СПОСОБ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ
METHOD FOR DUST SUPPRESSION IN COAL SECTIONS

Изобретение относится к технологии пылеподавления угольных разрезов и может найти применение для защиты атмосферного воздуха от загрязнения пылью, поступающей в результате горнотехнических процессов угольного разреза в зимнее и летнее время года.
Исследование качества атмосферного воздуха населенных пунктов, расположенных в непосредственной близости от открытых угольных разработок, является большой природоохранной проблемой, сопровождающей любую деятельность человека, тем более, такую ресурсоемкую работу, как угледобыча. Такие предприятия, как правило, не имеют необходимых санитарно-защитных зон и тем самым оказывают неблагоприятное влияние на санитарно-бытовые условия жизни населения.
Особенностями освоения угольного разреза «Восточный» является применение малотранспортной системы разработки, большая длина фронта работ и соответственно большие параметры отвалов, взрывные работы, изношенность оборудования, а самое главное - близость горных работ непосредственно к ст. Голубичная и другим поселениям, наличие большого количества источников загрязнения воздушной среды.
Известны снегогенераторные установки, вырабатывающие - изготавливающие снег, например Ленинградского научно-исследовательского института гигиены морского транспорта ЛНИИГМТ, включающие в себя вентилятор СВМ-6, трубопроводы воды, сжатого воздуха /см. АС СССР № 783537, Устройство для получения искусственного снега, БИ № 44 - 1980 г./. Но данная установка обеспечивает рассеивание искусственного снега на площади радиусом только 10-15 м, она нецелесообразна в том числе при ведении горных работ в карьерах, разрезах, на складах руды, угля, при погрузке-разгрузке сыпучих материалов, так как обрабатываемая площадь при этом сравнительно мала в стационарном варианте, а в передвижном варианте создание и применение данной установки практически невозможно. Кроме того, данное решение не обеспечивает эффективную очистку атмосферного воздуха - пылеподавление по экономическим показателям и качественным показателям.
Известно особо дальнее /50-100 м/ распыление воды /диаметр капель 0,05-0,2 мм/ в атмосферу непосредственно газовой турбиной. В США подобные снегогенераторы обеспечивают получение большого количества искусственного снега простейшей структуры. Однако для нормальной работы таких устройств требуется большое количество воды, электроэнергии или жидкого топлива. Кроме того, эти агрегаты издают настолько сильный шум, что в 6-7 м от них приборы показывают почти 80 децибел - уровень шума, приближающийся к болевому порогу слышимости /см. Битюков Н.В., Иванов И.И. Пылеподавление на разрезах при отрицательных температурах воздуха. - Уголь, 1982, № 4, с. 29-30/.
Известен снегогенератор, который изготовлен в Управлении монтажно-наладочных работ ПО "Якутуголь" /г. Нерюнгри/. Снегогенератор состоит из следующих основных узлов и деталей: компрессора ДК-9, насоса 2К-6, емкости для воды, осевого вентилятора СВМ-6 и ресиверов для воды и воздуха. Снегогенератор работает следующим образом: сжатый воздух, вырабатываемый компрессором, проходя через охладительную систему, при открытом клапане попадает в ресивер для сжатого воздуха, который служит для сглаживания пульсаций воздуха. С ресивера воздух равномерно распределяется по форсункам и, вылетая с высокой скоростью, разбивает струю воды так, чтобы водовоздушная смесь попала в воздушный поток осевого вентилятора. Вода из емкости консольным насосом подается через ресивер к форсункам. Эксперименты проводились при следующих условиях: давление воды и сжатого воздуха соответственно составляло 0,25 и 0,5 МПа, температура воздуха - минус 10°C, относительная влажность воздуха 65%.
Основными недостатками данной снегогенераторной установки являются:
- небольшая площадь обрабатываемой земной поверхности - радиусом 15-20 м;
- сравнительно небольшой КПД работы воздухоснежной струи из-за малой высоты / из-за малого времени обработки атмосферного воздуха падающим снегом /см. Отчет о НИР "Изыскание эффективных способов и средств уменьшения запыленности воздуха при разработке Нерюнгринского разреза Южно-Якутского угольного бассейна", № 80068729. УДК 622.807+622.271/.
