Введение к работе
Актуальность работы. Горноподготовительные работы играют приоритетную роль в стабильном развитии всех горнодобывающих отраслей. Тенденция их развития заключается в разработке и внедрении высокопроизводительной технологии, базой которой являются комбайны избирательного действия повышенной энерговооруженности. Однако область применения и их эффективное использование ограничивается верхним пределом прочности разрушаемых пород (до f=8 по шкале прочности горных пород М.М. Протодьяконова). Поэтому объем выработок, сооружаемых буровзрывным способом, несмотря на все усилия по расширению комбайнового способа, составляет 30-40%, а в отдельных отраслях и все 100%. Следовательно, этот способ разрушения, в основном крепких, горных пород в обозримом будущем будет оставаться значительным.
Следует также отметить, что при определенных условиях буровзрывной способ может быть конкурентоспособным по отношению к комбайновому.
Одним из главных недостатков этого способа являются трудности создания за небольшой промежуток времени нормальных условий для людей, находящихся в выработке, т.е. осуществления надежного проветривания выработки при минимальных затратах.
Взрывные работы цикличны. Одним из основных процессов цикла, особенно в протяженных тупиковых выработках при взрывании больших количеств ВВ, является проветривание. Оно сейчас, как и прежде, по времени составляет около 30 минут на каждый цикл. Это связано с тем, что при ведении взрывных работ в условиях крепких вмещающих пород в атмосферу поступает около 0,5 кг тонкодисперсной пыли на 1 м3 отбитой горной массы и около 1000 л вредных газовых примесей при взрывании 1 кг высокоработоспособных ВВ. Такой объем загрязнений, образующихся при одновременном взрывании больших количеств ВВ, не позволяет существующими средствами вентиляции снизить время проветривания.
Пыль, поступающая в воздух, отличается высокой дисперсностью и является сильным адсорбентом ядовитых газов. Она длительное время удерживает сорбированные газы, что усиливает воздействие вдыхаемой пыли на
легкие и кровь человека, повьппая силикозоопасность, приводит к тяжелым заболеваниям и отравлеїшям горнорабочих, к непроизводительной потере времени на проветривание выработок. Кроме того, большую опасность для организма человека представляют газы, захваченные отбитой горной массой и оставшиеся в трещинах горных пород. Даже после длительного и эффективного проветривания забоев при уборке породы и других технологических процессах эти газы выделяются в рудничную атмосферу и способствуют загазированию последней, что также нередко приводит к отравлению горнорабочих. Все это говорит о том, что вопрос проветривания тупиковых выработок весьма сложен и неоднозначен. Даже когда в забой выработки подается большое количество воздуха, это не удовлетворяет запросы производства: не снижает время проветривания и не ликвидирует те высокие концентрации вредностей, которые возникают в забоях подготовительных выработок при взрывании ВВ.
Устранение указанных недостатков путем совершенствования системы проветривания подготовительных забоев, проходимых с помощью взрывных работ, является актуальной задачей.
Цель работы заключается в установлении зависимостей изменения времени проветривания тупиковых выработок от динамики распространения пылегазовых продуктов взрыва и параметров всасывающе-нагнетательного способа проветривания для обоснования параметров проветривания и пылеулавливания в подготовительных выработках при буровзрывных работах, позволяющих достичь нормативных санитарно-гигиенических условий труда проходчиков.
Идея работы заключается в использовании математического описания аэродинамического метода выноса пылегазовых продуктов взрыва из тупиковых выработок, проходимых буровзрывным способом, при моделировании и натурных испытаниях.
Методы исследования включали систематизацию и критический анализ
литературных данных, физическое моделирование процессов, натурные
наблюдения и эксперименты, сравнение полученных экспериментальных
данных с результатами аналитических исследований.
Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:
1. Характер распространения пылегазового облака при нагнетательном
способе проветривания тупиковых выработок при буровзрывных работах
исключает вероятность снижения пылегазовых примесей до ПДК при
выполнении существующих нормативных требований проветривания.
2. Математическое описание аэродинамического метода выноса
пылегазовых продуктов взрыва из призабойной зоны тупиковой выработки при
нагнетательном и всасывающем способах проветривания отличается введением
коэффициента интенсивности выноса примесей.
3. Аналитические зависимости изменения времени проветривания от
динамики распространения пылегазовых продуктов взрыва и параметров
всасывающе-нагнетательиого способа проветривания тупиковых выработок при
буровзрывных работах обеспечивают корректность расчета эффективности
аэродинамического обеспыливания воздуха по всей длине выработки.
4. Установленные параметры всасывающе-нагнетательного способа
проветривания с пылегазоулавливанием обеспечивают санитарно-гигиенические
условия труда проходчиков при продолжительности проветривания значительно
ниже нормативной.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов диссертационной работы подтверждается: корректностью постановки задач исследования; значительным объемом результатов анализа; физическим моделированием процессов выноса и распространения примесей от мгновенных источников и удовлетворительной сходимостью результатов контрольных прогнозов с натурными данными.
Научное значение работы заключается в: установлении зависимостей изменения времени проветривания тупиковых выработок от динамики распространения пылегазовых продуктов взрыва и параметров всасывающе-нагнетательного способа проветривания и влияния параметров проветривания и пылеулавливания на уровень концентраций примесей в выработке.
Практическое значение диссертационной работы заключается в разработке технологической схемы проветривания, обеспечивающей нормативные санитарно-гигиенические условия труда проходчиков в тупиковых
выработках, проходимых буровзрывным способом при продолжительности проветривания, значительно ниже нормативной.
Реализация выводов и рекомендаций. Результаты теоретических исследований и экспериментальных работ использованы при:
проведении опытно-промышленных испытаний системы нагнетательного проветривания для определения характера распространения пылегазового облака в тупиковой выработки при буровзрывных работах на ш.«3ападная».
проведении опытно-промышленных испытаний системы всасывающе-нагнетательного проветривания на ОАО ш.«Обуховская»;
Апробация работы. Основные положения и содержания работы были доложены: на научных симпозиумах «Неделя горняка - 2005», «Неделя горняка - 2007»; на XI Международных чтениях МАНЭБ и научно-методичной конференции по безопасности жизнедеятельности (г.Новочеркасск, 24-26 мая 2007г., РГТУ (НПИ); на Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность горного производства» (г.Якутск, 22-25 апреля 2008г.), на научных семинарах ННЦ ГП ИГД им.А.А.Скочинского (2008г.), Московского Государственного Горного Университета (2008г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, по перечню ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, включает список ' использованных источников из 121 наименований, 46 рисунков, 19 таблиц и 3 приложения.
