автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Разработка комплекса способов и средств снижения выбросов пыли в атмосферу угольных разрезов

Мшшсп'рстпо тонлнпа и энергетики Российской Федерации Ппучно-неследонатсльский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом

(НИИОГР)

.„•; На правах рукописи

'- ~ '■ КУТТИН Анатолий Никитоиич

! — УДК 622. 807: 022. 271. 3: 001. 5

!.:.. О-!

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА СПОСОБОВ И СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ ПЫЛИ В АТМОСФЕРУ УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ

Специальности: 05.15.03 - "Открытая разработка месторождений полезных ископаемых", 05.20.01 - "Охрана труда"

Д И С С Е Р Т А Ц И Я п ннде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Челябинск,

1995

Оффициальные оппоненты:

доктор технических наук, член-корреспондент Академии технолопгческнх наук РФ

Красавин А.П.

доктор техзпгческих наук, профессор,

академик Международной Академии наук

экологии и безопасности жизнедеятельности Силаев В.В.

доктор технических наук, профессор, академик Академии горных наук

Ташкинов А. С.

Ведущая организация ( предприятие )

Институт горного дела им. акад. А. А. Скочннского

.на заседашш

диссертационного совета по присуждению ученых степенен Д 135.10.01 при Научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте по добыче полезных ископаемых открытым способом (НИИОГР) по адресу: 454080, г.Челябшют, 80, пр.им.В.И.Ленина, 83.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по добыче полезных ископаемых открытым способом.

Диссертация в виде научного доклада разослана

1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд.техн.наук

Тынтеров И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация .подставленная в виде научного до клада, содержит краткое изложение и теоретическое обобщение полученных автором и опубликованных в 1970-1995 гг. результатов исследований по обеспыливанию рабочих мест технолопгческих потоков и атмосферы разрезов путем разработки и внедрения эффективных способов и средств борьбы с пылыо.

Актуальность проблемы. Открытая угледобыча в отрасли развивается и, несмотря на спад производства в стране, в 1994 г. составила около 200 млн.т (почти 60% от общей добычи по России),что стало возможным благодаря применению высокопроизводительной техники. Работа этой техники на осадочных породах и углях сопровождается выделением значи -тельного количества пыли в атмосферу, в результате запыленность воздуха на рабочих местах во много раз превышает предельно допустимые концентрации (ПДК), что, помимо вредного влияния на здоровье людей и окружающую среду, ухудшает условия эксплуатации,снижает безопасность и производительность горно-транспортного оборудования (ГТО),а следовательно, и технико-экономические показатели работы угольных разрезов. С углублением горных работ ухудшается естественный воздухообмен и создаются условия для накопления вредностей и загрязнения атмосферы внутри и вне разреза. В основном это прюнеходит вследствие отсутствия необходимых знании по выбору приемлемых способов н средств пылеподавле-ния,недостаточной эффективности используемых природоохранных мероприятий, а также отсутствия должного контроля за источниками пылеобразовання, что свидетельствует о возможности существенного снижения пыле-постулления в атмосферу разрезов и соответственно повышения экологической чистоты открытого способа добычи угля.

Указанные обстоятельства предопределили постановку и решение важной научной проблемы- разработку комплекса способов и средств снижения выбросов пыли в атмосферу на основе установленных закономерностей пылеобразовання углей и пород осадочного происхождения в технологических потоках угольных разрезов.

Тема диссертации соответствует основной направленности работ НИИОГР по научно-технической программе ЦКОП-1 "Создать и осуществить широкое внедрение новых (усовершенствованных) технолопгческих процессов, комплексов гориотраиспортпого оборудования и методов организации производства, обеспечивающих повышение в 1990г. технического уровня открытых горных работ и производительности труда на разрезах в 1.3 раза, по сравнению с 1984 г."( N ГР01870070070641), ГНТП "Экологически чистая ТЭС", раздел "Экологически чистые угольные разрезы и обогатительные фабрики" (Ы ГР 01890035771), отраслевой научно-технической программе Минтопэнерго РФ "Уголь России" (1993-1997 гг.), работа 13.1.14 "Выполнить экологическую оценку влияния вредных выбросов на окружающую среду и разработать мероприятия по их снижению".

Цель работы - обоснование и разработка комплекса способов и средств борьбы с пылыо в технологических потоках н в атмосфере угольных разрезов на основе исследований закономерностей пылеобразоваиня прн работе горнотранспортного оборудования.

Основная идея работы заключается в использовании энергетической теории разрушения для количественной оценки нылеобразования в технолопгческнх потоках разрезов в комплексе с физико-механическими и адгезионными свойствами углей и пород, физико-химическими характеристиками пылесвязывающих средств, гидрометеоособенностями регионов размещения разрезов и параметрами ГТО.

Методы исследования включают : анализ теоретических н экспериментальных: материалов по разрушению угля и пород осадочного происхождения, теоретические исследования аэродинамических процессов с привлечением математических методов, физическое моделирование, лабораторные и промышленные эксперименты с обработкой данных методами матемапгческой статистики и корреляционного анализа с применением ЭВМ.

Налчные положения, выносимые на защиту:

1. Удельный выход пыли при разрушении угля является мерой оценки его иылеобразующеп способности, обратно пропорциональной затратам энергии на получение единичной массы пыли фракцией < 50 мкм.

2. Адекватное описание интенсивности пылевыделенпя горно-транспортным оборудованием и пылящими поверхностями обеспечивается,если в структуру расчетной модели включены данные прочностных и пылеобразующнх свойств угля или пород осадочного происхождения, технических параметров ГТО и условий,характеризующих распространение пыли от источника выброса (скорость ветровых потоков и защищенность от их воздействия, адгезионные свойства пылевых фракций, продолжительность скольжения твердой и газообразной фаз при перемещешш).

3. Для предупреждения пылеобразовання прн разрушении угольно-поро-. дного массива необходимо оптимизировать энергозатраты в процессах, связанных с его резанием, дроблением, перегрузкой, переизмельчением и встряхиванием, по критерию достаточности степени дробления материала до крупности, определяемой технологией выемки и транспортировки, а также техническими требованиями на готовый продукт, и критерию минимизации удельного выхода пыли.

4. Значительное снижение концентрации пыли (до 50%) в выбросах неорганизованных источников на угольных разрезах достигается за счет управления аэродинамическими потоками в источнике выброса и в зонах, сопредельных с потоком перемещаемого материала, путем применения технических решении, обеспечивающих локализацию источника,снижение объема эжекцпи воздуха падающим материалом и разбавление выбросов до нормативных значений.

5. Из всех применяемых средств обеспыливания технологических автодорог угольных разрезов наиболее эффективны пылесвязывающие вещества (ПСВ) типа уштерсни-Л (летний), уинверснн-В (высоковязкий) и уииверсни-С (северный). Для достижения требуемой адгезионной прочности связи Г1СВ с минеральным материалом оптимальное его содержание должно быть 7-10% массы обрабатываемого слоя износа покрытия.

Достоверность и обоснованность научных положении . выводов и рекомендаций подтверждается:

согласованностью теоретических положений, базирующихся на фундаментальных основах механики аэрозолен и законах дробления, с результатами экспериментальных исследований процессов выделения пыли при разрушении угля и пород осадочного происхождения;

результатами физического моделирования аэродннаднгческих процессов с учетом аэромеханнческого подобия при движении большегрузных автосамосвалов и работе роторного комплекса ;

представительным объемом экспериментальных данных (более десяти тысяч измерений) пылевых и аэрологических сьемок в лабораторных и натурных условиях в течение 1969-1994 гг.;

сопоставимостью и хорошей сходимостью результатов опытно-промышленной проверни разработанных способов и средств с их ожидаемыми значениями, рассчитанными по установленным зависимостям (вероятность 0,95, коэффициент корреляции 0,9);

использованием на разрезах и в проектных институтах разработанных рекомендаций, положительными результатами внедрения научных разработок как на разрезах отрасли, так и на карьерах Балхашского, Джезказганского, Криворожского и Учалинского ГОКов,Соколовско-Сарбанского ГГЮ, ГОП Магнитогорского меткомбинага и пр., обеснеч!нiaîoiЦ1 [х снижение запыленности воздуха на рабочих местах до санитарных норм.

Научное значение работы состоит в создании теоретических и экспериментальных основ оценки пылеобразоваиня осадочных горных пород в технологических потоках угольных разрезов и обосновании комплекса эффективных способов и средств борьбы с пылью, значительно снижающих запыленность воздуха на рабочих местах до санитарных норм. Научная новизна работы:

обоснован показатель* удельных энергозатрат на пылеобразованпе как единой меры сопротивления горных пород и угля разрушению и оценки интенсивности пылеобразоваиня горно-транспортного оборудования в технологических потоках угольных разрезов;

установлены количественные значения удельных энергозатрат ira пылеобразованпе углей месторождений, разрабатываемых открытым способом;

выявлен критерий опттшзацин соотношения компонентов пыле-связывающего вещества - количество парамагнитных центров, определяемое методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР);

разработан метод расчета объемов аспирации на узлах перегрузки с учетом объемной концентрации горной массы в конечном сечении потока;

установлены зависимости интенсивности выделения пыли в атмосферу неорганизованными источниками выбросов .задействованными в технологических потоках разрезов, от параметров ГТО и физико-механических свойств осадочных пород, в том числе их пылеобразующих свойств;

разработана методика и прибор для определения аугогезии пылевых частиц и адгезионной прочности минеральных дорожных материалов, обработанных пылесвязывагощими веществами;

исследованы физико-химические и технологические свойства новых пылесвязывагощих веществ универсин-А.универсин-В.универсин-С и эмульсин на основе уииверсина-А и -В, что позволило обосновать области их применения и нормы расхода для различных типов дорожных покрытии. Практшгеская ценность работы:

разработаны и внедрены пылесвязывающие вещества уииверснн-Л, уни-версин-С и универсин-В (а.с. № 507702, 1214704, 1337526), самоходный поливочный агрегат СПА;

разработаны и внедрены обеспыливающие эмульсии на основе уииверсинов -Л и -В (а.с.№ 916526 и патент РФ № 128679) и механизированный комплекс по их приготовлению;

разработаны,испытаны и частично внедрены комплексы средств борьбы с пылью на роторных экскаваторах типа ЭРП-5000 и ЭРП-5250, включающие устройства для обеспыливания бункеров (а.с.№№ 928032, 1286789), для •очистки запыленного воздуха(а.с.№ 941627, 1099092), пылеподавнтель (а.с.№ 979645), ороситель (а.с.№ 1192859);

разработаны и частично испытаны устройства для обеспыливания бункеров по приемке угля,разгружаемого из автосамосвалов (а.с.№ 1373660, патент РФ № 1701935) на техкомплексах и обогатительных фабриках;

разработан, испытан и подготовлен к серийному выпуску передвижной пылеулавливающий агрегат АПП (а.с. № 1518426);

разработаны методика и прикладная программа оценки пылевых выбросов при взрывных работах на угольных разрезах, позволяющие определять предельно допустимое для взрывания количество ВВ, исходя из размеров сатггарно-защитной зоны, технологии взрывания и места расположения взрываемого блока в разрезе;

разработан метод и прикладная программа расчета всасывающих ас-шграционных воздуховодов переменного сечения с равномерной скоростью всасывания.

Реализация работы. Разработашше инженерные методы, технические средства и технология их применения использованы при составлении проектов разработки угольных месторождении институтами Сибпшрошахт, Карагаддагштрошахт, Гипрошахт и Востсибгипрошахт, а также внедрены 1га угольных разрезах "Нерюнгринский" (ПО Якутуголь"), "Березовский" ("Красноярскуголь") ,"Харанорский" ("Востсибуголь") ."Кедровский","Междуре-

ченскии","Бочатский", "Талдинский" н "Снб|фгш1скш1"( концерн "Кузбасс-разрезуголь")."Восточный","Северный" н "Богатырь" (ПО"Экнбастузуголь"), "Шубаркольскнй" (ПО "Карагандауголь") и др.

Разработаны и внедрены нередвнжной пылеулавливающий агрегат АПП (ПО "Якутуголь), самоходный поливочный агрегат СПА (ПО "Якутуголь", "Кемеровуголь"), установка пылеулавливающая автоматизированная УПА для буровых станков 2СБШ-200Н (ПО "Якутуголь"). Внедрены тшлесвлзьшающне вещества уннверснн-Л, -В, -С (ПО"Якутуголь", "Экибастузуголь", "Кемеровоуголь" к др.),эмульсин на их основе (Учалннскпп ГОК), средства борьбы с пылыо на роторных комплексах типа ЭРП-5250 (ПО "Красноярскуголь","Экибастузуголь"); разработан и внедрен на разрезе "Сибиргинскнй" и в ПО"Экибаетузком1ф" АРМ "Экор" для экологов разрезов и объединения.

Рекомендации по применению комплекса средств борьбы с пылыо на угольных разрезах включены в следующие нормативные документы: "Руководство по борьбе с пылыо на угольных и сланцевых шахтах, разрезах и обогатительных фабриках", "Типовая методика проведения приемочных испытаний средств борьбы с пылыо для роторных комплексов", "Отрасленые методические указания по определению количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу при взрывных работах в угольных разрезах", каталог-справочннк "Оборудование и приборы для комплексного обеспыливания угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик", "Временная инструкция по применению пылесвязывающего вещества уннверсин для обеспыливания автодорог на разрезах",утвержденных Мш{углепромом СССР.

За разработку и внедрение пылесвязывающнх средств типа уннверснн на разрезах автор удостоен 2 ееребрянлых медалей ВДНХ СССР, ему присуждена Премия им.акад.А.А.Скочинского (1991г.).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзных научно-технических конференциях, совещаниях, семинарах и школах: г.Москва(1971г.), г.Челяблнск (1975-1977,1981,1985,1990,1995гг.), г.Сатка (1974г.), г.Снбаи( 1970г.) .г.Кривой Рог( 1976г.) ,г. Коркшго( 1977г.), г.Пермь( 1981,1993г.), г.Кохтла-Ярве(1982г.), .Караганда(1982,1985), г. Якутск(1983г.), г.Апатиты(1985г.), г.Нерюнгри(1984г.), г.Ростов-на-Дону (1991г.), 24 Международной конференция по пиевмоконнозу и охране труд; (Донецк, 1991г. ),научно-техшп1ескнх и ученых советах институтов 1 производственных объединений, в т.ч.: НИИОГР (1970-1995 гг.) МГМИ (1973г. ),МГГУ(1994г. ),СГИ им.В.В.Вахрушева - Уральская ГГУ (1976,1977,1978,1995гг.), Снбгипрошахт, Снбгипрогормаш(1973г.), Карага ндагнпрошахт( 1988г.), ИГД м.А.А.Скочзшского( 1976,1980,1989г.), "Кемеро воуголь", "Экибастузуголь","Челябинскуголь", "Якутуголь" (1974-1994 гг.), ; также на разрезах, где проводились исследования.

Публикации.Содержание диссертации опубликовано в 183 научных рабе тах, из них основополагающими являются 97 работ,в т.ч. 1 монография, 1

брошюра, 2 инструкции, 3 руководства и методики,! каталог-справочник, 49 статей и 20 авторских свидетельств н патентов.

Структура н объем диссертации. Диссертация в виде научного доклада изложена на 48 страницах машинописного текста,содержащего С) таблиц, 9 рисунков и список опубликованных работ из 50 наименований.

Автор с искренней признательностью вспоминает помощь академика РАН В.В.Ржевского, а также выражает глубокую благодарность докт.техн.наук В.А.Галкину за научные консультации при постановке задач исследований и формировании научных положении, защищаемых в диссертации, докт. техн. наук П.В.Бересневичу, В.П.Журавлеву, И. Г. И щуку, С.Хохрякову за полезные советы в оформлении работы, а также канд.техн.паук В.С.Ивашкину, Г.А.Круглову, Г>. Д. Лихареву, И.Ю.Назаровой, М.Т.Осодосву, М.А.Токм^акову, инж.Е.С.Кругловой за помощь в работе.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Проблема охраны труда и атмосферного воздуха при ведении открытых горных работ

Одной из важнейших проблем, от успешного решения которой в значительной степени зависит дальнейший прогресс добычи угля открытым способом, является создание нормальных атмосферных условий труда в разрезах и обеспечение экологического равновесия с окружающей средой, подвергающейся значительному загрязнению. Интенсивность влияния загрязнения па экологическую обстановку в разрезах и прилегающих территориях различна во времени и пространстве и зависит от объемов и технологии ведения горных работ.

С увеличением глубины разреза на 100 м температура воздуха, как правило, повышается на 1-2° С, а скорость его движения уменьшается в 2-7 раз. Оссныо и зимой при температурных инверсиях это приводит к образованию туманов, накоплению в атмосфере разреза пыли и вредных газов, т.е. к прекращению работы и выводу люден из разреза [4,6]. В летний период в кабинах экскаваторов, бульдозеров, автомобилей температура воздуха достигает 35-40°С. При открытых окнах значительно возрастает запыленность в кабинах [1,13].

