Отечественный и зарубежные способы пылеподавления
Автор: Булгаков Ю.Ф.Скрипник К.О.
Источник: Статья для газеты ДонНТУ
Автор: Булгаков Ю.Ф.Скрипник К.О.
Источник: Статья для газеты ДонНТУ
Развитие угольной промышленности Украины, как основы национальной энергетической независимости, немыслимо без решения актуальных задач в области охраны труда. Тревожной является статистика о профессиональных заболеваниях шахтеров, вызванных рудничной пылью, а также последствий внезапных взрывов пылеметановых смесей. По данным Государственного МакНИИ по безопасности работ в горной промышленности Украина ежегодно несет экономические потери от указанных причин на сумму порядка 1,5 млрд. гривен.
В условиях угольных шахт основными источниками пыли являются процессы очистных и проходческих работ, транспортировка горной массы и др. В производственных процессах шахтного поверхностного комплекса запыленность воздуха обусловленна в основном выбросами главной вентиляторной установки и теплотехнологических объектов шахты. В результате этого образуется так называемый пылевой колпак. Поэтому изучение меха–низмов формирования и закономерностей негативного проявления шахтного техногенного пылевого колпака является актуальной научной проблемой, так как в течении смены люди подвергаются постоянному и вредному воздействию аэрозольной рудничной пыли как в подземных условиях, так и на всей территории поверхностного комплекса.
Анализ научных исследований и технических решений, направленных на защиту рабочих от рудничной пыли в условиях угольных шахт показал, что основным способом борьбы с пылью является гидрообеспыливание (орошение), т.е. улавливание и осаждение твердых частиц пыли каплями жидкости. Наряду с определенными успехами, достигнутыми в реализации этого способа пылеподавления, сохраняется нерешенной важная научная задача, заключающаяся в необходимости раскрытия механизмов и закономерностей, позволяющих повысить его эффективность, в частности, импульсивно-волновым воздействием капель жидкости на частицы пыли для активизации процессов гидропылеулавливания. При этом в литературе отсутствуют данные о решении важных теоретических задач по изучению возможности использования турбулентного дисперсного потока «газ- капли жидкости-твердые частицы пыли» для повышения эффективности гидрообеспыливания. Проведенный анализ известных исследований показывает,что задачи повышения эффективности обеспыливания воздуха капельной жидкостью следует решать комплексно, на основе использования гидродинамических, в частности, импульсивно-волновых и термодинамических эффектов, к примеру, с применением сниженного воздуха(азота) в процессах орошения и гидропылеулавливания.
Актуальность указанных задач, их научно-техническая и социальная значимость сконцентрировалась в единую проблему, состоящую в необходимости раскрытия механизмов и закономерностей опасных проявлений пыли в условиях угольной шахты. Необходимо также научно обосновать возможность прогноза экстремальных пылевых состояний с целью их предупреждения, а такжде развить научные основы способа, позволяющего усовершенствовать средства для повышения эффективности гидрообеспыливания, путем реализации импульсно-волновых эффектов, что улучшит производственные условия труда шахтеров по пылевому фактору и снизит уровень профзаболеваний.
Так как вопросы пылеподавления актуальны для многих стран, то изучаются они не только отечественными ученными. В данной работе были рассмотрены способы пылеподавления Украины, Англии, Германии, России. В качестве отечественного способа пылеподавления был рассмотрен способ, предложенный профессором Донецкого национального технического университета Гого В.Б.
Им исследована проблема улучшения условий труда шахтеров по пылевому фактору. Развита теория гидродинамическогообеспыливания на базе импульсно-волновых эффектов, которые возникают в процессе поглощения частиц пыли каплями жидкости. Обоснованы рациональные технические средства гидродинамической борьбы с пылью. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что для частиц пыли и капель жидкости в процессе импульсно-волнового взаимодействия возникают частотные пульсации вместе с изменениями амплитуд колебаний их импульсов в виде волны давления, что повышает эффективность синергетических импульсов ударных взаимодействий капель жидкости и частиц в процессах их слияния (обеспыливание). Профессором Гого В.Б. отмечено, что продольные пульсации компонентов создают продольную волну, энергетический максимум которой пропорционален амплитудам пульсаций капель жидкости и частиц пыли. Сделан прогноз вероятности захвата частиц пыли каплями жидкости с учетом состояния фракталов бинарной системы, то есть одна капля жидкости может захватить только одну или две частицы пыли. Время формирования "межевой капли" является технологическим временем гидродинамического обеспыливания. На основании установленных закономерностей и особенностей импульсно-волнового действия капель жидкости на частицы пыли разработаны установки, которые апробированы в промышленных условиях. Показана эффективность их использования для улучшения условий труда шахтеров за пылевым фактором.
В качестве зарубежных способов борьбы с пылью были рассмотрены способы пылеподавленияприменяемые в Англии, Германии, России. Все способы различны и имеют приблизительно равную эффективность. В основном изучались инновации разработанные данными странами.
Английскими ученными был представлен способ усовершенствования водяного пылеподавления с помощью использования сверхзвуковой системы.
Из российских средств рассмотрен раствор для борьбы с пылью, выделяющейся при взрывах. Разработан новый состав – смачиватель РП для пылеподавления при массовых взрывах в карьерах на основе поверхностно-активного вещества этилового спирта.
Основное направление научно-исследовательских работ Германии–совершенствование техники и технологии. Одним из таких направлений в области пылеподавления является конкурентная разработка двух видов увлажнения: эжекторного и высоконапорными водяными струями. В горнопромышленной компании «Вестфален АГ» концерна «Рурколе» разработано высоконапорное струйное увлажнение щелей резанья, внедренное в большинстве шахт компании.
Практически каждый технологический процесс на шахте сопровождается выделением пыли, которая является основным источником заболеваемости шахтеров пневмокониозом и силикозом. Следовательно, пылеподавление–неотъемлемая и очень важная часть технологии ведения горных работ.
Выше были представлены как основные наиболее распространенные давно применяемые способы борьбы с рудничной пылью, так и технологии находящие в стадии разработки, либо нововведенные.
Огромную роль в создании средств пылеподавления сыграл принцип, заложенный при разработке насадки Вентури, характерный для эжекторной техники.Однако он практически не позволяет добиться 100 % эффективности пылеподавления.Украина сегодня стоит на пороге коренной реструктуризации, как в организации, так и в техническом и технологическом обеспечении горных работ. Поэтому опыт передовых европейских стран чрезвычайно важный и требует всестороннего изучения и применения в наших условиях.