2 Спеціальна частина

2.1 Критичний аналіз джерел пиловиділення і заходи знепилювання на шахті

Четвертий північний конвеєрний штрек південного похила ІІ ступеню пласта l₂¹ в умовах ВП «Шахта «Росія» ДП «Селидіввугілля» проводиться комбайновим способом, вузьким суцільним вибоєм з підриванням порід підошви пласта. Виробка призначена для транспортування вугілля, доставки матеріалів та подання свіжого повітря при відпрацьовані 4 північної лави пласта l₂¹.

Відбійка гірничої маси здійснюється прохідницьким комбайном КПД-26. Продуктивність комбайна, Р_к =1,2м³/т. Час роботи комбайна за цикл – 45хв.

Транспортування гірничої маси по виробки здійснюється по схемі: конвеєр комбайна КПД-26 – стрічковий перевантажувач ППЛ - стрічковий конвеєр 1ЛТП-800.

Кількість циклів в зміну 4, за добу 13, посування вибою за цикл – 0,5 м., за добу 6,5 м., за місяць - 195 м.

Виробка закріплена арочним кріпленням КМП – А3 – 13,8 затяжка покрівлі і боків дерев’яна, шаг встановлення кріплення - 0,5 м.

Доставка кріпильних матеріалів проводиться у вагонах ВГ-3,3 , що транспортуються нагрунтовою канатною доріжкою ДКН-1, ширина рейкової колії 900 мм.

Провітрювання виробки здійснюється вентиляторами ВМ-6, діаметр вентиляційних труб – 0,8м. Кількість повітря яке проходить по виробці 192 м³/хв.

Основними джерелами пиловиділення при проведенні виробки є робочі процеси, пов’язані з виїмкою гірничої маси комбайном, навантаження гірничої маси, перевантаження і транспортуванням гірничої маси конвеєром, пересування людей та ін.

Для боротьби з пилом під час проведення виробки на шахті застосовується комплекс заходів знепилювання, який вміщує:

- зрошування на виконавчому органі гірничопрохідницького комбайна з питомою витратою води 30 л/т, під тиском ≥ 1,2 МПа, використовується зрошувачі типу КФ-0,4-15 (22 одиниць).

- на пунктах перевантаження гірничої маси застосовується зрошення одним зрошувачем типу КФ-7,5-40, питома витрата води 5,0 л/т, тиск води ≥ 0,6 МПа, ефективність придушення пилу 80%;

- очищення повітря, яке виходить з вибою здійснюється завісою типу ВЗ-1, з питомою витратою води 0,1 л/м³ повітря, ефективність знепилювання складає 80 %, застосовуються зрошувачі типу ПФ-5,0-165 (3 шт. ).

До води додається змочувач ПП-1 концентрацією 0,1%.

Ефективність комплексу заходів знепилювання на шахті складає ≥ 86 %, остаточна запиленість повітря у зоні роботи машиніста комбайна складає 3,7 мг/м³ повітря.

Враховуючи те що остаточна запилованість повітря значно перевищує допустимі значення згідно ПБ, тому проектом передбачається доцільним застосувати комплекс заходів знепилювання з використанням на комбайні комбінованого зрошення та пиловідсмоктування.

2.2 Характеристика пласта в межах проводимої виробки

Пласт l₂¹ простої будови, потужністю 1,0 – 1,2м., середня потужність 1,1 м., вугілля чорне, напив блискуче , середньої міцністю f = 1,5 , об’ємною вагою γ_вуг= 1,39 м³/т. , кут падіння пласта 10-13 градусів. Марка вугілля ДГ.

Вугільний пласт небезпечний по виділенню метану, відносна метановість І_оч = 1,3м³/хв., метановість лави 0,4-1,5 м³/т., небезпечний по вибухам вугільного пилу, не схильний до самозапалювання.

Вугілля пласта небезпечне по вибухам пилу, питоме пиловидалення 55 г/т, група пильності пласта ІІ.

Безпосередня покрівля пласта представлена аргілітом. Аргіліт сірий в кінці шару з лінзами і прожилками блискучого вугілля, середньої міцності( f=4 ), середньої стійкості, контакт з вугіллям різкий, потужністю 0,0-5,35м, об’ємною вагою γ_пор. = 2,51 м³/т.

