Оценка пылевой опасности на горных предприятиях

К.И. Петрова

ОЦЕНКА ПЫЛЕВОЙ ОПАСНОСТИ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Горные предприятия, такие как угольная шахта, рудник, карьер или разрез являются опасными производственными объектами. Одним из опасных и вредных факторов на всех горных предприятиях является пыль. Не все вопросы пыле-взрывобезопасности решены на сегодняшний день. С увеличением производительности растет количество выделяемой пыли. Пыль становиться не только причиной профзаболеваемости и аварий на горных предприятиях (взрывы), но и причиной влияющей на здоровье людей проживающих в горнодобывающих районах. В статье дается краткая оценка существующим научным и техническим решениям в области защиты от пыли. Ключевые слова: безопасность, пыль, горные предприятия, вентиляция, пылеподавление.

На карьерах такие источники пылевыделения как взрывные работы, транспортировка, дробление и др. ухудшают санитарно-гигиенические показатели рабочих мест, ведут к хроническим заболеваниям рабочих. В шахтах угольная пыль, образованная при проходческих, очистных работах и транспортировке, ведет к хроническим заболеваниям работников, а также участвует во взрывах газопылевоздушных смесей. Борьба с пылью является одной из важнейших задач в рамках обеспечения безопасности на горных предприятиях. Под непосредственном влиянии угольной пыли оказываются не только работники горнодобывающих предприятий, но и населенные пункты, расположенные в непосредственной близости.

По оценкам специалистов мировое потребление минерального сырья достигло около 12 млрд т в год, а извлечение горных пород из недр ежегодно составляет около 100 млрд т. В целом по России добыча угля составляет 259,9 млн т (по данным Минэнерго России и «Росинформугля»), металлических руд — 230 млн т, стройматериалов — 1,4 млрд т. Одновременно с увеличением масштабов добычи и переработки минерального сырья наблюдается рост мощности единичного горного производства, под которым понимается концентрация добычи и переработки сырья в отдельных горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях [1].

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 5. С. 413-417. © 2017. К.И. Петрова.

Взрывчатая способность пыли, а также опасность для человека, непосредственна связана с размером частиц пыли [2]. Чем меньше частица, тем легче ей попасть в дыхательные пути и в легкие человека, что при накоплении приводит к хроническим заболеваниям, таких как пневмокониоз (силикоз), вызванный пылью, содержащей кремний, пневмокониоз (антракоз), вызванный вдыханием углеродсодержащей пыли, пневмокониоз, вызванный другой неорганической пылью. Наиболее часто профессиональные заболевания органов дыхания, по данным управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Кемеровской области, регистрируются в следующих профессиях: проходчик, машинист горных выемочных машин, горнорабочий очистного забоя, электрослесарь подземный, электрогазосварщик. Концентрации пыли на рабочих местах данных профессий превышают предельно допустимую концентрацию в 2—10 раз.

Чем меньше частица, тем дольше она находится во взвешенном состоянии, что может привести к взрыву. При взрыве газо-пылевоздушной смеси ударная волна взметывает пыль, осевшую на борта и почву горных выработок, эта пыль будет участвовать в последующих взрывах. Следовательно, необходимо проводить регулярное наблюдение, осуществляемое специализированными системами [3].

В свое время академик А.А. Скочинский указывал, что борьба с запыленностью воздуха в угольных шахтах может быть эффективной лишь при последовательном и комплексном решении следующих вопросов: изучение процессов образования и распространения пыли, разработка мероприятий по уменьшению образования пыли при добыче, транспортировании и переработке горной массы, а также борьба с уже образовавшейся пылью [4].

Наиболее эффективным способом предупреждения пылеоб-разования при разработке угольных пластов является их предварительное увлажнение.