Выделение пыли на разрезах происходит при всех основных технологических процессах с интенсивностью до десятков г/с (рис. 1) [1,6]. Крупнодисперсные фракции пыли осаждаются внутри разреза, фракции размером менее 50 мкм, как показали наши исследования, выносятся воздушными потоками за пределы разрезов, загрязняя окружающую среду.

Движение воздуха в разрезах определяется в основном двумя факторами: общим синоптическим фоном, формирующим ветровой режим над разрезом, и процессами, развивающимися в самом разрезе, - деформация основного воздушного потока и местные движения воздуха,вызванные неравномерностью нагревают отдельных участков и бортов разреза. От

источник вредаых вьеросов в технологических потоках разрезов

Рис 1

Интенсивность пылевыдегтения: <1 г/с -Q. 1-10 г/с -ф. >10 г/с

взаимодействия динамических и термических сил формируются воздушные потоки, выносящие вредные примеси, образовавшиеся в технологических потока разрезов, в окружающую природную среду. Выполненные специальные исследования на разрезе "Коркилский" и оценка эффективности проветривания разреза "Вачатскнн" показали, что при низких скоростях воздуха малая турбулентность и слабое вихреобразование, выносящее вредные примеси, уменьшают загрязнение окружающей среды, но способствуют накоплению вредных веществ в карьерном пространстве [4].

В связи с неравномерностью распределения по карьеру источников загрязнения и наличием зон рециркуляции с пониженным воздухообменом содержание пыли в воздухе застойных зон превышает предельно допустимые нормы, причем в воздухе рабочих мест, у обочин автодорог, у роторных экскаваторов, буровых станков,как показали исследования, проведенные при участии автора, в 10-100 раз. Дисперсность витающей пыли чрезвычайно высокая: до 90% пылппок имеют размер менее 10 мкм [1,4].

Главной задачей охраны воздушного бассейна от загрязнения является не рассеивание вредных веществ в атмосфере, а сокращение их выброса до допустимых значений ПДК, и решать ее необходимо применением средств пылеподавлешш на источниках пылеобразовання, особенно при работе автотранспорта и роторных экскаваторов, на долю которых приходится до 95% суммарного выделения пыли в атмосферу разрезов [9].

На основе выполненного автором анализа научно-исследовательских, проектно-конструкторских работ, производственного опыта, статистических данных, а также результатов оценки состояния атмосферы в угольных разрезах и на рабочих местах, для разработки способов и средств обеспыливания во всех элементах технолопгческих потоков угольных разрезов выявлен ряд сложных задач,требующих проведения исследований в области генезиса пылеобразовання, пыле- и газодинамшюских процессов, физико-химических условий связывания и удержания пылевых фракции. Кроме этого задачами исследований являлись разработка классификации углей разрезов по пылеобразующей способности, оценка влиянии ГТО на условия пыле-выделешш в процессе эксплуатации, разработка инженерных методов расчета оптимальных параметров средств обеспыливания в технологических потоках разрезов, обоснование выбора и совершенствования, разработка и внедрение эффективных способов и средств обеспыливания и их околого-у коп омическая оценка.

Значительный объем исследований по охране трзда и окружающей среды от вредного воздействия пыли на открытых горных работах выполнен институтами НИИОГР, ВНИИОСуголь, ВНИИБТГ, ВостНИИ, Ташкентским и Карагандинским политехшгческимн институтами,МГИ,ЛГИ, ИГД им.А.А. Скочинского, ИГД Севера, ИГД Минчермета СССР, Унипромедь и др. институтами. Анализ исследований показал, что способы и средства борьбы с пылыо на источниках пылевыделення,разработанные для рудных карьерой, требуют сложной организации работ при вледрешш л недостаточно

эффективны для нормализации пылевой обстановки на рабочих местах в разрезах и в окружающей среде из-за специфичности фнзнко-механичсскпх свойств осадочных пород и угля. Это обуславливает необходимость дальнейшего развития и совершенствования способов и средств борьбы с пылью на источниках ее образования в разрезах для решения проблемы охраны труда и атмосферного воздуха при ведении открытой угледобычи.

Сложность решения этой проблемы обусловлена как технологическими, так и естественными факторами. К технологическим относятся система разработки месторождения (высота уступов .количество и месторасположение рабочих и нерабочих горизонтов, площади обнажении, внутреннее или внешнее отвалообразование.колшество забоев по добыче угля и вскрыше, тип и параметры горно-транспортного оборудования, объем и параметры буровзрывных работ,глубина, иигрина и длина разреза и пр.). К естественным

физико-механические (предел прочности при одноосном сжатии, динамический модуль упругости, естественная влажность, плотность, пористость, сцепление, угол в1гутреннего трения, абразивность и др.) и иылеобразующие свойства пород и угля, естественная трещиноватость, орография местности,гидрометеоусловия (температура и влажность воздуха, скорость ветра и радиационно-тепловой режим, количество и частота осадков), шдрогеолопгческие данные о месторождении и пр.

Для создания комплекса способов и средств обеспыливания технологических процессов, а также для оценки воздействия угольных разрезов на окружающую среду при ншшчпи сложного разнообразия условий образования и выделения пыли на различных стадиях разрушения и переработки горной массы в технологических потоках разрезов необходима интегрированная оценка пылеобразующей способности горных пород угольных месторождений в зависимости от их лнтотнпа, технологических и естественных факторов, определяющих специфику источника выброса пыли и распространения пылевого аэрозоля у источника и в окружающей среде.

2. Оценка пылеобразующей способности углей на разрезах

Вопросами пылеобразования при разрушении углей в шахтах занимались известные отечественные и зарубежные ученые: Барон Л.И., Бурчаков A.C., Гращенков Н.Ф., Докукин A.B., Журавлев В.П., Забурдяев Г.С., И щук И.Г., Kirpiffl Б.Ф., Кудряшов В.В., Медведев В.Н., Никитин B.C., Поздняков Г.А., Позин Е.З., Усков В.И., Феськов М.И., Чемсзов E.H., Сакур П.К.,Синна А.К., Дас Б., Плаше Ф., Мюллер Ф.А., Бройер X. и др. При открытой угледобыче вопросам пылеобразования посвящено значительно меньше работ. Авторы их ( Ивашкин В.С..,Ищук И.Г.,Круглов Г.А.,Лихарев Б.Д..Назарова НЛО., Осодоев М. Т.,Токмаков М.А.,Усков В.И. и др.) основное внимание обращали на последствия пылеобразования и, соответственно, на разработку способов и средств борьбы с пылевыделением.

Обзор научных публикаций по оценке пылеобразовання шахтоплаетов,выполненный в процессе анализа возможности использования имеющихся методических подходов и результатов исследований применительно к угольным разрезам показал, что существующие методики и зависимости, предлагаемые авторами для оценки гпллеобразоиання н пылевыделення, основаны на использовании эталонного режима разрушения углей (комбайном 1ГШ-68 со скоростью подачи 0.05 м/с) при мощности пласта в 1м и скорости движения воздуха 1 м/с [40] и не могуг быть приняты для открьггых разработок.

Поскольку технология открытых горных работ, физико-механические свойства угля и горных пород на разрезах значительно отличаются от подземных из-за отсутствия горного давления, ударов,выбросов и практически метановыделення,необходимо было обосновать реальные пути подхода к оценке пылеобразовання на разрезах. Помимо эрозионной деятельности ветра, солнечной радиации л осацков,разрушение угля л горных пород на разрезах осуществляется мощным ГТО, используемым в технологических потоках, взрывчатыми веществами, механическим дроблением н измельчением на последующих стадиях переработки. Исследования свидетельствуют, что в однородных трещиноватых породноугольных массивах природное содержание мелочи не превышает 1-2%, остальная масса мелочи образуется при взрывании (- 40%) и вторшгном дроблении (~ 60%).

Усилия,передаваемые породе в реальных технологнчесшЕх процессах, во много раз превышают значения прочности пород (без этого условия невозможен был бы сам процесс рмрушення) и оцениваются количеством энергии, которое. необходимо затратить, чтобы произвести соответствующее разрушение [41]. Принципиальная особенность энергеэтгческого подхода к проблеме разрушения заключается л простоте определения начальных н конечных показателен процесса. В отлпчке от других теорий прочности оценка расхода подведенной энергии и гранулометрического состава продуктов разрушения не представляет особых трудностей и с помощью современных средств может быть осуществлена вполне корректно.

Прн оценке разрушения горных пород под действием механических нагрузок получили широкое практическое применение теории хрупкого н квазихрупкого разрушения и энергетическая теория прочности в виде законов дробления. Используя законы дробления в качестве методической п расчетной основы энергетического подхода к оценке сопрогивляемости пород разрушению, автор опирался на основное положение концепции квазлхрупкого разрушения, согласно которому удельная поверхностная энергия есть физическая константа матерпала.Алализ законов дробления свидетельствует о том,что при физическом единстве описываемых процессов разрушения наблюдается различие в количественных зависимостях, объясняемое масштабным эффектом. При крулнокусковом дроблении, для которого наиболее удобной формой выражения связей является закон Киршгчева-Кнка, размеры дефектов и мнкротрещпп малы по сравнению с

размерами кусков породы. Более тонкое измельчение, когда размеры дефектов соизмеримы с размерами частиц, создаст малое количество дефектов в разрушаемом объеме. Поэтому раскрытие новых поверхностей, как отмечает нроф.И.А.Тангасв,может идти с включением дефектов более низкого порядка,требующих более высоких разрушающих напряжений. При избытке подведенной энергии вероятно массовое зарождение и развитие трещин на дефектах структуры, чем н объясняется мелкое диспергирование породы в области непосредственного контакта с источником воздействия. Ударный способ разрушения наиболее распространен в процесах горной технологии (бурение, взрывание, перегрузка горной массы, дробление и пр.). Главной особенностью ударного способа разрушения является очень малая длительность и весьма быстрое, почти мгновенное возрастание нагрузки до высокого уровня, а затем быстрое ее уменьшение.

Анализ методов динамических испытании горных пород показал, что для оценки пылеобразутощеп способности углей пригодны методы, связанные с характеристикой продуктов разрушения [41]. Детальное ознакомление со всеми этими методами позволил сделать заключение о том, что для этой цели более пригоден метод падающего груза, поскольку вешггнна энергии ¿дара характеризует сопротивляемость материала динамическому разрушению достаточно объективно и пригодна для оценки дробимости. При оценке пылеобразующей способности угля выход пылевой фракции крупностью < 50 мкм, как показали исследования, незначителен даже для слабых по прочности углей. Поэтому, исходя из серии контрольных испытаний, проведенных автором, а также последних результатов исследований проф.М.М.Протодьяконова (младшего) по корректировке метода толчешш для оценки крепости горных пород, принято число ударов в серии испытаний равным пяти.

В основе методики оценки пылеобразующей способности углей разрезов используется методика определения крепости углей, позволяющая оценить энергетически их хрупкую прочность (твердость) и баз1груюш,аяся на известной закономерности Рнттингера. Отличием предлагаемой автором методики является методическая ' корректировка, исключающая демпфирующий Э(]х])ект и перепзмельченне пыли после серии ударов, и оценка величины вновь образованных поверхностен количественным выходом мелких классов в продуктах разрушения. Такой прием физически оправдан преобладанием вновь образованных поверхностей в этих классах [41].'В основе методики лежит условие постоянства соотношения масс порции угля (50 г) и груза (2,4 кг), обусловленное как требованиями ГОСТа 21153.175, так и доказательством Н.И.Давнденкова: "для сравнимости действия объемных сил инерции (при одинаковой в момент удара скорости) ударяющая масса должна быть пропорциональной его объему (при испытаниях с приложением динамической нагрузки)".

Коэффициент пылеобразовання определяется по формуле [41]:

кп = шо / mo, ( 1 )

где Кп - коэффициент пылеобразовання, характеризующий выход пыли фракцией < 50 мкм ш J кг }тля, г/кг; то - масса образовавшейся пыли крупностью < 50 мкм, мг; Мо - исходная масса разрушаемого материала, г.

Если при испытании масса навески берется не равной 50 г, то необходим ввод поправочного коэффициента, корректирующего пропорциональность объемных сил инерции ударника с исходной массой:

а = Мо/ Mi , (2)

где а - коэффициент пропорциональности, Mi - масса разрушаемого угля, г.

Среднее значение коэффициента пылеобразующей способности из каждой серии разрушения образцов данной марки угля принимается за характеристику его пылеобразуюгцей способности:

н п

К„ = ( £ Кп + . . . + ZK„ )/ (n-ш), г/кг, (3)

i =1 i =1

где i ... п - число серий разрушения образцов угля; 1 ... m - »шело порций образцов угля.

Удельное энергопоглощение оценивается но формуле:

eso = А,к / Шо = А,к / (К„ • a' Mi ) , (4)

где в50 - удельное энергопоглощепие угля при разрушении до фракций крупносгыо < 50 мкм, МДж/т; Al= Mr-Иг - работа, совершаемая при одном ударе груза, Дж; Мг=2,4 - вес сбрасываемого груза, кг; Нг= 0,0 - высота сбрасывания груза, м; к - число сбрасываний.

Среднее значение энергозатрат на получение 1 г пыли крупностью < 50 мкм из каждой серии разрушения образцов данной марки угля принимается

за величину удельного эпергологлощения Cso для характеризуемого угольного пласта

11 Г)

eso= ( Е eso + . . . +2 eso)/ (n-m), мдж/т, (5)

i =1 i -1

Вышеописанная методика была использована для оценки пылеоб-разующей способности углей, добываемых открытым способом в России и ближнем зарубежье. На графике (рис.2) представлены результаты анализа

полученных данных в шгде зависимости Kn—f(Qso), свидетельствующей об обратнопропорцпоиальной связи между коэффициентом пылеобразования и удельным энергопоглощением : чем меньше энергопоглощаемость породы при разрушении, тем выше ее пылеобразующая способность. Номограмма позволяет учитывать изменения влажности угля на нылеобразованне.

Рис.2. Зависимость пылеобразующеи способности углей от удельного

энергопоглощения и влажности (1-7-разрезы, соответственно Бандуровский, Павловский, Березовский, Бородинский, Харанорский, Бачатский и Нсрюнгрннский)

Результаты исследовании показали, что пылеобразующая способность углей, существенно различающихся по сопротивляемости ударному разрушению, имеют значительное отгапше, но для каждой марки, угля довольностабильна. Диапазон изменения коэффициента пылеобразовакип колеблется от 2.8 до 130 г/кг,а удельное энергопоглощение от 260 до 12.7 МДж/т.

На основании результатов испытаний автором разработана классификация углей разрезов по пылеобразующеи способности (табл.1) в соответствии с общим принципом построения горнотехнологнческих классификаций, сформулированным ггроф.Бароном Л.И.[41]. Данные по пылеобразующеи способности углей были использованы для разработки методики расчета интенсивности выброса пыли от ГГО и взрывных работ.

3. Разработка методики расчета интенсивности выброса пыли неорганизованными источниками Мощность выбросов пыли неорганизованными источниками, расположенными в разрезе,зависит от фнзико-мехашпеских свойств и технологии разрушения горных пород, параметров транспортно-перегрузочных операций, гидрометеорологических особенностей регионов размещения разрезов и изменяется от миллиграммов до десятков грамм в секунду [40].

Количество пыли, которое может попасть в органы дыхания как в рабочей, так и селитебной зонах, обусловлено степенью переизмельчения угля (породы). Кроме того,чем мельче уголь,поступающий из забоя, тем больше мелких фракций поступает на обогатительную фабрику, ТЭС, что приводит к увеличению затрат на технологические процессы, связанных с дополнительной обработкой пылевой фракции. Необходимость в информации об интенсивности пылеобразовання в элементах техно-

логических потоков и фракционном составе образующейся пыли возникает при выборе технологии ведения горных работ, разработке природоохранных мероприятий, обосновании способов и средств борьбы с пылыо, установлении допустимых нормативов выброса пыли и пр.

В применяющихся для горных предприятии методиках расчета интенсивности выбросов неорганизованными источниками,разработанных институтами НИПИОТстром, ВНИИОСуголь и др., используется практически одинаковый методический подход - расчет количества пыли, выделяющейся в единицу времени, по производительности технологического оборудования н площади поверхности обнажения горних пород, подвергающихся ветровой эрозии, с введением коэффициентов, характеризующих долю пылевой фракции (например, для всех марок угля К1=0.03) и долю пыли, переходящей в аэрозоль ( для углей К2=0.02) . Однако эти методики имеют ряд недостатков , которые не позволяют надежно оценивать источники иылевыделения на угольных разрезах [35,40]:

а) учет влажности материала только до 10% ( фактически уголь и породы имеют влажность до 50%). Тогда как следует учитывать не саму влажность, а ее потерн из горной массы;

б) принятие удельной сдуваемостп всех углей равной 0,1 мг/м2с, в то время как эти значения могут достигать 20 мг/м2с и более в зависимости от лнтотина угля (аналогично - для пород);

в) определение величины удельного пылеобразовання в этих методиках в зависимости от типа горной техники, а не условий разрушения;

г) максимальная грузоподъемность автомобилей, учитываемая в вышеназванных методиках, составляет 40т, фактически до 170-180т и т.д.

