Okhrana_truda_v_ugolnoy_promyshlennosti

снижение кислорода при взрывах метана и угольной пыли и в процессе пожара в результате протекания экзотермических реакций окисления.

На газовых шахтах требование к максимально допустимым концентрациям метана обусловлено предотвращением создания взрывоопасных метановоздушных смесей.

Углекислый газ в небольших количествах необходим для стимуляции дыхания. Вдыхание воздуха, содержащего 6% углекислого газа, вызывает одышку и слабость, при 10% возможно обморочное состояние и только при 20-25% - смертельное отравление и (или) удушающее действие - проявление гипоксии. Содержание углекислого газа не должно превышать: на рабочих местах и в исходящих струях участков и тупиковых выработках - 0,5%, в выработках с исходящей струей крыла, горизонта и шахты в целом - 0,75%, а при проведении выработки по завалу - 1%.

В шахтном воздухе могут содержаться следующие ядовитые газы: оксид углерода СО, образующийся при взрывных работах, работе дизельных двигателей, взрывах и пожарах, окислы азота NO, NO2, N2O4 и N2O5, образующиеся при взрывных работах; сернистый ангидрид SO2, выделяется из горных пород, образуется при взрывных работах и пожарах; сероводород H2S, выделяется из горных пород и минеральных источников, образуется при гниении, пожарах и взрывных работах; аммиак NH3, образуется при взрывных работах и тушении горящего угля водой; пары мышьяка As, ртути Hg, цианистого водорода HCN, могут образовываться при взрывных работах; акролеин и альдегиды, образуются при работе дизельных двигателей, а также компрессорные газы пневмосети.

Содержание основных ядовитых газов в действующих выработках шахт не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК), приведенных в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Предельно допустимая концентрация ядовитых газов

31

При ведении взрывных работ для пересчета ядовитых газов на условный оксид углерода 1 л диоксида азота принимается эквивалентным 6,5 л оксида углерода и каждый 1 л сернистого ангидрида или сероводорода - 2,5 л оксида углерода. Перед допуском людей в забой после взрывных работ объемная доля ядовитых газов не должна превышать 0,008% при пересчете на условный оксид углерода. Такое разрежение ядовитых газов должно достигаться не более чем за 30 мин после взрывания.

В химически зараженных районах, в особенности на шахтах Центрального района Донбасса, возможно проникновение в горные выработки сильнодействующих ядовитых веществ. Заражение горных выработок обусловлено, главным образом, двумя процессами природного и техногенного происхождения: накоплением токсичных веществ в геологических структурах шахтного поля и переносом свободно содержащихся в трещинах и порах и сорбированных на поверхности пор токсичных веществ подземными водами, приток которых обычно возрастает при образовании трещин сдвижения пород после подработки и надработки. В местах выхода зараженных вод в горные выработки возможно испарение ряда токсичных веществ. Как показывает негативный опыт работы некоторых шахт Центрального района, это может вызвать насыщение рудничного воздуха до концентраций, превышающих ПДК.

Главным способом обеспечения нормального качества воздуха является проветривание горных выработок, обеспечивающее снижение концентрации газов и вынос их из рабочих мест в общеисходящие струи и на поверхность. Необходимый расход воздуха для проветривания определяется в соответствии с Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт

(НПАОП 10.0-5.10-04).

Контроль за содержанием вредных и опасных газов осуществляется службой ВТБ, инженерно техническим персоналом и ГВГСС в соответствии с Инструкцией по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану (НПАОП 10.0-5.02-04).

Для измерения наличия и объемной доли метана и диоксида углерода применяются шахтные интерферометры ШИ-10, ШИ-11 и

ШИ-12.

Экспресс анализ газового состава атмосферы на СО, СО2, NO+NO2, SO2, H2S выполняется при помощи химических трубок-

32

газоопределителей типа ГХ-4. Для определения содержания кислорода применяют трубку ГХ-М, влажности воздуха трубку ГХ (Н2О), а для концентрации токсичных веществ органического ряда (бензола, метанола и др.) трубки ГХ-О. Определение осуществляется путем калибровочного протягивания воздуха сильфонным аспиратором АМ-5.

Для непрерывного контроля за микроконцентрациями оксида углерода с записью на ленте самописца применяется стационарная автоматическая аппаратура «Сигма СО».

Более точное определение состава воздуха, в том числе на другие газы и вредные вещества производится ГВГСС при плановом контроле и в аварийном режиме с помощью портативных приборов непосредственно в горных выработках или по отбираемым пробам воздуха в лабораторных условиях.

Борьба с пылью на шахтах ведется в двух направлениях: комплексного обеспыливания воздуха с целью предупреждения заболеваниями пылевой этиологии, а на шахтах опасных по взрывчатости угольной пыли также для предупреждения взрывов метана и угольной пыли.

