Пылеподавление при взрывных работах

Снижение пылегазовыделений при производстве взрывных работдости-гается путем осуществления технологических и инженерно - технических мероприятий.
К технологическим мероприятиямотносят способы управления действием взрыва. Высокая интенсивность пылегазообразования при взрывных работах обусловлена тем, что энергия ВВ, как правило, расходуется нерационально. При обычном взрывании лишь 6 - 7% потенциальной энергии ВВ расходуется на отрыв и дробление горной массы. Остальная энергия расходуется на получение большого количества дисперсной массы- основного очага пылеобразования.

Сущность управления действием взрыва сводится к увеличению исполь-зуемой доли потенциальной энергии взрыва, что достигается увеличением вре-мени действия на массив и направлением сил взрыва на выполнение полезной работы.
В качестве инженерно-технических мероприятийснижения пылегазовых
выделений при массовых взрывах используются следующие:
1. Орошение подготовленных к взрыву участков и прилегающих к ним зон и зоны выпадения пыли.Прилегающая к взрывному блоку зона предвари-тельно орошается водой для предотвращения взметывания пыли. Эта зона захватывает территорию на ширину 50-60 м от границы взрываемого блока. Предварительное орошение следует производить из расчета 8 - 10 л воды на 1 м² площади орошения. Для зимних условий вместо воды могут использоваться растворы хлористого магния, хлористого натрия, хлористого кальция, которые не замерзают при температурах до -50⁰ С, в зависимости от концентраций соли в воде.

Удельные расходы воды при увлажнении различных массивов представлены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 – Значения удельных расходов воды

Кроме орошения водой взрываемый блок и прилегающие к нему участки покрывают пеной с использованием пеногенераторов. Толщина слоя пены на горизонтальных поверхностях составляет около 1 м на откосах - 0,4-0,6 м.

Орошение горной массы непосредственно после взрыва производится с помощью гидропоездов (при наличии подъездных путей) или автопоездами.

2. Применение водяной забойки(гидрозабойки), которая может быть внешней, внутренней и комбинированной, сочетающей внешнюю и внутреннюю.
Внешняя гидрозабойка включает размещение над устьями скважин полиэтиленовых рукавов с водой диамером 900 мм и более.

Толщина полиэтиленовой пленки должна быть не менее 0,1 мм. Наполнение рукавов водой осуществляется с помощью поливочной машины. Высота слоя воды в уложенном рукаве составляет 200-230 мм. При расходе воды 1,0 -1,5 кг/м³ горной массы концентрация пыли в пылегазовом облаке сокращается на 20-30%, а количество образующихся окислов азота уменьшается в 1,5-2 раза. На каждую из взрываемых скважин помещается до 3-х полиэтиленовых мешков с водой емкостью до 150 л каждый (рисунок 3.12).

1-заряд скважины, 2- боевики заряда, 3- забойка из глины, 4- дополнительный за-ряд ВВ, 5 - мешки из под ВВ, 6 - вода в полиэтиленовой оболочке.

Рисунок 3.12- Размещение внешней водяной забойки над устьем

скважины.

За несколько миллисекунд перед основным взрывом под мешками производится взрывание дополнительных зарядов, которые распыляют воду, находящуюся в емкостях. Эффективность этого способа достигает 30%.

Внутренняя гидрозабойка скважин представляет собой полиэтиленовый рукав, диаметр которого на 15 мм больше, чем диаметр скважины и длиной на всю ее неактивную часть. Такая конструкция позволяет снизить боковые напряжения на полиэтиленовый рукав. Толщина полиэтиленовой пленки должна быть не менее 0,2 мм.Для большейнадежности следует применять полиэтиленовую пленку толщиной до 0,4 мм. Расход воды 0,9-1,0 кг/м³ горной массы.

Внутренняя водяная забойка шпуров осуществляется помещением в них специальных ампул, наполненных водой или приготавливаемым на месте производства взрывных работ специальным гелем.
Более эффективна комбинированная гидрозабойка, которая представляет собой объединение как внешней так и внутренней гидрозабойки скважин.
В зимний период следует применять в качестве гидрозабойки водные растворы солей NаС1 и СаСI₂. Рекомендации по их расходу приведены в табл.3.8.

Таблица 3.8 - Расход солей для гидрозабойки при отрицательных температурах воздуха

Применение гидрозабойки затруднено в период отрицательных тем-ператур. В этихусловиях возможно в качестве забоечного материала исполь-зовать снежно-ледяную забойку. Для уменьшения пылевыделения при массо-вых взрывах в карьерах используется гидрогелевая забойка скважин. Гидрогель – студенистая масса из аммиачной селитры, жидкого стекла и воды. С целью повышения эффективности пылегазоподавления, снижения стоимости гидроге-ля и предотвращения взаимодействия его с ВВ, в состав гидрогеля вводятся до-бавки минеральных солей, смыленных синтетических жирных кислот и пара-фина. Гидрогель изготовляют на специиальном заправочном пункте или непо-средственно в баках машины, предназначенной для заполнения скважин гидро-гелем. Заправочный пункт - это стационарное сооружение, состоящее из двух бункеров с дозаторами и устройствами для подачи воды и гелеобразующих компонентов.
3. Добавка различных нейтрализаторов в забоечный материал. К ним от-носится известь-пушонка и неочищенная соль, обеспечивающие снижение об-разования ядовитых газов.

