ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Важливе зауваження: При написанні цього реферату робота ще не завершена. Заплановане завершення: грудень 2013 р. - січень 2013 р. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або у наукового керівника після захисту дипломної роботи магістра

Зміст

Вступ

Розвиток вугільної промисловості України, як основи національної енергетичної незалежності, немислимо без вирішення актуальних завдань у галузі охорони праці. Тривожної є статистика про професійних захворюваннях шахтарів, викликаних рудничної пилом, а також наслідків раптових вибухів пылеметановых сумішей. За даними Державного Макнді з безпеки робіт у гірничій промисловості Україна щорічно несе економічні втрати від зазначених причин на суму близько 1,5 млрд. гривень.

1. Актуальність теми

В умовах вугільних шахт основними джерелами пилу є процеси очисних і прохідницьких робіт, транспортування гірської маси і ін. У виробничих процесах шахтного поверхневого комплексу запиленість повітря обумовлена в основному викидами головною вентиляторною установки і теплотехнологічних об ’ єктів шахти. В результаті цього утворюється так званий пиловий ковпак. Тому вивчення механізмів і закономірностей формування негативного прояви шахтного техногенного пилового ковпака є актуальною науковою проблемою, оскільки протягом зміни люди піддаються постійному і шкідливого впливу аерозольній рудничної пилу як в підземних умовах, так і на всій території поверхневого комплексу.

Аналіз наукових досліджень і технічних рішень, спрямованих на захист робітників від рудничної пилу в умовах вугільних шахт показав, що основним способом боротьби з пилом є гидрообеспыливание (зрошення), тобто уловлювання та осадження твердих частинок пилу краплями рідини. Поряд з певними успіхами, досягнутими у реалізації цього способу пилозаглушення, зберігається невирішеною важлива наукова завдання, що полягає в необхідності розкриття механізмів і закономірностей, що дозволяють підвищити його ефективність, зокрема, імпульсивно-хвильовим впливом крапель рідини на частинки пилу для активізації процесів гидропылеулавливания. При цьому в літературі відсутні дані про вирішенні важливих теоретичних завдань з вивчення можливості використання турбулентного дисперсного потоку «газ - краплі рідини - тверді частинки пилу» для підвищення ефективності гидрообеспыливания. Проведений аналіз відомих досліджень показує, що завдання підвищення ефективності знепилювання повітря краплинної рідиною слід вирішувати комплексно, на основі використання гідродинамічних, зокрема, імпульсивно - хвильових й термодинамічних ефектів, наприклад, із застосуванням зниженого повітря (азоту) в процесах зрошення й гидропылеулавливания.

Актуальність зазначених завдань, їх науково - технічна й соціальна значимість сконцентрувалася в єдину проблему, яка полягає в необхідності розкриття механізмів і закономірностей небезпечних проявів пилу в умовах вугільної шахти. Необхідно також науково обґрунтувати можливість прогнозу екстремальних пилових станів з метою їх попередження, а також розвинути наукові основи способу, що дозволяє вдосконалити кошти для підвищення ефективності гидрообеспыливания, шляхом реалізації імпульсно-хвильових ефектів, що поліпшить виробничі умови праці шахтарів з пиловим фактору і знизить рівень профзахворювань.[3]

Оскільки питання пилозаглушення актуальні для багатьох країн, то вивчаються вони не тільки вітчизняними фахівцями. У даній роботі було розглянуто способи пилозаглушення України, Англії, Німеччини, Росії.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Метою дослідження є вивчення давно застосовуваних та інноваційних способів боротьби з пилом і удосконалення їх.

Основні задачі дослідження:

  1. Комплексне застосування різних способів запобігання та зменшення пилоутворення.
  2. Аналіз існуючих способів і засобів пилозаглушення.
  3. Оцінка ефективності застосування даних способів і засобів.
  4. Пошук і виявлення недоліків застосовуваних засобів боротьби з пилом у шахтах.
  5. Розробка альтернативних варіантів пилоподавлення.
  6. Знепилювання рудникового повітря з застосуванням нових технологій для зниження професійної захворюваності шахтарів в умовах ТДВ"АП'ш-та Новодзержинська'".