Нормируются предельно допустимые концентрации (ПДК) угольно-породной пыли в зависимости от содержания свободного диоксида кремния SO2 (табл. 4.2).

Таблица 4.2 - Предельно допустимые концентрации пыли угольных шахт

Для отбора проб воздуха при определении его запыленности весовым методом применяется аспиратор АЭРА. Отбираемая проба воздуха, фиксируемого количества, просасывается через стеклянную пылевую трубку-алонж, заполненную гигроскопичной ватой с последующим взвешиванием трубки для определения массы пыли. По массе пыли и количеству просасываемого воздуха производится расчет его запыленности.

33

5 Борьба с шахтной пылью как профессиональной вредностью

5.1 Комплекс мер по предупреждению заболеваниями пылевой этиологии

Комплекс мер по предупреждению заболеваниями пылевыми бронхитами и пневмокониозами включает социально-правовые, лечебно-профилактические и организационно-технические мероприятия и средства по обеспыливанию и контролю запыленности шахтного воздуха.

Из социально-правовых мероприятий определяющим является запрет на работу в подземных условиях женщин и подростков до 18 лет как наиболее подверженных заболеванию пневмокониозами. Для рабочих, занятых на подземных работах, введены дополнительные отпуска продолжительностью 24 рабочих дня, первоочередное направление в шахтные профилактории и на санаторно-курортное лечение. Обязательным является ежегодное рентгеновское обследование легких, а в случае выявленного заболевания перевод работника на работы, не связанные с запыленностью. К этой группе мероприятий относится также нормирование ПДК угольно-породной пыли.

В профилактике заболеваниями пневмокониозами определяющим является учет пылевых нагрузок горнорабочих и горных мастеров в соответствии с требованиями Инструкции по замеру концентрации пыли в шахтах и учету пылевых нагрузок (НПАОП 10.0-5.08-04).

Пылевая нагрузка работника шахты рассчитывается по формуле

П = 0,001kCQtN, г,

где k - коэффициент, учитывающий наличие противопылевого респиратора (при наличии респиратора k = 0,1, отсутствии - k = 1); С - среднесменная запыленность воздуха, мг/м3; Q - среднесменный объем легочной вентиляции, м3/мин (определяется тяжестью выполняемой работы в зависимости от профессии работника); t - продолжительность рабочей смены, мин; N - число смен, отработанных в запыленной атмосфере.

Нормы суммарной предельно допустимой пылевой нагрузки (критической по пневмокониозу), при которой работник должен быть выведен из мест работы с запыленной атмосферой, определяются в

34

зависимости от объема легочной вентиляции при выполнении работ (фактически от профессии или должности работника) и фиброзоопасности вдыхаемой угольно-породной пыли - содержание в ее составе свободного диоксида кремния.

Замеры среднесменной концентрации пыли на рабочих местах должны проводиться не реже одного раза в квартал в течение не менее 75% продолжительности смены при условии охвата всех производственных процессов в течение смены, перерывов в работе и выполнения норм выработки не менее чем на 80%.

Значение среднесменной концентрации пыли используется также для оценки условий труда по пылевому фактору путем сравнения полученных значений с предельно допустимыми концентрациями пыли.

Борьба с пылью на шахтах ведется в соответствии с Инструкцией по комплексному обеспыливанию воздуха (НПАОП 10.0-5.07-04).

Проектирование комплекса обеспыливающих мероприятий осуществляется уже на этапе разработки проектов строительства (реконструкции) шахт, вскрытия и подготовки выемочных участков горизонтов, блоков и панелей. Раздел по борьбе с пылью указанных проектов должен содержать:

-перечень мероприятий при всех процессах, сопровождающихся пылевыделением (при выемке угля, проведении горных выработок, закладочных работах, погрузке, транспортировании, разгрузке горной массы), очистку поступающих и исходящих вентиляционных потоков;

-параметры работы оборудования для борьбы с пылью и размещение его по сети горных выработок;

-спецификацию на оборудование и материалы;

-схему пожарно-оросительного трубопровода;

-оборудование и устройства для очистки воды для орошения;

-рекомендации по оптимальным (по пылевому фактору) режимам проветривания;

-перечень рабочих мест и производственных процессов, где должны применяться противопылевые респираторы.

В паспортах выемочных участков, проведения и крепления горных выработок должны быть приведены схемы и параметры противопылевых мероприятий, тип, количество и места расположения оборудования.

Мероприятия по борьбе с пылью на выемочных и

35

подготовительных участках и закрепленных за ними выработок выполняются силами участков. Отдельные специализированные работы по пылеподавлению могут выполняться участком профилактических работ по технике безопасности (ПР по ТБ).