Аргіліт місцями заміщується алевролітом сірим, тріщинуватим, нестійким (Б₃), схильним до обвалення, середньої міцності f =4, потужністю 0.7-5,6м, об’ємною вагою γ_пор.= 2,5 м³/т.

Безпосередня підошва пласта l₂¹ представлена алевролітом. Алевроліт грудкуватою текстури, нестійкий, середньої міцності f =4, потужністю 4.45-8,7м, об’ємною вагою γ_пор.= 2,55 м³/т.

Основна підошва пласта піщаник сірий, середньої зернисті, кварцовий, на глинистому цементі, обводнений, середньої міцності f =5-6, потужністю 19.0-24,40м, об’ємною вагою γ_пор.= 2,55 м³/т

Очікувана притока води у вибій складає 3-4 м³/год.

2.3 Вибір комплексу заходів знепилювання при проведенні виробки

Вибір комплексу заходів знепилювання під час проведення підготовчих виробок здійснюється на підставі питомого пило виділення вугільного пласта при роботі гірничопрохідницького комбайна з відсутніми засобами знепилювання згідно з керівництвом по боротьбі з пилом.

Питоме пило виділення пласта при роботі комбайна з відсутніми засобами знепилювання визначається за формулою:

g_п = g_пл ∙v ∙ g_к = 55∙0,5 ∙0,334 = 9,2г/т.

де g_пл - питоме пило виділення пласта, г/т;

g_к - показник, враховуючий вплив конструктивних параметрів комбайна на виділення пилу.

g_к= 16,7∙К_м ∙К_п = 16,7∙0,01∙2=0,334

де v - швидкість повітря у привибійному просторі, м/с;

К_п- показник приведеної ступені питомого пиловиділення в залежності від компоновки прохідницького комбайна;

К_м - показник приведеної ступені здрібнювання гірничого масиву для прохідницького комбайна.

Згідно з рекомендаціями з знепилювання при роботі гірничопрохідницького комбайна, ураховуючи зазначення g_п = 9,2 г/т, проектом приймається комплекс засобів знепилювання, який складає:

• на гірничопрохідницькому комбайні - зрошення та пиловідсмоктування;

• на пунктах перевантаження гірничої маси - зрошення;

- для очищення повітря, яке виходить з вибою – зрошення.

2.4 Знепилювання під час роботи прохідницького комбайна

З метою запобігання вибухів і забезпечення ефективної вибухозахисту при проходженні підготовчих виробок необхідно використовувати тільки прохідницькі комбайни вибіркової дії , обладнані відповідною системою зрошення виконавчого органу.

Система зрошення виконавчого органу прохідницького комбайна ріжучої дії, у взаємодії з вентилирующими і контролюючими пристроями, в особливості з пиловідсмоктувальною установкою, служить для запобігання вибуху метано-повітряної суміші в процесі роботи виконавчого органу.

Вибух метано-повітряної суміші може відбутися тільки при збіг таких обставин: - займистою концентрації метано-повітряної суміші; - наявності джерела займання, наприклад, досить гаряча поверхня; - достатньої тривалості перебування суміші в зоні джерела займання.

Згідно схеми IV-1 «Керівництва з боротьби з пилом у вугільних шахтах» питома витрата води повинна складати 30-50 л/т гірничої маси.

При зрошенні витрати рідини на комбайні визначається за формулою:

Q_в = Р_к ∙ g_в = 1,2∙40= 48 л/хв.

де Q_в - витрати рідини на зрошення, л/хв.;

Р_к - продуктивність комбайна, м³/т.;

g_в - прийнята питома витрата рідини, л/м³ гірничої маси.

Дубова витрата рідини на зрошення визначається за формулою:

Q_в.доб= Q_в ∙t_к∙n_ц=48∙45∙13=28080л.

де t_к - час роботи комбайна за зміну, хв.;

n_ц - кількість циклів по проведенню виробки, цикл.

Гірничопрохідницький комбайн обладнується комплектом зрошувачів, які складаються з 22 конусних зрошувачів типу КФ - 0,4-15, які забезпечують подання води безпосередньо у зону різання, тобто на ріжучу коронку, та 4 плоско- струменевих зрошувачів типу ПФ-2,2-40, призначених для здійснення зовнішньої водяної завіси.