Эффективность предварительного увлажнения угольных пластов как метода и предупреждения пылеобразования существенно зависит от степени и равномерности заполнения жидкостью трещин и пор в угле; от продолжительности смачивания, объемной скорости капиллярного и адсорбционного насыщения. Причиной малой эффективности предварительного увлажнения состоит в недостаточном заполнении трещин нагнетаемой водой.

Данный способ дает возможность снизить запыленность воздуха путем смачивания пыли скольжения и изменения физико-химических свойств пласта и угольной пыли. На участках геологических нарушений запыленность снижается на 25—35%, по сравнению с остальными участками.

Одним из наиболее распространенных способов борьбы с пылью в большинстве случаев является улавливание витающей пыли диспергированной жидкостью. Однако эффективность данного способа часто бывает низкой, из-за сложного процесса улавливания взвешенной пыли в воздухе. Для борьбы с пылью пневмогидроорошением необходимо к каждому источнику пы-леобразования подводить водо-воздушную смесь или отдельную воду и воздух. Для повышения эффективности орошения необходимо уменьшать размеры капель диспергированной жидкости, однако при слишком большом измельчении капель происходит их быстрое испарение, что приведет к снижению эффективности применяемого метода.

При пылеподавлении пеной образуется слой пены, объем которого может быть достаточно большим. Большая поверхность массы пузырьков пены создает благоприятные условия для обвалакивания и смачивания пыли по сравнению с распыленной водой. Помимо этого, пузырьки пены обладают избирательной смачивающей и агломерационной способностью по отношению к пылевидным частицам [5]. Таким образом применение пены для борьбы с пылью по сравнению с орошением водой имеет преимущества, а именно: значительно меньший расход жидкости на единицу отбиваемой горной массы; не требуется высоких давлений; уменьшается выделение пыли при транспортировании угля. Но есть и недостатки-наличие специфического запаха, что затрудняет и делает невозможным применение, где работают люди; при применении пен высокой стойкости часть пены остается непосредственно на почве выработки, тем самым создавая опасности и неудобства. Однако, при проведении исследований оказалось, что применение воздушно-механической пены по сравнению с водяными заслонами приводит к снижению запыленности воздуха при ведении взрывных работ в 2—8 раз и к уменьшению в атмосфере условной окиси углерода в 1,5—2 раза.

При выемке угля в очистном забое разработках количество образующейся пыли можно снизить, если вынимать уголь за один проход (вместо двух) через забой, не вынимая уголь при обратной откатке или делая только зачистку. Чтобы меньше

пыли поднималось в воздух в секциях длинного забоя (лавы), можно применить так называемую гомотропную разработку (т.е. когда цепной конвейер в забое, коронка долота и воздух движутся в одном направлении) [6].

Все изложенные мероприятия по снижению запыленности должны сочетаться с достаточным проветриванием шахт, так как проветривание имеет существенное значение в общем комплексе мероприятий по снижению запыленности. Также при некоторых производственных процессах, в первую очередь на стационарных, а также подвижных закрытых источниках пы-леобразования, значительное снижение запыленности воздуха достигается при применении пылеотсоса и пылеулавливания.

Однако исследования в этой области необходимо проводить и далее, в том числе и используя новые технологии [6]. Необходимо усовершенствовать приборную базу пылемеров, так как применяемые сейчас не в полной мере удовлетворяет потребностям шахт [7]. Также к нормативно правовыми правовым документам, регулирующих контроль концентрации пыли, есть вопросы, с точки зрения методик проведения измерения концентрации пыли.

Источники пыли на горнодобывающих предприятиях будут присутствовать всегда, они неизбежны для данной отрасли. Из всего выше перечисленного можно сделать вывод о том, что к решению проблемы пылевзрывобезопасности на горных предприятиях следует подходить комплексно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Стась Г. В., Сарычев В. И., Овсянников Г. Д. Анализ производственного травматизма и аварийности в горнорудной и нерудной промышленности // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. - 2011. - № 2.

2. Смирнов О.В., Айруни А. Т. Взрывы газопылевоздушных смесей в угольных шахтах. — Липецк: Липецкое изд-во, 2000. — 208 с.