Наиболее близким аналогом является снегогенератор-рассеиватель искусственного снега (патент RU 2143799, опубл. 10.01.2000), содержащий установку генерации снега, отличающийся тем, что он снабжен бункером-перегружателем, вентилятором, установленным под бункером, рассеивающей снег трубой, соединенной с вентилятором и закрепленной на тросе, аэростатом, поднимающим указанный трос, и растягивающим устройством, при этом аэростат соединен с растягивающим устройством другим тросом, обеспечивающим возможность перемещения рассеивающей снег трубы. Очистка воздуха от пыли на большой территории достигается благодаря тому, что рассеивающую снег трубу подвешивают на необходимой высоте с помощью аэростата, причем трубу можно перемещать над территорией с помощью растягивающего устройства.
Подвешивание снегогенератора на необходимой высоте с помощью аэростата и перемещение ее над территорией с помощью растягивающего устройства технологически сложно, не экономично и опасно с точки зрения возможной аварии аэростата и падении с высоты снегогенератора на объекты инфраструктуры или людей.
В целом, недостатком прототипа и иных снегогенераторов в том, что их использование нерациональное, очистка воздуха хотя и происходит, но энергетические затраты на работу снегогенераторной установки слишком не экономичны.
Техническим результатом предлагаемого решения является возможность более безопасного и технологически более простого способа защиты атмосферного воздуха от загрязнения пылью, поступающей в результате горнотехнических процессов угольного разреза в зимнее и летнее время года.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ пылеподавления на угольных разрезах, характеризующийся использованием снегогенератора, который подключают при помощи электрического кабеля и водного шланга к насосной станции, затем посредством снегогенератора рассеивают снег над территорией, требующей очистки от пыли, отличающийся тем, что снегогенератор устанавливают на расстоянии 10-20 м от вагонов с углем, в которые осуществляют погрузку угля экскаватором, с охватом в зону распыления снегогенератором угольного склада, где происходит забор угля ковшом экскаватора, причем в холодный период (от -1,5°C до -40°C) пылеподавление производят с нанесением на пылящую поверхность искусственного снега, а в теплый период (от +40°C до -1,5°C) проводят туманообразование посредством распыления холодной водой струи на дальность 15-20 м; на снегогенератор устанавливают датчик движения и датчик влажности воздуха, где посредством датчика движения фиксируют начало и конец погрузки угля, а датчиком изменение влажности воздуха фиксируют наступление осадков, причем снегогенератор автоматически включают в случае начала погрузки угля и выключают при завершении погрузки или наступлению осадков; водный шланг и насосную станцию при этом теплоизолируют.
Предпочтительно, использовать дополнительно пылесвязующее и противопромерзающее средство Ниогрин-С.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1, 1а показан пример реализации способа для защиты и очистки населенного пункта ст. Голубичная.
На схеме показано расположение системы пылеподавление в месте погрузки угля в вагоны: 1 - граница разреза; 2 - угольный склад; 3 - погрузочный экскаватор; 4 - вагоны с углем; 5 - ЛЭП; 6 - насосная станция; 7 - электрический кабель к насосной станции и к снегогенератору; 8 - рукав подачи воды; 9 - снегогенератор; 10 - снежный экран; 11 - населенный пункт ст. Голубичная; 12 - датчик изменения влажности воздуха; 13 - датчик движения.
На Фиг. 2 показана схема расположения водопровода (водного шланга с расчетным участком).
Осуществление изобретения
Сущность изобретения заключается в подборе по техническим характеристикам и климатическим особенностям местности пылеподавляющих средств, снабжении пылеподавляющих средств датчиками на движение (начало и окончание погрузки угля) и на изменения влажности воздуха (наступление осадков в виде дождя или снега) для экономии электроэнергии и воды, а также наиболее оптимальном расположении на местности.