4. Предварительное увлажнение массивапутем нагнетания жидкости (в основном воды) в массив через скважины. Этот метод целесообразно использо-вать при подготовке к взрыву осушенных угольных пластов. До взрывания пре-дварительное увлажнение угольного массива водой под давлением может сни-зить пылеобразование на 60 – 80%. Предварительное увлажнение можно осу-ществлять за счет свободной фильтрации воды в грунт из канав, расположен-ных на поверхности взрываемого массива.

5. Применение ВВ с положительным кислородным балансом.Тротил имеет отрицательный кислородный баланс - 74%, аммиачная селитра +19,93%. При взрыве тротила выделяется большое количество ядовитых газов, а при взрыве аммиачной селитры выделяется кислород. Однако мощность аммиач-ной селитры в 1,5 раза меньше обычного аммонита. Целесообразно шире использовать акватолы, акваниты, игданиты, ифзаниты.

6. Взрывание зарядов ВВ в скважинах с воздушным промежутком с целью обеспечения равномерного разрушения горной массы. Рассредоточение заряда увеличивает полезную часть энергии до 19-24%, и приводит к уменьшению объема переизмельчения массива горных пород.

7. К этим мероприятиям относят взрывание высоких уступов более 30 м, что позволяет уменьшить высоту подъема пылегазового облака в 1,2-1,3 раза по сравнению с взрыванием обычных и взрывание в зажатой среде с шириной буферного слоя в 20-30 м, что также сокращает объем пылегазового облака.

8. Взрывание в условиях зажатой среды, например, на неубранную горную массу шириной не менее 20 м, что предотвращает образование вторичного пылегазового облака.

Для обеспечения рассеивания пылегазового облака после массовых взрывов взрывные работы ведутся на основании разработанного тома предельно допустимого выброса, т.е. соблюдается взрывание максимально допустимого заряда и взрыв приурочивают ко времени максимальной ветровой активности и предусматривают применение искусственного проветривания блоков.

Удельное количество пыли, выделяющейся при взрыве изменяется в очень широких пределах и зависит от ряда факторов. Так, при повышении удельного расхода ВВ интенсивность пылевыделения резко возрастает: если при удельном расходе ВВ 0,4 кг/м³ количество образовавшейся пыли составляет порядка 25 г/м³ взорванной горной массы, то при увеличении удельного расхода до 1 кг/м³ интенсивность увеличивается до 150 г/м³, т.е. в 6 раз.

Эффективным способом борьбы с пылью после массовых взрывов яв-ляется применение воздушно-водяных струй, когда в воздушную струю вводи-тся вода, которая воздушным потоком разбивается на мелкие капли, образуя «объемный фильтр». Воздушно водяные струи могут быть созданы с помощью оросительно-вентиляционных установок ОВ-3 , УМП-1 и др., или с помощью реактивных двигателей. Воздушно-водяная струя, создаваемая установками типа ОВ с одной позиции может оросить площадь порядка 60-62 тыс.м².

Для проветривания отбитой горной массы можно использовать турбореактивные двигатели ВК-1А и РД-3М, смонтированные на железнодорожной платформе или на шасси автомобиля. Проветривание отбитой горной массы осуществляется водовоздушной струей с одновременным пылеподавлением. Вода подается по трубам, расположенным по периметру сопла двигателя. Установки на базе турбореактивных двигателей обеспечивают получение мощной струи потока дальностью 200-250 м и диаметром более 50 м. Расход воды составляет 1,8-5 м³/мин.

Основными недостатками использования турбореактивных двигателей являются: большой расход горючего (до 4 тонн/час), выделение большого количество окиси до 0,031 % и двуокиси углерода ( до 2,48 %) за счет неполного сгорания топлива и высокой температуры горения, наличие шума высоких уровней (до 108 дБА при замерах в кабине механика), генераторами которого являются турбины, турбулентное горение смеси и реактивная струя.Для этого взрывные работы приурочивают к времени максимальной ветровой активности. Однако необходимо учитывать, что в этом случае пылегазовое облако может распространяться на значительное расстояние достигая жилых поселков. Рассеивание же пылегазового облака при этом нужно осуществлять вентиляционными установками, создающими свободные водовоздушные струи, которые обеспечивают интенсификацию процесса газовыделения с одновременным подавлением пыли.

При необходимости для уменьшения газовыделения из взорванной массы необходимо производить поливку через 1-2 часа после взрыва.
Предотвращение интенсивного взметывания пыли, оседающей из пыле-газового облака, возможно посредством предварительного орошения водой зоны выпадения пыли (примерно 10-12 л на 1 м² площади орошения).

При отрицательных температурах в районах с низкой температурой используют искусственный или естественный снег (расход до 2 кг/м³).