Исходя из этого, необходима корректировка методик особенно в расчетах интенсивности иылевыделения при транспортировке и хранении горной массы. Для расчетов пылевыделения источников в технологических процессах, связанных с разрушением горного массива (бурение, взрывание, экскавация, перегрузка, дробление) предлагается иной методический подход энергетический.Сущность этого метода заключается в том, что при производстве горных работ комплектом технологического оборудования, как известно, необходимо затратить оптимальное количество энергии па дробление массива до требуемого граггулометрнческого состава горной массы, на выемку, погрузку, транспортировку и укладку ее в отвал (склад). При этом энергия расходуется на совершение полезной работы но переводу объекта приложения энергии (горного массива) из одного состояния в другое, а также на преодоление сопротивления в рабочих органах машин. Расход анергии зависит от мощности технологического оборудования и свойств горной породы. Часть энергии, расходуемой при ведении горных работ и идущей на изменение состояния разрабатываемого массива, как бы "поглощаемая" горной породой в процессе производства, называется технолопгческим энергопоглощеннем.

Поскольку энергопоглощснне (Б,МДж/т), в отличие от факт1гческого расхода энергии,возможно рассчитать в каждом технологическом процессе,напрашивается вывод об использовании для количественной оценки выхода пыли в этом процессе велшпшы удельного энергопоглощення (взо) на разрушение горных пород до фракции определенного размера :

О = 103 е Кэ Крп О/в50,кг/с, (6)

где Кэ - коэффициент,учитывающий эффективность улавливания пыли очистными устройствами; Крп - произведение коэффициентов, характеризующих распространение пыли от источника выброса (табл.2) [35,40].

В работах проф.Ю.И.Аннстратова, И.А/Гангаева и др. ученых даны методические пути расчета энергопоглощення в технологических потоках на открытых горных работах. Использование предложенных ими зависимостей по расчету энергопоглощення при разрушении горных пород позволило автору разработать методику для расчета интенсивности нылевыделсшш неорганизованными выбросами в технологических процессах, связанных с разрушением горных пород.

В таблице 2 приведены расчетные зависимости для определения • интенсивности пылевыделения основными источниками неорганизованных выбросов иа угольных разрезах [40]. Результаты расчетов получили подтверждение достаточно высокой сходимостью с экспериментальными значениями по результатам пылевых съемок на разрезах Кузбасса, Красноярского края и др. при адекватности уравнений экспериментальным данным на

уровне значимости а = 0.05.

Расчет мощности выброса пыли при буровых работах (Об), выполненный по предлагаемой методике (табл. 2) на основании исходных данных по разрезу "Степной" ПО "Экибастузуголь": буровой станок 2СБШ-200Н, (1с = 214 мм, иб =29 м/с, Не =12 м, горная порода-песчаник на карбонатном цементе (предел прочности при одноосном сжатии 5сж = 80 МПа, модуль упругости Е = 34000 МПа, в50= 57 МДж/т), Кб = 1,0(по В.К.Олейникову для станков типа 2СБШ-200) ,к.п.д. средств пылеулавливания бурового станка по фракциям < 50 мкм Т1б = 0,85, средний диаметр частиц продуктов разрушения (по И.А.Тангаеву для долот диам. 214 мм) (1ш =3,6 мм, выход горной массы со скважины Ус=588 м3, коэффициенты Я1 н- а4 =1, определил следующее : М-1-М-802-29-588 0.15 ^(214/3.6)

Об = - = 0.34 г/с

3.6 34000 12 57 .

Выполненные (по В.С.Никитину) расчеты интенсивности пылевыделения по материалам пылевой съемки запыленности воздуха на расстоянии 50 и 100 м от этого бурового станка дали значения, близкие к рассчитанным: = 0,32-0,35 г/с. Методика же ВНИИОСугля дает результаты, заниженные на

Таблица 2

РАСЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ ВЫБРОСА ПЫЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ОГР

Наименование процесса Интенсивность выброса пыли (г/с)

Буровые работы Г _ оьагснсцк&б!* (1-«J6)UbVc 1% (dc/dui) 6 3.6 E e50 He

Взрывные работы

gtt 2 E e5o

Экскаваторные работы c _ а,ага,а5к»Ук p hP (1-7п) c.50 т-р

Перегрузка, выгрузка г/м Gn= а1ага4а5абЬп(;1-^п) Пп/з.бе5о

Транспортировка автосамосвалами GQ=a,a2Ua he Б n*U - ^á)lo6+а4а5 C1 <(, Kn F(1-i£) 1o'

Транспортировка х/д вагонами С-ж = Q<Q5 С, ^ F xí, пж

Транспортировка ленточными конвейерами G^c^a^as ^ ba U^kí, СЧ ~ 105

Поверхностная эрозия (схла-ды, отвалы) Gc = a5 F я/ kn C.1 - ^O Go = a,qza5 <{' F Kn (1- 7.0)

, /( Обозначения > 7 & » •'?в1|? л,>7ш »,7о" эффективность средств пылеподавления, доли вд. ; Зс- диаметр скважин, ммДь - скорость бурения,м/ч; % - плотность породы (угля),т/м.; 01- коэффициент, учитывающий изменение влажности породы (угля); <3г- коэффициент,учитывающий влияние скорости ветра на источник выброса; = 0,5-0,7 - коэффициент, учитывающий обводненность скважин и увлажнение забоя; (З4- коэффициент,учитывающий степень защищенности источника выброса от внешних воздействий; (З5- коэффициент, учитывающий крупность материала; Об - коэффициент, учитывающий высоту пересылки; Кь, Кв.Кэ.Ка - коэффициенты пропорциональности ; б>сж, бр - пределы прочности породы (угля) на сжатие, разрыв, МПа;с!ш- средний диаметр штыба/мм;вьо- удельное энергопоглощение горной породц при разрушении до фракции менее 50 мкм, МДх/т; Не-глубина скважины,м ;Х- длительность эмиссии пыли при взрывных работах, с; Ч/в - объем взрываемой горной массы, м;1)о- средний размер отдельно-стей в массиве,м ; с1 - средний размер куска, м; Г1б - производительность станка по бурению, м^/ч; Пп- производительность по перегрузке, т/ч; V*- объем выгружаемой/горной массы, м; Ьр- высота разгрузки, м; Тр - время разгрузки, с; Кп- коэффициент.учитывающий содержание фракций пыли крупностью < 10 мкм; Сч- коэффициент, учитывающий скорость движения транспорта; Ц.' - удельное пылевыделение с поверхности материала, г/м2-с; Вл- ширина ленты конвейера, ч; 1.к- длина конвейера,м;

Я - площадь пылящей поверхности, м ; 11с| - скорость движения автомоби-ля.м/с; Ье- высота слоя пыли в покрытии,м; & - ширина шин,м; Пк- число колес автомобиля; Пщ - количество вагонов.

50 % (О^ = 0.217 г/с), экспериментальные значения по данным НИПИОТстрома в аналоппшых условиях составляют 0.33 г/с.

Предлагаемый метод оценки мощности выброса неорганизованными источниками позволяет на стадии проектирования разрезов и разработки проектов предельно-допустимых выбросов (ПДВ) прогнозировать по имеющимся исходным данным (характеристика физико-механических свойств угля и пород, тип технологического оборудования, месторасположение ГТО в разрезе) валовый и удельный выброс пыли в зависимости от принятой системы разработки и выбранного технологического оборудования.

4. Обоснование метода выбора способов и средств борьбы с пылью на разрезах

Практика ведения открытых горных работ и научные исследования показывают,что эколопгчески чистая технологи« разработки месторождений полезных ископаемых имеет место лишь при обеспечении санитарных норм содержашш вредных веществ как на рабочих местах в технологических потоках,так и в окружающей природной среде.Предупреждение и ограшгченпе поступления в атмосферу разрезов взвешенных частиц,образующихся в результате процессов разрушения, перегрузки, встряхивания горной массы, ветровой и водной эрозии обнаженных поверхностей горных пород, автором рекомендуется осуществлять путем выбора способов и средств борьбы с пылью на основании комплексной оценки условий пылеобразовання и дальнейших путей поступления пылевого аэрозоля в рабочую зону и окружающую природную среду. В основе предлагаемого метода используются исходные данные о технологическом грузопотоке (производительность - (),

энергопоглощенне - 8 н скорость разрушения - 1Лр , параметры ГТО - П), фнзико - мехашгческих свойствах горной породы (предел прочности на

сжатие - 8сж и разрыв - 5р, модуль упругости - Е, литотнп - У , влажность - XV , удельное энергопоглощение - в5о), метеоусловиях (скорость Ш и направление ветра Ав , интенсивность солнечной радиации ^ , количество осадков <Зо , температура Тв и влажность \Ув воздуха, давление Рв ). Основная идея, положенная в основу метода, -снижение до минимума энергозатрат на разрушение угля и пород в технологических процессах, связанных с резанием, дроблением, перегрузкой, истиранием, сдуванием, переизмельчением, встряхиванием и пр., путем нх оптимизации по критерию достаточности степени дробления материала до крупности, определяемой технологией выемки и транспортировки,а также техническими требованиями на готовый продукт,» критерию минимизации удельного выхода пыли.

Метод описан автором в виде алгоритма (рис.3), определяющего основные этапы решения задач, поставленных перед проектировщиком или экологом предприятия по эколопгческой оценке проектируемых или действующих технологических потоков пр» разработке утл я открытым способом и использованию наиболее эффективного комплекса способов п средств

ВЫБОР СПОСОБА И СРЕДСТВ БОРЬБЫ С ПЫЛЬЮ

/Способы борьбы с пылью технологические пылеподавление пылеулавливание

^Средства борьбы с пылью механические химические индивид, защиты

Параметры средств борьбы с пылью

С

НАЧАЛО

( Данные о физико-механических

свойствах горной массы бсм.бр. $>. Е>УУм, Ы, Кп.е-5о

У

( Данные о технологическом грузопотоке

б, £о, и, (КМ, Й), ¿^РП

Данные об источнике пылеобразования £и,Ив,иР, 2) , К

Определение количества образующейся пыли

50

Прогноз количества выделяющейся пыли

Ъ = Юг£ Кэ Ксп а/е5о

Расчет модели распространения пыли

н

^ <лМ г Н 1 Не"

1

4-

СГ

Расчет параметров систем борьбы с пылью

-ч

/ Данные о

' метеоусловиях

Рис. 3

борьбы с иылыо, обеспечивающих экологически чистое производство. Логический путь выбора эффективного и наиболее приемлемого для условий пользователя способа и средства обеспыливания любого из элементов технологического потока вытекает из анализа уравнений как общего вида (G), так и описывающих зависимость интенсивности пылевыделения при всех прочих технологических процессах угольных разрезов (таблица 2), связанных с разрушением осадочных пород и угля при их выемке, хранении, транспортировке и переработке.

Зависимости, представленные в табл.2, определяют конкретные пути снижения интенсивности пылеобразования источниками неорганизованных выбросов (ГТО) в разрезах - уменьшение до минимального значения числителя путем активного воздействия на составляющие его параметры.

Анализ зависимостей, характеризующих эрозионный унос пыли ветровыми потоками при движении транспортного средств (автомобили, я:.д.вагоны, ленточные конвейеры) или с обнаженных поверхностей уступов, угольных складов и отвалов, свидетельствует о том, что максимальное снижение поступления пыли в атмосферу может быть достигнуто при минимуме открытых для внешнего воздействия (ветра, солнечной радиации, осадков) поверхностей,поэтому с экологической точки зрения более рациональна технология ведения открытых горных работ с уменьшенной площадью рабочих зон и оставляемых без рекультивации отработанных поверхностей бортов разреза и отвалов.Основываясь на понятии "удельная рабочая площадь"(площадь рабочей зоны на 1 м3 емкости ковша экскаватора), введенном докт. техн. паук В.А.Галкиным, и его рекомендациях в отношении оптимальной величины удельной рабочей площади для экскаваторно -автомобильных комплексов (ЭКГ-5 + БелАЗ-540 и ЭКГ-20 + БелАЗ-7521) -от 300-500 до С000 м2/м3, при проектировании разреза необходимо ориентироваться на эти значения как одном из ограничивающих факторов эколопгческой экспертизы.

Снижение производительности ГТО ( по бурению Пб , перегрузке Пч и экскавации Пэ ), а также, например, скорости бурения (Ue ) и удельного выхода горной массы с пог.м скважины (Vc/Hc ),скорости движения автомобилей, ж.д.вагонов и конвейеров, являются эффективными мерами по снижению выброса пыли в атмосферу, но при этом ухудшаются технико-эко-номическне показатели эффективности работы разрезов, что естественно недопустимо. Поэтому на стадии выбора технологического оборудования и оценки воздействия на окружающую среду альтернативных вариантов систем открытой разработки следует принимать те из вариантов, при которых обеспечивается минимум удельных выбросов пыли на 1 т добычи.

Для примера рассмотрим возможные варианты выбора способов и средств борьбы с пылыо с учетом всех элементов технологического потока, например, транспортной системы разработки с выемкой угля экскаваторами цикличного действия.

Буровые работы: увлажнение штыба (ai), защита источника пылеобра-зования и пылевыделения от ветрового воздействия (аг) повышение эффективности систем пылеулавливания и очистки запыленного воздуха

(Г)б), увеличение крупности скола буровым долотом (dш), уменьшение диаметра (de) скважины ( физико-механические параметры принимаются исходя из условий места реализации разработки).

Взрывные работы: увлажнение взрываемого массива (ai), взрывание во время невысокой ветровой активности (аг) небольших объемов (Vb), применение эффективных средств пылеулавливания (Т|в) или обводненных скважин (аз), повышение среднего размера куска во взорванной горной массе (d), уборка со взрываемого блока или связывание (брикетирование) уловленной буровой пыли.

Экскаваторные работы: увлажнение горной массы (ai), медленная выгру-зка горной массы из ковша (Vu/Tp), оптимальная крупность куска (as), минимальная высота разгрузки (hp ).

Транспорпгровка автомобилями: увлажнение или связывание пыли в слое износа покрытия автодороги (ai),снижение скорости движения (Ua), уборка слоя износа покрытий (he), предотвращение сдувания пыли с перевозимой горной массы (q\ Т|а), уменьшение поверхности пылящего груза (F).

Разгрузка автомобилей: увлажнение (ai) горной массы с максимальными размерами крупности кусков (а5), разгрузка в защищенном (Н.4) от ветра укрытии (аг) с минимальной высотой разгрузки (аб) и невысокой скоростью (Пч), применение стационарных систем пылеулавливания и очистки

выбрасываемого запыленного воздуха (Т|п).

Склады угля (породные отвалы): обеспечение протнвоэрознонной устойчивости поверхности горной массы (ai, аг, q',T|c), с минимальным содержанием пылевой фракции (as) на небольшой площади размещения (F).

Реализация перечисленных рекомендаций может осуществляться путем профилактики источников выбросов, их локализации и ограничения, пылеподавления или разбавления эмиссии вредных выбросов,перехода от традиционных технологий ведения горных работ на новые, позволяющие уменьшить число перегрузок горной массы, энергопоглощение па разрушение и переизмельчение. Предлагаемый автором комплекс научно-обоснованных и внедренных на разрезах отрасли способов и средств борьбы с пылыо способен стать исходным материалом для проектирования и создания экологически чистых разрезов. Выбор оптимального соотношения путей достижения экологической чистоты, высокой производительности вскрышных

и добычных работ при низкой себестоимости технологических процессом ншшется основной задачей научных исследований и конструировании новой техники, а также проектирования технологии горных работ.

5. Исследование и разработка способов и средств борьбы с пылыо в технологических потоках разрезов

Из-за разнообразия процессов пылеобразовання в технологических потоках разрезов в настоящее время не представляется возможным предложить единый унифицированный способ пли средство борьбы с пылыо. В связи с этим,исходя из указанных положений, рассмотрим конкретные пути реализации рекомендаций по обеспыливанию, разработанных с участием автора, применительно к элементам технологии открытой угледобычи.

5.1. Работа бульдозеров

Пылеобразование при работе бульдозеров имеет место irpn зачистке давно вскрытой и разрыхленной поверхности породно-угольного массива, отва-лообразованнн или складировании разрушен ной горной массы. Обычно в этих условиях для борьбы с пылыо на рабо'пк местах применяют хорошую герметизацию кабин и кондиционирование. При необходимости осуществляется орошение горной массы водой или снегом [26].

На угольном складе ОФ "Нерюнгрииская" при участии автора реализовано устройство для борьбы с пылыо на бульдозерах типа Д-155А н Д-355, представляющее собой экран, направляющий воз душный поток вверх от вентилятора охлаждения двигателя, выбрасывающего этот поток воздуха через радиатор к отвалу.Без экрана поток отражается наружной поверхностью отвала и взметывает из-под него пыль. Использование экрана значительно уменьшает взметывание пыли, запыленность на расстоянии 50 м от бульдозера снизилась с 116 до 12 мг/м3 .

