Файл: Симонов, В. В. Шахтеру о безопасности труда справочное пособие.pdf

принято называть оптимальной по пылевому фактору. Увеличение концентрации пыли при превышении некоторого значения скорости воздуха объясняется сдуванием ранее осевшей пыли, и максимальная (критическая) скорость воздуха ставится в зависимость от физико­ химических свойств угля и поверхности оседания пыли. Но повыше-

.ние запыленности воздуха в результате сдувания осевшей пыли не может происходить длительно (составляет 5—10 мин), так как в противном случае на поверхности выработок должны бы быть «ем­ кости», заполненные пылью, что в шахтных условиях не наблю­ дается.

Установлено, что сдувание пыли потоком воздуха начинается при скорости 0,8 м/с и резко возрастает при скорости 2 м/с; повышение запыленности воздуха при больших скоростях отсутствует или вы­ ражено слабо при разработке угольных пластов с высокой влаж­ ностью; оптимальная скорость вентиляционной струи по пылевому фактору в очистных забоях находится в пределах 1,2—2,0 м/с, а в подготовительных — 0,4—0,6 м/с. При повышении естественной влаж­ ности угля она увеличивается.

При проветривании сильно загазированных забоев количество и скорость воздуха, рассчитанные по газовому фактору, зачастую противоречат величинам скоростей по пылевому фактору. В связи с этим приобретают большое значение меры, способствующие сни­ жению запыленности воздуха при превышении оптимальной ско­ рости воздушной струи, как например, нагнетание воды в угольный пласт, орошение, укрытие очагов пылеобразования и др.

Интенсивность поступления пыли в атмосферу забоев при работе выемочных и проходческих комбайнов определяется характе­ ром взаимодействия вентиляционной струи, омывающей комбайн, с источником пылеобразования. При этом количество переходящей во взвешенное состояние пыли может быть уменьшено путем снижения скорости воздуха у исполнительных органов и в зонах погрузки угля с помощью специальных щитков, ограждающих очаги пылеобразова­ ния. Кроме того, локализация очагов пылеобразования позволяет одновременно повысить эффективность орошения и пылеулавли­ вания.

На уровне исполнительного органа выемочного комбайна по первой дороге лавы проходит 70—80% всей выделяющейся в атмо­ сферу выработки пыли, следовательно локализацией мест разруше­ ния и погрузки угля можно снизить запыленность воздуха только на 30—40%, так как невозможно герметично изолировать места пыле­ образования.

Запыленность у проходческих комбайнов с открытым исполни­ тельным органом в 1,7—1,8 раза выше, чем у комбайнов с огражда­ ющим щитом.

29

Таким образом, локализация мест пылеобразования при работе горных комбайнов в значительной степени снижает количество взве­ шенной пыли и предотвращает ее распространение.

Орошение

Орошение — наиболее распространенный способ борьбы с пылью на угольных шахтах. Оно применяется на большинстве выемочных и на всех проходческих комбайнах со щитовыми ограждениями.

Осаждение пыли способом орошения можно представить в виде следующего последовательного процесса: встречное движение ка­ пель воды и пылинок; их соприкосновение; смачивание пылинок, укрупнение и выпадение из воздушного потока.

Следует отметить, что не всякое встречное движение частиц во­ ды и пыли приводит к их соприкосновению. Наличие воздушной сре­ ды при встречном движении капель и пылинок обусловливает резкое изменение их относительного движения. Если пылинка намного мень­ ше капли, то, двигаясь вблизи последней, она следует за движением воздуха, обтекающего каплю, не соприкасаясь с ней. Эффект обте­ кания при встречном движении зависит от соотношений размеров пылинок и капель и их относительных скоростей.

Установлено, что критический размер пылинок, сталкивающихся с каплями, уменьшается с увеличением давления воды у форсунок. Поэтому для эффективности осаждения пыли орошением следует увеличить давление воды. Однако при этом необходимо учитывать, что слишком мелкие капли воды (размером меньше 10 мкм)' при большой скорости воздушной струи интенсивно уносятся. Исследо­ вания показывают, что для эффективного орошения необходимо в основном иметь капли размером 40—60 мкм и часть более крупных

(до 100—150 мкм).

Следовательно, можно допустить, что вероятность соприкоснове­ ния пылинок с каплями будет расти с увеличением плотности факе­ ла орошения, которую можно повысить различными путями (уве­ личением давления, количества форсунок и т. д.).

От величины давления воды у форсунки зависит также скорость движения капель воды в факеле орошения. Чем больше давление во­ ды, тем больше скорость капель и тем эффективнее внедряются в их поверхностный слой мелкие частицы пыли.