Згідно з нормативними вимогами тиск води у зрошувачах зрошувальної системи прохідницького комбайна повинна бути від 1,2 МПа до 3,0 МПа.

При такому тиску загальні витрати рідини на зрошування визначається за формулою:

при тиску 1,2 МПа (12 кгс/см²)

Q₁ = n₁ ∙ α₁∙√Р + n₂ ∙ α₂∙√Р =

= 22∙0,4∙√12 + 4∙2,8∙√12= 69 л/хв.

при тиску 3,0 МПа (30 кгс/см²)

Q₂ = n₁ ∙ α₁∙√Р + n₂ ∙ α₂∙√Р =

= 22∙0,4∙√30 + 4∙2,2∙√30= 96 л/хв.

де Q_1, Q₂ - сумарна витрата рідини, л/хв.;

α₁,α₂ - коефіцієнт витрат рідини зрошувачами внутрішнього та зовнішнього зрошування;

Р - тиск рідини у зрошувачах, МПа.

Тиск води згідно ПБ повинен бути не менш 1,2 МПа.

Такий тиск повинен забезпечуватися за рахунок використання насосної установки.

Проектом приймається насосна установка типу АЦНС-13-350.

Технічна характеристика насосної установки АЦНС-13-350 приведена в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1- Технічна характеристика насосної установки АЦНС-13-350

Робочий тиск, МПа	Продуктивність, л/хв.	Основні розміри, мм			Вага, кг.
		довжина	ширина	висота
2,4	400	2600	895	925	1350

Для підвищення змочування пилу при зрошенні необхідно застосовувати змочувач типу ПП-1.

Добова витрата змочувача ПП-1 визначається по формулі:

де Q_в.доб - добова витрата води на зрошення, л ;

g_ПП-1 - прийнята питома витрата змочувача ПП-1, %.

Змочувач ПП-1 додається дозатором ДСУ-4.

Згідно прийнятому дипломним проектом комплексу заходів знепилювання гірничопрохідницький комбайн обладнується пиловідсмоктувальною установкою ПШ-200 , яка призначена для відсмоктування і послідовного отримання пилу, особливо її маленьких фракцій (0-20 мкм). Шахтний пилосос ПШ-200 складається з корпуса, електродвигуна, колектора, запобіжних грат, зрошувачів, колеса вентилятора, штепсельного роз’єднувача та відхиляючий грат.

Найбільший ефект пило відсмоктування досягається при мінімально можливій відстані від вибою до всмоктуючого отвору конфузора (2,0-2,5 м).

Технічна характеристика ПШ-200 приведена в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Технічна характеристика ПШ-200

Показники	Одиниця виміру	Значення
Тип вентилятора	-	Центр обіжний
Потужність вентилятора	м3/хв.	200
Діаметр робочого колеса вентилятора	мм	400
Спосіб пило придушення	-	Мокрий
Коефіцієнт очищення від пилу: 50 мкм	%	98
10 мкм	%	90
Витрати води	л/хв.	10-15
Потужність електродвигуна	кВт	18,5
Розміри: довжина	мм	1037
ширина	мм	678
висота	мм	782
Вага	кг	490

Питома витрата води приймається g_в = 10л/хв.

При такій витраті води, добова її витрата на придушення пилу визначить за формулою:

Q_в.доб= g_в ∙t_пу∙n_ц = 10∙45∙13= 5850 л.

де t_пу - час роботи установки за зміну, хв.;

n_ц - кількість циклів по проведенню виробки, цикл;

g_в - прийнята питома витрата води, л/хв.

Добова витрата змочувача ПП-1 визначається по формулі:

де Q_в.доб - добова витрата води на придушення пилу, л ;

g_ПП-1 - прийнята питома витрата змочувача ПП-1, %.