Об'єкт дослідження: вугільний пил.

3. Огляд досліджень та розробок

Комплексне обезпилення шахтного повітря реалізується у трьох, певною мірою взаємопов'язаним напрямками: зниження пилоутворення, зменшення пылепоступления (переходу що утворюється пилу під зважене стан) і очищення повітря від що витає пилу.

Зволоження вугілля сприяє зростанню адгезійно-когезійних сил між поверхнями пилоподібних частинок і освіти з них великих агрегатів, швидко тих, що осідають з повітря під дією сили тяжіння. Встановлено, що збільшення вологості вугілля на 1-3 % призводить до зниження пилоутворення на 75-80 %. При вологості вугілля більше 12 % пилоутворення практично відсутній.

Для поліпшення змочуваності вугілля при попередньому його зволоженні застосовуються поверхнево-активні речовини (ПАР). Молекули ПАР адсорбуються плівок на поверхні рідини і тим самим знижують поверхневий натяг води і підвищують змочуючу здатність її за рахунок адсорбції молекул ПАР на поверхні частинок пилу.

Крім попереднього зволоження вугільного пласта, в очисних вибоях застосовуються заходи пилозаглушення і знепилювання повітря шляхом зрошення.

Сутність пилозаглушення зрошенням полягає в тому, що при взаємодії краплі рідини з часткою пилу відбувається її змочування, захоплення краплею і осадження отриманого агрегату - частка пилу - вода.

Для знепилювання вентиляційних потоків найбільше застосування знайшли завіси: водяні, водоповітряні (пневмогидроорошение), туманообразующие, з водоповітряними эжекторами.

Ефективне пилопригнітання, що включає одночасно очищення запиленого повітря і зрошення гірської маси водою, досягається при застосуванні циліндричних і конічних водоповітряних ежекторів. Принцип роботи водовоздушного ежектора (мал. 1) полягає в тому, що за рахунок розрядження, створюваного водяним факелом форсунки, відсмоктується запилений повітря, створюючий з диспергованої водою шламовидную суміш, яка, у свою чергу, спрямовується на зменшення пилу. Водоповітряні ежектори застосовуються, зокрема, для пилозаглушення при пересувці секцій механізованого кріплення.

Мал.1 — Водовоздушный эжектор

1 - форсунка; 2 - вода; 3 - запилений повітря; 4 - шламовидная суміш.

На принципі эжектирования засновано також пилопригнітання на навантажувальних і перевантажувальних пунктах вугілля шляхом зрошення його під накриттям з допомогою конусних форсунок. Для знепилювання повітряного струменя, що виходить з очисного вибою у виробках, де має місце здимання бічних порід, застосовуються туманообразующие завіси з зменшеною кількістю рідини. Витрата рідини для туманообразующей завіси - 0, 05л на 1м3 охолоджуючого повітря при тиску 0,3-0,4 МПа.

Завіси для знепилювання повітряного потоку встановлені на відстані не більше 20м від вікна лави по напрямку руху повітря.

Зрошувачі туманообразующей завіси встановлюються таким чином, щоб перетин вироблення було повністю перекрито смолоскипами розпиленого рідини, як показано на анімації.

Анімація 1. — Очистка вентиляционных потоков от пыли водяными завесами типа ВЗ–1

3.1 Огляд вітчизняних способів боротьби з пилом

У якості вітчизняного способу пилозаглушення був розглянутий спосіб, запропонований професором Донецького національного технічного університету Гого В.Б. Їм досліджено проблему поліпшення умов праці шахтарів з пиловим фактору. Розвинуто теорію гідродинамічного знепилювання на базі імпульсно-хвильових ефектів, які виникають в процесі поглинання частинок пилу краплями рідини. Обґрунтовані раціональні технічні засоби гідродинамічної боротьби з пилом. Теоретично встановлено і підтверджено експериментально, що для частинок пилу і крапель рідини в процесі імпульсно-хвильового взаємодії виникають частотні пульсації разом із змінами амплітуд коливань їх імпульсів у вигляді хвилі тиску, що підвищує ефективність синергетичних ударних імпульсів взаємодій крапель рідини і часток у процесах їх злиття (знепилювання). Професором Гого В.Б. зазначено, що поздовжні пульсації компонентів створюють поздовжню хвилю, енергетичний максимум якої пропорційний повноті пульсацій крапель рідини і частинок пилу. Зроблено прогноз ймовірності захоплення часток пилу краплями рідини з урахуванням стану фракталов бінарної системи, тобто одна крапля рідини може захопити тільки одну або дві частки пилу. Час формування "межовий краплі" є технологічним часом гідродинамічного знепилювання. На підставі встановлених закономірностей і особливостей імпульсно-хвильового дії крапель рідини на частинки пилу розроблені установки, які апробовані в промислових умовах. Показана ефективність їх використання для поліпшення умов праці шахтарів за пиловим чинником.[3]

