Файл: Выбор и расчет средств комплексной механизации очистного забоя курсовой проект.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 129
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, очистных комплексов. Так, концентрации пыли в зоне работы машинистов комбайнов и машинистов крепи очистных комплексов, при отсутствии средств борьбы с пылью, могут достигать многих сотен миллиграмм (мг) в 1 м3. Уровень запыленности на рабочих местах машинистов зависит в значительной мере от направления вентиляционной струи относительно движения очистного комплекса: по ходу вентиляционной струи (снизу-вверх) или навстречу струе (сверху-вниз).
При движении комбайна по ходу вентиляционной струи запыленность в 1,5-2,2 раза выше, чем при движении против вентиляционной струи. При работе комбайнов с типовыми оросительными установками концентрации пыли на рабочих местах уменьшаются в 2,4-4 раза, но все же значительно превышают предельно допустимые концентрации. Высокая запыленность наблюдается при взрывных работах. Перемещение угля и породы к погрузочному люку по специальным желобам под действием собственного веса, при работе на пластах с крутым падением, также сопровождается интенсивным пылевыделением (до нескольких тысяч миллиграмм в 1 куб. м). При различных видах перегрузки угля и породы без их орошения запыленность может достигать сотен миллиграмм в 1 куб. м. Следует иметь в виду, что с внедрением средств механизации угледобычи на врубовых машинах, комбайнах, очистных комплексах в несколько раз уменьшается число шахтеров, занятых на работах в условиях высокой запыленности воздуха в шахте, а также значительно сокращается время пребывания забойщиков в атмосфере максимальной запыленности. Так, например, при разработке крутопадающих пластов на шахтах. Донбасса молотковым способом было занято в лаве 14 забойщиков, причем каждый занимался отбойкой 55% рабочего времени, а при комбайновом способе число рабочих в лаве сократилось до 4 человек, при этом в условиях максимальной запыленности работает только машинист комбайна, и то лишь в течение 15% рабочего времени.
Сравнительно низкие уровни запыленности воздуха наблюдаются при подземной гидравлической добыче угля. Наиболее эффективное снижение запыленности рабочих мест достигается при механогидравлической выемке (средневзвешенная запыленность колеблется от 2 до 20 мг/м3), особенно при высоконапорной гидроотбойке. Последний способ обеспечивает повсеместное, устойчивое и эффективное снижение уровней запыленности рабочих мест в концентрациях не выше 1-3 мг/куб. м. Взрывогидравлический способ не обеспечивает достаточного пылеподавления па местах работы забойной группы. Пыль, образующаяся при угледобыче, характеризуется высокой степенью дисперсности: частицы размером.до 5 мк составляют 75% и более всего количества пылинок.
Меры борьбы с пылью в угольных шахтах должны проводиться в следующих направлениях: предупреждение или значительное уменьшение пылеобразования, подавление пыли, взвешенной в воздухе, обезвреживание пыли в отношении опасности взрыва. Радикальным средством борьбы с пылью является введение такой технологии выемки угля, при которой пыль не возникала бы или человек был бы полностью изолирован от пыли (безлюдная выемка). Значительно снижается запыленность при гидравлическом способе отбойки и транспортировки угля. Этот способ уже применяется на шахтах разных бассейнов.
Разрабатываются способы беспыльного резания угольных пластов тонкими водяными струями, выходящими под давлением 200—500 атм. Создаются также конструкции импульсных водометов на сверхвысокое давление воды до 10 000 атм, разрушающих пласт угля без образования пыли. Наконец, разработана опытная конструкция проходческого агрегата, источником энергии для которого служит высоконапорная вода. Этот агрегат служит не только для проходки подготовительных выработок, но и для гидрозакладки. Все операции агрегата беспыльны.
Таким образом, внедрение в практику новой технологии выемки угля и проходки подготовительных выработок должно обеспечить беспыльные условия работы.
Следует, однако, отметить, что гидродобыча угля, ликвидировав основной вредный фактор, принесла с собой новые вредно действующие производственные факторы, подлежащие устранению. Основной из них — шум, достигающий 125 дБ при работе монитора. Не исключено переохлаждение организма рабочих гидродобычи в зимний период, главным образом в связи с промоканием одежды. Рабочих гидрозабоя необходимо снабжать специальной непромокаемой одеждой.