Результати розрахунку занесені в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3 - Параметри придушення пилу під час роботи комбайна

Показники	Одиниця виміру	Значення
При зрошуванні	-	-
Питома витрата рідини на зрошення	л/т	35
Тиск рідини	МПа	≥1,2
Добова витрата рідини на зрошення	м3	28,08
Питома витратам змочувача ПП-1	%	0,2
Добова витрата змочувача ПП-1	кг	56,16
Ефективність придушення пилу	%	≥80
При пиловідсмоктуванні	-	-
Продовження таблиці 2.3
Тип пило відсмоктувача	-	ПШ-200
Питома витрата рідини	л/хв.	10
Добова витрата рідини на пило відсмоктуванні	м3	5,85
Питома витрата змочувача ПП-1	%	0,2
Добова витрата змочувача ПП-1	кг	11,7
Ефективність комплексу придушення пилу	%	98-99

2.5 Знепилювання на вантажних пунктах

Придушення пилу, який утворюється в місцях перевантаження гірничої маси здійснюється за допомогою конусних зрошувачів. Зрошувачі повинні вмикатися в роботу автоматичними пристроями типа АО-3, або ВОД.

Місця перевантаження повинні обладнуватися спеціальними укриттями.

Стрічкові конвеєра повинні обладнуватися пристроями для очищення від пилу та штибу. Обслуговуючий персонал повинен щомісяця перевіряти наявність

зрошувальних пристроїв, ефективність очищення стрічки конвеєра та забруднення кінцевих станцій.

Питома витрата води згідно з ПБ на зрошення складає ≥5 л/т, під тиском 0,5-1,2 МПа.

Витрата води, враховуючи продуктивність комбайна, визначається за формулою:

Q_в = Р_к ∙ g_в = 1,2 ∙ 6 = 7,2 л/хв.

де Р_к - продуктивність комбайна, м³/т.;

g_в - прийнята проектом питома витрата води, л/хв.

Для зрошення проектом приймається зрошувач типу КФ-7,5-40, кількістю 1 штука.

Добова витрата води на всі перевантажні пункти визначається за формулою:

Q_в.доб = Q_в ∙n_перв.∙t_к = 7,2∙3∙(45∙13) = 12640л.

де Q_в - питома витрата води, л/хв.;

n_перв - кількість перевантажних пунктів, шт.;

t_к - час роботи зрошувачів на одному перевантажному пункті на добу, хв.

Добова витрата змочувача ПП-1 визначається по формулі:

де Q_в.доб - добова витрата води на придушення пилу, л ;

g_ПП-1 - прийнята питома витрата змочувача ПП-1, %.

Ефективність придушення пилу при прийнятих параметрах складає 80%.

Результати розрахунку занесені в таблицю 2.4.

Таблиця 2.4 - Параметри придушення пилу на перевантажних пунктах

Показники	Одиниця виміру	Значення
Питома витрата води	л/м3г.м.	6
Добова витрата води на всі перевантажні пункти по виробці	м3	12,64
Концентрації змочувача ПП-1	%,	0,2
Добова витрата змочувача ПП-1	кг	25,28
Тиск води	МПа	0,5-1,2
Продовження таблиці 2.4
Тип зрошувача	-	КФ-7,5-40
Кількість зрошувачів	Шт.	1
Вид включення зрошувальної системи	-	Автоматичне
Ефективність придушення пилу	%	80

2.6 Знепилювання вентиляційних потоків

Знепилювання вентиляційних потоків повітря по проекту буде здійснюватися водяною завісою типа ВЗ-2.

Питома витрата води повинна бути 0,05- 0,1 л/м³ повітря.

Проектом приймається питома витрата води 0,1 л/м³ повітря.

Технічна характеристика ВЗ-2 приведена в таблиці 2.5.

Таблиця 2.5- Технічна характеристика ВЗ-2

Показники	Одиниця виміру	Значення
Тип зрошувачів	-	ПФ-5,0-165
Кількість зрошувачів	Шт.	3
Тиск води	МПа	0,5
Витрата води	л/хв.	50
Далекобійність	м	4
Ефективність знепилювання	%	≥80

Кількість завіс визначається за формулою:

N_тз = Q · g _в : Q_з = 192·0,1: 50 = 0,38 шт.

де Q_з - кількість очищувального повітря однією завісою, м³/хв.;

Q - кількість повітря, яке проходить по виробці, м³/хв.;

g _в – прийнята питома витрата води завісою , л/м³повітря.;

Приймаємо 1 завісу типу ВЗ-2.