3. Кобылкин А. С., Кобылкин С. С. Распределение пыли различного дисперсного состава в горных выработках / Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых 12 Международная научная школа молодых ученых и специалистов. — 2015. — С. 376—381.

4. Гельфанд Ф.М., Журавлеф В.П., Поелуев А.П., Рыжих Л.И. Новые способы борьбы с пылью в угольных шахтах. — М.: Недра, 1975. — С. 288.

5. Dust Suppression on Machine Gut Faces. Colliery Gyardian, 1947, 1950, no 4512, pp. 5—7.

6. James L. Weeks. Вредности, связанные с горным делом и карьерными работами. Документ из ИПС «Кодекс».

5. Кобылкин А. С. Исследование распределения вредных газов в горных выработках с использованием компьютерного моделирования //

Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № 10. — С. 202-207.

6. Пучков Л. А., Каледина Н. О., Кобылкин С. С., Кобылкин А. С., Смирнов О. В. Локальное формирование параметров вентиляции, подлежащих контролю при автоматизации проветривания // Уголь. — 2015. — № 11 (1076). — С. 58—61.

7. Кудряшов В. В. Разработка приборного обеспечения пылевого контроля в угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 1. — С. 512—535. ЕИ2

КОРОТКО ОБ АВТОРE

Петрова Ксения Ивановна — студент,

e-mail: ksushka_161994@mail.ru, МГИ НИТУ «МИСиС».

UDC 622.807: 622.33

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 5, pp. 413-417. K.I. Petrova

EVALUATION OF DUST HAZARD IN MINES

Coal or ore underground and open pit mines are hazardous production objects. One of the hazardous and harmful factors in any mine is dust. Issues of dust explosion safety remain yet to be solved. Dust release grows with the higher production output. Dust is not only the cause of occupational diseases and accidents in mines (explosions) but also affects health of population in mining areas. The article gives a brief assessment of the current scientific and technical solutions in the field of dust protection.

Key words: safety, dust, mines, ventilation, dust suppression.

AUTHOR

Petrova K.I., Student, e-mail: ksushka_161994@mail.ru, Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.

REFERENCES

1. Stas' G. V., Sarychev V. I., Ovsyannikov G. D. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o zemle. 2011, no 2.

2. Smirnov O. V., Ayruni A. T. Vzryvy gazopylevozdushnykh smesey v ugol'nykh shakhtakh (Explosions of dust-and-air mixtures in coal mines), Lipetsk, Lipetskoe izd-vo, 2000, 208 p.

3. Kobylkin A. S., Kobylkin S. S. Problemy osvoeniya nedr vXXIvekeglazami molodykh 12 Mezhdunarodnaya nauchnaya shkola molodykh uchenykh i spetsialistov (Challenges of Subsoil Development in the 21st Century in the Eyes of Youth: XII International School of Young Scientists and Specialists), 2015, pp. 376—381.

4. Gel'fand F. M., Zhuravlef V. P., Poeluev A. P., Ryzhikh L. I. Novye sposoby bor'by s pyl'yu v ugol'nykh shakhtakh (New methods of dust control in coal mines), Moscow, Nedra, 1975, pp. 288.

5. Dust Suppression on Machine Gut Faces. Colliery Gyardian, 1947, 1950, no 4512, pp. 5—7.

6. James L. Weeks. Vrednosti, svyazannye s gornym delom i kar'ernymi rabotami. Dokument iz IPS «Kodeks» (Harmful conditions related with underground and open pit mining. Kodeks IPS document).

5. Kobylkin A. S. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2014, no 10, pp. 202—207.

6. Puchkov L. A., Kaledina N. O., Kobylkin S. S., Kobylkin A. S., Smirnov O. V. Ugol'. 2015, no 11 (1076), pp. 58-61.

7. Kudryashov V V Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2013, no 1, pp. 512-535.