Выбор и обоснование технологических решений для снижения вредного воздействия пылегазообразования, мероприятий повышения безопасности и улучшения условий труда горняков в условиях шахты им. Кирова
Обоснование темы и её актуальность
Постоянный рост глубины ведения горных работ на шахтах Донбасса приводит к увеличению частоты и силы газодинамических явлений, числа пластов склонных к внезапным выбросам, а также пылеобразованию. В связи с этим снижаются темпы ведения горных работ, повышается трудоемкость процесса и наблюдается рост профессиональных заболеваний.
Цель работы
Заключается в рациональном выборе параметров для комплекса по снижению пылегазообразования на шахте им. С.М.Кирова.
Задачи
Провести анализ состояния пылевого режима на угольных шахтах, нормативной базы и методов контроля пылевзрывобезопасности горных
выработок.
Разработать эффективный комплекс пылеподавления, который может применяться на ш.им.С.М.Кирова.
Общие сведения о шахте
Шахта им. С.М. Кирова расположена на территории горняцкого района г. Макеевки, Донецкой области.ОП «Шахта имени С.М.Кирова» создана в 1996 году на базе одноименного шахтоуправления, в которое входило две шахты: шахта №1 им.С.М.Кирова и шахта Кировская-Западная. Шахта №1 им.С.М.Кирова была сдана в эксплуатацию в 1947 году с проектной мощностью 90 тыс.тонн в год.Шахта Кировская-Западная была сдана в эксплуатацию в 1948 году с проектной мощностью 100 тыс.тонн в год.
Предварительное увлажнение угля в массиве
Предварительное увлажнение
заключается в нагнетании воды в массив до его разрушения (наиболее
распространено при разработке угольных месторождений). Осуществляется через
скважины, пробуренные по пласту параллельно или перпендикулярно плоскости
очистного забоя, в подготовительных забоях, как правило, в плоскости забоя.
Основные параметры, от которых зависит эффективность этого способа –
давление и темп нагнетания, расстояние между скважинами, глубина герметизации
скважин, расход воды и время между нагнетанием воды и выемкой угля. Значения
параметров зависят от свойств угольных пластов. Снижение запылённости воздуха
при разработке увлажнённых массивов происходит вследствие увеличения общей
влажности разрушаемого материала, его ослабления в результате физико-химических
и гидродинамических процессов взаимодействия воды и массива и смачивания пыли,
имеющейся в массиве до его разрушения.
Различают низконапорное (от
водопроводной магистрали) и высоконапорное (от насоса) предварительное
увлажнение. Использование кратковременного высоконапорного нагнетания воды в
пласт основано на предположении, что вода, проникающая под давлением в угольный
массив, увеличивает пластичность угля, снижает удельную энергию, накопленную
углем при сжатии, вытесняет часть газа и приводит к перераспределению напряжений
в призабойной зоне. Работы, проведенные в этом направлении, позволяют сделать
вывод, что при кратковременном высоконапорном нагнетании вода не проникает в
микропоры угля, а перемещается по крупным трещинам, способствует гидроразрыву
пласта.) [7].
Низконапорное увлажнение, в отличие от высоконапорного, направлено
не на разрушение обрабатываемого угля, а на нейтрализацию заключенного в нем
газа и изменение прочностных свойств угля. Это достигается путем длительного
нагнетания воды с добавками поверхностно-активных веществ, улучшающих
смачиваемость угля и позволяющих максимально использовать капиллярные силы,
которые возникают при проникновении раствора в тонкопористую структуру
угля.
Эффективность предварительного увлажнения при разрушении пластов
составляет 60–80%. Иногда для её повышения применяют водные растворы
смачивателей, электролитов и др. Предварительное увлажнение даёт
экономический эффект за счёт ослабления массива угля (на 20–40%), снижения
газообильности забоев (на 10–20%) и снижения склонности угля к самовозгоранию
(при нагнетании антипирогенов).) [3,4]
Обеспыливание вентиляционной струи
Для обеспыливания вентиляционной струи и снижения пылеподавления в
вентиляционном штреке 20 м от лавы устанавливается 2 водяные завесы ВЗ-1.