Добова витрата води завісою визначається за формулою:

Q_в.доб = t_з ∙ g _вз ∙ n_з. = (45∙13) ∙ 50 ∙ 1 =29250 л.

де t_з - час роботи завіси на добу, хв.;

g _вз - питома витрата води завісою, л/хв.;

n_з - кількість завіс, шт.

Добова витрата змочувача ПП-1 визначається по формулі:

де Q_в.доб - добова витрата води на придушення пилу, л ;

g_ПП-1 - прийнята питома витрата змочувача ПП-1, %.

Результати розрахунку приведені в таблиці 2.6.

Таблиця 2 .6 - Параметри знепилювання вентиляційних потоків

Показники	Одиниця виміру	Значення
Тип завіси	-	ВЗ-2
Кількість завіс	шт.	1
Питома витрата води	л/хв.	50
Добова витрата води	м3	29,25
Тиск води	МПа	0,5
Концентрації змочувача ПП-1	%	0.2
Добова витрата змочувача ПП-1	кг	58,5
Ефективність знепилювання	%	≥80

2.7 Означення ефективності заходів знепилювання і остаточної запиленості повітря

Ефективність комплексу заходів знепилювання повітря у зоні роботи гірничопрохідницького комбайна визначається за формулою:

Е = {1- (1-Е₁)∙(1-Е₂)∙∙∙∙(1-Е_п)} ∙100% =

= {1- (1-0,8)∙(1-0,9)}∙ 100% =98%,

де Е_1, Е_п - ефективність окремих заходів придушення пилу, частка одиниць.

Запилення повітря при роботі комбайна без засобів знепилювання визначається за формулою:

де q_пл - питоме пиловиділення пласта, г/т.

q_к - показник, враховуючий вплив конструктивних параметрів гірничопрохідницького комбайна на утворення пилу;

Р_к - продуктивність комбайна, т/хв.;

Q_в.п. _- кількість повітря у привибійному просторі, м³/хв.;

К_v -коефіцієнт, який враховує вплив швидкості руху повітря;

К_д - коефіцієнт, який враховує верхню межу розмірів пилу.

Для визначення К_д необхідно визначити максимальний розмір пилинок за формулою:

де m_в - потужність пласта, м;

v - швидкість руху повітря, м/с;

µ - в’язкість пило повітряного струменя, µ =1,7∙10^-6.;

γ_в- об’ємна вага вугілля, кг/ м³;

l - відстань від вибою, м.

Остаточне запилювання повітря визначається за формулою:

де С_ост. - остаточне запилювання повітря, мг/ м³.

Згідно ПБ допустима концентрація пилу в повітрі складає 2 мг/ м³ повітря.

Так як, остаточне запилювання повітря згідно розрахунку менш допустимих значень ПБ , то машиніст комбайну може працювати без засобів індивідуального захисту від пилу.

2.8 Водозабезпечення гірничих виробок та водо підготовка

З метою пилопридушення повинна застосовуватися вода, що відповідає вимогам ГОСТ 2874-82 «Вода питна. Гігієнічні вимоги і контроль за якістю» за бактеріологічним і токсикологічним показниками, яка має активну реакцію від 6 до 9,5 рН, а також не має різкого неприємного запаху і містить радону або торону не більш як 1∙10^-6 кюрі/л.

За відсутності або нестачі води питної якості при узгодженні з органами санепіднагляду дозволяється використовувати шахтну воду або воду із різних джерел для боротьби з пилом за умов її очищення від механічних домішок, знешкодження бактеріологічного забруднення і нейтралізації. Вода, яка подається для пило придушення, після очищення повинна мати такі якісні показники: відсутність стороннього запаху;вміст зависі не більше як 50 мг/л; активна реакція рН від 6 до 9,5; титр кишкової палички не менший за 300 см³.

З метою встановлення відповідності якості води вимогам щоквартально повинен проводитися її аналіз у лабораторії місцевої санепідстанції. Відбір проб води для аналізу повинен проводитися з пожежно-зрошувального трубопроводу в місцях підключення споживачів.

