Проблема обеспечения взрывопожаробезопасности технических процессов угледобычи является весьма актуальной как в плане организации охраны труда персонала предприятия, так и в промышленной безопасности данной отрасли в целом, что предопределяет особый порядок регламентации условий безопасности на таких предприятиях [1].
Известно, что система обеспечения безопасности технической системы в обязательном порядке включает комплекс профилактических (предупредительных) и радикальных мероприятий, состав которых зависит от характеристик системы и условий ее эксплуатации, включая свойства обращаемых материалов. Последнее требует весьма пристального внимания, так как зачастую эти свойства являются основным аспектом оценки опасности того или иного производства.
В настоящее время на территории Республики Хакасия добыча угля ведется в основном открытым способом, причем добытый уголь пользуется широким спросом как на отечественном, так и на зарубежном рынках. Горные работы, транспортировка и перегрузка угля связаны с образованием большого количества угольной пыли и штыба (угольной мелочи), что является причиной формирования условий особой опасности. Проблема с точки зрения производственной и промышленной безопасности безусловно является комплексной: по данным проведенного нами мониторинга запыленность воздуха в рабочей зоне многократно превышает санитарные нормативы, что оказывает фиброгенное действие и может стать причиной профессиональных заболеваний, ухудшаются условия эксплуатации и производительность оборудования, создаются предпосылки возникновения пожаров и взрывов. С углублением горных работ загрязнение атмосферы угольной пылью внутри и за пределами разреза значительно возрастает, что обусловлено климатическими особенностями Центральной Сибири и ветровой характеристикой Республики Хакассия. С экологической точки зрения это является существенным дополнением к имеющему место загрязнению атмосферы продуктами эндогенного возгорания, вызванного технологическими потерями угля.
Принадлежность угольных разрезов Минусинского угольного бассейна различным акционерным компаниям явилась основной причиной отсутствия системного подхода к организации мониторинга чрезвычайных ситуаций, связанных с реализацией риска возникновения пожаров и взрывов, вызванных высокой концентрацией угольной пыли на всех стадиях производственного цикла, что предопределило недостаточно полную информацию о приемлемых способах и средствах подавления пыли, низкую эффективность используемых природоохранных мероприятий и контроля источников пылеобразования. Таким образом объектом наших исследований являлись угольные разрезы Минусинского бассейна, а целью исследования – разработка мероприятий комплексного обеспыливания для условий угольного разреза «Черногорский».
Методы исследований включали аналитическую оценку проблемы, опытно-промышленные наблюдения экспедиционного характера, приборно-аналитический метод. Исследованиям предшествовал мониторинг чрезвычайных ситуаций, выполненный авторами на разрезе «Черногорский».
Угли Минусинского бассейна по генетической классификации относятся к каменным гумусовым углям. Уголь марки Д (длиннопламенный) – это топливо с показателем отражения 0,4-0,79 % и выходом летучих веществ больше 30 %. Угли данной марки не спекаются и используются как энергетическое и коммунально-бытовое топливо. Фактически черногорский уголь имеет зольность от 10 до 22 %, содержание серы до 0,5 %, влажность 11,2–14,4 % и удельную теплоту сгорания – 5300 ккал/кг.
В составе угля марки Д находятся два основных горючих компонента: летучие вещества и коксовый (твердый) остаток. Процесс сгорания таких углей проходит в два этапа. На первом этапе выделяются летучие вещества быстро сгорающие при избытке кислорода. В результате возникает длинное пламя, но выделяется небольшое количество тепла. На втором этапе, выгорает коксовый остаток. Здесь все зависит от температуры воспламенения, интенсивности горения и степени углефикации. Главным признаком полного сгорания угля Д является желтое (соломенное) пламя и прозрачные (светло-серые) дымовые газы.
Каменный уголь одновременно обладает свойствами твердых веществ и горючих пылей, которые принадлежат к разным агрегатным группам [2], поскольку размельчение твердого вещества в пыль резко изменяет взрывопожароопасные свойства. Так например, кусок каменного угля на воздухе горит несколько минут; то же количество угля, превращенное в пыль, сгорает за доли секунды (взрывается).
Наличие тонких пылевых фракций формируют аэродинамическую устойчивость пылевого облака; увеличивающаяся поверхность пылевых частиц, приходящаяся на единицу массы облака, приводит к ускоренному выходу летучих веществ и созданию взрывоопасной концентрации [3, 4].