Общий контроль за выполнением противопылевых мероприятий и состоянием средств борьбы с пылью на шахте, а также организация контроля запыленности воздуха в подземных выработках возлагаются на участок ВТБ. Контроль разделяется на оперативный и периодический и включает контроль состояния оборудования для пылеподавления и контроль концентрации пыли в воздухе. Оперативный (ежесменный) контроль осуществляется должностными лицами участка, в чьем ведении находятся выработки, а также должностными лицами шахты и участка ВТБ при посещении выработок. Периодический контроль производится не реже одного раза в месяц начальником участка ВТБ или его помощником совместно с руководителем производственного участка (помощником начальника или механиком участка).

Общая организация работ по борьбе с пылью на шахте возлагается на главного инженера шахты.

5.2 Способы и средства борьбы с пылью

Комплексное обеспыливание шахтного воздуха реализуется по трем, в определенной степени взаимосвязанным направлениям: снижение пылеобразования, уменьшение пылепоступления (перехода образующейся пыли во взвешенное состояние) и очистка воздуха от витающей пыли.

Образование пыли происходит главным образом при производственных процессах, связанных с разрушением угля и вмещающих пород и зависит не только от способа разрушения, но и от природных пылеобразующих свойств угольного пласта. Так, в зависимости от марки угля и степени тектонической нарушенности пласта до 14% пыли уже содержится в пласте в экзогенных трещинах

ипрепарированных пачках пласта. Пылеобразование также имеет место при погрузке, транспортировании, перегрузке, выгрузке горной массы, передвижке крепи и других процессах, связанных с истиранием горной массы при ее перемещении.

На пылеобразование существенно влияет технология выемки угля

ипроведения горных выработок. Так при струговой выемке благодаря крупному сколу запыленность воздуха в 2-6 раз ниже, чем

36

при выемке угля комбайнами с общепринятым радиальным расположением резцов. Создание же комбайнов крупного скола с тангенциальным расположением резцов по ряду причин не увенчалось успехом. При работе проходческих комбайнов непрерывного действия (щитового типа) запыленность воздуха в 2-5 раз ниже, чем при работе широко применяемых в настоящее время комбайнов избирательного действия. Не нашел широкого применения гидромеханизированный способ добычи угля, при котором концентрация пыли непосредственно при гидроотбойке угля не превышает 4 мг/м3.

При существующих технологиях выемки угля и проведения подготовительных выработок основным способом снижения пылеобразования является предварительное увлажнение угольного массива путем нагнетания воды в пласт через шпуры или короткие скважины, пробуренные из забоя выработки в направлении ее подвигания, а в очистных выработках - также через длинные скважины, пробуренные параллельно забою лавы.

Увлажнение угля способствует росту адгезионно-когезионных сил между поверхностями пылевидных частиц и образованию из них крупных агрегатов, быстро осаждающихся из воздуха под действием силы тяжести. Установлено, что увеличение влажности угля на 1-3% приводит к снижению пылеобразования на 75-80%. При влажности угля более 12% пылеобразование практически отсутствует.

Водопроницаемость угольного пласта и прирост влаги зависит от выхода летучих веществ угля, фильтрационно-коллекторских свойств массива, давления, темпа и времени нагнетания воды.

Для улучшения смачиваемости угля при предварительном его увлажнении применяются поверхностно-активные вещества (ПАВ). Молекулы ПАВ адсорбируются на поверхности пленок жидкости и тем самым снижают поверхностное натяжение воды и повышают смачивающую способность ее за счет адсорбции молекул ПАВ на поверхности частиц пыли.

По химическим свойствам ПАВ делятся на две группы: ионогенные (анионактивные и катионактивные) и неионогенные. Наибольшее применение при увлажнении массивов угля нашли неионогенные ПАВ - ДБ, ДТ-7, неонол-1020 и СТС. Рабочая концентрация растворов 0,1-0,2%.

Для предварительного увлажнения угля в массиве применяют следующее оборудование.

37

Бурение шпуров или скважин диаметром до 45 мм осуществляют с помощью ручных электро - или пневмосверл, а при необходимости бурения коротких скважин до 56 мм применяют переносные перфораторы.

Для бурения из подготовительных выработок длинных скважин применяют буровые установки СБГ-1М, «СТАРТ», БАЭ-15 и НКР100М.

Герметизацию скважин и шпуров осуществляют шланговыми гидрозатворами «Таурус-45», «Таурус-50», ГТ-45, ГТ-60, ГАС-45, АГ-4А. Гидрозатворы шлангового типа, имеют металлическую расширяющую оплетку, заключенную между внутренним и наружным резиновыми слоями и клапан, настроенный на определенное давление. При подаче воды в полость гидрозатвора под ее давлением вначале происходит расширение гидрозатвора по диаметру на 10 мм и более относительно исходного диаметра и герметизация стенок шпура или скважины, а затем при срабатывании клапана вода поступает в фильтрационную часть шпура или скважины.