Місце графік відбору проб води затверджується технічним керівником шахти й погоджується з органами санепіднагляду.

У місцях підключення споживачів води до трубопроводу повинні бути встановлені фільтри для очищення води від механічних зависив, розмір яких перевищує 0,5 мм.

Фільтри повинні встановлюватися незалежно від якості води, яка надходить. За наявністю на дільниці зрошувальної установки, до комплекту якого входить фільтр, застосування додаткового фільтра не вимагається.

Дільничний пожежно-зрошувальний трубопровід повинен бути розрахований на пропуск такої кількості води, яка забезпечує заданий режим роботи засобів пило придушення на дільниці.

Загальна витрата води у дільничному трубопроводі визначається за формулою:

де Q - загальна витрата води по дільниці, м³/хв.;

k - коефіцієнт одночасності роботи однотипних споживачів;

m - кількість одночасно працюючих споживачів;

n - кількість однотипних споживачів;

Q_n- витрата води на одиничного споживача, визначена за технічною характеристикою засобів пило придушення або за продуктивністю технологічного процесу і питомою витратою води, м³/хв.

2.9 Організація робіт щодо боротьби із пилом та контроль якості застосовуваних заходів знепилювання

Організація робіт щодо боротьби із пилом на шахті покладається на технічного керівника підприємства.

Виконання заходів щодо боротьби із пилом проводиться силами дільниці у закріплених за ними виробках.

Окремі види робіт для різних дільниць можуть виконуватися дільницею профілактичних робіт з техніки безпеки.

Керівник виробничої дільниці разом із керівником дільниці ВТБ визначає потребу і складає заявку на обладнання, запасні частини, контрольно-вимірювальні прилади й матеріали для боротьби із пилом.

Механік дільниці повинен забезпечити технічне обслуговування і роботу обладнання для боротьби із пилом, а також засобів пило придушення і пило збирання вибійних машин відповідно до посібника з їх експлуатації і виконання планово-попереджувальних ремонтів, а головний механік шахти повинен забезпечувати ремонт зазначеного обладнання.

Організація робіт щодо водопідготовки та водозабезпечення з метою пило придушення покладається на головного механіка шахти.

Інженерно-технічні працівники під час виявлення порушень заходів з боротьби із пилом повинні вживати заходів щодо їх усунення.

Загальний контроль за виконання проти пилових заходів і станом заходів боротьби з пилом на шахті, а також організація контролю запилення повітря у підземних виробках покладається на дільниці вентиляції й техніки безпеки.

Контроль якості заходів щодо боротьби із пилом містить:

• контроль за станом обладнання для пило придушення, який розподіляється на оперативний і періодичний;

• контроль концентрації пилу у повітрі відповідно до «Інструкції з виміру концентрації і пилу в шахтах та обліку пилових навантажень».

Контроль обладнання, що надходить на шахту, здійснюється енергомеханічною службою шахти відповідно до технічної документації.

Оперативний (щозмінний) контроль здійснюється наглядом дільниці, у віданні якого знаходяться виробки, а також загально шахтним наглядом дільниці. Періодичний контроль проводиться не рідше одного разу на місяць керівником дільниці ВТБ або його помічником разом з керівником виробничої дільниці (помічником або механіком дільниці).

Результати контролю та усунення порушень відображається в книзі нарядів дільниці.

Під час оперативного контролю контролюється стан обладнання для боротьби із пилом, справність його роботи, стан пожежень-зрошувальних трубопроводів та вибійних водопроводів.

У випадку виявлення під час оперативного контролю несправностей або невикористання засобів боротьби з пилом, а також при порушенні технології проведення заходів знепилювання роботи у виробках повинні бути зупинені й вжиті заходи щодо усунення цих недоліків.

Під час періодичного контролю перевіряється відповідальність фактичних параметрів, використовуваних способів і засобів з боротьби із пилом, зазначених у паспортах виїмкової дільниці, проведення та кріплення підземних виробок за допомогою контрольно-вимірювальних приладів (манометрів, лічильників-витратомірів, водомірів, вологомірів та ін.).

У випадку виявлення порушень повинні бути дані приписи відповідно службам для їх усунення на порушень повинні бути дані приписи відповідним службам для їх усунення.