5.2. Буровые работы

Как в цикличной, так и непрерывной технологиях ведения горных работ на разрезах подготовка горных пород к выемке осуществляется с помощью буровзрывных работ. Практика эксплуатации систем пылеулавливания буровых станков 2СБШ-200, ЗСБШ-200, 4СБШ-200, 5СБШ-200 и др. показала, что эти системы имеют недостаток - невозможность использования при бурении сложно-структурных пластов и наличии обводненных пород, когда рукавные фильтры практически выходят из строя. Этот недостаток удалось устранить за счет применения унифицированной системы пылеулавливания (УГ1А) конструкции НИИОГР, снабженной механизмом управления заслонками в системе воздухораспределення, работающими по сигналам дат'шков давления воздуха и датчиков влажности воздушнонылевого потока. Система включает в себя пылепрнемннк с полным отводом буровой мелочи,три ступени очистки запыленного воздуха (осадптельная камера, циклон с обратным конусом В ЦП Ш ЮТ, рукавный фильтр и байпас для повышения эффективности улавливания мелких фракций за счет возврата части запыленного воздуха на 1 н 2 ступени очистки, исключения рукавного

фильтра из системы очистки при бурении влажных пород. Внедрение УПА на станках типа 2СВШ-200 проведено на разрезе "Нерюнгрннскнй", эффективность пылеулавливания составила 99.2 % [24].

Значительное влияние на кпд средств пылеулавливания оказывает количество и фракционный состав продуктов разрушения. Долота ДР160 н ДР244 конструкции НИИОГР, оснащенные пространственно распределенными резцами с глубиной резания ~ 20 мм при одинаковых скоростях вращения с серийно выпускаемыми долотами,позволяют уменьшить выход бурового штыба мелких фракций в 1,5-3,5 раза. Это повышает эффективность даже серийных средств пылеулавливания буровых станков.

Одним из путей снижения вторичного пылеобразования при буровых работах, как показали исследования, проведенные при участии автора, является обеспыливание бурового штыба с помощью снега,воды, раствора СаС12 , универсина и др. Кабины машинистов буровых станков рекомендуется оборудовать кондиционерами типа КТА2-0,8Г-02 Краматорского завода "Кондиционер", рчищающнх воздух от пыли до 98% [11,38].

5.3. Взрывные работы

Взрывные работы на разрезах - самый мощный периодический источник выделения пыли и газа в атмосферу. Максимальный объем одновременно взрываемой горной массы достигает 500 тыс. м3 , а количество взрываемого ВВ - 500т,что приводит к поступлению в атмосферу разреза и окружающую природную среду до десятков тонн пыли [16]. В результате выполненных при участии автора исследований на разрезах "Коркинскин", "Восточный","Центральный", "Кедровскнй","Моховский" установлено, что физико-механические свойства горной массы предопределяют величину удельного выхода пыли при взрывании: чем выше категория пород по взрываемостн и меньше нарушен трещпноватостью массив, тем больше величина удельного выхода пыли. Этот показатель в 3-4 раза выше для трудновзрываемых пород,чем для легковзрываемых, из-за увеличения удельного расхода ВВ (удельного энергопоглощения) на единицу объема горной массы, а отсюда и большей степенью переизмельчения околоскважшшого массива. Установлена зависимость удельного выхода пыли от расхода ВВ, которая подчиняется экспоненциальному закону [29]:

д =0.002ехр(3,37Кр Л - 0,47), кг/м3 , (8)

где Д - удельный расход ВВ, кг/м3; Кр - коэффициент, учитывающий ра -ботоспособность применяемого ВВ, по сравнению с граммонитом 79/21.

Формула действительна при значениях А > 0,2 кг/м3 , корреляционное отношение равно 0.925, ошибка аппроксимации 9.83.

Результаты анализа влияния горно-технических факторов на удельный выход породной пыли при взрывных работах представлены в табл.3.

Таблица 3

Ф актор Зависимость удельного выхода пыли от факторов, кг/м3 Корреляционное отношение Ошибка аппроксимации, %

1. Выход горной массы Ус с 1п.м. 3 скважины, м 2.Глубина скважины Не ,м 3. Относительная длина забойки 13 4=25-0,61 Ус +0,006 Ус2 4=104,4-12,135Нс+0,39211с2 4=71,16-04,35 Г3+17,37 Г32 0,991 0,949 0,875 0,847 10,75 20,8

Институтами ВНИИБТГ, КГРИ, НИИОГРом и другими разработаны и испытаны более десятка различных организационных мер,технологических н инженерно-технических способов и средств по профилактике, ограничению распространения пылегазового облака, пылеподавленшо в момент взрывания и после. Однако, несмотря на достаточную эффективность этих способов и средств, из-за трудоемкости, дороговизны и недостаточной требовательности органов, ведающих экологическим контролем, для борьбы с пылыо прп взрывных работах в настоящее время,к сожалению, практически ничего не применяется. Прп взрывных работах при участии автора апробированы и рекомендуются для использования на угольных разрезах ряд способов борьбы с пылью, не допускающих значительного перензмельчения разрушаемых горных пород и обеспечивающих связывание образовавшейся пылевой фракции [16]:

- взрывание зарядов ВВ в скважинах с воздушными промежутками с целыо обеспечения равномерного разрушения горного массива;

- взрывание угольного массива в режиме рыхления с последующим гравитационным увлажнением разрыхленного угля летом холодной, а зимой подогретой до 20-50°С водой и рассолами или СаС12 с добавками смачивателя ДБ или еннтаиола;

- взрывание с применением внешней ( с удельным расходом воды 1,4 кг/м3 взорванной массы), внутренней ( с удельным расходом 0,8 кг/м3) гидрозабоек и иесчано-глшшстых забоек скважин;

- взрывание высоких уступов (от 30 м и более), снижающих высоту подъема пылегазового облака в 1.15-1.3 раза по сравнению с обычными;

- взрывание в условиях зажатой среды ( например, на неубранную горную массу шириной не менее 20 м),что значительно уменьшает вторичное пылеобразовашге.

5.4. Экскаваторные работы

Борьба с пылыо при работе экскаваторов осуществляется путем очистки воздуха,поступающего в кабину- машиниста,кондиционирующими установками

типа КТА 2-0,8Г-02 и КС-4,5Б с фильтровальными приставками, а для предотвращения загрязнения окружающей среды - с помощью орошения и предварительного увлажнения горной массм[11,39].На роторных экскаваторах и комплексах,как показали иследования НИИОГР, ИГД нм.А.А. Ско-чинского,КО ВостНИИ, рекомендуется применять также аспирацию н пылеулавливание в узлах дробления и перегрузки [23].

Гравитационный метод увлажнения горной массы и массива рекомендуется применять при экскавации сыпучих,рыхлых и горелых пород, а также углей,длительно подвергавшихся выветриванию.Сущность метода заключается в том, что на поверхности горной массы или массива проводятся борозды шириной 1.5 и глубиной до 0.5 м,которые заливаются водой на срок не менее б ч.Под действием сил гравитации, а также адсорбционного и капиллярного впитывания массив увлажняется. Эффективность метода, как показали исследования на разрезах Экибастуза и "Нерюнгрннский", зависит от времени смачивания и составляет 70-85% [2,38].

Удельный расход воды для гравитационного увлажнения массива определяется из выражения

(Зуд = 10 р (\Уо - \¥е ) + /'/ /ф , л/м3 , (9)

где/ - количество воды,испарившейся с 1 м поверхности уступа, л/м2 ; /ф -глубина фильтрации,м^'е - влажность пыли естественная и опти-

мальная, при которой запыленность воздуха не превышает ПДК,%.

Увлажнение взорванной горной массы рекомендуется осуществлять путем поверхностного орюшення с помощью распылителей типа РС, СА, лафетных стволов типа ЛС-1 н других, а также с помощью установок местного проветривания УМП-1А, самоходного поливочного агрегата СПА-1 и других поливочных машин, оборудованных гидромониторами или форсунками. Средства орошения следует располагать на верхней или нижней площадке уступа с учетом направления ветра относительно забоя и экскаватора. Удельный расход жидкости составляет 5-30 л/т. К основным причинам низкой эффективности способа орошения горной массы, как показали исследования автора, следует отнести неравномерность увлажнения из-за сложности процессов фильтрации жидкости в горной массе и малой ее влагоемкостн, не обеспечивающей достаточной адгезии воды к поверхности горной массы, отсутствие способов управления процессом увлажнения. Решение этих вопросов путем использования свойств горных пород, способов физического и физико-химического воздействия на них представляется актуальным для дальнейшие научных исследований [3,6].

Локализация жидкостной завесой ковша экскаватора позволяет предотвратить пылевьщеление при черпании горной массы в забое и разгрузке ковша над транспортным средством. Уралмашзаводом по техническому заданию автора разработана техдокументация на установку высоконапорного орошения для экскаваторов типа ЭКГ-5, позволяющую с помощью гидроэжекторов расположенных на неподвижной стреле,и имеющих дальнобойность

водовоздуншой струп (знмой-спеговоздушнон) до 10-12м, создавать защитный экран or iibi6j)oca пыли в атмосферу с расходом воды до 1.0 л/с. При этом два эжектора направляют свои струн для осаждения пыли .в зоне черпания, и два - разгрузки. Управление подачей воды осуществляется из кабины машиниста кнопкой, расположенной на рычаге поворота экскаватора. Параметры системы высокопапорного орошения отработаны автором на стенде и в промышленных условиях,подтвердив теоретические расчеты.

Уравнения движения водовоздушного свободного факела после эжектора описаны системой уравнений:

dUi/dl = -[3.36 (ро/рв(Ь0 (Ui-Uo) (Ui-Uo+Bi)Uo+g sin a]/Ui ; dUr/dl = g cos a/Ui;

dUo/dl =0.42 UB(L.2(Ui-Uo) (Ui-Uo+Bi) /R2 U«2dk - Uo dR/Rdl ; (10) dR/dl = tg (y/2),

где Ui, Ur - проекции скорости капли на подвижную систему координат (1, г), m/c;R - радиус поперечною сечения факела,м; р», р0 - плотность воды и воздуха, кг/м3 ; dk - средний диаметр капель, м; a - угол наклона траектории капли к горизонту,град.; d„ - внутренний диаметр форсунки,м; Ui>, U0 -

скорости выхода воды из форсунки и воздуха в эжекторе, м/с; у - угол раскрытия факела, град.; Т] - динамическая иязкость воздуха, кг/м с; Bl = =5.30 Г}/ р0 dk.

Решение системы уравнений позволило найти зависимость дальнобойности эжектора от величины давления, создаваемого насосом, и диаметра эжектора (рис.4).

Рис. 4. Дальнобойность водовоздушных эжекторов: 1 - 4 - диаметром ветственно 100, 200, 300 и 400 мм при разлшшом давлении в,

5.4.1. Техника непрерывного действия

На разрезах с мощными пластами угля применяются роторные экскаваторы и комплексы типа ЭР-1250, ЭРП-1250, ЭРП-2500, ЭРШРД-1600, ЭРШРД-5000, ЭРШРД-5250, 8К5к-470, БИБк-гООО и др. На запыленность воздуха при работе роторных экскаваторов существенно влияет режим резания угля и конструкция рабочего органа. Запыленность воздуха, по исследованиям автора,у роторного колеса экскаваторов с одинаковой производительностью (1000 т/ч): SH.Sk - 470 и ЭРГ-190ДЦ, имеющих соответственно гравитационный и центробежный роторы, равна 2900 н 4600 мг/м3 ; выход фракций угля крупностью < 3 мм из-за разной толщины стружки скола и частоты оборотов ротора - соответственно 12,7 и 23,4% [3].

Пылеподавленне методом орошения у роторного колеса рекомендуется осуществлять с помощью оросителей типа РС-1, ОВ-1, щелевых, а также гидроэжекторов типа ГЭВ-200, устанавливаемых по обе стороны роторного колеса с направлением водовоздушного факела на место внедрения зубьев в уголь или пород}' [3,19]. Орошение рекомендуется применять в укрытиях приемных бункеров и пунктов перегрузок на конвейерных линиях. Эффективность пылеподавления при орошении 70-80%.

Требуемый расход воды на орошение находится из условия необходимого повышения влажности угля до оптимальной [2,6]:

дв = 2,8103 А (\¥о - \Уе)<2э / рв, м3/с, (П)

где А - коэффициент, учитывающий выход угля крупностью менее 3 мм, для роторных экскаваторов А =0,1; (^э - производительность экскаватора, т/ч.

Оптимальная влажность горной массы для снижения пылевыделешш определяется по формуле [2,7]:

\¥о = We + (1/ап) (1и Се/Сп) (12)

где Се,Сп - запыленность воздуха при естественной влажности пыли и предельно допустимая, мг/м3; ап =0.2-0.4 - коэффициент, характеризующий способность пылн к удержанию влаги.

Предварительное увлажнение угольного массива методом нагнетания жидкости через скважины позволяет предупреждать выделение пылн в атмосферу. При этом повышается влажность горной массы,расширяются и обрадуются трещины, растворяются минеральные примеси, в результате чего снижаются прочность массива и пылевыделение при экскавации [С].

Эффективность этого метода зависит от основных параметров нагнетания (давления и расхода жидкости) и фильтрационных свойств горной массы. Угольные пласты (например, на Экибастузском месторождении) имеют сложную структуру и содержат большое количество породных прослоев, отличающихся от угля гидравл!Гческой характеристикой. Исследования, проведенные автором, показали : чем прочнее массив,тем выше давление гидроразрыва и ниже темп нагнетания жидкости. При увлажнении породных прослойков с коэффициентом крепости по шкале проф.М.М.Прото-дьяконова / >7 давление нагнетания превышает 4,0 Мпа, а темп нагнетания

колеблется от 75 до 140 л/мин. Фильтрационные параметры угольного массива определяются его трсщнноватостыо и пористостью. Для экнбастузскнх углей коэффициент фильтрации изменяется от 9, 7 10 до 17,5 10 м/с, а эффективная пористость от 2 10 '3 до 4 10 ~3 .

Равномерное увлажнение угольного массива достигается путем ступенчатого (поннтервалыюго) нагнетания жидкости через вертикальные скважины, располагаемые в шахматном порядке. Расстояние между скважинами по простиранию пласта L=l,7Rp , вкрсст простирания L=1.5Rp cosCtn (где Ctn - угол падения пласта; Rp - радиус распространения воды,м). Оптимальное расстояние между скважинами для условий Экпбастузского месторождения (при (Хп =45°) по простиранию пласта составляет 8-12, а вкрест простирания - 5.3 и 7.5 (м) [6].

Кол1гчество воды, необходимое для повышения влажности (AW) угля плотностыо(р, кг/м3) до оптимального значения, находилось по формуле:

Q=0,01 AW L 1 Не p/p», , м (13)

Для увлажнения угольных уступов на разрезах ПО "Экнбастузуголь" по техническому заданию НИИОГРа Снбгпгтрогормашем разработан агрегат УНЖ-1 па базе буро по го станка "СВБ-2М и оснащенный насосами для нагнетания жидкости в скважины, подачи смачивателя и закачки смачивателя п емкость; двумя сггуеко-подъемными устройствами, состоящими из стрел и тележек; автоматическими герметизаторами скважин; высоконапорнымн рукавами. Агрегат оборудован водомером,манометрами и пусковой аппаратурой. Управление им осуществляется как дистанционно, так и из кабины. Производительность агрегата по увлажнению составила 0,21- 0,28 мэ/с, удельный расход - 11-12 л/т; влажность утля после нагнетания - 4,9 -9,9%. Было установлено, что породные прослойки увлажняются слабо-npirpocT влажности 0.1-0,6% [6,9]. При выемке увлажненного массива концентрация пыли в воздухе снизилась на 60-83%.

За критерий оценки степени ослабления угольного массива принималось изменение энергоемкости процесса экскавации при работе роторного экскаватора по увлажненному и неувлажненному массиву. Удельный расход электроэнергии па выемке неувлажненного л увлажненного участков угольного уступа составил соответственно 0.11 и 0.075 кВтч/т, при экскавации породных пропластков 0.25 и 0.2 кВт-ч/т. Степень ослабления угля при увлажнении прямо пропорциональна величине удельного поглощения им жидкости (для экнбастузскнх углей значения удельного нодопоглощення составляют 0.2-1 л/мин-м;у растворов ПАВ выше в 4 раза, чем у чистой воды, особенно по глубине уступа, что весьма важно для качественного насыщения пщравлшюски неоднородных пластов [О].

Аспирация и пылеулавливание

Аспирацию и очистку воздуха от ныли на роторных комплексах рекомендуется осуществлять путем отсоса запыленного воздуха из-под укрытий мест пылеобразования (выгрузка горной массы из ковшей роторного колеса в

приемный бункер, узел дроблении, перегрузки па конвейерах) и последующей очистки его в циклонах и фильтрах. Для расчета обьемов аспирации предлагается использовать следующую формул)' [23]:

Qa =3000(1-Р)Кэж Um Рж + 3024 Kb Fh U Ру , м3/ч, (14)

где Кэж - коэффициент эжекцин; Р = G /( р Um Рж)- объемная концентрация материала в конечном сечении желоба,кг/м ; Um - скорость выхода материала из желоба,м /с; Рж - площадь поперечного сечения желоба, м2; Кв - коэффициент влияния ветра; Fh - площадь неплотностей, м2 ; Ру - величина разряжения в укрытии, Па.