Количество завес определяется в зависимости от количества проходящего воздуха (1
завеса на 500м3). Расход жидкости для водяной завесы принимается 0,1л на 1м3
проходящего воздуха при давлении 5 атм. Вторая завеса устанавливается на
расстоянии 5м от первой.
Завесы устанавливаются по направлению движения воздуха. Включение подачи воды на завесы
должно производится при пуске комбайна. Завесы должны действовать в течении
всего времени выемки угля в лаве. [8]
Бурение шпуров с промывкой Для бурения шпуров по породе применяются ручные перфораторы с промывкой. Промывку шпуров при бурении производят с помощью промывочных устройств с боковой подачей воды. Для перфораторов ПР12, ПР25Л и ПР30 расход воды не менее 10л/мин при давлении 5 атм. Промывочные отверстия в резцах d = 4–4,5мм при расходе воды до 15л/мин. Резцы и коронки должны иметь два отверстия, направленные на забой шпура и расположенные на минимальном расстоянии от него. Подача воды для бурения шпуров с промывкой производится из противопожарно-оросительного трубопровода. При бурении шпуров ручными сверлами СЭР-1М допускается применять орошение устья шпура. [4]
Орошение
Направленная подача на какой-либо объект распыленной воды. При обеспыливающем
Орошении происходит увлажнение и связывание отложившейся или находящейся в
отбитой горной массе пыли, а также улавливание и осаждение взвешенной пыли
водяными каплями. Орошение – наиболее простой, легко осуществимый и в то же
время эффективный метод борьбы с пылью. Смачиванию витающей и связыванию осевшей
пыли способствуют смачивающие добавки (ДБ, ДС–Na и др.), добавки электролитов,
подзарядка капель воды электричеством.Орошение осуществляется с помощью
специальных оросителей (форсунок).Эффективность Орошения зависит от удельного
расхода жидкости, дисперсности капель, условий захвата каплями пылинок (скорости
относительного движения частиц и капель, электрозаряженности капель),
смачиваемости пыли и равномерности Орошения.
Орошение при работе
добычных комбайнов и врубовых машин – воду подают непосредственно в место
разрушения угля и равномерно распределяют по всему фронту разрушения; в местах,
где пыль переходит во взвешенное состояние, производят дополнительное Орошение.
При работе машин с плоским баром воду подают в зарубную щель с помощью
оросителей, установленных на баре; при работе с кольцевым баром вода подается на
входящую ветвь режущей цепи из насадок. Отбойные, погрузочные и отвальные
устройства орошают из плоскоструйных форсунок, подающих воду на всю поверхность
устройства. В барабанных исполнительных органах вода подается непосредственно
через» барабан или производится внешнее Орошение.
Для эффективного подавления пыли (не менее 80–90%) при
работе выемочных машин при оптимальных режимах работы оросителей необходимо
расходовать не менее 30–40 л воды на 1 т угля, а при работе врубовой машины –
80–100 л на 1 т штыба. Уменьшение расхода воды резко снижает эффективность
орошения при выемке и транспортировании. [4,5]
Заслоны водяные
Ряд легко опрокидывающихся полок с инертной пылью (сланцевые заслоны) или
сосудов с водой (водяные заслоны), установленных поперек выработки в верхней ее
части с целью создания препятствия распространению взрыва и пламени в виде
облака инертной пыли или водяной завесы, образующихся при опрокидывании их
взрывной волной или с помощью специального устройства. Различают заслоны:
первичные – предназначенные для гашения возможных взрывов и пламени в
при-забойном участке подготовительных выработок. Принцип действия первичных
заслонов основан на автоматическом срабатывании в случае воспламенения угольной
пыли или газа в тупиковой выработке. Заслон состоит из фотоэлектрического
датчика, механизма спуска, механизма опрокидывания и 5–6 сосудов с водой или
полок с инертной пылью. Количество воды в заслоне определяется из расчета 100 л
или 50 кг инертной пыли на 1 м^2 сечения выработки. Заслон устанавливается не
ближе 25 м, но не далее 40 м от забоя, датчик – на расстоянии 5–7 м от
забоя;
Основные – предназначены для локализации взрывов угольной пыли и газа
в сети горных выработок. Ими изолируются отдельные пласты, крылья шахтного поля,
смежные выемочные участки крыла, отдельные забои подготовительных и нарезных
выработок. Опрокидывание полок с инертной пылью или сосудов с водой происходит
под действием взрывной волны. Количество инертной пыли для основного заслона в
главных штреках определяется из расчета 400 кг, а воды – 400 л на 1
м^2 сечения выработки. Заслон устанавливается не ближе 60–75 м и не далее
250–300 м от возможного очага взрыва.