Подавление вредных примесей в пылегазовом облакеосуществляется использованием мощных вентиляторов-оросителей и дальнеструйных установок. Воздушное пространство обрабатывают до взрыва, в момент и после взрыва. Эксперименты в промышленных условиях показали, что благодаря предварительной обработке воздуха над местом массового взрыва образуется зона инверсии, которая препятствует выходу пылегазового облака за пределы карьера. Зона инверсии располагается на такой высоте от уровня земли, на которой происходит опрокидывание градиента температуры, то есть вместо постепенного понижения температуры воздуха с высотой, температура его начинает повышаться. При последующей работе вентиляторов-оросителей в течение 35-40 мин возможно полностью устранить опасное загрязнение.
Пылеподавление взвешенной в атмосфере горных выработокпыли осуще-ствляют путем орошения водой и различными растворами с использованием различных технических средств: вентиляторов - оросителей, гидроионаторов, передвижных оросительных установок на пневмо- и железнодорожном ходу.

Гидроионаторы используются для зарядки частиц воды , так как будучи заряженными они эффективней соединяются с диспергированными каплями воды.
Пылеподавление на пылящих поверхностях(рабочих площадках и откосах уступов, отвалов, автодорогах и др.) осуществляется орошением водой и раз-личными растворами, которые связывают пыль и препятствуют ее сдуванию.

Снижение пылеобразования в горных выработках при подземной разработке месторождений полезных ископаемых имеет некоторые особенности.

В очистных забоях при добыче угля комбайнами используется орошение из форсунок, которое дает эффект 80-90% при расходе воды 125-250 л/мин.

Пылеподавление пеной на крутых пластах дает эффект 80-85% при расходе пены 20-30 л/т.

Для снижения концентрации пыли в подгот овительных выработках при их проходке используются водовоздушные эжекторы. Эжектором создается ци-ркуляция воздуха горной выработки и при прохождения через эжектор запы-ленного воздуха происходит улавливание пыли каплями распыленной воды. Использование водовоздушных эжекторов снижает запыленность на более чем 90%.

Для эффективного осаждения пыли на стенках выработок используют составы в виде водных растворов гигроскопических солей MgCl₂ и щелочи Mg(OH)₂.

При транспортировке конвейерами используют механическую пену для покрытия транспортируемого материала, что исключает срыв пыли с поверхности горной массы.

При производстве подземных горных работ и выдаче воздуха вентиляционным стволом на частицах пыли конденсируется влага, что способствует при движении газопылевого потока укрупнению частиц пыли и их осаждению. Особенно сильно такое обеспыливание происходит при снижении температуры воздуха, когда на частицах пыли происходит конденсация паров воды с дальнейшей коагуляцией частиц пыли. Наибольшим пылеочистным эффектом будет обладать длинный ствол или шурф при высокой скорости воздуха и высоком влагосодержании воздуха (как водяных паров, так и капельно жидкой влаги).

При разработке угольных месторождений необходимо производить предварительную дегазацию угленосной толщи, а извлекаемый газ метан утилизировать.

3.8 Снижение пылеобразования при выемочно-погрузочных работах

При выемке и погрузке угля, пород, в том числе горельных и подверг-гшихся выветриванию, происходит наибольшее загрязнение атмосферы пылью.

Основными способами снижения пылеобразования при выемке и погрузке горной массы являются: предварительное увлажнение горной массы в массиве, которое осуществляетсянагнетанием жидкости через скважины с помощью насосных установок или с помощью борозды под действием гравитационных сил; увлажнение разрыхленной горной массы в развале и в экскаваторных забоях; пылеулавливание.

Интенсивность пылевыделения в атмосферу карьера при выемочно-погрузочных работах может быть уменьшена путем осаждения взметнувшейся пыли или путем увлажнения пыли, лежащей в разрабатываемом массиве или навале.

Почти на всех карьерах для снижения пылеобразования при погрузочно-разгрузочных работах применяется гидроорошение. Для этой цели используют-ся гидроустановки на железнодорожной платформе, на шасси автосамосвалов. Установка на базе самосвала с цистерной емкостью 24-25 м³ обеспечивает оро-шение навала горной массы на забоях трех экскаваторов. В гидроустановках ис-пользуются водометные стволы различной конструкции, гидромониторы, а так-же пожарные стволы. В некоторых случаях в качестве водометного устройства используется агрегат ДДН-45 применяемый в сельскохозяйственной дождева-льной машине. При использовании гидромониторов с насадкой 25 мм, под-ключенных к водопроводной сети под давлением 4-8 ат запыленность снижа-лась в 5-6 раз. При использовании пожарного насоса ПН-25 с пожарным ство-лом дальность струи достигает 50-60 м, а расход воды в пределах 95-140 м³/ч.
В первом случае отбитая горная масса увлажняется поверхностным оро-шением водой с помощью распылителей, поливочных машин и установок с гидромониторами.
Способы,основанные на увлажнении экскавируемой горной массы полу-чили на карьерах и в забоях при подземной разработке месторождений наибо-льшее распространение. Сущность их заключается в том, что при увлажнении горной массы пылевые частицы оказываются связанными, что предотвращает взметывание их при соприкосновении с воздушными потоками. При смачива-нии пылящих поверхностей лежащие на них частицы должны обволакиваться водой. При этом максимальное количество воды, которое может удержаться на поверхности одной частицы, соответствует количеству физически связанной воды или максимальной молекулярной влагоемкости. Величина ее зависит от удельной поверхности, состава частиц и некоторых других факторов. Значение максимальной молекулярной влагоемкости для песчаных частиц составляет 23%, для супесчаных 5 - 7%, суглинистых 1 - 20% и глинистых 35% и более.