Для бункера загрузки самоходного погрузочного устройства ЭР111РД -5000 при участии автора создана система локализации источника пылео-бразования,представляющая собой устройство, принцип действия которого основан на создании воздушной завесы по площади бункера, препятствующей выбросу пыли в атмосферу,при одновременном ее отсосе из укрываемого пространства и последующей очистки [18,43].

Для определения средней скорости (Uo) воздуха в живом сечении отверстия приточного воздуховода было использовано понятие о кинематической характеристике приточной струн .введенное д.т.н. И. А. Шепелевым: Uo = (Ux V R6 Со/ Ьщ )/ 0.80G 6 ус , (15)

где 6 = Vpo/pox- поправочный коэффициент, учитывающий изменение плотности воздуха струи ро в момент истечения в результате влияния плотности окружающего воздуха р^ ; ус a - поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность профиля скоростей в момент истечения струн (здесь £ - коэффициент местного сопротивления отверстия приточного воздуховода, отнесенный к средней скорости воздуха в живом сечении); Сс=0,12 - экспериментальный коэффициент; Ux-скорость воздуха на оси струн, м/с; Иб - радиус бункера СПУ, м; Ьщ - ширина приточной щели, м.

Oi\:oc запыленного воздуха из-под воздушной завесы осуществлялся всасывающими воздуховодами, установленными под воздухорас-

пределителями, через кольцевую щель шириной 5щ [43]. Ширина воздуховода ах ирп постоянной высоте Ьв = const по его длине определялась при решении системы ; обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений [20]:

dax /dx = С0х[(2USur+0.25 ХС0х(ах+Ы)]/Ьц(С02х + 0.5 U2/m2) ; I 0.5 U38u; / ш2С0.х - 0.25 А. ©Зх(ах+Ьь) - СОх 5щ U (16) d<Dx/dx =---;

ах 1)и(С0х + 0.5 U2/га2 СОх) Уравнения решались численно методом Рунге-Кутга. Начальные условия

следующие: х = 0 ; ао = 8и; ; СО о = U . Расчеты производились по стандартной программе при следующих исходных данных: U = 20 м/с; L = 9м;

Ьв = 0,28м; т = 0,735; Я = 0,0)5; 5щ = 0,021м. Шаг интегрирования задавался dx = 0,01. Ширина ах на расстоянии х от начала воздуховода составила от 0,021 м до 0,775 м. Скорость воздуха внутри воздуховода уменьшалась с U = 20 в начале до 18.3 м/с в конце щели,что вполне достаточно для предотвращения отложения пыли. Подобная задача, как показал обзор специальной литературы,еще никем не решалась. Расчетные параметры воздушной завесы и воздуховода равномерного всасывания были проверены путем физического моделирования в автомодельной области прп значении щгсла Рейнольдса Re >(3-4) - 104" . Геометршюское подобие соблюдалось равенством отношения соответствующих размеров натуры н модели масштабом 1:10. В результате моделирования были уточнены ширина щели всасывающего Воздуховода (2см) и воздухораспределителя (4см), оптимальный угол наклона струн воздушной завесы (15°).

Общий объем Q а (м 3 /с) аспнрнруемого воздуха из-под воздушной завесы определялся как сумма объемов воздуха, вытесняемого объемом Qb и эжектируемого Qo поступающим в бункер материалом, а также от воздушной завесы. Для условий самоходного погрузочного устройства СПУ-5000 объем acmipirpyeMoro воздуха из-под воздушной завесы составил Qa =Qb+ +Qa+Q3 — 1,39+3,89+1,95 = 7,23 м3/с при следующих исходных данных: Ш= 4 м/с; Gi =1,39 м3 /с; Ьл =2м; р =0.251; крупность угля d = 0.025м; 1щ =16 м; Ьщ =0,04 м; Uo =6 м/с; II =5,7м; Сс =0.12; Кэж =0,437; R =3 м; Ur =2м/с.

Результаты испытаний эффективности системы пылеподавлення прп работе самоходного погрузочного устройства СПУ-5000 показали,что эффективность пылеподавлення с- аспирацией составила - 72%, с орошением - 87%, совместная - 95% [23]. Очистка запыленного воздуха осуществлялась 6-ю циклонами ЦН-15 диаметром 700 мм и угольными фильтрами,заполненными кусковым углем,обработанным машинным маслом [18,44].

5.5. Конвейерный транспорт

Пылевыделение во время работы конвейерного транспорта на разрезах обусловлено волнообразным движением лепты по ролнкоопорам при одновременном воздействии воздушных потоков на транспортируемый материал. Кроме того при пересыпке угля с одного конвейера на другой происходит частичное разрушение угля в результате соударения кусков, ударов о приемный стол лотков,что способствует дополнительному пылсобра-зованшо. Для борьбы с пылевыделеннем при транспортировке горной массы рекомендуется укрытие конвейеров полусскторамн, прокладка конвейерных линии в галлереях, орошение горной массы водой и водными растворами ПАВ,устройство одинарных или двойных укрытии пунктов перегрузки, сооружение систем аспирации и очистки запыленного воздуха в циклонах и фильтрах [2,38]. Уловленная в циклонах пыль должна перегружаться на грузовую ветвь конвейера, вьтгружаться в самосвал или на почву с орошением ее пылссвязывагощнм веществом.

Методики расчета объемов аспирации узлов перегрузки горной массы с

ленты на ленту (АЗ-611 ГГ1И "Сантехпроект", Белгородского ТИСМ, ОСТ 14-17-98-83 н др.), которые достаточно широко применяются при разработке конструкторской документации, имеют на наш взгляд ряд недостатков. Так, методика АЗ-611 завышает объемы аспирации и пригодна для случая полного заполнения желоба потоком материала. В остальных методиках не учитывается концентрация частиц материала в конечном сечении желоба при входе в укрытие, что приводит к занижению результатов расчетов. По нашему же мнению, при расчете количества воздуха Оэ , эжектируемого материалом, необходимо учитывать концентрацию материала в конечном сечении желоба [26]:

Qo = 3600 (1 -Р) Fe Кэж Um, м3/с, (17)

где Fe - площадь поперечного сечения потока угля при входе в бункер, м2 .

Для уменьшения объема эжектнруемого воздуха рекомендуется устанавливать двойные фартуки на входе в укрытие и выходе из него ленты, что позволяет,как показали наши исследования, уменьшить объем аспирации на 12-15%,а также байпас (обводную трубу) для выравнивания давления воздуха в укрытии н уменьшения объема аспирации на 25-30%.

Подавление пыли пеной на узлах перегрузки рекомендуется при дефиците воды на орошение и недостаточной эффективности систем аспирация при положительных температурах. Для пылеподавления рекомендуется пена средней кратности 100-200 ед. [38].

5.6. Автомобильный транспорт

5.6.1. Опенка пылевыделення на автодорогах

Постоянные дороги, служащие для транспортной связи разрезов с промышленными площадками и внешними отвалами, как правило, прокладываются шириной от 10 до 36 м, с усовершенствованными покрытиями из местных материалов (горелъиик, песчаник, диабазовый щебень), а временные (забойные и отвальные) устраиваются путем простого профилирования площадок фейдером или бульдозером по породам вскрыши или углю [б].

Верхние слон покрытий автодорог разрезов подвергаются значительному перетиранию и разрушению,превращаясь в слон износа,состоящий из пылевых и песчаных фракций. Колесами движущихся автомобилей от покрытий отрывается значительное количество пылевых частиц, дальность ( X ), высота ( Y ) и время полета (т ) которых описывается формулами [10]:

X = U4 cos Ро (ехр а'т - 1) / а' (18)

Y = U4 sin Ро (ехр а'т - 1) / а' (19)

Т = 1н [1+Ü4 sin Ро (а'/g )]/«' (20)

где ич - скорость вылета пылевых частиц, м/с; Ро - угол вылета частиц, град.; а'=18 (J. /р 82 - коэффициент, характеризующий сопротивление набегающего на частицу ныли потока; JI - динамическая вязкость среды, Па-с; 8 - диаметр пылевой частицы, м.

Решение уравнении (18) - (20) в аналитическом виде для пылевых частиц крупностью до 100 мкм дает значения Т в пределах от 0.5-10 до 0.08 с, а дальность полета от 0.01 до 0.18 м. Из данных расчета следует также,что при скорости вылета более 2.78 м/с (предел существования угла вьглета) происходит отрыв на границе раздела поверхность - слон (денудация), в результате чего весь поверхностный слой ныли, контактирующим с протекторами колес, перемещается относительно покрытия дороги. Пылевые частицы, получив вращательное движение, устремляются вверх под действием силы Магнуса, создавая совместно с частицами, отрывающимися с поверхности протектора,основу пылевого шлейфа.

За автомобилем,движущимся по сухой дороге с нежестким покрытием, возникает пылевой шлейф, который образуется вследствие динамической нагрузки на покрытия и скоростных • вихревых потоков. В результате исследовании, проведенных автором, установлено, что насыщенность шлейфа пылыо зависит от типа и грузоподъемности машин, а также от состояния дороги. При скорости авгосамосвалол БелАЗ-540 и БелАЗ-548 до 40 км/ч длина пылевого шлейфа колеблется от 30 до 120м, ширина - от 9 до 20 м при его высоте от 3 до С м [6]. Частицы пыли внутри шлей-~фа имеют размеры до 100 мкм, преобладают от 2 до 50 мкм. Часть пыли из шлейфа уносится воздушным потоком. При скорости бокового ветра от 3 до 5 м/с за пределы дорожной полосы уносится примерно до 1/2 массы пыли в шлейфе, что составляет 0,15-0,9 кг. При интенсивности движения 100 автомашин в 1 ч с 1 м2 покрытия дороги за сутки уносится 0,9-5,2 кг грунта. Принимал

плотность пыли р =2000 кг/м3 , находим, что за каждые сутки эксплуатации дороги ее проезжая часть становится тоньше на 0,1-0,6 мм и за один год при отсутствии пылесвязывающих средств может уменьшится на несколько сантиметров.

Турбулентны]'! поток, возникающий при движении автомобиля, подхватывает витающую пыль, распространяя ее совместно с ветром в атмосфере. Концентрация пыли за движущимся автосамосвалом зависит от массы пыли, выбрасываемой при его перемещении на определенном участке дороги, и составляет [5,10]:

С = 1.13 Км Кп ехр(-ап AW) пк р lu b^V'* 10эVp Р°'5 мг/м3 , (21 ) где Км - коэффициент, характеризующий долю передних колес автосамос -вала в загрязнении рециркуляционной зоны ( Км = 1,1-1,3); Кп - экспе -риментальньш коэффициент, характеризующий адгезию пыли к протекторной резине; hc - толщина слоя пыли на дорожном покрытии дороги, м; b -- ширина колес авгосамосвала,м; пк - число колес, непосредственно выбрасывающих пыль в рециркуляционную зону, шт.; Р - давление воздуха в

шинах, Па; р - плотность пыли, кг/м4; Q - нагрузка на шипу, И; D -

диаметр колес автосамосвала, м ; Vp =2/3 ( ! [aLaBaAsUa ' )- объем

рециркуляционной зоны за аптосамосвалом, м3; - экспериментальный ко -

ляционной зоны за автосамосвалом, м3; Хэ - экспериментальный коэффициент (Хэ =0,37 с°'9/м°'9); На , Ьа ,Ва - высота, длина и ширина автомобили, м.

Решение задачи определения требуемой по пылевому фактору адгезионной прочности покрытий автодорог связано с необходимостью изучения динамики процесса пылеобразонання при качении автомобильных колес. Нормальные и сдвиговые деформации,напряжение отрыва пылевых частиц из покрытия дороги зависят от адгезии грунтов],ос часгнц и способности грунта сопротивляться сдвигу. Касательные напряжения , вызывающие отрыв пылн из слоя износа, равны

Дтк = 4 Рт / икЬп 1п, (22),

где Рг - тяговая снла,Н; Ьп , 1п - ширина и длина пятна контакта, м.

Выполненные расчеты показали, что максимальное напряжение сдвига грунтовых частиц составляет 0,17 МПа, т.е. прочность связи пылевых и грунтовых частиц после обработки пылесвязывающнм веществом должна быть не менее 0,17 МПа. Помимо предотвращения отрыва пыли из дорожного покрытия важно предупредить разрушение дорожно-строительного материала путем его укрепления и гпдрофобпзации еще па стадии устройства дорожного покрытия. Для этого вещество должно обладать определенными эксплуатационно-технологическими свойствами: вязкостью, температурами вспышки и застывания, а главное - высокой адгезией к породам.

Проведенный патентно-информационный поиск по способам и средствам борьбы с пылыо на автодорогах [34] свидетельствует,что специально для технологических автодорог открытых горных работ способов н средств обеспыливания,за редким исключением,не разрабатывалось, а существующие способы обеспыливания можно разделить на три типа [6]:

- механическое удаление пыли сдуваннем, засасыванием в вакуумные устройства, удаление слоя ныли и продуктов поверхностного износа;

- поверхностная обработка или пропитка путем распределения но покрытию связывающих материалов п химических реагентов;

- создание улучшенного верхнего слоя покрытия путем смешивания материалов покрытия с вяжущими и клеющнми добавками.

5.6.2. Удаление пыли с порожных покрытий

Данный способ используется в основном при наличии жестких покрытий или как составная часть двух последующих, тем более, что достаточно высокие прочностные свойства промерзших нежестких покрытий автодорог разрезов позволяют применять разнообразную дорожную технику. Мощные технологические машины (скреперы, авто грейдеры, бульдозеры) не убирают просьпш с покрытия автодорог, а лишь сдвигают их на обочину и в кюветы, что является вторичным источником пылевыделенпя и ухудшает состояние полотна дорог из-за нарушения дренажа. Расчетами, выполненными автором .установлено, что для уборки свободно лежащих просьшей и пыли, собранных н палки, могут быть использованы, помимо универсального погрузчика УП-66, снегопогрузчики С-4М, К0-203 и Д-566. Для уборки пылн, оставшейся па покрытии дорог, могуг быть использованы подметально-

уборочные машины, однако серийно выпускаемые машины малопроизводительны, не осуществляют полной очистки запыленного воздуха и снабжены щеточными рабочими органами, которые непригодны для применения на разрезах. В связи с отсутствием в отечественной и зарубежной практике машин большой л]юнзводнтел1»ностн, способных убирать смет с покрытий технологических автодорог и очищать его от пыли, при участии автора был разработан агрегат передвижной пылеулавливающий (АПГ1) [21]. В отличии от существующих конструкции машин подобного типа АГ1П имеет иную компановку,вследствие чего работает последующей принципиальной схеме: сдув пыли, отсос воздушпо-ныленой смеси, трехступенчатая очистка воздуха от пыли. Особенностью этой схемы является использование части воздуха, не прошедшего тонкую очистку, для сдула пыли с полотна автодороги с помощью насадков [48].

На пылинку,лежащую на земле,воздействует поток с градиентом скорости dUz / dz , что приводит к возникновению подъемной силы

d Рпод = 0.5 р ( Uzi - Uz2 ) dSn , (23)

где Uzi, Uz2 - скорость воздушного потока у нижней и верхней частей пылинки, м/с; Su - площадь поверхности пылинки, м .

Учитывая, что Uz = Umax(z/H ), после интегрирования (23), получаем

Рпод = 0,0325 ро U2max N52 V (8/Н), (24)

где Н - высота пограшгшого слоя струп (от оси до земли), м.

Критическое значение скорости Umax на оси струи, при котором пылевая частица оторвется и унесется от поверхности дорожного покрытия:

Umax ='V(H/ 5) V 2 6 g р / 0.39 ро , (25)

Для частицы угля диаметром 8=1,0 мм, плотностью р = 1300 кг/м3 прп дальнобойности Худ = 0,28 м п а = 45° величина Umax = 10.3 м/с, для породы плотностью р = 2500 кг/м3 велтшна Umax = 14.2 м/с.

Для определения начальной скорости струп Uo , необходимой для отрыва пыли, и ширины щели Ъщ насадка используем выражение.

Umax = 0.97( lio лГыГ W V 0.12( Худ -5,15 Ьщ ). (26)

Расход воздуха Qb = Uo 1щ Ьщ . (27)

Решая совместно уравнения (26) и (27) при следующих данных: Qi;p = = 1500 м3/ч; 1щ = 1,85 м; Худ = 0,28 м; Umax = 14,2 м/с, получаем ио?= =27,15 м/с, Ьщ = 0,0085 м. Скорость в caca при этом, согласно (16), должна быть не менее U =7.1 м/с.

Экспериментальный образец АПП на базе КрАЗ-250К изготовлен в ЭММ НИИОГР и испытан на разрезе "Нерюнгрпнскнй" ПО"Якутуголь" [33]. Температура воздуха при испытаниях колебалась от -10 до -30° С, толщина слоя смета достигала 0.2 м. Эффективность улавливания смета по ступеням очистки: 1 - 76, 2 - 20.42, 3 - 3.09% (всего 99.51%).Серийное производство агрегата на базе КамАЭ-53213 намечено регионально - федеральной программой Экологическая безопасность Урала" в количестве 10-15 ил у к в

год с 1997 г.