Прогрессивными с точки зрения гигиены являются способы выемки угля при отсутствии людей в забоях. Управление выемочными механизмами происходит со штреков. Конечно, в самом забое пыль образуется, и необходимы меры ее подавления, как необходимы и меры, предотвращающие поступление пыли на штреки. Но рабочий благодаря дистанционному управлению находится в месте, не загрязненном пылью. Такой способ выемки угля применяется на ряде шахт Донбасса.
В последнее время основным способом борьбы с пылью в подземных выработках является применение воды для орошения, промывки шпуров, нагнетания в пласт, гидроотбойки и т. п. В очистных забоях используется орошение водой при работе комбайнов, врубовых машин, отбойных молотков в лавах крутопадающих пластов. При работе врубовой машины водяной факел подается форсунками непосредственно в зарубную щель. Этим достигается значительное пылеподавление: количество пыли уменьшается до 12 раз (рис. 103). Схема оросительного устройства на комбайне «Донбасс» показана на рис. 104. Водяной факел от форсунок направляется в места пылеобразования. Общий расход воды при давлении 4 атмосферы составляет 15—18 л/мин. Количество пыли уменьшается примерно в 4 раза. Добавление к воде поверхностно-активного вещества ДБ (смесь поэтиленгликольмоноалкилфениловых эфиров) в количестве 0,1—0,2% улучшает смешиваемость пыли, и концентрации ее снижаются в некоторых случаях в 6—7 р. Можно повысить пылеподавлениеяпри работе комбайна, если увеличить давление воды, подаваемой в форсунки, до 25—30 атм, что достигается включением в комбайн специального насоса.
На крутопадающих пластах в лавах используют отбойные молотки с орошением (рис. 105). Расход воды при этом составляет от 0,5 до 9 л/мин, количество пыли уменьшается примерно в 5 раз. Однако для борьбы с пылью на крутых пластах этого недостаточно, так как основное количество ее образуется при спуске угля. Здесь для борьбы с запыленностью применяются специальные форсунки, орошающие движущийся уголь водой.
Эффективность указанных выше средств борьбы с пылью достигает 96—98%. Однако остаточное количество пыли еще очень велико — примерно 300—400 мг на 1 м3 воздуха. Одним из наиболее эффективных средств борьбы с пылью в очистных забоях является увлажнение пласта угля в массиве. Для этой цели в пласте угля по всему забою пробуривают шпуры, в которые нагнетается вода под давлением 50—60 атм и более. Увлажнение угля в массиве таким способом снижает запыленность воздуха на 40—50%, а применение длинных скважин (по 2 м) и давления около 200 атм—на 80%.
Следовательно, ни одно описанное выше мероприятие, примененное изолированно, не может дать необходимого обеспыливающего эффекта, — он может быть достигнут только применением всего указанного комплекса.
В подготовительных забоях при машинной проходке для борьбы с пылью применяется орошение водой и вентиляция. При буровых работах, когда производится мелкошпуровое пневматическое бурение, борьба с пылеобразованием осуществляется путем промывки скважины водой, в результате чего количество пыли может быть уменьшено в 10—15 раз.
Сухое пылеулавливание возможно при бурении двумя способами: отсасыванием пыли из-под колпака, плотно прилегающего к груди забоя, или отсасыванием пыли по каналу бура. Отсасываемый воздух должен очищаться от пыли в специальных фильтрах. Применение сухого пылеулавливания наиболее целесообразно при бурении В- тех местах, где имеется недостаток воды, и в условиях вечной мерзлоты.
Для бурения по углю и мягким породам используются электросверла, которые вызывают меньшее пылеобразование, чем пневматические перфораторы, но все же очень большое. Для борьбы с пылью при электробурении разработаны способы как мокрого, так и сухого пылеулавливания.