Наибольшее количество пыли на угольном разрезе 1 (см. Фиг. 1) происходит от погрузки угля экскаватором 3 с угольного склада 2 в вагоны 4. Стесненные условия погрузки требует мобильную пылеподавляющую установку. В качестве таковой можно, например, использовать снегогенератор в виде снежной пушки производства ЗАО "Экосистема" ESG 310 [http://www.eco-snow.ru/index.php?page=sn3], представляющей собой универсальный снегогенератор, эксплуатируемый круглогодично. Зимой засыпает пылящую поверхность искусственным снегом. Летом используется в качестве распылителя-туманообразователя. К модели ESG 310 рекомендуется мобильная насосная станция. В качестве таковой можно использовать, например, станцию ПНС 4,1-15 [http://www.snowmaker.ru/katalog-produktsii/nasosy/stantsiya-nasosnaya-pns-4-1-15-detail].
Передвижная насосная станция ПНС 4,1-15 предусмотрена для работы в составе технологического оборудования для производства искусственного снежного покрова. Способ был апробирован для защиты и очистки населенного пункта ст. Голубичная. Схема расположения снегогенератора в нем представлена на Фиг. 1.
При испытаниях снегогенератор 9 устанавливался на расстоянии примерно 10-20 м от вагонов 4 с углем (15 м - оптимальное расстояние для эффективного пылеподавления). Генератор был снабжен датчиками движения 13 и датчиками 12 изменения влажности воздуха (Фиг. 1а). Подключался при помощи электрического кабеля 7 и водного шланга 8 к насосной станции 6, имеющей теплоизоляцию, предотвращающую от промерзания до температуры -40°C, оснащенной блоком управления, что включает в себя: регулирование давлением воды из скважины, очистка воды, рабочее место мастера-техника. Станция непосредственно расположена на скважине и подключена при помощи эл. кабеля 7 от ЛЭП 5. При работе снегогенератора 9, снежный экран 10 будет защищать близлежайщий населенный пункт 11 - ст. Голубичная (расположенной на расстоянии 840 м от угольного склада) от угольной пыли, влияющей на здоровье населения и предотвращать потерю угля от выноса ветром.
Способ должен осуществляться в двух режимах пылеподавления.
1. Холодный период (температура воздуха от -1,5°C до -40°C) - пылеподавление с нанесением на пылящую поверхность искусственного снега, который в свою очередь будет предотвращать вынос угля и удерживать пылевые частицы, переносимые ветровым потоком.
2. Теплый период (температура воздуха от -1,5°C до +40°C) - туманообразование с помощью распыления холодной водой и дальностью струи 15-20 м.
Снегогенератор 9 должен быть снабжен датчиком на движение 13 (начало и конец погрузки угля) и датчиком изменения влажности воздуха 12 (наступление осадков), т.е. автоматически включается в случае начала погрузки угля и выключается при завершении погрузки или наступлению осадков.
Для профилактики от примерзания и прилипания угля к рабочей поверхности транспортного оборудования (ковш экскаватора и стенки вагонов) можно применить «Ниогрин-С» [http://woodoil.ru/niogrin.html]. Это пылесвязующее средство предназначено: для предотвращения примерзания и прилипания горных пород к металлическим поверхностям и полостям автомобильного и железнодорожного транспорта; применяется для борьбы с пылеобразованием на дорогах при добыче руды и угля открытым способом.
Для предотвращения от промерзания водных шлангов 8 и водопроводов, непосредственно подходящих к снегогенератору 9, в зимнее время работы, были проведены теплотехнические расчеты, результаты тепловых расчетов которых показали, что достаточно защитить водный шланг 8 от промерзания кольцевой изоляцией из минеральной ваты.
На Фиг. 2 показан снегогенератор, снабженный датчиками, и схема рукава подачи воды с необходимой теплоизоляцией, согласно теплотехнических расчетов, от насосной станции до снегогенератора.