Введение к работе
Актуальность работы. Шахтное оборудование с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) является одним из наиболее интенсивных источников непрерывного выделения вредных примесей в рудничную атмосферу. Имеющиеся на шахтах вентиляционные средства не всегда способны обеспечить достаточным количеством свежего воздуха места его работы.
Наибольшую трудность вызывает организация проветривания тупиковых выработок при работе погрузочно-доставочных и транспортных машин с ДВС. При челночном движении машины от забоя до пункта разгрузки и обратно со скоростью, как правило, значительно превышающей скорость вентиляционной струи, происходит неоднократное наложение на одни и те же объемы перемещающегося по выработке воздуха концентраций вредных компонентов отработавших газов (ОГ). Потребность в свежем воздухе для проветривания значительно возрастает.
Недостатком существующих способов проветривания является то, что движение погрузочно-доставочной (транспортной) машины по тупиковой выработке в одн> сторону происходит по ходу вентиляционной струи. При движении машины в одном направлении с вентиляционной струей исключить воздействие высоких концентраций вредных компонентов ОГ на водителя практически невозможно. В начале движения при наборе скорости, а также при каждом торможении и следующем за ним разгоне машина некоторое время движется в облаке ОГ. Содержание вредных компонентов ОГ в зоне дыхания водителя в это время в десятки раз превышает ПДК.
Эти обстоятельства предопределили выбор темы настоящей диссертации.
Объект исследования - способы и схемы вентиляции тупиковых горных выработок.
Предмет исследования - закономерности газовой динамики тупиковых горных выработок при работе машин с ДВС.
Цель работы - теоретическое обоснование и разработка инженерных ре-
шений, обеспечивающих повышение эффективносри^чдач^тещямииЛМрЬ^али-
КИСЛМетЕКА ]
2 зацию санитарно-гигиенических условий труда в тупиковых горных выработках при работе транспортного оборудования с ДВС.
Идея работы - исключение однонаправленного движения погрузочно-доставочной (транспортной) машины с ДВС и воздушного потока.
Задачи исследований:
исследование газовой динамики тупиковой горной выработки при работе в ней погрузочно-доставочной (транспортной) машины с ДВС;
разработка и исследование способа проветривания тупиковой выработки, исключающего однонаправленное движение машины и воздушного потока;
разработка методики расчета и выбора оптимальных режимов работы вентиляционного оборудования при работе в тупиковой горной выработке погрузочно-доставочной (транспортной) машины с ДВС.
Методы исследований: анализ и обобщение литературных данных, теоретические исследования, моделирование и проведение экспериментов в лабораторных условиях, натурные наблюдения.
Научная новизна результатов исследований заключается:
- в установлении зависимости концентрации вредных компонентов ОГ в
призабойной зоне тупиковой выработки от ее объема, расхода подаваемого для
проветривания воздуха, числа рейсов и времени пребывания погрузочно-
доставочной (транспортной) машины с ДВС в течение одного рейса в приза
бойной зоне и за ее пределами;
в установлении зависимости числа наложений на воздушный поток концентраций вредных компонентов ОГ от скорости движения машины и вентиляционной струи, длины выработки, времени пребывания машины в призабойной зоне и за пределами тупиковой выработки;
в разработке теоретического обоснования способа проветривания тупиковой горной выработки с реверсированием вентиляционной струи, позволяющего исключить однонаправленное движение погрузочно-доставочной (транспортной) машины с ДВС и воздушного потока.
Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и лабораторных исследований, а также достигнутым на практике улучшением санитарно-гигиенических условий труда в тупиковых горных выработках при выполнении рекомендаций, приведенных в работе.
Практическая ценность работы заключается в разработке способа проветривания тупиковой горной выработки с реверсированием вентиляционной струи, позволяющего нормализовать санитарно-гигиенические условия труда при доставке отбитой горной массы погрузочно-доставочной (транспортной) машиной с ДВС без увеличения расхода воздуха на проветривание.
Реализация выводов и рекомендаций. Результаты исследований используются при расчете и организации проветривания выработок, проводимых с использованием самоходного дизельного оборудования, на шахтах ОАО «Севу-ралбокситруда», ОАО «Учалинский ГОК» и ОАО «Башкирский медно-серный комбинат».
Методические указания по расчету и выбору оптимальных режимов проветривания тупиковой горной выработки при работе погрузочно-доставочной или транспортной машины с ДВС утверждены Госгортехнадзором РФ и рекомендованы к применению на рудниках.
Научные положения, выносимые на защиту:
аналитические зависимости для определения числа наложений на воздушный поток концентраций вредных компонентов ОГ, выделяемых машиной во время движения от устья выработки до забоя и в обратном направлении, от длины выработки, скорости движения машины и воздушного потока, продолжительности отдельных операций, входящих в производственный цикл работы машины;
аналитические зависимости для определения количества воздуха, необходимого для проветривания тупиковой выработки комбинированным способом с реверсированием и без реверсирования вентиляционной струи, от интенсивности выделения ОГ и содержания в них вредных компонентов, объема призабой-
4 ной зоны, длины выработки, скорости движения машины и продолжительности отдельных операций цикла ее работы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на научном симпозиуме «Неделя горняка - 2002» (г. Москва, 2002 г.); на Международной конференции «Проектирование и строительство комплексов подземных сооружений» (г Екатеринбург, 2004 г.); на технических советах ОАО «Учалинский ГОК» (г. Учалы, 2004. 2005 гг.), ОАО «Башкирский медно-серный комбинат» (г. Сибай, 2005 г.) и ОАО «Севуралбокситруда» (г Североуральск, 2005 г.); на научно-техническом совете ЦНИЛ ВГСЧ Урала ФГУП «СПО „Металлургбезопасность"» (г Екатеринбург, 2003, 2004, 2005 гг ); на ученом совете НИИ Охраны труда ФНПР, г. Екатеринбург (2004, 2005 гг.); на научной сессии горного института УрО РАН (г. Пермь, 2005 г.).
Личный вклад автора заключается в разработке методик и проведении экспериментальных работ, организации и проведении натурных наблюдений, обработке результатов измерений, разработке научных положений, разработке и исследовании способа проветривания тупиковых горных выработок с реверсированием вентиляционной струи.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 95 наименований и приложения. Работа изложена на 198 страницах, включает 14 таблиц и 29 рисунков.
Теоретическая часть работы и лабораторные эксперименты выполнены на кафедре безопасности горного производства Уральского государственного горного университета, натурные наблюдения - в Учалинском подземном руднике ОАО «УГОК».
Автор выражает искреннюю признательность коллективу кафедры безопасности горного производства УГГУ, работникам службы депрессионных съемок и Учалинского ВГСО филиала «ВГСЧ Урала» ФГУП «СПО „Металлургбезопасность"» за помощь в проведении экспериментальных исследований.
