохода воды

к забою шпура. Бур проходит внутри трубы меньшего диаметра.

Трубы привариваются к специальному стакану, надеваемому на патрон молотка. Вода подается через кольцевой канал стакана

насадки и его крышки.

Рис. 41. Схема устройства БВШ:

1 — стакан-насадка; 2 — крышка стакана; 3, 4 — трубы; 5 — ниппель; 6 — накидная гайка

Вода, применяемая для промывки, не должна содержать взвешенных твердых или илистых частиц, не должна быть кис­

лотной и загрязненной в бактериологическом отношении. Снаб­ жение буровых работ водой обеспечивается за счет общешахт­ ного водопровода или местного водоснабжения.

В последнем случае (см. рис. 40) в качестве емкости для воды используются специальные переносные бачки, самозаливаю-

щиеся (бачки ВУГИ КФ-1) или заливаемые вручную. Очистка

воды от механических примесей при применении бачков произ­ водится при помощи гравийного фильтра.

Подача воды от бачка к молотку осуществляется за счет

давления сжатого воздуха.

Бурение с промывкой — наиболее распространенный и регла­ ментированный Правилами безопасности метод борьбы с пылью на шахтах Советского Союза.

Бурение с промывкой нашло также широкое применение на

зарубежных шахтах. Так, в Германии около 75% всех работ по бурению производится в последние годы с боковой промывкой. Осевая промывка распространена в странах американского кон­ тинента, в Австралии и Южной Африке.

Применение промывки обеспечивает снижение средней запы­ ленности воздуха в весовом отношении в 20—30 раз и более.

91

Однако санитарную норму содержания пыли в воздухе за счет

одной промывки обеспечить трудно.

В целях повышения пылеулавливающей способности воды

значительное внимание уделяется применению смачивателей.

Смачиватели представляют собой вещества, добавление ко­ торых к воде в небольших количествах вызывает резкое пони­

Рис. 42. Схема осевого отсасывания пыли (а) и схема передвижного аппарата фирмы «Кенигсборн» для боко­ вого отсасывания пыли (б):

1 — бурильный молоток; 2 — шланг для сжатого воздуха; <3 — пневмоподдержка; 4 — пылеотводящий шланг; 5 — автомасленка; 6—• циклон; 7 — мешочный фильтр; 8 — пылеосадители; 9 — эжектор; /0 — магистраль сжатого во; духа

жение поверхностного натяжения воды и улучшает пылесмачивание.

В настоящее время известны и прошли многочисленные лабо­ раторные и производственные испытания следующие смачива­ тели:

1)технические мыла, хозяйственное мыло, мылонафт, натро­ вое, канифольное мыло и др.;

2)сульфосмачиватели (некаль, сульфанол);

3) неионогенные молекулярно-растворимые смачиватели

(ДБ, ОП-Ю, ОП-7).

92

Однако смачивающие вещества при бурении шпуров в про­

изводственных условиях применяются пока еще редко.

Не получило также распространения применение пены вме­

сто воды.

Сухое пылеулавливание в настоящее время приме­ няется в шахтах в основном при бурении шпуров, хотя область его применения может быть расширена на процессы зарубки, отбойки угля и погрузочно-разгрузочные операции.

Сухое пылеулавливание при бурении шпуров пока еще не мо­ жет конкурировать с бурением с промывкой, так как отсос и

Рис. 43. Схема пылеуловителя СПН-7 (а) и общий вид пылеуловителя ТБИОТ-54м (6)

улавливание больших количеств пыли, образующихся в шпуре

при работе современных молотков, представляет сложную за­ дачу.

Различают два основных способа сухого улавливания пыли

при бурении шпуров:

1)с отсосом пыли от устья шпура и

2)с отсосом пыли от забоя шпура.

При отсасывании от забоя шпура различают осевое (цент­ ральное) и боковое отсасывание пыли. При первом способе

(рис. 42, а) пыль из канала штанги проходит по трубке вдоль

всего молотка (по его оси) и направляется затем по пылеотво­ дящему шлангу в пылеосадитель. При втором способе отсос пыли производится через специальную муфту. Примером такого типа установки является передвижная установка типа «Кениг­

сборн» (см. рис. 42,6), применяемая на угольных шахтах Рура.

При сухом пылеулавливании отсасываемая из шпура пыль поступает в пылеуловитель. В настоящее время разработано и

испытано несколько конструкций забойных пылеуловителей.