5.6.3. Поверхностная обработка порожных покрытии

В результате анализа средств, используемых для поверхностной обработки дорожных покрытии [6,27], установлено, что они не обладают универсальностью, обеспечивающей их эффективное применение в различных климатических зонах, а по своим физико-химическим характеристикам не предназначены специально для борьбы с пыпыо на автодорогах. Пылесвязывающие вещества для дорожных покрытий должны обладать следующими необходимыми качествами: хорошее смачивание и связывание песчано-пылевых фракций; соответствие вязкостно-температурных свойств условиям применения: температура вспышки не ниже 150°С,температура застывания не выше -5'С (лепте) в -30°С (зимние); технолопгчиость (использование в готовом виде); отсутствие агрессивных свойств но отношению к резине и металлу; нетоксишюсть; иедефицитноегь и экономичность применении. Исследования показали,что наиболее близки к этим требованиям по своему функциональному назначению (связывание и удержание пыли в слое износа) органические вещества, которые (5оздают гидрофобный эластичный "коврик" из слоя износа, имеют достаточно высокую эффективность и технологичность, обработанные покрытия дорог при разрушении, а также небольшие по массе просыпи горной массы, укатываются движущимися автомобилями.

Исследования, проведенные е участием автора, позволили создать новые пылесвязывающие вещества (ПСВ): упнверсин-А (маловязкий), универсин-В (высоковязкнй) и уннверсни-С (северный).которые предназначены для борьбы с пылыо при работе технологического автотранспорта на разрезах. Основные показатели качества уннвереннов приведены в табл.4.

Уннверснн-Л (летний) получают путем компаундирования экстрактов очистки масляной фракции 300-430 °С ( 70% масс.) с .тяжелыми нефтяными остатками (гудроном, асфальтеном, крекинг - остатком) и предназначен для борьбы с пылыо на карьерных автодорогах при положительных температурах воздуха в условиях умеренно-влажного лета [9,15,42].

Уннверсин-В (высоковязкнй) получают на основе гудропов высокосернистой нефти (70% масс.) и защелоченных экстрактов очистки масляной фракции 280-410° С (30% масс.) [30,38]. Имеет высокие 'когезионные и адгезионные свойства, эрозионную стойкость к воде, что предопределяет область использования - обеспыливание автодорог и обнаженных поверхностен горных пород в условиях чередующихся ливневых осадков.

Универсин-С (северный), предназначенный для борьбы с пылыо на технологических автодорогах в зимнее время, получается зга легких газоГушвых фракций (коксования и каталитического крекинга) и смеси крекинг-остатков остаточного и днетнллятного происхождения в соотношении 1:2 и кол»Р1естве не более 25% массовых доль [28].

Таблица 4

Физико-химические свойства упиверснпов__

Показатель Универсин-Л Уиивсрснп-В Ушп>е]>син-С

ТУ ТУ ТУ

38.101770-79 38.101776-79 38.101143-88

Плотность, кг/м3 953 978 943

Вязкость условная при 50°С,

град.Энглерл 3.5-5.0 15-25 1.3-3.0

Температура застывания,°С -5 8 -45

Температура вспышки/С 150 186 88

Содержание мехпрпмесей,% 0.3 0.3 0.3

Содержание воды,% не более следы 0.5 следы

Скорость смачивания,мм/ч 4 3.5 10

Масс.доля ингредиентов,%:

парафннонафтеновые 19.6 17.3 45

моноцнклнческая ароматнка 12.4 14.1 7.2

бицнклическая ароматнка 18.2 21.6 18.0

полициклнческая ароматнка 29.6 18.3 15.2

смолы 15.8 21.5 11.6

асфальтены 4.3 7.1 3.0

карбены.карбоиды 0.1 0.1 -

Завод-изготовитель УППЗ им. XXII УНПЗ им. XXII Ново-Уфимский

ст.елдл КПСС (п.ездя КПСС НПЗ

На перечисленные пылесвязывающне средства разработана техническая документация (ТЗ,карты технического уровня, ТУ 38.101776-79 и ТУ 38.301. 127-83) и организован серийный выпуск на Уфимских нефтеперерабатывающих заводах (с 1979 г. унпвсрснн-Л; с 1988 г. универсин-В в объеме 10-15 тыс.т в год,с 1990 г. универсин-С - 70-80 тыс.т в год).

Следует отметить,что технология применения ПСВ несложная,особенно для универсина-Л и уннверснна-С, - позволяет разливать их самотеком или под давлением до 0.4 МПа с помощью поливомоечных машин типа ПМ-130 или специальных дорожных машин, разработанных с участием автора, - ДМ и СПА [11,34], а также УМП-1 Пермского завода ГШО.

Расход ушгперапюв ла обработку покрытия автодороги составляет: qc = 0.001(1 - 0.01 Пг ) hn Буд р (Зп , (28)

где Пг - пористость грунта ,%; hn - глубина пропитки фунта (толщина с.поя износа), м; Буд - удельная поверхность частиц грунта, м2/кг; (Зп - толщина пленки вещества на частицах грунта, мкм(Рл = 0.3-2 мкм).

Расход универсина при поверхностном розливе составляет [27]: qonr = 0,1 р hn = 0,1 р Uсм X п , кг/м2 , (29)

где Uсм-скорость пропитки покрытия, м/с; Т п - время пропитки, с.

Сезонный расход ПСВ определяется по формуле [9]:

Q в = qiL В + q2 L В (Т -ti) / 12 , л, ' (30)

где ql , q2 - удельный расход вещества при первичной н повторной обработках, л/м ; В, Ь - ширина н протяженность обрабатываемых автодорог,м; Т - требуемое время обеспыливания, сутки; 11, 12 - эффективный срок действия ПСВ при первичной и повторной обработках, сутки.

Количество поливочных машин в смену рассчитывается по формуле Иа = 103 Осм 12 рс / Псм (Т - 11), (31)

где (Зсм - расход пылесвязывающих веществ в смену, л; Псм - сменная производительность поливочного автомобиля,т; рс - плотность ПСВ, кг/м3. Нормы расхода и сроки впитывания уннверсинов при различных типах дорожных покрытии приведены во "Временной инструкцией по применению пылесвязывающего вещесгва уинверснна для обеспыливания автодорог па разрезах", утвержденной Мннуглепромом СССР и согласованной Минздравом СССР в 1976 г.

Проведенные совместно с Днепропетровским филиалом НИИШП испытания протекторной резины, находившейся в условиях контактного сжатия в течение 1.5-15- суток с грунтом,обработанным ушшерснном-Л,в условиях нормальной (22°С) и повышенной (60 и 100°С ) температуры показали, что механические свойства вулканизаторов находятся в пределах норм ГОСТа 8430-67 "Шины пневматические для большегрузных автомобилей". Набухание протекторных резин (ГОСТ 421-59) в уннверсинах составляет 5-7%, что ниже, чем в мазуте (12-14%) и в сырой нефти (30-45%) [34].

С помощью прибора контроля ровности и коэффициента сцепления Ксц (ПКРС-2) установлено,чтх) через 2 ч после розлива уинверснна Ксц=0.5, через 12 ч уже не отличался от контрольного уровня 0.59 - 0,64. При обеспыливании покрытия дорог водой величина Ксц = 0.5-0.55 [34]. Срок ск)к]>ективного действия ушшсрспна-Л и уннверсина-С составляет 5-7 суток, а уннверсина-В порядка 10-12 на участках с интенсивностью движения >120 а/ч и 10-14 (15-30) суток при интенсивности менее 120 а/ч. В результате связывания дорожной пыли уровень запыленности возд}"ха в кабинах водителей авгосамосвалов снизился с 16,6-30,6 до 0,85-2 мг/м 3, у обочины дорог - с 61-232 до 1,38 - 9,2 мг/м3. Эффективность обеспыливания составила 9097% [15,28].

Пылесвязьшающне эмульсии па основе утшверсина-Л и уннверсина-В разработаны автором с целью экономии расхода и повышения эффективности применения уннверсинов. Эмульсин имеют более низкую вязкость и обладают способностью окисления после внесения в грунт. Приготавливаются путем введения в уннверспны водного раствора эмульгатора типа сульфитно-дрожжевой бражки (ТУ 81-04-546-79), являющейся отходом целлюлозно-бумажного производства [49] .Исследования но оптимизации состава эмульсин осуществлялись с использованием метода симплекс-решетчатого планирования. На основании предварительных экспериментов были выбраны следующие интервалы варьирования состава эмульсии: вода (XI)-20+80%, уннверсин-Л (Хг) -10+70%, сдб(Хз) - 10+70% масс.Отклнком(Ун) принят предел прочности при

сжатии образцов грунта, обработанных эмульспей,'через 14суток. В результате обработки данных было получено уравнение регрессии, описывающее факторное пространство системы состав-свойство в виде полинома 2-ой степени [17]: Yu = 3,776 - 16,515 X2 + 18,95 Хз - 70,56 ХгХз + 70,13 Х22 'Хз +

+ 70,13 Х2Хз2 + 15,945 Хг2 - 24,25 Хз2 , (32)

при 0,1 < Х2 <0,7; 0,1 < Хз <0,7; 0,2 < Хг + Хз <0,8. Для удобства использования уравнении регрессии построены линии равных значений прочностных свойств смесей (рис.5) [49].

и v.l V.C VI.Э v.o v.v V.I «.V

содерЩАние уни&ерсинш долах от15до7о%

Рис.5. Оптимизация состава эмульсии на основе универенна по предельным значениям откликов: 1 - прочность на раздавливание; 2 - адгезия; 3 - вязкость

Эффективность обеспыливания автодорог различными Г1СВ, применявшимися на открытых горных работах, приведена ниже.

Таблица 5

_Эффективность пылеподавления на автодорогах различными ПСВ_

Тип Срок Затраты на Удельный Удельная эффек-

пылесвязываю- обеспыливания, обеспылива- расход тивность пылепо-

щего вещества ч ние, коп/м2 ПСВ, давления,ч м2 /л

(цены л/м2

)990г)

Универсин-Л 168-240 2 - 2.8 • 0.7 - 1 187 - 240

Универсин-С 120-168 2 - 2.8 0.8 - 1 210 - 240

Универсин-В 192-504 2 - 2.8 0.2 - 2 252 - 960

Эмульсии 240-360 1 - 2.0 1 - 1. 2 240 - 360

Нефть 24 4.0 0.1 240

Мазут ,_ 600 5.7 4.0 150

СаС12 240 6-15 ].5 160

Липюсульфонаты 120 8-10 1.0 120

Вода 1.5 25-30 1.0 1.3

Применение эмульсии позволяет ускорить процесс обработки покрытий автодорог, причем на большую глубину (до 5-10 см), а затем создавать за счет универснна эластичное покрытие, не разрушающееся при движении большегрузных автосамосвалов и обладающее способностью связывать вновь поступающую пыль на срок обеспыливании до 15 суток [17].

Для обработки покрытии автодорог нылесвязывающимн составами разработаны с участием автора самоходный поливочный агрегат СПА на базе БелАЗ- 7523 и мощный поливочный агрегат МПА на базе БелАЗ - 7519 [36]. Аг{>егаты позволяют осуществлять весь комплекс технологических мероприятий по уходу за дорожным покрытием (мойка покрытий, зачистка от россыпей, рыхление укатанных покрытий, розлив различных ПСВ) , а также орошать взорванную горную массу из гидромонитора.

5.6.4. Улучшение порожных покрытии

Покрытия технологических автодорог разрезов устраиваются из несортированного щебня пород вскрыши, имеющих малую эрозионную устойчивость, что приводит к их размокшиио и быстрому разрушению колесами автосамосвалов. При разработке вещества для улучшения покрытий (укрепление слоя износа) должно соблюдаться оптимальное соотношение компонентов. Нами предложено в качестве критерия оптимизации эксплуатационно-технических свойств вещества использовать фундаментальное свойство тяжелых нефтяных остатков - парамагнетизм [31]. Эффект парамагнитного поглощения вызывается свободными радикалами, от наличия которых зависят химические процессы, определяющие прочность адгезионной связи между минеральным материалом и вяжущим, а следовательно, и весь комплекс физико-механических и эксплуатационных свойств. Существует также прямо пропорциональная связь менаду количеством свободных радикалов и условной вязкостью нефтяного сырья (важнейшее эксплуатационное свойство). Количество свободных радикалов в веществе характеризуется концентрацией парамагнитных центров (ПМЦ), определяемой методом электронного, парамагнитного резонанса (ЭГ1Р). Как показали исследования, высокая концентрация ПМЦ обусловливает высокую реакционную способность битумов и подобных им вяжущих при мехапо - химических взаимодействиях с породой. При нахождении оптимального соотношения компонентов в универсине-В для образцов с различным содержанием гудрона определялось количество ПМЦ (рис.6).

Как видно из рисунка, содержание гудрона 70% масс, оптимально с точки зрения использования композиции в качестве вяжущего: с одной стороны, концентрация ПМЦ в ней, а соответственно, и адгезионной прочности связи достаточно высоки и незначительно меньше, чем у чистого гудрона, с другой - вязкость композиции, благодаря пластифицирующему действию масляного экстракта, обеспечивает соответствие универсина-В эксплуатационно-технологическим требованиям.

Противоэрозионная устойчивость изучалась по следующей методике. Минеральный материал закладывался в металлический цилиндр диаметром

140

120

>-

со

с

^ 100 а

ос 80

л

60

4о

20

г> ся

70

Л

е=

Чбо

х л с*

Й50

: зо

- <20

5 Ю

5.6

4.Й

«

-о

4.0

з.г

2.4

1.6

0.8

4

N -У • о / 1

А > / /

/ • / I

/ с о / ]

л *

го

40 60 80 100

СодержАние г уд р он а масс. Рнс.6. Зависимость условной вязкости, адгезионной прочности связи и концентрации ПМЦ от содержания гудрона в универснне-В

0.055 и высотой 0.018 м и помещался под струю воды. Величина протипо-эрозионпой устойчивости рассчнт1>1валась по формуле [37]:

В = р„ |ДР Бн 1с V 2 г3 Рв3 / 1 Р, (33)

- 4

где (1р =0,82- коэффициент расхода воды через насадку; 5н = 0,8-10 -площадь сечения насадки, м ; Ь: - время истечения струн воды, с; Рп = 2,5 -давление струи воды, Па; 1Р - глубина разрушения грунта, м.

Зависимость протпвоэрознонион устойчивости от фракционного состава минерального материала (рис.7),изучавшаяся по вышеописанной методике, имеет нелинейный экстремальный характер с минимумом в области фракций 700-1000мкм и резким увеличением ггротивоэрозпонной устойчивости обработанных универсином-В пылевых частиц размером 0-250 мкм, находящихся в алое износа дорожных покрытий.

м

• \

к Ч2

N • ♦ —1

в 1 , о

250 500 750 СГ МКМ

Рис.7.11ротивоэрозиотшая устойчивость минерального материала различного фракционного состава: необработанного^) и обработанного(2)универснном-В Это даст основание епггать уннверсии-В высокоэффективным гидрофо-бизирующим веществом, способным удерживать в покрытии пылевые частицы

1

слоя износа. Промышленные исследования подтвердили этот вывод. Участок постоянной автодороги разреза "Мерюнгрннскнн" протяженностью 700 и шириной 30 м имел сильный износ - бетон был разрушен. После зачистки покрытия от продуктов износа на дорогу было уложено 20см щебня фр.40-60 мм с расклинцовкой фр.3-10 мм, обработанного уннверснном-В с расходом 4 л/м2 . Контроль в течение 7 месяцев показал высокую износостойкость и обеспыливающую эффективность такого покрытия при выпадении дождевых осадков с интенсивностью до 70 мм/сутки.

Однако использование уннверснна-В в качестве вяжущего для строительства улучшенных дорожных покрытий из щебня фр.20-40 мм, как показали наши исследования,возможно после его модификации добавкой полимерных веществ типа атактнческого полипропилена или окисления [32].

5.6.5. Разгрузка автотранспорта

При выгрузке угля или породы из технологического автотранспорта (особенно грузоподъемностью 110-170т) происходит значительный по мощности залповый выброс пыли в атмосферу. Уровень запыленности воздуха при этом в 50 м от .места разгрузки, как показали исследования НИИОГР, Новосибирского НИСИ, ИГД Севера и др. достигает сотен мг/м3. В разработанных при участии автора рекомендациях но борьбе с пылыо на бункерах для разгрузки угля предложены устройства для гашения воздушно-пылевого потока и последующего отсоса и очистки [47]. Предложения включены институтом "Снбгипрошахт" в проект для разреза "Нерюнгрннский", но, к сожалению, из-за прекращения финансирования программы работ этот проект не был реализован. Позднее при участии автора было разработано и смонтировано на приемных бункерах ОФ"Нерюпгринская"иовое устройство, работающее по принципу рециркуляции и очистки запыленного воздуха,выполненное в виде улиткообразного зонта,выходная часть которого с блоком форсунок для распыления жидкости направлена в зон}' разгрузки угля. Обеспыливание осуществлялось путем отсоса запыленного воздуха из бункера, очистки его в водовоздушной струе и увлажнения этой струе!! подаваемого в бункер угля[50]. Мощность выброса пыли уменьшилась в 12 раз(с 11г/с до 0.9 г/с).