Большое количество пыли образуется при взрыве шпуров. Для пылеподавления в этом случае применяют ряд средств. Рекомендуется обмывать стены забоя водой для предупреждения взметывания осевшей пыли вследствие действия взрывной волны. Эффективным мероприятием является применение внутренней и внешней гидрозабойки шпуров. Для внутренней забойки разработаны гидропатроны, которые вставляются внутрь шпура, а для внешней забойки в забое развешиваются хлорвиниловые мешки с водой. Взрывная волна разрывает гидропатрон и хлорвиниловые мешки и диспергирует воду до мельчайших аэрозолей, способствующих осаждению пыли из воздуха.
Для осаждения пыли из воздуха после взрыва шпуров применяются также водяные оросители или туманообразователи, устанавливаемые в штреке на расстоянии 8—12 и 20—30 м от забоя. Оросители приводят в действие до взрыва шпуров и прекращают их действие через 30—40 минут после взрыва. Водяные аэрозоли достаточно эффективно способствуют осаждению пыли из воздуха и препятствуют распространению ее по выработкам.
Форсунки распылителей следует изготовлять из нержавеющей стали или пластмассы (капрона).
Орошение при помощи туманообразователей применяется главным образом для предупреждения распространения пыли по шахте. При машинной погрузке породы в забоях, при загрузке вагонеток углем из люков, в местах перегрузки с конвейера на конвейер, при опрокидывании вагонеток в бункер производится форсуночное орошение. Для загрузки вагонеток из люков применяются металлические переносные люки с орошением. Для удаления рабочего от места пылеобразования устраивается дистанционное управление загрузкой вагонеток из люка.
Для предупреждения взрывания пыли, осевшей на стенки выработок, применяют специальные уборочные машины, обмывание стенок выработок водой при помощи специального агрегата, связывание пыли на стенках выработок специальными растворами, например хлористого кальция.
Существенную роль в борьбе с пылью в подземных выработках играет вентиляция. Показано, что в подготовительных забоях наиболее эффективной в отношении удаления пыли является скорость движения воздушной струи 0,4 м/сек. Рационально в подготовительных забоях организовать приточно-вытяжную вентиляцию. Очистные забои должны проветриваться каждый в отдельности обособленной струей, а не последовательной, или должна применяться специальная очистка воздуха от пыли и газов. Оптимальны для выноса пыли скорости 0,8—1,6 м/сек.
2.9 Транспортировка угля, породы, оборудования, людей
В истории развития средств транспортирования угля в лавах в послевоенный период могут быть выделены три основных этапа.
Первый этап. Характеризуется тем, что в лавах в качестве основного транспортного средства использовались качающиеся конвейеры с приводом ПК-19. Основные усилия машиностроителей направлялись на увеличение выпуска таких конвейеров. Но уже тогда, в связи с применением комбайнов «Донбасс» были начаты работы по замене качающихся конвейеров скребковыми
Второй этан. Он характерен созданием разборных переносных одноцепных и двухцепных скребковых конвейеров. Уже в 1949 г. количество работавших в шахтах качающихся конвейеров резко сократилось. Им на смену пришли скребковые конвейеры. В это же время начались работы по автоматизации этих конвейеров, а также совершенствуются способы транспортирования угля на крутых и наклонных пластах путем применения листов ДонУГИ и эмалированных рештаков.
В это же время создаются новые скребковые конвейеры, мощные двух-приводные, передвижные, оснащенные круглозвенными цепями.
Третий этап (1961 г. по настоящее время) характеризуется широким распространением передвижных скребковых конвейеров, имеющих более совершенную конструкцию и лучшее качество изготовления, созданием работоспособной аппаратуры для автоматизации их, появлением первых тормозных скребковых конвейеров для наклонных пластов, разработкой и успешным испытанием добычных комплексов механизирующих все основные производственные процессы в лавах.