В качестве примера могут быть приведены пылеуловители СПН-7, ТБИОТ-54М, ЦСПУ-2.

Пылеуловитель СПН-7 (рис. 43, а) состоит из двух основных частей: циклона 2 с бункером 3 и гофрированного матерчатого фильтра с кожухом 4. Запыленный воздух 1 от забоя шпура че­

93

рез бур, молоток и шланг передается в пылеуловитель. Очистка воздуха от пыли производится в циклоне, дисперсная пыль улав­

ливается матерчатым фильтром.

В пылеуловителе ТБИОТ-54м (рис. 43, б) очистка воздуха от грубой пыли производится также в циклоне. Воздух, содержа­ щий мелкую пыль, поступает в специальный эжектор, где оро­

укрупнение мелких частиц пыли. Из эжекционного устройства смесь поступает в жидкость, где пыль осаждается в виде шлама.

Рис. 44. Принципиальная схема пылеулавливающей установки ЦСПУ-2:

/ — перфоратор с центральным пылеприемником; 2 — пылеприемная гайка; 3 — пылеотводящий шланг; 4 — вакуумная Mai истраль; 5 — циклон; 6 — пере­ крывающий шибер; 7 — бункер для пыли; 8 — кран для регулирования ваку­ ума в системе; 9 — вакуум-насос; 10 — ороситель; 11 — фильтр, 12 — сетка, 13 — бак; 14 — спускной кран

Пылеуловитель производит отсос пыли от устья шпура.

Пылеуловитель ЦСПУ-2 (рис. 44) предназначен для центра­ лизованного улавливания пыли при работе большого числа пер­ фораторов. В нем осуществляются четыре ступени очистки воз­ духа: 1) в циклоне; 2) в выходном патрубке с двумя сетками;

3) в слое воды, через которую пропускается воздух; 4) в орошае­ мом фильтре из губчатой резины.

Иногда для целей пылеулавливания используют старые вы­

работки. Осаждение пыли достигается тем, что скорость движу­

щегося по пылеотводящему трубопроводу воздуха снижается с 20—25 до 0,02—0,03 м!сек и пыль осаждается.

Из зарубежных конструкций пылеуловителей можно отме­

тить конструкции фирм «Хью-Вуд-Холман», «Хемборн», «Уоке» и др.

94

Орошение является основным средством пылеподавления при зарубке и отбойке угля. Комбайны, врубовые машины и от­ бойные молотки снабжаются спе­ циальными оросительными уст­

ройствами (рис. 45). Пыль сма­

чивается водой, разбрызгиваемой из форсунки под давлением 3—

5 ат.

Широко применяются ороше- . ние, туманообразование и водя­

ные завесы также при борьбе с пылью при взрывных, погрузоч­ ных и транспортных работах.

На основании многочисленных наблюдений установлено, что

орошение газо-пылевого облака в течение 30 мин. после взрыва

Рис. 46. Схема установки оросителя PC в глухом забое перед взрыванием шпуров:

1 — водопровод; 2 — вентиляционный трубопровод; 3 - оро­ ситель; 4 — шарнир; 5 — вентиль

снижает запыленность воздуха в 15—25 раз в весовых показа­ телях и в 5—7 раз в счетных, а содержание ядовитых газов при этом снижается в 2—3 раза.

95

На рис. 47 показана схема орошения при погрузке при по­ мощи оросителей с тангенциальным подводом воды.

Очистка рудничного воздуха от взвешенной п ы л и, не имеющая пока значительного распространения, может

осуществляться за счет фильтров, через которые пропускается запыленный воздух. В стадии разработки находятся устройства для осаждения пыли при помощи ультразвука, электрофильтров и т. д. Для относительно грубой очистки воздуха от пыли при­ меняют водяные завесы.

Определенный эффект может быть получен также при при­ менении разработанных Институтом НИГРИЗолото [81] очисти-

Рис. 47. Схема орошения в забое подготовительной выработки при работе породопогрузочной машины

-тельных аппаратов ВАН-К и ВАН-1. Засасываемый такой уста­ новкой воздух прогоняется через фильтры, задерживающие

пыль, и вновь выбрасывается в атмосферу. Есть и другие виды ■воздухоочистительных установок, применение которых может оказаться целесообразным в определенных конкретных условиях.