3.2 Огляд зарубіжних засобів і способів боротьби з пиловиділеннями у вугільних шахтах

Як зарубіжних способів боротьби з пилом було розглянуто способи пилозаглушення застосовувані в Англії, Німеччині, Росії. Всі способи різні і мають приблизно однакову ефективність. В основному вивчалися інновації розроблені цими країнами.

Англійськими ученими був представлений спосіб удосконалення водяного пилозаглушення з допомогою використання надзвуковий системи. З російських засобів розглянуто розчин для боротьби з пилом, що виділяється при вибухах. Розроблено новий склад - змочувач РП для пилозаглушення при масових вибухів у кар'єрах на основі поверхнево-активної речовини етилового спирту.

Основний напрямок науково-дослідних робіт Німеччини - вдосконалення р техніки і технології. Одним з таких напрямків в області пилозаглушення є конкурентна розробка двох видів зволоження: ежекторного і високонапірними водяними струменями. У гірничо-видобувної компанії «Вестфален АГ» концерну «Рурколе» розроблено высоконапорное струминне зволоження щілин різання, впроваджене в більшості шахт компанії.[18]

4. Способи пилозаглушення, застосовувані на ТДВ"АП'ш-та Новодзержинська'"

Коротка характеристика ТДВАПш-та Новодзержинська

Шахта Новодзержинська здана в експлуатацію після реконструкції на базі колишньої шахти №12-біс в 1981 році з пуском в експлуатацію горизонту 502м (з проектною потужністю 400 тис. тонн на рік).

У 1995 році шахта вийшла зі складу виробничого об'єднання по видобутку вугілля Дзержинськвугілля з підпорядкуванням Міністерству вугільної промисловості України (наказ №335 від 12 жовтня 1995 року).

Встановлена виробнича потужність 230 тис. тонн в рік.

На балансі шахти вважаються 13 вугільних пластів, з яких 9 прийняті до відпрацювання: m3-0, 86м, l7-0, 92м, l5-0, 70м, l4-0, 65м, l4-0, 60м, l3-1, 65м, l2?-1, 15м, l2-0, 55м, k8-1, 25м.

Марка вугілля-Ж, частково - Р.

Загальна кількість промислових запасів -22,139 млн.тонн.

Розміри шахтного поля по простяганню - 3,5-5,0 км, падіння - 2,8-3,2 км.


Розподіл запасів по горизонтам

Горизонт Промисловi запаси на 01.01.2008 р., тис.т
530 м Відпрацьований
585 м 2350
645 м 2728
700-970 м 17061
ВСЬОГО 22139

Запаси розкриті двома вертикальними стовбурами до гор.645м і флангової вентиляційної свердловиною до гор.352м.

Головний стовбур пройдено до глибини 690м, діаметром 7м, закріплений бетонної кріпленням товщиною 500 мм. Обладнаний двохскіповим вугільним і двохскіповим породними підйомами.

Армування стовбура - з коробчатых розстрілів, провідники рейок-Р-43.

Вугільний підйом обладнаний підйомної машиною 2Ц6х2, 4 і скіпами ємністю 7, 1м3.

Породний підйом обладнаний підйомної машиною 2Ц4х1, 8Д і скіпами ємністю 4, 1м3.

Головний стовбур призначений для видачі вугілля і породи з горизонту 585 м і випуску вихідної струменя повітря з відособлено провітрюваних виробок: электрогаражей і складу ВМ.