Шахтный транспорт — комплекс сооружений и устройств, предназначенный для приёма и перемещения различных грузов и людей на подземных горнодобывающих предприятиях. На современных шахтах в задачи шахтного транспорта входит формирование и реализация двух разнонаправленных (встречных) грузопотоков. Первый включает транспортирование людей, оборудования и других грузов к очистным, подготовительным забоям и другим производственным участкам; второй — приём и транспортирование в обратном направлении до околоствольного двора (на шахтах, вскрытых вертикальными стволами) или до поверхности (вскрытых наклонными стволами и штольнями) полезных ископаемых из очистных забоев (или породы из подготовительных), доставки
При движении комбайна по ходу вентиляционной струи запыленность в 1,5-2,2 раза выше, чем при движении против вентиляционной струи. При работе комбайнов с типовыми оросительными установками концентрации пыли на рабочих местах уменьшаются в 2,4-4 раза, но все же значительно превышают предельно допустимые концентрации. Высокая запыленность наблюдается при взрывных работах. Перемещение угля и породы к погрузочному люку по специальным желобам под действием собственного веса, при работе на пластах с крутым падением, также сопровождается интенсивным пылевыделением (до нескольких тысяч миллиграмм в 1 куб. м). При различных видах перегрузки угля и породы без их орошения запыленность может достигать сотен миллиграмм в 1 куб. м. Следует иметь в виду, что с внедрением средств механизации угледобычи на врубовых машинах, комбайнах, очистных комплексах в несколько раз уменьшается число шахтеров, занятых на работах в условиях высокой запыленности воздуха в шахте, а также значительно сокращается время пребывания забойщиков в атмосфере максимальной запыленности. Так, например, при разработке крутопадающих пластов на шахтах. Донбасса молотковым способом было занято в лаве 14 забойщиков, причем каждый занимался отбойкой 55% рабочего времени, а при комбайновом способе число рабочих в лаве сократилось до 4 человек, при этом в условиях максимальной запыленности работает только машинист комбайна, и то лишь в течение 15% рабочего времени.
Сравнительно низкие уровни запыленности воздуха наблюдаются при подземной гидравлической добыче угля. Наиболее эффективное снижение запыленности рабочих мест достигается при механогидравлической выемке (средневзвешенная запыленность колеблется от 2 до 20 мг/м3), особенно при высоконапорной гидроотбойке. Последний способ обеспечивает повсеместное, устойчивое и эффективное снижение уровней запыленности рабочих мест в концентрациях не выше 1-3 мг/куб. м. Взрывогидравлический способ не обеспечивает достаточного пылеподавления па местах работы забойной группы. Пыль, образующаяся при угледобыче, характеризуется высокой степенью дисперсности: частицы размером.до 5 мк составляют 75% и более всего количества пылинок.
Меры борьбы с пылью в угольных шахтах должны проводиться в следующих направлениях: предупреждение или значительное уменьшение пылеобразования, подавление пыли, взвешенной в воздухе, обезвреживание пыли в отношении опасности взрыва. Радикальным средством борьбы с пылью является введение такой технологии выемки угля, при которой пыль не возникала бы или человек был бы полностью изолирован от пыли (безлюдная выемка). Значительно снижается запыленность при гидравлическом способе отбойки и транспортировки угля. Этот способ уже применяется на шахтах разных бассейнов.
Разрабатываются способы беспыльного резания угольных пластов тонкими водяными струями, выходящими под давлением 200—500 атм. Создаются также конструкции импульсных водометов на сверхвысокое давление воды до 10 000 атм, разрушающих пласт угля без образования пыли. Наконец, разработана опытная конструкция проходческого агрегата, источником энергии для которого служит высоконапорная вода. Этот агрегат служит не только для проходки подготовительных выработок, но и для гидрозакладки. Все операции агрегата беспыльны.
Таким образом, внедрение в практику новой технологии выемки угля и проходки подготовительных выработок должно обеспечить беспыльные условия работы.
Следует, однако, отметить, что гидродобыча угля, ликвидировав основной вредный фактор, принесла с собой новые вредно действующие производственные факторы, подлежащие устранению. Основной из них — шум, достигающий 125 дБ при работе монитора. Не исключено переохлаждение организма рабочих гидродобычи в зимний период, главным образом в связи с промоканием одежды. Рабочих гидрозабоя необходимо снабжать специальной непромокаемой одеждой.