Толщина водяной пленки на частицах пыли составляет 15 - 20 молекул.
Предварительное увлажнениецелесообразно при разработке угольных пластов роторными экскаваторами. Вода, нагнетаемая в угольный пласт под большим давлением, проникает в массив по плоскостям напластования, клива-жным и другим трещинам и увлажняет уголь. При таком увлажнении происхо-дит разупрочнение массива за счет расширения микро- и макротрещин, раство-рения и вымывания минеральных частиц. В результате предварительного увлажнения повышается влажность угля в целике, и выемка его осуществляет-ся без значительного пылеобразования, а ослабление массива позволяет выни-мать уголь без его рыхления буровзрывным способом, то есть использование этого способа дает экономический эффект. Эффективность увлажнения во многом зависит от трещиноватости и структура угольного пласта, давления жидкости, диаметра скважин, расстояния между скважинами и др.

Для нагнетания жидкости используются скважины диаметром 100 - 160 мм, пробуренные желательно перпендикулярно к плоскости напластования. Длина скважин принимается равной высоте уступа. При нагнетания жидкости в скважины давление и расход определяются опытным путем.
На угольных разрезах расход воды на нагнетание составляет 50-100 л/мин, давление воды 1,5 - 6 МПа, а расстояние между скважинами от 5 до 15м. Для герметизации скважин при предварительном увлажнении угольного масси-ва можно применять герметизаторы типа СГС-З и и ГСН конструкции, а для нагнетания воды в уплотненные и слежавшиеся навалы перед их экскавацией - герметизатор ГН-1. Герметизаторы имеют расход воды в зависимости от конструкции от 1,7∙10^-3 до 3,3∙10^-3, длина герметизаторов от 1,6 до 4 м.

Для предварительного увлажнения угольного массива через скважины могут применяться серийные насосные установки типов 2УГН, УНВ, ГР-16/40 и др.

В массиве, разрабатываемом роторным экскаватором, по определенной сетке бурятся скважины, в которые затем нагнетается вода высоконапорной установкой УНВ-1 с насосом ГВ-351 (максимальное давление 180- 200 кгс/см² и дебит 30 л/мин). Используется также насосная установка, смонтированная на самоходной буровой установке СБУ-150-ЗИВ (максимальное давление 30 - 40 кгс/см² и дебит 80 л/мин). Эффективность предварительного увлажнения составляет в районе роторного колеса до 70%, в месте перегрузки угля 90%.
Удельный расход воды при увлажнении угля в навале составляет 150-180 л/м³. Пылеподавление путем нагнетания воды в разрушенные породы предусматривает предварительную пропитку их водой с помощью перфорированных труб, вводимых в навалы горной породы.
Погрузка угля и вскрышных пород одноковшевыми экскаваторами сопровождается высоким пылевыделением (от 400 до 11000 мг/с), уровень которого зависит от свойств экскавируемого материала и производительности экскаватора.
Для предотвращения пылеобразовния при погрузочных работах и отвало-образовании обычно применяют увлажнение отбитой горной массы или предва-рительное увлажнение рабочей части уступов. Отбитая горная масса увлажня-ется поверхностным орошением водой с различного рода распылителей, по-ливочных машин и установок,оборудованныхгидромониторами.

Отбитая горная масса может увлажняться поверхностным орошением с помощъю подключаемых к водопроводу стволов-распылителей типов РС, СА, лафетных стволов типа ЛС-1 и других распылителей, а также с помощью оросительно-вентиляционных установок ГМП-IА, самоходного поливочного агреата СПА-1 и других поливочных машин, оборудованных гидромониторами (рис.3.15).

Наибольшее распространение при положителных температурах на карьерах, особенно рудных, получили гидромониторно-насосные установки. При этом в различных условиях используются гидропоезда, специальные поливочные машины, стационарные и полустационарные гидромониторные установки.