Предварительное увлажнение угольного мас­ сива, применяемое как мера против пылеобразования, состоит в том, что в целик угля через шпуры или скважины подается под давлением вода, увлажняющая определенный объем угля.

При увлажнении через шпуры последние принимаются диа­

метром 40—50 мм и глубиной 1—2 м. Вода нагнетается под дав­ лением до 25—30 ат через трубку, вставленную в шпур. Герме­ тизация шпура достигается при помощи гидрозатворного устрой­ ства. Последние бывают различной конструкции [26]. В качестве примера на рис. 48 показана конструкция гидрозатвора, рассчи­ танного на давление до 30 ат, предложенного МакНИИ. Со­ ставными частями гидрозатвора являются: внешняя трубка 1, внутренняя трубка 2, резиновые кольца 3, наконечник 4, упор 5, букса 6, рукоятка 7, ступица рукоятки 8, манометр 9, кран 10. При вращении рукоятки 7 внутренняя трубка движется к устью

196

шпура. При этом резиновые кольца сжимаются в про­ дольном направлении и увеличиваются в диаметре, гермети-

зуя шпур.

Расстояние между скважинами находится опытным путем. При применении этого способа в Чехословакии [52] для ув­

лажнения лавы длиной 80 м бурят 50—60 шпуров глубиной 1,2— 1,8 м при давлении воды 15—20 ат и расходе ее на один шпур

150—200 л.

В случае крепких нетрещиноватых углей нагнетание прихо­

дится проводить при давлении до 100—120 ат. Для этой цели

Рис. 48. Гидрозатвор конструкции МакНИИ

используются также и другие, более сложные конструкции гид розатворов.

При нагнетании воды в пробуренные из забоя глубокие сква­ жины (9—12 л) давление создают до 250—300 ат. Успешным

является также нагнетание воды в скважины, параллельные

груди забоя.

Эффективным является увлажнение угля с применением

взрывных работ. В шпур, заряженный ВВ, помещаются ампулы с водой. Вода при взрыве ВВ проникает в мельчайшие трещины угольного массива.

Вариантом этого метода является взрывание рассредоточен­ ных зарядов в длинных скважинах, пробуренных параллельно груди забоя и заполненных водой.

Особенностью метода предварительного увлажнения яв­ ляется то, что при нем хорошо увлажняется тонкая пыль, имею­ щаяся в трещинах пласта, дегазируется призабойная часть уголь­ ного массива, облегчается отбойка угля.

При наличии крупных трещин, при легко размокающих бо­ ковых породах этот метод нецелесообразен.

Вентиляция как средство борьбы с пылью играет весьма существенную роль в общем комплексе средств обеспыливания

рудничной атмосферы.

Очевидно, что при определенной интенсивности пылеобразо-

вания в забое степень запыленности воздуха будет зависеть от того объема воздуха, в котором распределяется образующаяся пыль.

Воздушная струя перемещает по выработкам пылевые ча­ стицы. Состав выносимой вентиляционной струей из забоя витающей пыли зависит от скорости вентиляционной струи.

Все эти положения приходится обязательно учитывать как

при решении вопросов вентиляции шахты в целом, так и при ре­

шении частных вопросов проветривания отдельных забоев.

а

Рис. 49. Расположение вентиляционного трубопровода:

а — правильное; б — неправильное

Схема вентиляции должна быть такой, чтобы свежий воздух поступал в рабочие забои, минуя источники пылеобразования, а загрязненная струя удалялась из шахты по выработкам, кото­ рые служат только для целей вентиляции.

При проветривании подготовительных забоев, по мнению от­ дельных авторов, следует отдавать предпочтение комбинирован­

ному нагнетательно-всасывающему или нагнетательному провет­ риванию. При этом нужно следить за правильным расположе­ нием вентиляционных труб, обеспечивающим наиболее успешное удаление пыли из забоя (рис. 49), и нормальным их расстоянием ст забоя (при нагнетательном проветривании не более 6—12 At).

Необходимая интенсивность проветривания очистного' или под­ готовительного забоя должна определяться с учетом пылевого

фактора.

Для породного тупикового забоя расчет количества подле­

бурении (бурении с промывкой) улавливается 70% тонкодис­ персной пыли, остальные 30% поступают в воздух. Разделив об­ щее количество поступающей в воздух пыли в миллиграммах на время бурения в секундах, получают интенсивность пылеоб­ разования в мг]сек.

98