Нагнетание воды производится с помощью высоконапорных насосных установки УНР-02, УИП, УНШ-00, УНШ-01 и УНГ, обеспечивающих давление до 32 МПа и подачу воды до 90 л/мин.

При хорошей водопроницаемости пласта допускается производить низконапорное нагнетание воды непосредственно от пожарно-оросительного трубопровода.

Контроль объема закачиваемой воды осуществляется водомерами - счетчиками крыльчатого типа УВК-20, УВК-25, СВХК-1,6, СХВК-4; давление воды измеряется манометрами.

Эффективность предварительного увлажнения угольного массива не превышает 85%. Поэтому для снижения пылепоступления практически при всех производственных процессах применяется различного вида орошение - орошение горной массы через насадки и форсунки, пневмогидроорошение, туманообразование и водовоздушное эжектирование.

Сущность пылеподавления орошением заключается в том, что при взаимодействии капли жидкости с частицей пыли происходит ее смачивание, захват каплей и осаждение получившегося агрегата - частица пыли - вода.

В системах орошения в качестве оросителей используют насадки (Н), дающие компактную струю и универсальные форсунки,

38

дающие факел различной формы: конусные (КФ) - в виде сплошного конуса, зонтичные (ЗФ) - в виде полого конуса, плоскоструйные (ПФ) - в виде плоского веера. Обозначение форсунок указывает форму факела, коэффициент расхода воды и угол раствора факела. Например, форсунка КФ 1,6-75 является конусной форсункой с коэффициентом расхода воды 1,6 и углом раствора факела 75о. В обозначении насадки указывается только коэффициент расхода воды, например Н-2,2.

По принципу подачи воды и по месту расположения форсунок на выемочной машине (комбайне) различают системы орошения с внешней и внутренней разводкой. Внешнее орошение производится через форсунки, установленные на корпусе выемочной машины. При внутреннем орошении вода подается непосредственно к местам разрушения угля через форсунки, установленные на исполнительных органах выемочных машин (шнеках, коронках). По эффективности пылеподавления и расходу воды предпочтительной является внутренняя система орошения. Недостатком системы является возможность засорения каналов форсунок при низком давлении или прекращении подачи воды. Поэтому с этой целью, а также с целью исключения работы без орошения обязательным элементом оросительных систем выемочных машин (комбайнов), механизированных крепей, струговых установок, фронтальных и щитовых агрегатов является устройство (управляемый вентиль) автоматического включения орошения при выемке угля.

Важным элементом оросительных систем орошения в механизированных очистных забоях крутых и крутонаклонных пластов является подборщик забойного трубопровода (трубопроводов) с электро-или пневмоприводом.

При работе струговых установок применяют оросительную систему с посекционной подачей воды к форсункам. При этом форсунки располагают группами по 3-5 форсунок с расстоянием между группами не более 5 м. Каждая группа форсунок включается поочередно с помощью автоматического устройства при проходе струга в одном или другом направлении.

Система орошения щитовых агрегатов включает 3-4 оросителя, расположенные на элементах крепи.

Подача воды к оросительным устройствам осуществляется от оросительных насосных установок АНС-250, АЦНС-13, НСШ-320 или ОН-2. Допускается осуществлять орошение непосредственно от

39

пожарно-оросительного трубопровода. При этом давление воды в участковом пожарно-оросительном трубопроводе в месте подсоединения забойного водопровода не должно быть меньше

Pп = P + P + λQ2 Lл ± 0,01Lл sin α, МПа,

где P - требуемое давление воды у оросительного устройства, МПа; Р - потери давления в оросительном устройстве, МПа; λ - потери давления в 1 п. м. забойного водопровода; Q - требуемый расход воды, м3/мин; Lл - длина лавы (забойного трубопровода), м; α - угол падения пласта, град (последнее слагаемое берется со знаком плюс при подаче воды снизу вверх, со знаком минус - сверху вниз).

При всех системах орошения обязательным является использование для очистки воды штрековых фильтров ФШ-1М, ФШ200, ФК или ФКВ.

Расход воды на орошение рассчитывается по формуле

Q = RA, л/мин,

где А - производительность производственного процесса, т/мин; R - удельный расход воды, л/т (при выемке угля принимается в зависимости от мощности пласта и марки угля по таблице 5.1).

Таблица 5.1 - Удельный расход воды на орошение

При содержании влаги в пласте 8% и более удельный расход воды снижается до 10-15 л на тонну.

Необходимое число одновременно работающих форсунок определяется по формуле

где β - коэффициент расхода форсунок.

При наличии на шахте пневмоэнергии для создания водовоздушных завес и с целью повышения эффективности

40