Рисунок 3.15 - Схема расположения гидромонитора в забое

Полустационарные оросительные установки целесообразно использовать
на небольших карьерах с ограниченными объемами взрывных работ.
Расход воды на поливку одного забоя можно определить по следующей формуле:

Q = q_в ∙q_м ∙T, т (3.5)

где q_в - удельный расход воды, т/т; q_м - производительность погрузочной машины, т/ч; T - время между двумя поливками, ч;

(3.6)

w_ммв - максимальная молекулярная влагоемкость увлажняемой горной массы,%; w_e - естественная влажность, %; k_и - коэффициент, учитывающий ис-парение влаги (1,05 - 1,15), принимается в соответствии с характерными для района показателями испаряемости; k_ф - коэффициент, учитывающий потери на фильтрацию (1,05 - 1,15); k_р - коэффициент, учитывающий дополнительные по-тери, связанные с неравномерностью распределения воды в массиве (1,1-1,2); k_м – коэффициент, учитывающий наличие мелких фракций‚ в увлажненном массиве.
Для окисленных роговиков с коэффициентом крепости по М. М. Прото-дьяконову 16 - 20, имеющих естественную влажность 2%, выход фракций ме-нее 5 мм — 9% и максимальную молекулярную влагоемкость 15,5% удельный расход воды на увлажнение массива составит 51 кг/м³. .
При применении гидромониторно-насосных установок требуется
определение напора и расхода воды в них. Необходимый напор может быть определен исходя из следующих условий. Установки должны быть приспособлены как для верхнего, так и нижнего расположения на уступе.

Выбранный папор должен обеспечивать дальнобойность струи, достаточную для увлажнения взорванного блока.

Напор на насадке гидромонитора при расположении его на нижней площад-ке уступа можно определить по следующей формуле, учитывающей параметры струи и параметры уступа:

где ρ_в плотность воды, кг/м³; h_y- высота уступа, м; h_в - высота вспучива-ния горной массы при взрыве, м; h_г - высота уровня установки гидромонитора над площадкой, м; С₆ - расстояние от гидромонитора до навала горной массы, м; В - ширина заходки, м; α_y - угол откоса уступа, градус; d - диаметр насадки, м; φ_н – коэффи-циент, зависящийот угла наклон а струи α_с,

Таблица 3.10 - значения коэффициента φ_н

Напор, развиваемый насосом, должен преодолевать также сопротивление водоводов и разность геодезических отметок забора воды и уровня установки гидромонитора.
Производительность гидромониторно-насосной установки должна приниматься из расчета минимального задалживания экскаваторного тупика (при применении гидропоезда) и минимального простоя экскаватора, если погрузка и увлажнение не совмещены друг с другом, требуемой мощности двигателя и небходимости смачивания горной массы на достаточную глубину. Исходя из последнего условия производителъность гидромониторно-насосной установки не должна превышать:

Q_гм = S_ор v_ин (3.8)

где S_ор- площадь, орошаемая с одного положения поливочной машины или ги-дропоезда;v_ин - скорость инфильтрации верхнего орошаемого слоя.
Скорость фильтрации на угольных карьерах достигает 3,4 м/с . Нижний предел ее составляет 0,0025 м/с. Производительность гидромониторно-насосной установки, исходя из мощности двигателя, составит:
где N_д- мощность двигателя, кВт; η_т- коэффициент полезного действия трансмиссии; η_н - коэффициент полезного действия насоса, 0,60—0,92; H_нс- по-лный напор насоса, кгс/м²; k_з- коэффициент запаса мощности двигателя.

Емкость сосудов для воды должна выбираться из условия минимальных затрат па подвозку воды и увлажнение. На карьерах с автомобильным транспортом емкость сосудов поливочных машин должна соответствовать грузоподъемности основного технологического транспорта, который в данный период применяется в карьерах.

Эти машины помимо увлажнения пород при выемочно-погрузочных работах можно использовать для борьбы с запыленностью на автомобильных дорогах.
Вотличие от гидромониторного способа, увлажнение экскавируемой горной массы оросителями производится в большинстве случаев непрерывно в течение продолжительного времени. Кроме того, они предусматривают захват витающих частиц пыли каплями воды и их осаждение. При этом, размер ка-пель для оросителей с малым радиусом действия может быть 50 - 150 мк, а для оросителей с большим радиусом дийствия диаметр капель должен составлять 100—600 мк.

Гидропоезд состоит из локомотива, пяти железнодорожных цистерн и плат-формы. Емкость одного гидропоезда достигает 20 м³ воды.

1 – подводящий водовод, 2 – задвижка, 3 – коробка передач, 4 – дизельный дви-гатель, 5 - оросительная установка; 6 - пультуправления, 7 - топливный бак

Рисунок 3.15 - Схема расположения оборудования гидромониторно-

насосной установки на железнодорожной платформе.

На платформе (рис.3.15) смонтированы две установки, каждая из которых включает в себя дизельный двигатель мощностью 100 л.с. , коробку передач с пятью ступенями и оросительную установку ДДН-70 или ДДН-45. Оросительная установка состоит из насоса и гидромонитора.

Напор на насадке гидромонитора и её производительность регулируются изменением скорости вращения рабочего колеса насоса. Производительность установки достигает 300 м³/ч, а дальнобойность струи до70 м. Ствол гидромо-нитора поворачивается на 360 в горизонтальной плоскости и на 120^о в вертика-льной. Для изменения параметров струи предусматриваются сменные насадки диаметром от 40 до 60 мм. Вода между цистернами переливается по гибким ре-зиновым шлангам диаметром 180 - 220 мм, а к установкам подается по металли-ческим трубам диаметром 200 мм. Обслуживается гидропоезд одним человеком с помощью гидравлической системы, управляя стволами гидромониторов и двигателями.
Взорванная горная масса может орошаться как одной, так и одновремен-но двумя установками. При работе двух установок время поливок сокращается в 2 ра-за, составляя до 15 мин. За одну поливку забоя экскаватора ЭКГ-4,6 рас-ходуется от 80 до100 м³ воды. Применение увлажнения взорванной горной мас-сы позволяет значительно снизить интенсивность пылевыделения и запылен-ность воздуха на рабочих местах до 1,3-2,4 мг/м³, что в пределах санитарных норм.