Вентиляційна установка головного стовбура обладнана двома вентиляторами ВЦП-16Б.

Допоміжний (клетевой) стовбур пройдено до глибини 665м, діаметром 7м, закріплений бетонитом до горизонту 585 м і нижче залізобетонної кріпленням товщиною 500мм. Обладнаний двухклетевым підйомом з машиною 2Ц6х2, 4 і двоповерховими клітями 2УКН-3,2, а також одноконцевым підйомом на горизонті 502м з машиною Ц2, 5х2 і одноповерхової кліттю 1УКН-3, 3Т-3. Призначений для спуску підйому людей, матеріалів, обладнання та подачі свіжого струменя повітря на гор.502м, 530м, 585 м, 645м. Армування стовбура з коробчатых розстрілів, провідники - рейок Р-43.

Вентиляційна свердловина пройдена до горизонту 352м, глибиною 314м, діаметром 3, 2м, обсаджена металевою трубою з товщиною стінки 16мм. Призначена для видачі вихідної струменя повітря з шахти і обладнана вентилятор головного провітрювання ВОД-21. Нижче (гор.352-530м) проведена вентиляційна сбойка за пл.l5 «Солоний», закріплена металлоарочной кріпленням.

Околоствольні двори гор.502, 530, 585, 645м кругового типу.

В даний час ведеться відпрацювання запасів горизонту 585 м.

Підземний транспорт.

Відкочування вантажу з горизонтальним виробленнях проводиться акумуляторними електровозами типу АМ-8Д на колію 600мм вагонетках ВГ-1,6, при перевезення вантажів у виробках з вихідної струменем повітря використовуються електровози 7 АРВ і маневрові лебідки. Водовідлив.

Нормальний приплив води в шахту 79 м3/год, максимальний приплив води 97м3/год. Вода з горизонту 530м, 585 м перепускается по свердловині d= 125мм на гор.645м.

З горизонту 645м вода перекачується на горизонт 502м в водозбірники головного водовідливу і видається на поверхню. Водовідлив гор.645м обладнаний трьома насосними агрегатами ЦНС 300х240, ємністю водозбірників 800 м3, водовідлив гор.502м - 3 насосних агрегату ЦНС 300х600, ємністю водозбірників 1200м3.

На ТДВАП ш-та Новодзержинська всі оборудомание морально застаріле. Застосовується нагнітання води в вугільний масив, зрошення і водяні завесы.Далее представлена технологічна схема нагнітання рідини в вугільний масив з допомогою насосної установки.

Мал.2 - Технологічна схема нагнітання рідини в вугільний масив з допомогою насосної установки

Знепилювання повітря в очистном забое

Для запобігання виділення і поширення пилу в очистном забое повинні застосовуватися:

- зрошення при виїмки вугілля;

- зрошення при навантаженні вугілля в нішах;

- зрошення на навантажувальному пункті лави.

Обезпилення вхідних і вихідних потоків вентиляційних

Для знепилювання повітряного струменя, що виходить з очисного вибою у виробках, де має місце здимання бічних порід, застосовуються туманообразующие завіси з зменшеною кількістю рідини. Витрата рідини для туманообразующей завіси - 0, 05л на 1м3 охолоджуючого повітря при тиску 0,3-0,4 МПа.

Завіси для знепилювання повітряного потоку встановлені на відстані не більше 20м від вікна лави по напрямку руху повітря.

Зрошувачі туманообразующей завіси встановлюються таким чином, щоб перетин вироблення було повністю перекрито смолоскипами розпиленого рідини.

Висновки

Практично кожен технологічний процес на шахті супроводжується виділенням пилу, яка є основним джерелом захворюваності шахтарів пневмоконіоз і силікоз. Отже, пилопригнітання - невід'ємна і дуже важлива частина технології ведення гірських робіт. Вище були представлені як основні найбільш поширені давно застосовувані способи боротьби з рудничної пилом, так і технології що знаходяться у стадії розробки, або нововведені. Величезну роль у створенні засобів пилозаглушення зіграв принцип, закладений при розробці насадки Вентурі, характерний для эжекторной техніки. Однак він практично не дозволяє досягти 100 % ефективності пилоподавлення. Україна сьогодні стоїть на порозі корінний реструктуризації, як в організації, так і в технічному і технологічному забезпечення гірничих робіт. Тому досвід передових європейських країн надзвичайно важливий і вимагає всебічного вивчення та застосування в наших умовах.