Для достижения высокой эффективности орошения расстояние форсунки от очага пылеобразования не должно превышать 0,3—0,5 м. При этом расстоянии скорость движения капель воды в момент встре­ чи с пылинками должна быть 15—20 м/с. На расстоянии 1,5—2 м от форсунки скорость капель резко снижается и составляет 1,5—2 м/с при давлении 10—15 кгс/см2, т. е. становится близкой к скорости воз-

30

душной струи в очистном забое, вследствие чего столкновение капель и пылинок может и не происходить из-за того, что их уносит воз­ душным потоком.

Содержание влаги в угле способствует повышению эффективно­

ление воды у форсунок, удельный расход воды и удаление фор­ сунок от очага пылеобразования при работе выемочных комбай­ нов. Величины параметров должны быть следующими: давление воды у форсунок—12—20 кгс/см2, расход воды —30—40 л/т, рас­ стояние от форсунок до очагов пылеобразования — не более 0,3—0,5 м. При соблюдении указанных режимов эффективность пыле­ образования составит не менее 90%. В производственных условиях она, как правило, не превышает 50—60%, что объясняется следую­ щими основными причинами:

использованием в большинстве очистных забоев для орошения неочищенной шахтной воды, в результате чего форсунки постоянно засоряются;

применением для подачи воды к комбайнам напорных рукавов, не позволяющих повышать давление воды у форсунок до требуемых величин;

недостаточной надежностью в работе самих оросительных си­ стем из-за выхода из строя их отдельных элементов;

применением несовершенных оросительных устройств.

Одним из путей повышения технико-экономических показателей орошения на комбайнах является использование струйных аппаратов (водовоздушных эжекторов). Сущность этого способа пылеподавления заключается в том, что эжекторы, смонтированные на комбайне, используя энергию факела форсунки, отсасывают запыленный воз­ дух, который, перемешиваясь с распыленной водой, образует шламо­ воздушную смесь. Факел шламовоздушной смеси, выбрасываемой из эжектора, направляется на исполнительные органы комбайна для подавления пыли, образующейся при разрушении угля.

Таким образом, водовоздушный эжектор позволяет реализовать

31

Эффективность пылеподавления водовоздушными эжекторами определялась на шахтах Кузбасса при работе как выемочных, так и проходческих комбайнов. На основании исследований рекомендуют­ ся следующие^гидравлические и геометрические параметры водовоз-

.душных эжекторов: давление воды 20—30 кгс/см2; расход воды 20—25 л/мин, диаметр эжектора 200—250 мм; угол раствора факела форсунки 30—40°, объемное соотношение воды и воздуха в факеле 0,5—0,6 л/м3. Эффективность пылеподавления водовоздушными эжекторами также зависит от места их расположения на комбайне. Наблюдения показали, что эффективность пылеподавления эжекто­ рами с вынесенными всасами составила 96,9, а без вынесенных вса­ сов— 94,8%. При изменении давления воды с 15 до 30 кгс/см2 эф­ фективность пылеподавления водовоздушными эжекторами увеличи- -вается с 84 до 92 %. Применение водовоздушных эжекторов позволяет на 20—30% уменьшить расход воды на пылепо­ давление.

Таким образом, водовоздушные эжекторы имеют лучшие техни­ ко-экономические показатели по сравнению с орошением как по эф­ фективности, так и по расходу воды. Кроме того, эжекторы более на­ дежны и удобны в работе.

Струи воды высокого давления

С ростом механизированной добычи угля проблема повышения

•эффективности и надежности средств борьбы с пылью приобретает большую актуальность.

В то же время разнообразные условия выемки угля и различ­ ные типы выемочных машин предопределяют дифференцированный подход к выбору и применению способов и средств снижения запы-

.ленности рудничного воздуха.

Типовые оросительные системы можно использовать во всех условиях, однако они имеют ряд существенных недостатков (сравни­ тельно низкие эффективность и надежность в работе, значительный расход воды на пылеподавление и др.), затрудняющих широкое при­ менение этих систем.

ВостНИИ и ПермНИУИ доказана возможность подавления пы­ ли при работе выемочных комбайнов струями воды высокого давле­ ния. Для создания струй воды применялись насадки с диаметром вы­ ходного отверстия 1 — 1,2 мм и расходом воды 11—15 л/мин при дав-

.лении 80—150 кгс/см2. Насадки располагались на корпусе комбайна с направлением факелов в сторону исполнительных органов против воздушного потока. Опыты показали, что струи воды высокого дав­ ления при работе узкозахватных комбайнов являются эффективным

32