На карьерах с автомобильным транспортом горной массы для орошенияэкскаваторных забоев применяются поливочные машины на базе автосамосвалов БелАЗ-540, МАЗ-525 и др.

Для экономичного использования мощности двигателей располагаемые на них емкости с водой должны соответствовать их грузоподъемности.

1-магистральный водовод, 2 - резино-тканевый рукав диаметром 50 мм, 3 – боро-зды, 4 – пожарный рукав диаметром 50 мм, 5 – арыки, 6 – оросители ОРС-1, 7 – экскаватор, 8 – забойный конвейер.

Рисунок 3.16 - Схема комплексного обеспыливания при работе

экскаватора ЭРГ- 400/1000 на супесчаных породах.

Средства орошения располагают на верхней или нижней площадке уступа с учетом направления ветра относительно положения экскаватора в забое.
Породно-угольные навалы с горизонтальной поверхностью и супесчаные породы рекомендуется увлажнять за счет свободной фильтрации воды, подава-емой в специальные канавы или углубления (рис.3.16).

Напор на насадке гидромонитора при расположении его на нижней площадке уступа можно определить по следующей формуле, учитывающей параметры струи и параметры уступа:

где ρ_в плотность воды, кг/м³; h_y- высота уступа, м; h_в - высота вспучива-ния горной массы при взрыве, м; h_г - высота уровня установки гидромонитора над площадкой, м; С₆ — расстояние от гидромонитора до навала горной массы, м; В - ширина заходки, м; α_y - угол откоса уступа, градус; d - диаметр насадки, м; φ_н - коэффициент, зависящийот угла наклон а струи α_с,

Таблица 3.10 -значения коэффициента φ_н

Для орошения навалов большой площади конуснообразнной формы и с горизонтальной площадкой предназначена оросительная установка РОУ-1. Орошаемая площадь составляет 600-1200 м², удельный расход воды 1 дм³/мин на 1 м² площади.

На разрезах одним из интенсивных источников пылеобразования являются угольные забои, где работают в основном роторные экскаваторы и комплексы производительностью от 1250 до 5250 м³/час. При работе одноковшевых экскаваторов интенсивность пылевыделения составляет 2 г/с, то при работе роторных она достигает 2000 г/с. Запыленность воздуха при работе роторных экскаваторов достигает десятков и сотен ПДК.

Роторные экскаваторы оснащаются фильтро- вентиляционными установ-ками, поддерживающими на рабочих местах санитарные нормы по запыленно-сти и температуре воздуха. Фильтровентиляционные установки встраиваются в кондиционеры рабочих помещений и имеют избыточное давление. В эти си-стемы воздух поступает из атмосферы и проходит через первый и второй блок пылеуловителей очищаясь от пыли направляется в кондиционеры. Пылевой концентрат направляется в батарею циклонов, где пыль осаждается в бункерах. Все типы роторных экскаваторов оснащены системами орошения.

Система орошения на экскаваторах ЭРП-1250 и ЭР-1250-ОЦ смонти-рована в зоне рабочего органа и состоит из насоса 2,5 ЦВ-1,1, трёх баков для воды общей емкостью16,8 м³, четырех форсунок и трубопроводов. Факелы форсунок направлены в зону экскавации и в зону разгрузки ковшей в приемный бункер. Давление воды в системе составляет 0,7—1,4 МПа, расход воды- 100 л/мин. Эффективность системы составляет 75—85%.

1- аспирационная коробка приемного бункера роторного колеса, 2- воздуховод, 3-задвижка,4-аспирационная воронка, 5-вентилятор, 6- фильтр, 7-конвейер, 8-циклон-пылеотделитель, 9-укрытие узла перегрузки, 10-премный бункер ротор-ного колеса.