Прогрессивными с точки зрения гигиены являются способы выемки угля при отсутствии людей в забоях. Управление выемочными механизмами происходит со штреков. Конечно, в самом забое пыль образуется, и необходимы меры ее подавления, как необходимы и меры, предотвращающие поступление пыли на штреки. Но рабочий благодаря дистанционному управлению находится в месте, не загрязненном пылью. Такой способ выемки угля применяется на ряде шахт Донбасса.
В последнее время основным способом борьбы с пылью в подземных выработках является применение воды для орошения, промывки шпуров, нагнетания в пласт, гидроотбойки и т. п. В очистных забоях используется орошение водой при работе комбайнов, врубовых машин, отбойных молотков в лавах крутопадающих пластов. При работе врубовой машины водяной факел подается форсунками непосредственно в зарубную щель. Этим достигается значительное пылеподавление: количество пыли уменьшается до 12 раз (рис. 103). Схема оросительного устройства на комбайне «Донбасс» показана на рис. 104. Водяной факел от форсунок направляется в места пылеобразования. Общий расход воды при давлении 4 атмосферы составляет 15—18 л/мин. Количество пыли уменьшается примерно в 4 раза. Добавление к воде поверхностно-активного вещества ДБ (смесь поэтиленгликольмоноалкилфениловых эфиров) в количестве 0,1—0,2% улучшает смешиваемость пыли, и концентрации ее снижаются в некоторых случаях в 6—7 р. Можно повысить пылеподавлениеяпри работе комбайна, если увеличить давление воды, подаваемой в форсунки, до 25—30 атм, что достигается включением в комбайн специального насоса.
На крутопадающих пластах в лавах используют отбойные молотки с орошением (рис. 105). Расход воды при этом составляет от 0,5 до 9 л/мин, количество пыли уменьшается примерно в 5 раз. Однако для борьбы с пылью на крутых пластах этого недостаточно, так как основное количество ее образуется при спуске угля. Здесь для борьбы с запыленностью применяются специальные форсунки, орошающие движущийся уголь водой.
Эффективность указанных выше средств борьбы с пылью достигает 96—98%. Однако остаточное количество пыли еще очень велико — примерно 300—400 мг на 1 м3 воздуха. Одним из наиболее эффективных средств борьбы с пылью в очистных забоях является увлажнение пласта угля в массиве. Для этой цели в пласте угля по всему забою пробуривают шпуры, в которые нагнетается вода под давлением 50—60 атм и более. Увлажнение угля в массиве таким способом снижает запыленность воздуха на 40—50%, а применение длинных скважин (по 2 м) и давления около 200 атм—на 80%.
Следовательно, ни одно описанное выше мероприятие, примененное изолированно, не может дать необходимого обеспыливающего эффекта, — он может быть достигнут только применением всего указанного комплекса.
В подготовительных забоях при машинной проходке для борьбы с пылью применяется орошение водой и вентиляция. При буровых работах, когда производится мелкошпуровое пневматическое бурение, борьба с пылеобразованием осуществляется путем промывки скважины водой, в результате чего количество пыли может быть уменьшено в 10—15 раз.
Сухое пылеулавливание возможно при бурении двумя способами: отсасыванием пыли из-под колпака, плотно прилегающего к груди забоя, или отсасыванием пыли по каналу бура. Отсасываемый воздух должен очищаться от пыли в специальных фильтрах. Применение сухого пылеулавливания наиболее целесообразно при бурении В- тех местах, где имеется недостаток воды, и в условиях вечной мерзлоты.
Для бурения по углю и мягким породам используются электросверла, которые вызывают меньшее пылеобразование, чем пневматические перфораторы, но все же очень большое. Для борьбы с пылью при электробурении разработаны способы как мокрого, так и сухого пылеулавливания.
Большое количество пыли образуется при взрыве шпуров. Для пылеподавления в этом случае применяют ряд средств. Рекомендуется обмывать стены забоя водой для предупреждения взметывания осевшей пыли вследствие действия взрывной волны. Эффективным мероприятием является применение внутренней и внешней гидрозабойки шпуров. Для внутренней забойки разработаны гидропатроны, которые вставляются внутрь шпура, а для внешней забойки в забое развешиваются хлорвиниловые мешки с водой. Взрывная волна разрывает гидропатрон и хлорвиниловые мешки и диспергирует воду до мельчайших аэрозолей, способствующих осаждению пыли из воздуха.