Количество полок или сосудов рассчитывается по их емкости (емкость сосуда с водой 80 л) и
общему количеству пыли или воды в заслоне. Длина заслона должна быть не менее 30
м. На промежуточных штреках заслоны устанавливаются из расчета не менее 200 кг
инертной пыли на 1 м^2 сечения.[5,6]
Гидрозабойка шпуров
Способ борьбы с пылью при взрывных работах,
состоящий в замене глиняного уплотнения заряда ВВ в шпуре водой (обычно в
полиэтиленовых ампулах), которая при взрыве распыляется и смачивает пыль и
сильно раздробленную горную породу в зоне бризантного действия ВВ.
Снижение запыленности воздуха при применении гидрозабойка шпуров зависит от
удельного расхода воды, который определяется с учетом паспорта
буровзрывных работ.
Оболочки ампул для воды при применении гидрозабойка
шпуров изготовляются из полиэтиленового рукава диаметром на 13 мм меньше
диаметра шпура. Толщина стенки рукава 60–70 мк. Концы рукава прочно завязываются
шпагатом. Используются также специальные ампулы с обратным клапаном. Длина ампул
около 30 см. Число их определяется свободной от ВВ длиной шпура. Заполнение
ампул с обратным клапаном может производиться в шпуре специальным инжектором под
давлением 0,2–0,5 кгс/см2. Иногда при гидрозабойке шпуров воду подают
непосредственно в шпур, используя гидрозатворы или глиняные пробки, через
которые подается вода. Для заполнения шпуров с Патронами ВВ используются
студнеобразные пасты, получаемые при взаимодействии жидкого стекла с соляной
кислотой. Такие пасты не вытекают из шпура.
Гидрозабойка шпуров не является основным средством борьбы с пылью при в зрывных работах и не исключает
орошение при погрузке взорванной горной породы.
В большей степени гидрозабойка шпуров служит для борьбы с воспламенением пыли и газа при взрывном
способе отбойки горной породы. [9]
Применение средств индивидуальной защиты
Индивидуальная защита органов дыхания шахтеров от угольной и породной
пыли осуществляется с помощью противопылевых респираторов типа Ф-62Ш, которые
обеспечивают очистку вдыхаемого воздуха от пыли до предельно допустимых
концентраций.
Защита органов дыхания шахтеров будет
надежной и эффективной только в том случае, если респиратор правильно выбран по
размеру. Правильно выбранный и подогнанный респиратор должен плотно и равномерно
прилегать к лицу. [7]
Выводы Снижение запыленности воздуха в шахте до уровня предельно допустимых концентраций, возможно только при комплексном применении различных способов предотвращения пылеобразования, снижения пылевыделения и обеспыливание рудничного воздуха. Практически основными средствами борьбы с пылью в очистных и подготовительных забоях в настоящее время являются эффективная вентиляция воздуха, орошение и предварительное увлажнение угля в массиве. Эти средства не являются исчерпывающими, но использование их в полной мере снижает запыленность до значений близких к санитарным нормам.