Рисунок 3.17- Схема аспирации роторного экскаватора ЭРП-2500

На экскаваторе SRs(K)-2000 системы обеспыливания монтируются в при-емном бункере ротора, в центральнй воронке, на перегрузках и в перегрузочном лотке. Каждая из них состоит из девяти форсунок. Эти системы комбинирован-ные и могут работать как при положительных так и отрицательных температу-рах воздуха. В зимних условиях орошение производится щелочным раствором.
На роторном комплексе ЭРШРД-5000 смонтированы три самостоятель-ные системы орошения: на поворотной части машины для орошения приемного бункера конвейера, ротора и приемного кожуха дробилки из трех баков вмес-тимостью по 14 м³, трубопроводов, насосных установок и восьми форсунок; на шибере разгрузочной консоли из четырех форсунок; на приемном бункере пе-регрузочного устройства из восьми форунок и бака вместимостью 3 м³.
В конструкцию экскаватора ЭРП-2500 заложены: высоконапорное гидро-обеспыливание (в теплый период года), аспирация и сухое пылеулавливание. Система гидрообеспыливания применяется во всех местах пылеобразования. Она включает высоконапорный насос типа, центробежный насос для подпитки высоконапорного, емкости для воды, форсунки типа ФЦ, высоконапорные ги-дроэжекторы , высоко-напорные трубопроводы, арматуру, аппаратуру управ-ления. На экскаваторе предусмотрены две самостоятельные системы аспирации и сухого пылеулавливания - в бункере ротора и на централь-ной перегрузке.
Ширина пылевого облака при работе роторного экскаватора ЭРШД-2000
достигает 80 м вследствие перемещения исполнительного органа по забою. При движении пылевого потока онрасширяется вследствие турбулентного пе-ремешивания . Угол расширения пылевого потока составляет 4,2-10,1°. Распро-странение пыли от источника пылевыделения зависит от размерачастиц, высо-ты пылевого потока, скорости воздуха и плотности пыли. Частицы размером менее 5 мкм распространяются от места выделения на расстояние 500 - 600 м.
В комплекс системы пылеподавления комплекса ЭРП5250 входят: для ги-дроорошения два высоконапорных насоса подачей не менее 90 л/мин, давлени-ем более 10 МПа, установленные на поворотной части и на нижней раме маши-ны; два центробежных подпиточных насоса напором 0,4 МПа; баки вместимос-тью 50м³ на поворотной части и вместимостью 20 м³ на нижней раме. Фор-сунки располагаются на поворотной части 4, на нижней части 5 штук, в зоне экскавации две, в приемном бункере ротора одна, одна в бункере дробилки, одна в месте перегрузки с конвейера нижней рамы на конвейер разгрузочной консоли; 4- в нижней части разгрузочной воронки разгрузочного конвейера.
Для сухого пылеулавливания на конвейере нижней рамы установлены: пылевой вентилятор с батарейным циклоном ПБЦ-15; укрытие с двойными сте-нками; двойные фартуки на выходе из приемного бункера ротора, на входе в бункер додрабливающего устройства, в укрытии конвейера нижней рамы и на выходе из приемного бункера конвейера разгрузочной консоли; байпас диаме-тром 300 мм, соединяющий воронку и кожух бункера додрабливающего ус-тройства.

На межуступном перегружателе смонтирован ввысонапорный насос на 90 л/мин на 10 МIIа, центробежный насос на 0,4 МПа, бак на 15 - 20 м³, фор- сунку в бункере перегрузки с приемного на разгрузочный конвейер, четыре в нижней части разгрузочной воронки разгрузочнозочного ковейера.
Для сухого пылеулавливливания система включает: в местах перегрузки с приемного на разгрузочный конвейер и в приемном бункере,который выполнен для предотвращения выбивания пыли с двойными стенками пылевой вентиля-тор, батарейный циклон, двойные фартуки на входе и выходе из укрытия пере-грузки.
На ленточных конвейерах ЛК 5250 вкомплекс системы пылеподавления для гидроорошения узлов перегрузки на приводных станциях установлен один высоконапорный насос с подачей 30 л/мин и давлением не менее 10 МПа, бак вместимостью 22 м³ и одна форсунка.

Для орошения зоны экскавации угля применяют высоконапорные эжекторы ГЭВ-200, факелы которых должны перекрывать зону резания угля. Для пылеподавления в приемном бункере конвейера стрелы ротора при выгрузке угля из ковшей предусматривается форсунка типа ФЦ с углом раскрытия факела 75°. Факел форсунки направлен сверху вниз на ленту конвейера навстречу движения под углом 30-35°, который можно изменять.

Система аспирации и пылеулавливания на промежуточном конвейере и пункте перегрузки на конвейер разгрузочнойконсоли включает в себя два вса-сывающих патрубка длиной 1500 и высотой 400 мм, батарейный циклон ПБЦ-15 с расхо-дом воздуха 12000-15000 м³/ч и пылевой вентилятор ЦП-7-40 пода-чей 10 -15 тыс. м³/ч.

а- орошение роторного колеса и дробилки; б- узла перегрузки с промежуточного конвейера разгрузочной консоли и разгрузочной воронки;

1-бак с водой, 2- электромагнитный вентиль; 3-фильтр; 4-центробежный на-сос; 5-высоконапорный насос; 6 - ороситель в дробилке; 7- трубопровод; 8 - об-ратный клапан; 9- ороситель в приемном бункере; 10-гибкий рукав; 11- гидро-эжекторы; 12 -ороситель узла перегрузки; 13- ороситель разгрузочной воронки.

Рисунок 3.18 - Схема орошения роторного экскаватора ЭРП 5250.

