П.М.Петрухин, Г.С.Гродель, Н.И.Жиляев Борьба с угольной и породной пылью в шахтах, Москва "Недра" 1981

         В научной литературе до настоящего времени отсутствует единая четкая классификация аэродисперсных систем и нет общепринятых определений различных типов аэрозолей, к которым может быть отнесена рудничная пыль. Однако анализ наиболее известных работ по механике аэрозолей и методам обеспыливания воздуха позволяет сделать необходимые обобщения.

         В общем случае пыль — это дисперсная система с воздушной (газообразной) дисперсионной средой, дисперсная фаза которой представлена мелкими твердыми частицами, способными более или менее длительное время находиться в среде во взвешенном состоянии. По аналогии с коллоидными растворами подобные аэродисперсные системы со свободными частицами дисперсной фазы (твердыми или жидкими) принято называть аэрозолями. В инженерной практике, как правило, пылью называют не только собственно пылевой аэрозоль, но и сами пылевые частицы различного происхождения, в том числе и осевшие (порошки).

         Одной из важнейших характеристик аэрозолей вообще и пыли в частности, определяющих их физические и физико-химические свойства, является размер входящих в них частиц - дисперсность. Следует отметить, что среди аэрозолей, образованных как естественным путем, так и в результате различных технологических процессов, монодисперсных систем практически не встречается. При необходимости, например, для исследовательских целей они могут быть получены искусственным путем, причем это связано с определенными техническими трудностями.

         В большинстве случаев пыль — это весьма полидисперсная систеам, характеризующаяся совокупностью частиц от субмикропических (порядка 102 мкм) до макроскопических (порядка 101—102 мкм и более). Однако частицы порядка менее I мкм и более 102 мкм не являются определяющими для промышленных пылей дисперсионного происхождения, первые из-за незначительного массового содержания, а вторые — из-за высокой скорости оседания и, следовательно, невозможности сколько-нибудь длительного пребывания во взвешенном состоянии. Поэтому в практике промышленного обеспыливания рассматривается в основном грубодисперсная пыль с частицами размером от 1 до 150 мкм.

          С учетом изложенного под термином «рудничная пыль» следует понимать совокупность частиц полезного ископаемого и (или) вмещающих пород, образующихся в результате горных работ и других производственных процессов и находящихся в рудничной атмосфере во взвешенном состоянии или осевших в горных выработках и рабочих помещениях, но способных при определенных условиях переходить во взвешенное состояние.

         Диапазон размеров частиц, входящих в дисперсную систему, определяемую понятием «рудничная пыль», значительно шире, чем у других видов промышленных пылей. В частности, верхний предел, размеров частиц рудничной пыли принят 1000 мкм. Это обусловлено тем, что угольные частицы размером 1000 мкм и менее при определенных условиях могут переходить во взвешенное состояние и принимать участие во взрыве. Однако, учитывая, что подобное состояние дисперсной системы имеет место лишь в экстремальных условиях (при взрывах), в дальнейшем, если речь идет о взвешенной в воздухе рудничной пыли, верхним пределом размеров частиц будем считать 100 мкм.

         Другой важнейшей характеристикой пылевого аэрозоля наряду с размерами входящих в него частиц является концентрация пыли в рудничном воздухе (или запыленность воздуха), по которой можно дать количественную оценку состояния рудничной атмосферы по пылевому, фактору. Запыленность воздуха, в горных выработках и в других рабочих помещениях зависит от многих факторов, в основном же она определяется интенсивностью образования и выделения пыли в рудничную атмосферу при выполнении различных производственных процессов.

         Наибольшее количество пыли образуется в угольных шахтах при выемке угля и проходке выработок, буровых и взрывных работах, а также при выполнении некоторых операций по транспортированию и переработке горной массы, сопровождающихся ее измельчением или истиранием. Наиболее интенсивное пылеобразование имеет место при работе очистных и проходческих комбайнов, на долю которых приходится 90—95 % всей пыли, образующейся в процессе ведения горных работ. Необходимо отметить, что общее количество пыли, содержащейся в разрушенном угле, складывается из вновь образованных частиц и частиц, находящихся в пустотах и трещинах пласта. Особенно много такой пыли содержится в пластах, расположенных в зонах геологических нарушений и повышенного горного давления.

         В отличие от пылеобразования пылевыделение сопровождает практически все производственные процессы в угольных шахтах, в том числе и те, которые не связаны с механическим разрушением угля и вмещающих пород. К ним относятся, например, процессы транспортирования горной массы по сети горных выработок, перемещения различных механизмов, перекрепления горных выработок, осланцевания и даже сам процесс проветривания, сопровождающийся взметыванием ранее образовавшихся пылевых частиц вентиляционной струей. Однако основная масса пыли поступает в рудничную атмосферу из очистных забоев в период выемки угля.

         Таким образом, пылевая обстановка в шахте определяется в конечном счете интенсивностью пылевыделения от нескольких одновременно действующих источников (производственных процессов), основным из которых является выемка угля.