Розробка нових методів і способів боротьби з пилом, а також застосування сучасних технологій дозволяє зменшити пылевыделение в шахтах і захистити гірників від таких профзахворювань, як пневмоконіоз, бронхіт, а також багатьох інших, пов'язаних з пошкодженням дихальних шляхів.

Перелік посилань

  1. Воровский А.А., Шлахов И.С. Влияние типа забойки на качество дробления и пылега-зоподавления при массовых взрывах на карьерах // Проблемы предотвращения загрязнения воздушного бассейна при открытой разработке железных руд.- Тезисы доклада Всесоюзн. научн-техн. семинара.-Кривой Рог.: ЦНИИЧМ, 1990.-С.31-32.
  2. Мельник Л.Г. Екологічна економіка: Підручник.- Суми: ВТД «Університетська книга», 2003.-348с.
  3. Гого В. Б. Диссертация и автореферат ДонНТУ, 2008.-280с.
  4. Научная статья "Фундаментальные свойства рассеивания пригодной для дыхания пыли и приостановленного вопроса макрочастицы" C. D. Litton, Присоединение: Питсбургская Научно-исследовательская лаборатория, Национальный Институт Профессиональной Безопасности и Здоровья 1-412-386-5167
  5. Смачивание пыли и контроль запыленности воздуха в шахтах / Р.Р. Кудряшов, Л.Д. Воронина,М.К. Шуринова и др. – М.: Наука, - 196 с.
  6. Физико-химические основы гидрообеспыливания и предупреждения взрывов угольной пыли /В.И. Саранчук, В.Н. Качан, В.В. Рекун и др. – К.: Наук. Думка, 1984. – 216 с.
  7. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей / Е.П. Медников. – М.: Наука,1980. – 176 с.
  8. Ищук И.Г. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий: справочник / И.Г.Ищук, Г. А. Поздняков. – М.: Недра, 1991. – 223 с.
  9. Борьба с угольной и породной пылью в шахтах / П.М. Петрухин и др. – М.: Недра, 1981. – 271 с.
  10. Борьба с угольной пылью в высокопроизводительных забоях / под ред. Ф.С. Клебанова ; ИГДим. А.А. Скочинского. – М.: Недра, 1981. – 116 с.
  11. Кирин Б.Ф. Борьба с пылевыделением в шахтах / Б.Ф. Кирин, В.П. Журавлев, Л.И. Рыжих. – М.:Недра, 1983. – 213 с.
  12. Журавлев В.П. Применение гидрообеспыливания на предприятиях черной металлургии и в угольной промышленности / В.П. Журавлев, А.А. Цыцура, А.А. Кудрявцев. – Караганда, 1982. – 22 с.
  13. Разработка метода и программы расчета фракционной эффективности пылеулавливании при попутном капельном орошении / под рук. Пирумова А.И. // Сборник НИР и ОКР. – Серия 14, №31. – 47с.
  14. Поздняков Г. А. Теория и практика борьбы с пылью в механизированных подготовительных забоях / Г. А. Поздняков, Г.К. Мартынюк. – М.: Недра, 1983. – 126 с.
  15. Журавлев В.П. Исследование и расчет оросителей с регулируемой характеристикой / В.П. Журавлев, А.Х. Лоренц // Борьба с силикозом. – М.: Недра, 1982. – Т. ХI. – С. 67 – 71.
  16. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. – М.: Наука, 1970. – 914 с. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике / Л.И. Седов. – М.: Наука, 1967. – 428с.
  17. С.Н. Александров, Ю.Ф. Булгаков, В.В. Яйло./ Охрана труда в угольной промышленности (учебное пособие для студентов горных специальностей высших учебных заведений)/. - Донецк.: ДонНТУ. 2005., 520с.
  18. Образовательно-научно-производственный портал «Рудана» http://www.rudana.in.ua/showanalit_11.htm