Увлажнение разрыхленной горной массыв развале осуществляется в основном путем ее орошения с использованием передвижных стационарных оросительных установок. Увлажнение горной массы в развале с одновременной ее дегазацией после взрыва возможно с использованием передвижных вентиляционно- оросительных установок. При этом наряду со снижением пылеобразования эта схема позволяет в 3-4 раза сократить время простоя оборудования после проведения массового взрыва. Увлажнение горной массы в экскаваторных забоях карьеров осуществляется с использованием передвижных гидромониторно-насосных установок на колесном и рельсовом ходу. При применении на карьере железно-дорожного транспорта используют гидропоезд с 5- 6цистернами общей вместимостью 250 - 300 м³ воды. Они оборудованы двумя оросительными установками ДДН-70 или ДДН-50 производительностью 300 м³/ч каждая и дальнобойностью струи 50-70 м. Ствол гидромонитора ГМН поворачивается на 360⁰ в горизонта-льной плоскости и на 120⁰ в вертикальной. Для изменения параметров водяных струй гидромониторов предусмотрены сменные насадки диаметром от 40 до 60 мм. На карьерах, использующих автотранспорт, применяются оросительные гидромониторные установки на базе автосамосвалов различной грузоподьемности. Емкостью служит герметизированный кузов автосамосвала; действие насоса, подающего воду к гидромонитору, осуществляется с использованием приспособления отбора мощности. Забой орошается в большей степени в его верхней части; нижняя часть увлажняется за счет стока воды к подошве забоя.
Горные предприятия имеют склады полезного ископаемого для обеспечения их бесперебойной работы. В большинстве случаев склады создают отвального типа. Все производственные операции на складах сопровождаются интенсивным пылеобразованием. Интенсивность пылеобразования на складах значительно выше, чем при погрузочных работах в карьере. Это объясняется, главным образом, меньшей влажностью полезного ископаемого на складе, чем в забое. Открытый тип складов и близкое их расположение к основным промышленным сооружениям способствуют выносу пыли на большие площади не только в местах промышленных сооружений, но и в места расположения жилых массивов.

Увлажнение горной массы при перегрузке ее и при погрузке на складах осуществляется, как правило, с использованием стационарных оросительных установок. Для этого на территории склада имеются емкости для воды, устано-влены стационарно насосы, сеть трубопроводов и гидромониторы. Для сниже-ния вредного влияния на окружающую среду открытые склады могут быть обо-рудованы защитными противопылевыми оградами. Противопылевые ограды представляют собой железобетонные стены высотой 8-10м, расположенные вдоль склада с обеих сторон на расстоянии 8-10 м от оси конвейеров или желез-нодорожных путей. Вместо железобетонных стен можно создать противопыле-вую полосу из лесонасаждений. Железобетонные стены занимают меньше мес-та и одинаково эффективны в любое время года. Зеленые полосы занимают бо-льшую площадь и менее эффективны в зимний период. Однако они в значи-тельной степени облагораживают и оздоровляют район склада.
Пылеулавливаниевсе большее применение находит на роторных экска-ваторах в местах порузки горной массы. Для этого используются аспирацион-ные системы, состоящие из укрытий и пылеулавливающих двух- и трехстадий-ных установок. Например, аспирационная система центрального узла перегру-зки роторного экскаватора ЭРГ-1600 состоящая из вентиляторов, циклонов, воздуховодов, укрытий для конвейеров и разъемных тканевых фильтров поз-воляет снижать запылен ность воздуха вблизи узла перегрузки с 300 до 6 мг/м³.
Герметическое укрытие оборудования имеет большое значение для уси-ленной борьбы с пылеобразованием. Тщательная герметизация укрытий на 80-90% га-рантирует устранение возможности попадания пыли за пределы кожу-хов. Герметизация укрытия путем применения резиновых и войлочных про-кладок в местах соединений способствует уменьшению работы местной аспи-рации. Укрытия должны иметь оптимальные объемы между оборудованием и стенками укрытий. Большие свободные объемы укрытий требуют отсоса большого количества пылевоздушной смеси и не обеспечивают в укрытии устойчивого движения воздуха, увлекаемого движущимся материалом. Небольшие объемы укрытий уменьшают эффективность аспирации, способ-ствуют проникновению пыли за пределы укрытий вследствие больших скоро-стей движения воздуха в них. При больших объемах укрытий скорость вихре-вых потоков в них уменьшается и сокращается унес пыли воздухом.
Основные требования, относящиеся к укрытиям мест перегрузки, сводят-ся к следующему: при пересыпании материала следует применять закрытые желоба, тщательно укрывая места выхода и входа материала; внизу желоба должны иметь отсосы воздуха и уплотняющие устройства, которые состоят из двух-трех резиновых или брезентовых щитков; в местах падения материала на ленту ролики под лентой должны устанавливаться на небольшом расстоянии; углы наклона течек принимаются от 40 до 60⁰; отсосы пыли располагают внизу, в местах, близких к точкам падения материала, где возникает давление воздуха.
Наибольшая степень обеспыливания на выемочно-погрузочных работах достигается при комбинированном обеспыливании, т.е. с использованием предварительного увлажнения разрабатываемых горных пород в целике, орошения мест интенсивного пылеобразования и пылеулавливания. При таком подходе, наряду с обеспечением нормальных санитарно-гигиенических условий, для работающих обеспечивается меньшее негативное влияние горных работ на окружающую природную среду.