Описание проекта
Техническое перевооружение калийной промышленности на основе использования мощного горнодобывающего оборудования, конвейеризации доставки и транспорта руды, использования самоходного оборудования привело к резкому увеличению нагрузки на отдельные очистные забои и добычные участки, вызвало значительную концентрацию горных работ, повышение скорости движения воздуха. Это привело к повышению запыленности рудничной атмосферы как в главных и панельных транспортных магистралях, так и на отдельных рабочих местах.
Как показывает практика, увеличение запыленности рудничной атмосферы намного выше предельно допустимых концентраций (ПДК) – 5 мг/м3 характерно и для камерной системы разработки, широко применяемой в калийной промышленности (характеризуется ведением работ в тупиковых комбайновых проходческо-очистных забоях, типичные фактические концентрации пыли достигают значений в 2500–3000 мг/м3 воздуха, т.е. 500-600 ПДК. При таких значениях запыленности использование средств индивидуальной защиты становится неэффективным, так как применяемые сегодня респираторы рассчитаны на концентрации 50–400 мг/м3. Это приводит к тому, что, несмотря на применение СИЗОД, доза пыли сильвинита, поступающая в органы дыхания для разных профессиональных групп, составляет от 50 г до 160 г в год.
Вместе с тем особенности горнотехнических условий, специфические свойства калийных пылей не позволяют непосредственно использовать богатый опыт борьбы с пылью, накопленный в других отраслях горнодобывающей промышленности. Начиная с 1963 г. развернуты исследования свойств калийной пыли и методов борьбы с ней. Результаты этих исследований направлены на практическое решение проблемы комплексного обеспыливания атмосферы калийных рудников и значительное улучшение санитарно-гигиенических условий труда горнорабочих.
Всестороннее изучение патофизиологической роли калийных пылей, выполненное на основе статистических, клинических, медикобиологических исследований, позволило установить, что длительное пребывание людей в атмосфере с высокой запыленностью способствует возникновению профессиональных заболеваний и существенно (в 1,5—2,5 раза) повышает показатели заболеваемости горнорабочих, в 1,4—1,5 раза возрастает продолжительность трудопотерь.
Количество и тяжесть заболеваний существенно возрастают с увеличением стажа работы в условиях с повышенной запыленностью. Трудопотери, вызванные этими причинами, составляют 13,1—18,5% общих потерь по временной нетрудоспособности.
У горнорабочих, работающих в условиях с высокой запыленностью, повышается частота респираторных заболеваний, наблюдается некоторое повышение содержания калия и натрия, возникают такие специфические заболевания, как субатрофические риниты, фарингиты, изъязвление слизистой носа, прободения носовой перегородки, флегмоны, туберкулез органов дыхания, хронические бронхиты и т. д. Установлено, что наиболее высокий процент заболеваний, в частности хроническим бронхитом, наблюдается у машинистов комбайнов (17,5%). Одновременно ухудшается витаминный обмен в организме, снижается содержание витаминов С и группы В.
Исследования показали, что пыль калийных руд и концентрата, хотя и не обладает ярко выраженными токсическими свойствами, является биологически активной. Длительное вдыхание ее в больших концентрациях вызывает функциональные сдвиги в печени, системе гипофиз — кора надпочечников, иммунобиологической реактивности организма, изменения в легких, слизистой оболочки носа.
Кроме того, наличие больших объемов пыли в тупиковых забоях во время работы очистного комплекса также оказывает существенное влияние на корректную работу техники, а в некоторых случаях – также на принятые технологические схемы добычи сильвинитовой руды. Так, например, на некоторых калийных рудниках были вынуждены отказаться от использования бункера-перегружателя в составе очистного комбайнового комплекса, как дополнительного источника пыления, что влечет за собой существенное снижение производительности комбайнового комплекса, а, соответственно, и увеличенное время отработки одной очистной камеры. С учетом мировых тенденций увеличения спроса на удобрения (в том числе и калийные), и как следствие, постоянного наращивания производственных мощностей действующих рудников и открытия новых, фактор пылевого загрязнения очистных забоев становится существенно более ощутимым. В связи с этим, разработка технически осуществимых и универсальных вариантов снижения запыленности в тупиковых забоях очистных выработок по сей день остается актуальной проблемой калийной промышленности.
В настоящей работе на базе натурных наблюдений и теоретических исследований, проведенных специалистами ГИ УрО РАН с целью решения проблемы нормализации пылевой обстановки в условиях калийных рудников, проведен анализ пылевой обстановки в тупиковом комбайновом забое. Дана оценка влияния пылевого фактора на среднесменную эксплуатационную производительность очистного комбайна, а также на оперативное время отработки очистной камеры. Сделан вывод о возможности оптимизации работы комбайнового комплекса, в основе которой лежат методы нормализации пылевой обстановки в тупиковой комбайновой выработке в условиях калийного рудника. Произведена количественная оценка увеличения производительности комбайнового комплекса в случае внедрения комбинированного способа проветривания. Установлено существенное преимущество комбинированного способа проветривания перед нагнетательным в вопросе проветривания тупиковой горной выработки по пылевому фактору. Предложен вариант оптимизации комбинированного способа проветривания путем частичной отработки междукамерных целиков, что положительно повлияло на коэффициент извлечения.
Был предложен вариант совершенствования технологической схемы работы комбайнового комплекса, опирающийся на использование в тупиковой выработке оптимизированной конфигурации комбинированного способа проветривания. На основе предложенного варианта повышения производительности комбайнового комплекса был рассчитан технологический эффект внедряемых мероприятий. Установлено влияние движения самоходного вагона и принятого состава комбайнового комплекса на производительность. Установлено повышение производительности комбайнового комплекса вследствие внедрения предложенных мероприятий в полтора раза, сокращение оперативного времени отработки камеры на треть, повышения коэффициента извлечения на 5%. Составлена карта прогнозируемого распространения пылевоздушной смеси по тупиковой выработке при классическом подходе к отработке, а также при предложенных технологических мероприятиях.
Отмечена необходимость дополнительного математического моделирования с целью точного расчета конкретного соотношения мощностей нагнетательного и всасывающего вентиляторов местного проветривания, исходя из условия минимальной скорости движения воздуха в выработке.
Таким образом, на основе проведенных изысканий предложен путь к решению решена проблемы по снижению концентраций сильвинитовой пыли на рабочих местах машинистов ГВМ и СВ в тупиковых комбайновых выработках в условиях калийных рудников.
