Вентиляция как мера борьбы с запыленностью

Трудность борьбы с рудничной пылью в подземных выработках обусловлена большим разнооб­разием источников пылеобразования (бурение, взрывные работы, погрузка, разгрузка, откатка и пр.) и необходимостью не только удалять руднич­ную пыль из рабочих мест, но и подавлять се в значительной части в самом руднике. Борьба с рудничной пылью не может быть успешной при помощи какой-либо одной меры, она требует проведения комплекса мер, взаимно допол­няющих одна другую. Эффективность промывки шпуров при бурении, пылеотсасывания, водяных завес и орошения до­статочно выяснена и проверена на практике.

Однако одно из существенных мероприятий — удаление пыли вентиляционным потоком — остает­ся все еще мало изученным.

Как известно, расчет вентиляции рудников произ­водят с учетом необходимости разжижения и уда­ления из выработок вредных газов. Степень запы­ленности рудничного воздуха при этом во внима­ние не принимают. Никаких расчетных методов, определяющих скорости движения и количества воздуха, необходимых для эффективного пылеуда­ления из выработок, до сего времени не имеется. Поэтому целью проведенных бригадой «Унипромедь» под руководством автора исследований было выяснить значение вентиляции как меры борьбы с запыленностью рудничного воздуха. На первом этапе этих исследований установлены степень за­пыленности рудничного воздуха и эффективность пылеудаления вентиляционной струей.

Исследования проводили на медных рудниках. Состояние запыленности рудничного воздуха опре­деляли при бурении шпуров, взрывных работах, до­ставке, откатке п других пылеобразующих процес­сах. Как видно из таблиц, применение бурения с про­мывкой снижает пылеобразование, однако и в этом случае в атмосферу поступает значительное коли­чество пыли. Промывка при бурении примерно вдвое снижает пылеобразование во время взрывных работ.

Рудничная пыль отличается высокой дисперсно­стью: 98% пылинок по крупности менее 5х, в том числе до 90% не превышают 1 р. Как известно, пылинки размером от 0,1 до 1 подчиняются закону осаждения Килинникема, а ме­нее 0,1 р., подчиняясь броуновскому движению, не осаждаются вовсе. Практически в подземных вы­работках в условиях подвижного воздуха пылинки крупностью до 1 остаются витающими в руднич­ной атмосфере. Чтобы удалить из выработок эту витающую в воздухе пыль, необходим, по нашему мнению, устойчивый турбулентный режим движе­ния воздуха, как при вымывании вредных газов.

Данные современной аэродинамики и экспери­ментальных исследований показывают, что эффективное перемещение твердых частиц воздушным по­током возможно только при условии, если скорость движения воздуха превышает витательную способ­ность пылевых частиц. Необходимо учитывать, что при расчете пита­тельной скорости пылинки принимают шаро­образной формы, тогда как в действительности они имеют неправильную форму. Поэтому рас­четные минимальные пределы скорости витания ча­стиц можно рассматривать только как ориентиро­вочные.

Для получения более достоверных данных по пневмотранспорту пыли в сложных условиях дви­жения вентиляционной струи по выработкам были проведены исследования непосредственно в шахт­ных условиях: в очистных выработках при различ­ных системах разработки, в глухих забоях очистных, подготовительных и основных горных выработок.

Имелось в виду выяснить, в какой мере та или иная система разработки, а также скорость движе­ния вентиляционной струи влияют на запыленность рудничного воздуха. Для получения сравнимых результатов пылевые пробы во всех случаях отби­рали па рабочих местах при бурении шпуров пер­форатором типа ОМ-506 с промывкой.

Из табл. 4 видно, что наибольшая запыленность рудничного воздуха в очистных выработках наблю­дается при системе слоевого обрушения. Однако при увеличении скорости движения струи вдвое (от 0.16 до 0,33 м/сек) количество витающей в возду­хе пыли в весовом отношении снизилось в 5,4 раза, а количество пылинок в 1 см3 воздуха уменьши­лось в 2,6 раза.

Приведенные данные подтверждают эффектив­ность увеличения скорости движения воздушной струн при системе слоевого обрушения и необходи­мость применения дополнительного проветривания вспомогательными вентиляторами.

То же, хотя и в меньшей степени, наблюдается и при других системах разработки. При одинако­вых скоростях движения вентиляционной струи (0,42—0,43 м/сек) запыленность воздуха в очист­ных выработках при системе с магазинированием руды значительно ниже, чем при системе подэтажных штреков. Сравнительно меньший эффект пыли удаления при системе подэтажных штреков объяс­няется, повидимому, тем, что при данной системе вентиляционная струя в забое открытого очистного пространства большого объема быстро теряет свою скорость, а следовательно и способность транспортировать рудничную пыль.

Специальные исследования сравнительной эффек­тивности всасывающего и нагнетательного спосо­бов проветривания глухих забоев подготовительных и очистных выработок, произведенные в глухих за­боях при бурении с промывкой перфоратором типа ОМ-506 дали следующие результаты.

Проветривание забоев производилось турбовентиляторами производительностью 22 мц/мин при этом расстояние конца вентиляционной трубы от груди забоя при всасывании и нагнетаний равнялось 7 м.

Как видно из табл. 5, более эффективен нагнета­тельный способ проветривания: запыленность воз­духа при этом способе снижается на 40% в глухом забое при проходке штрека и на 70% в очистной выработке; при всасывающем же способе проветри­вания запыленность в первом случае снижается на 10%, а во втором на 25%.

Однако следует иметь в виду, что при нагнета­тельном проветривании пыль из призабойного про­странства удаляется в выработки, расположенные по пути движения исходящей струи. В связи с этим глухие забои лучше проветривать комбинированным способом, при котором струя воздуха от нагнета­тельного вентилятора омывает забой, а запылен­ный воздух удаляется всасывающим вентилятором. В этом случае требуются два вентилятора и две магистрали вентиляционных труб, что, естественно, осложняет проветривание.

По теоретическим подсчетам, минимальные пре­делы скорости движения вентиляционной струи для транспорта пыли определяются в 0,3 м/сек для пы­линок размером до 1 , 0,6 м/сек для пылинок раз­мерами в 5-л и 1 м/сек для пылинок крупностью в 10.

Замерами содержания в воздухе пыли по фрак­циям па отдельных участках установлено действи­тельное состояние пневмотранспорта рудничной пыли по горизонтальным и вертикальным горным выработкам при различных скоростях движения воздуха (табл. 6).

Таким образом, во всех случаях, в пределах ука­занных скоростей движения воздуха, по выработ­кам транспортируется рудничная пыль с размерами пылинок не свыше 5ц. По пути движения венти­ляционной струи наблюдается выпадение из возду­ха пылевых частиц даже при скоростях, превышаю­щих минимальные пределы пневмотранспорта пы­линок данных фракций.

Интенсивное выпадение пылевых частиц обуслов­лено не только гравитационным осаждением, но и оседанием пыли на влажные стенки выработок, а возможно и электрическими зарядами. Установлено, что вентиляционная струя поступающего с поверхности воздуха при движении по основным выработкам насыщается рудничной пылью. Это объясняется распространением рудничной пыли по выработкам взрывной волной, при откатке, а также поступлением в воздух пыли, ранее осев­шей на стенках горных выработок.

 

Записи горного дела