5.7. Железнопорожнин транспорт

Ежегодно материальный ущерб от потерь угля(до 2т на вагон) из-за ветровой эрозии при перевозках составляет миллиарды рублен и в целях сокращения этих потерь институтами НИИОГР, УНИ, Г1ИИЖТ и др. разработаны и внедрены ряд профилактических веществ (ппогрнп,северян, нэрозин, водомазутные эмульсин, пентаэрнтрнт, латексы, полимеры К-4, К-9 и пр.) для поверхностной обработки угля в вагонах при перевозках -его на большие расстояния. Нами исследована возможность профилактической обработки всей массы угля, загружаемого в ж.д.вагоны, и сделана оценка эффективности комплексного обеспыливания нерюнгрннского угля, отправляемого в порт- Восточный [22]. Для этого на пункте погрузки угля Г1 - 4В ОФ "Нерюнгрннскгш" перед весоизмерительными бункерами была

смонтирована система обработки потока угля ПСВ тина уннверснн. Кроме того осуществлялась поверхностная обработка загружаемого н нагон угля с помощью специальной системы орошения. Распыление веществ производилось плоскощелевыми форсункам [45]. В результате исследовании установлено, >гго запыленность воздуха около пункта погрузки угля в вагоны снизилась н 10 раз. В порт "Восточный" уголь доставлен без потерь, на трактах перегрузки в порту пылеобразованне отсутствовало.

Для стационарных пунктов погрузки угля в ж.д.вагоны на роторных н сортировочных комплексах при участии автора разработаны [48], а Сибгипро-шахтом -запроектированы высокопроизводительные (до 100 тыс.м3/4) аспирацнонные системы с эффективной очисткой воздуха от пыли п циклонах (первая ступень), гравийных [44] пли тканевых фильтрах (вторая ступень). Стационарные погрузочные пункты и самоходные погрузочные устройства рекомендовано оборудовать системами высоконапорного орошения. Оросители устанавливаются по периметру дозировочного желоба с направлением факелов вниз на загружаемый в полувагоны уголь [38].

5.8. Обнаженные поверхности горных пород

5.8.1. Отвалы и отработанные борта

Пылящие поверхности отвалов и отработанных бортов разрезов, как показали исследования,проведенные на разрезах "Корк11нскнй","Харанорскпн" и др., для предотвращения загрязнения окружающей природной среды от ветровой эрозии следует обрабатывать хтнпесклм и вегетативным (посевом трав) способами при положительных температурах. Исследования, проведенные с помощью аэродинамической трубы, а также промышленные пепы-ташш, выполненные при участии автора, позволяют рекомендовать химические средства закрепления пылящих поверхностей: волами раствор едб (5% масс) и полиакриламнда (0,2%) с расходом 3 л/м2 ; 2%-ный водный раствор карбамидной смолы с расходом 5 л/м2 ;уннвсрснпы и эмульсии на их основе с расходом 1,0-2 л/м2 ; пентаэрнтрнт с расходом до 4 л/м2 .При бесснежных зимах и значительной ветровой эрозии рекомендуется применение горячей воды пли снега [25,36].

5.8.2. Угольные склады

Борьбу с пылыо при складировании угля рекомендуется осуществлять путем увлажнения его до или в процессе выемки в разрезе пли орошения в процессе складирования [26]. При непосредственном участии автора разработана и внедрена система обеспыливания угля на складе ОФ "Нерюнгрп-нская", основанная на подавлении пыли искусственным снегом, аспирации и очистке запыленного воздуха. Физическая сущность указанного способа состоит в механическом улавливании снежинками взвешенных частиц пыли и предотвращении взметывания пыли с поверхности угля. Для этого разгрузочный столб угля на открытом складе был оборудован стационарной системой аспирации на базе высоконапорных (10-15 МПа) гидроэжекторов, обсспе-шшающнх отсос и очистку от ныли воздуха, отсасываемого от пункта разгрузки конвейера, и подавление искусственным снегом (зимой) или топкораспы-

ленной водой (летом) взметываемой пыли в зоне падения угля па поверхность склада, а также предотвращение пылевыделения при работе бульдозеров [26]. Расход воды у гндроэжекторов типа ГЭВ-200 диаметром 200 мм с форсункой типа ФКЭ (выходное отверстие сопла 3 мм) составил 30-50 л/мин. Применение искусственного снега, как было установлено [14], является весьма эффективным способом пылеподанления при низких отрицательных температурах, когда применение других способов практически невозможно. При температурю воздуха -2ГС в момент разгрузки угля и работы бульдозера запыленность воздуха в 20 м от разгрузочного столба была снижена в 5-10 раз. Эффективность пылеподавления составила 47-60%.

Опыт обеспыливания мощного источников пылеобразовання - усредин-тельно-погрузочного комплекса ПО "Экпбастузуголь" позволяет рекомендовать установку оросителей в месте перегрузки угля с приемного конвейера склада на конвейер штабелеукладчика и по периметру разгрузочного укрытия на конце стрелы.На рыхлителях и вдоль барабана усреднителыш-погрузочноп машины устанавливаются щелевые оросители с утлом раскрытия 180-360' [45], в укрытии пункта перегрузки - конусные оросители [38]. Расход воды на пылеподавленне составляет 3-5 л/т. При длительном хранении угля рекомендуется период1Гчески производить поверхностную обработку 5%-ным водным раствором СаС12 либо 2-3% лишосульфоната с расходом 1- 3 л/м2 (при температуре воздуха до -8'С), или водой с расходом 3-5 л/м2 при низких температурах (в бесснежные зимы с поверхности склада за сутки теряется до 60 т угля) [38].

6. Эколого-экономическая опенка внедрения способов и средств

Внедрение способов и средств борьбы с пылыо на угольных разрезав позволяет решать 1гроблемы санитарно-гигиенического и экологическогс характера (профилактика развития профессиональной легочной патологии у рабоч!гх разрезов, снижение травматизма и аварийности при работе автотранспорта, охрана окружающей среды от запыленности), а также технико-экономические задачи: увеличение производительности труда сокращение потерь полезного ископаемого, уменьшение износа ГТО снижение платежей за загрязнение окружающей среды и пр.

Мероприятия по охране труда, как и природоохранные мероприятия пс снижению загрязнения выбросами пыли окружающей природной среды, I основном носят затратный характер без непосредственной отдачи пронзво дителю в виде прибыли. Поскольку существуют сиецшшьно уполномоченные государственные органы по контролю за ведением горных работ,экологичееко лгу .контролю,выдающие лицензии на право щигродопользовання и разреше ння на предельное количество выбрасываемой пыли в атмосферу, разрезь обязаны заниматься этими мероприятиями. Они выбтграют способы и средствг обеспыливания, менее трудоемкие в эксплуатации и более дешевые пе затратам при достаточно высокой эе]к]>ективности снижения выбросов пыли.

Поэтому структурная модель оценки эффективности природоохранных мероприятии (рнс.8), предлагаемая нами, построена па принципе оптимизации затрат разрезов на защит}' окружающей среды и платежей за ущерб и загрязнение среды. Пока разрезы платят лишь за загрязнение и несут небольшие затраты по борьбе с пылыо(в основном из-за требований по охране труда на рабочих местах) .Сумма платежей за выбросы ныли,например,по разрезам "Кор-кинскнй" и "Батурннский" в 1994г. составила 0.01-0.001% от их дохода, таким образом в настоящее время платежи за выбросы пыли несоизмеримо малы по сравнению с ущербом, причиняемым природе.

Система сбора платежей за валовые выбросы загрязняющих веществ, принятая в России, неспособна решить проблему охраны окружающей среды и не стимулирует внедрение природоохранных мероприятий. Опа выгодна тем предприятиям, чье финансовое положение позволяет выдержать эти расходы. Фактически загрязняющее предприятие постоянно выплачивает штраф за нарушение закона, но продолжает загрязнять атмосферу.

Если рассмотреть теоретическое соотношение между размером платы за загрязнение,природоохранными затратами и степенью очистки окружающей среды, то оптимальное соотношение определяется минимумом суммарной кривой (пунктирная-линия) на графике (рис.9) [39] .Из графика следует, что повышение размеров платы за загрязнение окружающей среды заставит предпринимателей идти по пути вкладывании средств на природоохранные мероприятия,тем самым обеспечивая надлежащую чистоту окружающей среды и предупреждая возможность банкротства при 10 ч- 100 - кратном увеличении штрафных санкций.

сУ.1

ЮО%

о „ Ы1 сИ1

Степень очистки

Рис.9. Влияние размеров платежей за загрязнение окружающей среды на

повышение степени очистки выбросов Предложенный автором комплекс способов и средств борьбы с пылыо разра-

батывалсл на основе эколого-экономического сравнения составляющих этого комплекса с используемыми в настоящее время на открытых горных работах в других отраслях и после длительной проверки в промышленных условиях рекомендован к внедрению.

Многовариантность нмеющюся и разрабатываемых способов и средств борьбы с пылыо и масштабы затрат на их реализацию обуславливают необходимость оценки экономической эффективности каждого из рассматриваемых вариантов и отборе на этой основе только тех решений, при которых максимальное снижение уровня загрязнения атмосферного воздуха и наименьший ущерб от загрязнения достигается при минимальных затратах. Выбор способов и средств обеспыливания на разрезах связан с необходимостью сравнения вариантов решения поставленных задач при проведении ОВОСуголь (оценка воздействия на окружающую среду предприятий угольной промышленности).При этом анализируются только варианты, при которых обеспечивается доведение уровня загрязнений на всей территории воздействия разреза на окружающую среду как минимум до предельно допустимых значений. Вариант, наиболее эффективный с экономической точки зрения, выбирается по более высокому значению показателя общей (абсолютной) эффективности,отдельные составляющие которого рассчитываются по "Временной методике определения эффективности затрат по охране окружающей среды". Значение общей эффективности применения способов н средств борьбы с пылыо определяется пугем деления общего экономического эффекта на годовую сумму приведенных затрат.

С точки зрения автора более удобной и достаточно корректной является оценка вариантов природоохранных мероприятий по минимуму годовой суммы приведенных затрат при одинаковом годовом экономическом эффекте с учетом платы за загрязнение окружающей среды в размере затрат, необходимых для проведения мероприятии по доведению выбросов до санитарных норм. Выбирая оптимальный вариант, следует проанализировать частные показатели и социальной эффективности, которые не могуг быть выражены в денежной оценке (ценность природных ландшафтов и пр.).Если вариант имеет серьезные преимущества по сравнению с другими в отношении показателей социальной эффективности, ему нужно отдавать предпочтение даже в случае отклонения приведенных затрат от установленного минимума. Выполняя расчет вариантов природоохранных мероприятий при проведении ОВОСуголь для новых разрезов, проектировщики исходят из рекомендации научно-исследовательских институтов, разработанных и внедренных на действующих • разрезах, близких по природноклиматическнм условиям н применяемым технологическим схемам разработки месторождения,физико-механическим свойствам утля и гарных пород. Исходными технико-экономическими показателями служат результаты промышленных испытаний, сертификаты и рекламные материалы, представляемые заводами-изготовителями и разработчиками техдокументации. При отсутствии жестких

Структурная модель оценки эффективности противопылевых мероприятий

Рис. 8

цен на вентиляционное и пылеочпстпое оборудование, металлоизделия, электро- и гидроаппаратуру,полимеры, нефтепродукты и прочие расходные материалы очень сложно в настоящее время дать корректные рекомендации по оценке экономической целесообразности любого варианта. Поэтому ранее выполненные при участии автора эколого - экономические оценки способом и средств борьбы с пылыо на угольных разрезах и предлагаемая сводная таблица значений достигнутой эффективности протнвонылевых мероприятии (табл.6) восполнят этот пробел.

Экономическую оценку природоохранных мероприятии рекомендуется птюводить по величине чистого экономического эффекта:

Э = ( Р - 3 )—> шах, (34)

где Р - экономический результат природоохранных мероприятии, равным сумме величины предотвращенного ущерба ( Пу ) и годового прироста дохода (А Д) от улучшения деятельности предприятия: Р = Пу + Д Д : 3 -приведенные затраты на природоохранные мероприятия.

Приведем результаты такого расчета. Экономическая эффективность при применении уннвереннов для обеспыливания автодорог достигается за счет сокращения текущих затрат и общей трудоемкости по сравнению с ранее применявшимися пылесвязывающпмн веществами (вода, лпгио-сульфонаты, пол на л кил бензольные смолы и пр.), поскольку за счет увеличения срока эффективного обеспыливающего действия снижается частота обработки автодорог за сезон. Экономический эффект рассчитывался по приведенным затратам и за время испытаний ПСВ па разрезах страны составил (в ценах до 1990 г.): универсии-Л - 378 тыс.руб.(от использования 5200т этого вещества), унпверснн-В - 200 тыс.руб. (3250т), утшвсрсни-С -139 тыс.руб. (2758т), в среднем 60-70 руб на 1 т вещества. Эмульсия на основе уннверснна-Л испытана и внедрена на Учалннском ГОКе, экономический эффект от внедрения составил более 260 тыс.руб. Общая сумма эко-номическото эффекта от внедрения уннвереннов (п ценах до 1990 г.) на открытых горных работы составила около 1.8 млн.руб. (в т.ч. по уннверснну-Л - 1272 тыс.руб., универснну-В - 321 тые.руб., уннверсниу-С - 139 тыс.руб.).

По нашему убеждению, угольные разрезы, своей деятельностью определяющие инфраструктуру регионов и оказывающие значительное антропогенное воздействие на окружающую среду, должны не только платить за ущерб, наносимый окружающей природной среде, но и выделять средства для осуществления значительных по капиталовложениям природоох/>пшп.1Х мероприятий на источниках выбросов пыли. Это может быть достигнуто путем создания и внедрения экологически безопасных технологических процессов добычи и переработки угля с максимальной утилизацией отходов, оснащения системами лылеочнетки технологических процессов, загрязняющих пылыо окружающую среду и рабочие места, внедрения научно обоснованных технологических схем рекультивации нарушенных пылящих поверхностей, реализации мероприятий по профилактике пылсобразовання в технологических потоках добычи угля и пр. [36].

Таблица С к

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ БОРЬБЫ С ПЫЛЫО НА РАЗРЕЗАХ

Способы и средстви обеспыливания

Эс|«фект11шюсгь в долях единицы

].Предварительное увлажнение угольного массива

1.1. Методом гравитационным

- водой

- раствором смачивателя

1.2. Методом нагнетании в сквпжииы

- воды

- раствора смачивателя

2.Предварительное увлажнение горной массы

2.1. Методом орошения породноутольных навалов

- оросительной установкой РОУ

- гидромониторами

- оросителыю-венгнляцноннымн установками

2.2. Методом нагнетания через перфорированные трубы

2.3. Методом свободной фильтрации

3.Орошен не водой в местах пылеобразоваини

3.1. Форсунками

- низконапорное (до 0.4 МПа)

- высоконапорное (до 20 МПа)

- пневмогндроорошеиие

3.2. Эжекторами ( высоконапорное )

3.3. Гидромониторами

3.4. Ороснтельпо-вентиляционными установками

3.5. Импульсными дождевателями

3.6. Дождевателями типа ДДН 4.0рошение снегом в местах пылеобразования

4.1. Эжекторами

- средненапориое

- высоконапорное

4.2. Форсунками Лаваля

- пневмогидроорошеннб б.Аспнрацня с очисткой воздуха

- одноступенчатой

- двухступенчатой

- трехступенчатой

6.Acnupau,im(c 2х ступенчатой очисткой)и орошение

7.Сухая уборка пыли

- автогрейдерами .бульдозерами .сканерами

- подметалыю-уборочнымп машинами

8.Мокрая уборка пыли

- полнвомоечными машинами

- оросителями 0К-1,0К-2,РС-Б

9.Связывание ныли растворами

- неорганических веществ

- органических веществ ЮЛокализация источников пилеиыдсления

- воздушными завесами

- жидкостными завесами

- укрытиями

0.20 0.60

■ 0.70 0.80

0.G - 0.83 0.70 - 0.85

0.50 - 0.С0 0.60 - 0.70 0.50 - 0.60 0.60 - 0.80 0.75 - 0.85

0.25 - 0.35 0.62 - 0.90 0.90 - 0.98 0.70 - 0.85 0.60 - 0.65 0.50 - 0.75 0.80 - 0.85 0.65 - 0.68

0.50 - 0.60 0.60 - 0.75

0.60 - 0.70

0.44 - 0.72 0.76 - 0.79 0.95 - 0.99 0.89 - 0.95

0.55 - 0.60 0.75 - 0.85

0.80 - 0.90 0.70 - 0.75

0.70 - 0.85 0.85 - 0.99

0.70 - 0.80 0.60 - 0.70 0.75 - 0.85

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации в виде научного доклада автором представлено решение научной проблемы охраны окружающей природной среды и создания нормальных санитарно - гигиенических условий труда при добыче угля открытым способом путем разработки и внедрения комплекса способов и средств снижения выбросов пыли в технологических потоках разрезов, основанных на результатах исследования закономерностей пылеобразовання, влияния на этот процесс фнзико - механических свойств горных пород угольных месторождений, параметров горнотранспортного оборудования, метеоусловий и месторасположения неорганизованных источников пылсвыделенил в карьерном пространстве.