Для осаждения пыли из воздуха после взрыва шпуров применяются также водяные оросители или туманообразователи, устанавливаемые в штреке на расстоянии 8—12 и 20—30 м от забоя. Оросители приводят в действие до взрыва шпуров и прекращают их действие через 30—40 минут после взрыва. Водяные аэрозоли достаточно эффективно способствуют осаждению пыли из воздуха и препятствуют распространению ее по выработкам.
Форсунки распылителей следует изготовлять из нержавеющей стали или пластмассы (капрона).
Орошение при помощи туманообразователей применяется главным образом для предупреждения распространения пыли по шахте. При машинной погрузке породы в забоях, при загрузке вагонеток углем из люков, в местах перегрузки с конвейера на конвейер, при опрокидывании вагонеток в бункер производится форсуночное орошение. Для загрузки вагонеток из люков применяются металлические переносные люки с орошением. Для удаления рабочего от места пылеобразования устраивается дистанционное управление загрузкой вагонеток из люка.
Для предупреждения взрывания пыли, осевшей на стенки выработок, применяют специальные уборочные машины, обмывание стенок выработок водой при помощи специального агрегата, связывание пыли на стенках выработок специальными растворами, например хлористого кальция.
Существенную роль в борьбе с пылью в подземных выработках играет вентиляция. Показано, что в подготовительных забоях наиболее эффективной в отношении удаления пыли является скорость движения воздушной струи 0,4 м/сек. Рационально в подготовительных забоях организовать приточно-вытяжную вентиляцию. Очистные забои должны проветриваться каждый в отдельности обособленной струей, а не последовательной, или должна применяться специальная очистка воздуха от пыли и газов. Оптимальны для выноса пыли скорости 0,8—1,6 м/сек.
2.9 Транспортировка угля, породы, оборудования, людей
В истории развития средств транспортирования угля в лавах в послевоенный период могут быть выделены три основных этапа.
Первый этап. Характеризуется тем, что в лавах в качестве основного транспортного средства использовались качающиеся конвейеры с приводом ПК-19. Основные усилия машиностроителей направлялись на увеличение выпуска таких конвейеров. Но уже тогда, в связи с применением комбайнов «Донбасс» были начаты работы по замене качающихся конвейеров скребковыми
Второй этан. Он характерен созданием разборных переносных одноцепных и двухцепных скребковых конвейеров. Уже в 1949 г. количество работавших в шахтах качающихся конвейеров резко сократилось. Им на смену пришли скребковые конвейеры. В это же время начались работы по автоматизации этих конвейеров, а также совершенствуются способы транспортирования угля на крутых и наклонных пластах путем применения листов ДонУГИ и эмалированных рештаков.
В это же время создаются новые скребковые конвейеры, мощные двух-приводные, передвижные, оснащенные круглозвенными цепями.
Третий этап (1961 г. по настоящее время) характеризуется широким распространением передвижных скребковых конвейеров, имеющих более совершенную конструкцию и лучшее качество изготовления, созданием работоспособной аппаратуры для автоматизации их, появлением первых тормозных скребковых конвейеров для наклонных пластов, разработкой и успешным испытанием добычных комплексов механизирующих все основные производственные процессы в лавах.
Шахтный транспорт — комплекс сооружений и устройств, предназначенный для приёма и перемещения различных грузов и людей на подземных горнодобывающих предприятиях. На современных шахтах в задачи шахтного транспорта входит формирование и реализация двух разнонаправленных (встречных) грузопотоков. Первый включает транспортирование людей, оборудования и других грузов к очистным, подготовительным забоям и другим производственным участкам; второй — приём и транспортирование в обратном направлении до околоствольного двора (на шахтах, вскрытых вертикальными стволами) или до поверхности (вскрытых наклонными стволами и штольнями) полезных ископаемых из очистных забоев (или породы из подготовительных), доставки