Наиболее существенные научные выводы и практические результаты заключаются в следующем.

1. Установлено, что основными постоянно действующими источниками выделения пыли на угольных разрезах при применении циклтгчной технологии являются дшгжение большегрузного технолопгческого автотранспорта по дорогам с неусовершенствованными покрытиями (97% общего баланса поступления пыли в атмосферу разрезов), при технике непрерывного действия

- работа роторных экскаваторов (70% баланса поступления). Уровень запыленности воздуха в кабинах водителей достигает 100 мг/м3 , вблизи автодорог - 500 мг/м3, у роторных экскаваторов - 1000 мг/м3 . Самым мощным по интенсивности залповым источником выброса загрязняющих веществ в окружающую среду (до десятков кг/с) являются взрывные работы

- в подфакельной зоне пылегазового облака содержание пыли достигает - 20 г/м3.

2. TeopcTiPiecKii обоснована оценка пылеобразовання в технологических потоках разрезов по энергетическим затратам на разрушение угля до размеров пылевой фракции < 50 мкм. Разработана классификация углей разрезов по пылеобразующей способности и величине удельного энергопоглощения на их разрушение до пылевидного состояния. Диапазон изменения коэффициента пылеобразовання основных углей России и ближнего зарубежья колеблется от 2.8 до 130 г/кг, а удельное энергопоглощение от 260 до 12.7 МДж/т.

3. Создана методика расчета интенсивности выброса пыли неорганизованными источниками в технологических потоках угольных разрезов, базирующаяся па теории технологического энергопоглощения и учитывающая удельные затраты энергии на разрушение осадочных горных пород до размера фракции пыли крупноетыО, < 50 мкм для количественной оценки выхода пыли в каждом элементе riôTOKa.

4. Предложены новые методтгескнс принципы выбора способа и средств борьбы с пылыо в технологических потоках разрезов, основанные на комплексной оценке условий пылеобразовання и дальнейших путей поступ-

лешш пылевого аэрозоля в рабочую зону и окружающую природную среду и обеспечении снижения до минимума энергозатрат на разрушение угля и пород в процессах, связанных с резанием, дроблением, перегрузкой, истиранием, сдуванием, встряхиванием, переизмельченнем и пр.

5. Установлено, что в составе покрытий автодорог угольных разрезов преобладают горные породы и грунты, сравнительно быстро разрушающиеся при движении автомобилей. Поскольку напряжение отрыва грунтовых частиц из нежестких покрытий автодорог колесами автомобилей типа БелАЗ составляет 0.17 МПа, а средняя величина сцепления пылевых частиц в сухом состоянии не превышает 0.06 МПа, то в результате этого пыль легко переходит во взвешенное состояние.

6. Разработан н доведен до промышленного внедрения комплекс инженерно-технических средств борьбы с пылыо, обеспечивающий активное воздействие на источники пылеобразованпя путем их профилактической обработки, изменения в технике и технологии открытых горных работ, локализации источннкови пылеподавления. Внедрение результатов исследований, изложенных в диссертации, в практику проектирования угольных разрезов отрасли, обеспечения санитарно-гигиенических норм по содеря;аиию пыли в рабочее и санитарно-защнтных зонах горных предприятий угольной отрасли, черной и цветной металлургии позволило обеспечить получение экономического эффекта в размере более 2 миллионов рублей (в ценах до 1990г.).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ивашкин B.C., Токмаков М.А., Ахметов М.С., Купин А.Н. Исследование содержания вредностей в атмосфере угольных разрезов // Совещание по вопросам пылевого контроля: Тез. докл. ИГД им.Скочинского М., 1971,- С.38-41.

2. Временное руководство по борьбе с пылью на угольных разрезах// Сост. В.С.Ивашкин, М.А. Токмаков, А.Н.Купин.,VI.:Недра,1972 - 64с.

3. Купин А.И., Велик 11.М. Гидрообеспыливанне на роторных экскаваторах //Техника безопасности на открытых работах: Сб. науч. тр.УкрННПпроект, Киев, 1973. - С.26-29.

4. Куликов В.П., Харишин Е.О., Щербак В.Н., Купин А.Н. Оценка состояния атмосферы угольного карьера ни.50-летия Октября на стадии его проектирования // Микроклимат, воздухообмен и искусственное воздействие на атмосферу в карьерах: Труды ГГО.Л.: Гндромстеонздат, 1975. Вып.359. - С.68-79.

5. Купин А.Н. Прогнозирование интенсивности пылеобразованпя при движении большегрузных автомобилей //Добыча угля открытым способом:Сб. науч.тр. / ЦНИЭИуголь. М., 1977, сб.9 (141).- с.13-14.

6. Токмаков М.С., Купин А.Н. Борьба с пылыо при работе роторных экскаваторов и автосамосвалов на разрезах//Технологня добычи угля открытым способом: Экспресс-информация / ЦНИЭИуголь.М., 1977.-37с.

7. Токмаков М.А., Ивашкин B.C., Купин А.Н. Исследование физических свойств угольной г породной пыли Березовского месгорождеш>я//Беэопас1юе ведение работ и рекультинацш нарушенных земель на разрезах:Сб.науч.тр./УкрНИИпроект.Киев,1977.-C.2G-31.

8. Купин А.Н. Расчет напряжении отрыва частиц грунта из покрытия автодорог // Безопасное ведение работ на разрезах:Сб.науч.тр./УкрНИИпроект.Киев, 1978. - С.66-68.

9., Пчелюш Ю.В., Токмаков М.А., Купнн А.Н. Борьба с пылью на разрезах // Уголь. - 1&79 - N9,- С.42-45.

10. Купин А.Н. Расчет пылевыделения на автодорогах с нежесткими покрытиями // Безопаснск ведение работ на разрезах: Сб.науч.тр./УкрНИИпроект. Киев, 1979. - С.34-37.

П.Оборудование и приборы для комплексного обеспыливания угольных шахт, разрезов а обо/а-

тительных фабрик: Каталог/Лвт.-.Н.Г.Ищук, И.Г.Михеев, Л.Н.Купин п др. / ЦНПЭПуголь, М., 1979. - 212с.

12. Беляев М.А.,Васильев В.М.,Купин Л.II.,Назарова 11.10.Борьба с пылью на автодорогах Учалинского рудникя//Горный журнал.-198!.- NS. - С.57-59.

13. Купнн A.M., Ромеико В.П. Пути нормализации условии труда ври работе погрутшкоп на угольных складах и условиях ЮЯУК // Ремонт п|юммшлс1шмх и с/х 'тракто|хш с использованием новых методов. ^Челябинск, 1981.-0.408-408.

14. Осодоев М.Т., Бажедонов A.M., Купнн А.И. Проблемы пылеподавлення на карьерах Севера //Аэроднсперсные системы и коагуляция аэрозолей: Тез. докл. Караганда, 1982. - С.158.

15. Купин А.Н.,Токмаков М.А.,Пчелкин Ю.В.,Иавасардянц М.А.Комплекс средств борьбы с пылью на технологических автодо|>огах разрезов //Борьба с силикозом: Сб.науч.тр./ М.: 11пука. 1982. - С.83-87.

16. Купин А.Н.,Токмаков М.А.,Пчелкии 10.13. Оценка плияння взрывных работ на загрязнение атмос^юры разрезов // Физико - технические проблемы управления воздухообменом в горных выработках большого объема: Тез.дошг на III Всесоюзном науч.-техн. симпозиуме в Кохтла-Ярве. Л., 1983. - C.1G1.

17. Назарова Н.Ю.,Купин А.Н. Эс|к]>еь*тивиое средство для борьбы спылью на карьерных автодорогах // Безопасное ведение работ на разрезах: Сб.иа\-ч.тр. /УпрНППп^юект.- Киев.1983,-C.4G-50.

18. Сафонов М.В., Купнн А.Н. Обеспыливание при загрузке накопительных бункеров роторных комплексов ЭРП-5000 //Вопросы аэрологии в угольных шахтах: Сб.науч.тр./ИГД им.Скочннского. М.,1983,- Внп.222,- С.117-123.

19. Исследование гидрообеспыливанил на источниках пмлевыделения роторных экскапаторов/Лкхарев Б.Д.,Рыжих Л.И.,Купнн А.Н. и др. // Повышение безопасности ведения горных работ: Сб.науч.тр. ВостНИИ. Кемерово, 1983. - С.03-06.

20. Са^юнов М.В.,Купин А.II.,Коротких Е.С. Методика расчета рявномерно-псасыяающсго воздуховода неременного сечения с щелью постоянной величины //Вентиляция,борьба с газом и пылью в угольных шя.хтях: Сб.науч.статей /ИГД им.А.А.Скочннского.М., 1985, вып.23,- С.135-141.

21. Купин А.11..Коротких Е.С.,Кейль А.Л. Обоснование конструкции передвижного агрегата для уборки пыли на автодо{югах // Технология и механизация добычи угля открытым способом.М.:11едра, 1985. - С.99-104.

22. Сафонов М.В.,Купнн А.Н.Пылеподавленне при загрузке углем ж.д.полувагонов при отрицательных температурах воздуха //Состояние и пути снижения уровня загрязнения окружающей и производственной среды :Тез.докл..Караганда, 1985.-С.38.

23. Пылеподаиление на погрузочно-перегрузочних бункерах высокопроизводительных роторных комплексов/ И щук И.Г.,Ван Чжиань, Токмаков М.А., Купин А.Н. и др.// Горный журнал.- 1985. - N'4. - С.55-58.

24. Kjtiiih А.Н.,Пчслкин Ю.В. Борьба с пылыо на угольных разрезах при отрицательных температурах // Теоретические и прикладные вопросы воздухообмена в глуГкжи.х карьерах:Тез.докл.,Апатиты, 1985.- С. 153-154.

25. Купин А.Н., Назарова Н.Ю. Обеспыливание прирельсовых складов рудных концентратов //Совершенствование технологии, перевозок угля н экономики открытой угледобычи при использовании железнодорожного транспорта: Сб.науч.тр./УкрНИИпроект. Киев, - 1985,- С.40-51.

26. Усков В.И., Cacjjo/toB М.В., Купин А.Н.,Кр}Тловл Е.С. Подавление пыли искусственным снегом на открытом складе комплекса погрузки энср1-етических углей Нсрюпгрииского разреза // Проблемы вентиляции и борьбы с газом и пылью в угольных шахтах: Сб.науч.сообщений /ИГД им. А.А.Скочннского. .«., 198G, вып.247, - С.78-83.

27. Купин А.Н., Назарова Н.Ю. Технология обеспыливания автодорог универеинами// Повышение эффективности производства ва открытых горных работах: Сб. науч.тр./ УкрНИНпроект. Киев, 1986. - С.35-42.

28. Купин А.II., Загидуллин P.P., Зиновьев А.П., Сафонов М.В. Пылесвязывающне средства для борьбы с пылью ва автодорогах разрезов в зимний период // Борьба с силикозом: Сб.пауч.трудов. М.: Наука, 1980.- Вып.12. - С.141-147.

29. Купин А.Н., Кустов Л.А. и др. Расчет мы б ¡юсов загрязняющих веществ предприятиями угольАой промышленности //Сборник методик по расчету выб(Юсов в атмос<}>сру загрязняющих вепдеств различными производствами. Л.:Гидрометеонздят, 1986.-С. 102-112.

30. Назаром НЛО., Купим А.Н. Улучшение покрытии технологических автодорог разрезов //Совершенствование технологических процессов ири добыче угля открытым способом: Сб. науч. тр. / УкрНИИпроект. Киев, 1989. - С.68-75.

31. Назарова Н.Ю.,Купив А.Н.,Гулявцев В.Н. Определение оптимального состава высоковязкого пылесвязывающего вещества //Совершенствование техники и технологии добычи угля на разрезах: Сб.науч.тр./УкрНИИироект.Кнев,1988. - C.8G-93.

32. Назарова Н.Ю., Купин А.Н. Использование универсина-В для строительства дорожных покрытий // Совершенствование технологических процессов добычи угля открытым способом: Сб.науч.трудов / НИИОГР.Челябинск,1991. - С. 156-162.

33. Купнн А.Н. Испытание экспериментального образца передвижного пылеулавливающего агрегата АПП // Совершенствование технологических процессов добычи угля открытым способом: Сб.науч.тр. /НИИОГР.Челябинск,1990. - С.119-124.

34. Зиновьев А.П., Купин А.Н., Ольков П Л., Максимов Г.Г.Борьба с пылеобразованием на карьерных автодорогах нефтяными вяжущими.-Уфа: Башк. кн. изд-во, 1990. - 96с.

35. Купин А.Н.Расчет неорганизованных выбросов пыли на угольных разрезах // Обеспыливание воздуха и технологического оборудования в промышленности: Тез. докл./ РИСИ, - Ростов-на-Дону, 1991. - С.69-70.

36. Купин А.Н. Способы и средства обеспыливания технологических потоков на угольных разрезах // 24 международная конференция науч.- иссл.институтов по безопасности работ в горной промышленности.Сб.рефер.докладов.Донецк, 1991.-С.24.

37. Назарова Н.Ю., Купин А.Н., Зиновьев А.П. Предупреждение пылеобразования на технологических автодорогах разрезов //Безопасность труда в промышленности.-1992. - N2. - С.34-37.

38. Руководство по борьбе с пылью и пылезащите на угольных и сланцевых разрезах /Сост. И.Г.Ищук,М.А.Токмаков,Ю.В.Пчелкин,А.Н.Купин и др. Кемерово, 1992. - 59с.

39. Купин А.Н. Экологические проблемы на разрезах в условиях рыночной экономики // Неделя горняка:Тез.докл./Моск.гос.горный ун-т. М., 1994. - С.83-84.

40. Купин А.Н.Методика расчета интенсивности выброса пыли неорганизованными источниками угольных разрезов /НИИОГР.Челябинск:1995,- 8с. - Деп.в ЦНИЭИуголь 27.01.95, N 5486.

41. Купин А.Н. Классификация углей разрезов по пылеобразующей способности /НИИОГР. Челабинск:1995.-18с. Деп.в ЦНИЭИуголь, 27.01.95, N 5487.

42. A.c. 507702 СССР МКИ E21F5106. Профилактическое средство Универснн /А.Н.Купин, П.Л.Ольков и др. N1994430/23-h. Заявл.08.01.74; Опубл. 25.03.76. Б.И. N11.

43. A.c. 928032 СССР МКИ Е21 F5/00. Устройство для обеспыливания бункеров.Ван Чжиань, И.Г.Ищук,М.В.Сафонов,А.Н.Купин. N 2913933/22-03, Заявл. 22.04.80 ; Опубл. 15.05.82. Бюл. N48.

44. A.c. 1099092 СССР МКИ Е21 F5/20. Устройство для очистки запыленного воздуха. А.Н.Купнн, Ван Чжиань, М.В.Сафонов, И.Г.Ищук, М.А. Токмаков. N941627. Заявл. 21.03.83 ; Опубл. 23.06.84. Бюл. N23.

45. A.c. 1)92859 СССР МКИ В 05 В 1/26. Ороситель.А.Н.Купин, М.В. Сафонов,Б.Д.Лихарев. N3748887/23-05, Заявл.30.05.84. Оиубл.23.11.85. Бюл. N43.

46. A.c. 1373660 СССР МКИ ВС5 G69/18. Устройство для улавлнвания пыли при загрузке сыпучих материалов в бункер. А.Н.Купин, М.В.Сафонов,И.Г.Ищук и др. N4119803/22-11, Заявл. 28.06.86 ; Опубл. 15.02.88. Бюл. N6, 1988.

47. A.c. 1382754 СССР МКИ В65 С69/18.Устройство для отбора пылевого потока при загрузке вагонов сыпучими матерналамн.А.Н.Кушш, М.В.Сафонов, В.И.Усков, И.Г.Ищук. N 4119802/22- 11, Заявл.26.06.86; Опубл.23.03.88, Бюл-Nll, 1988.

48. A.c. 1518426 СССР МКИ Е01 Н 1/08. Рабочий орган передвижного пылеулавливающего агрегата. А.Н.Купин,Е.С.Круглова и flp.N4358931/ 24-11, Заявл.05.01.88 ; Опубл. 30.10.89, Бюл. N40, 1989.

49. Патент РФ N1696736. МКИ Е21 С 5/06, С09КЗ/22. Пылесвязывающий состав /А.Н. Купив, Н.Ю.Назарова и др., N4768651. Заявл.12.12.89; Опубл. Bkui.N45,1991.

50. Патент РФ N1701935. МКИ Е21 С 5/06, Устройство для обеспыливания бункеров /А.Н. Купин, Г.А.Круглов, Е.С.Круглова, N4473077. Заявл. 11.08.88; Опубл. Бюл. N48, 1991.