Параметром взрывопожароопасности пыли является не только нижний концентрационный предел взрываемости (100–250 г/м), но и содержание летучих веществ. Высокое содержание летучих веществ (угольная аэрозоль, содержащая более 10 % летучих веществ, относится к категории опасных по взрыву) и низкая естественная влажность существенно повышают взрывопожароопасность черногорских углей.
Образование пыли сопровождается на всей линии технологического процесса добычи угля открытым способом.
Отмеченные особенности углей требуют дифференцированного подхода к выбору оборудования для подавления пыли при различных производственных процессах и разработки проекта комплексного обеспыливания.
Проект комплексного обеспыливания должен включать мероприятия по борьбе с пылью во всех процессах, при которых образуется пыль, включая средства индивидуальной защиты от пыли, мероприятия пылевого режима, организацию службы по борьбе с пылью.
Выемка и погрузка угля предусматривает сезонное разделение работ по снижению пылеобразующей способности углей – при положительной и отрицательной температуре окружающей атмосферы и угольного массива. Здесь можно выделить несколько технических решений: размораживание мерзлых углей паром и токами высокой частоты, увлажнение разрыхленной горной массы; применение связующе-смачивающих химических реагентов; заблаговременное предварительное увлажнение горного массива.
Погрузка угля и вскрышных пород одноковшовыми экскаваторами также сопровождается высоким пылевыделением. Для предупреждения пылеобразования при экскаваторных работах следует применять предварительное увлажнение массива угля и увлажнение отбитой горной массы.
Для орошения и осаждения пыли, образующейся при экскавации горной массы, применяются различного вида оросители и распылители.
Накопленный отечественными предприятиями опыт показывает, что одним из эффективных способов борьбы с пылью на разрезах при отрицательных температурах воздуха является пылеподавление искусственным снегом. Пылеподавление искусственным снегом может осуществляться как путем воздействия на взвешенную в воздухе пыль, так и путем экранирования разрыхленной горной массы посредством покрытия ее снегом перед экскавацией и погрузкой. Применение такой установки снижает запыленность воздуха в рабочей зоне экскаватора типа ЭКГ-8И на 96,5 %.
Для борьбы с пылью на карьерных автодорогах рекомендуются пылесвязывающие средства на основе компонентов, являющихся промпродуктами нефтеперерабатывающих заводов: универсил-А (летний), универсил-З (зимний при температуре воздуха до – 30°С) и универсил-С (северный при температуре воздуха ниже – 30°С), эффективность которых доказана на разрезах Кузбасса.
Дороги с жесткими покрытиями необходимо систематически очищать от просыпавшейся мелочи и пыли сухим или мокрым способом.
Обеспыливающее проветривание разрезов ведется при экскавации угля с погрузкой его в транспортные средства для обеспечения хорошей видимости. Для этой цели стоит применять установки местного проветривания или вентиляторно-оросительные установки. При совместном применении группы установок может быть обеспечена вентиляция разрезов объемом до 200 млн м2 и более.
Практически весь добываемый уголь перерабатывается на обогатительной фабрике, которая завершает технологический процесс. Мероприятия комплексного обеспыливания на обогатительной фабрике необходимо выполнять согласно Положению о пылегазовом режиме на углеобогатительных фабриках (установках) [4,5].
Таким образом, комплексное обеспыливание на угольных разрезах Минусинского угольного бассейна является задачей, имеющей важное значение при ведении открытых горных работ в сложных природно-климатических условиях, связанной с повышением качества атмосферного воздуха и безопасностью технологических процессов добычи и переработки полезного ископаемого, обладающего высокой взрывопожароопасностью.
В результате проведенных исследований предложены следующие рекомендации:
– для подавления пыли при ведении буровых работ необходимо применять оборудование, оснащенное пылеулавливающими установками и устройствами для бурения скважин с промывкой;
– уменьшение запыленности атмосферы при взрывных работах обеспечивать гидрообеспыливанием;
– для предупреждения пылеобразования при экскаваторных работах применять увлажнение отбитой горной массы и предварительное увлажнение массива;
– для снижения потерь угля, поступающего с вмещающими породами в отвалы, и профилактики эндогенных пожаров проводить мероприятия по повышению качества угля;
– предупреждение пылевыделения на автодорогах применять орошение и обработку дорожного полотна пылесвязующими компонентами, соответствующими климатическому сезону;
– проветривание застойных зон и подавление локальных очагов пылеобразования осуществлять вентиляционными установками.
Библиографическая ссылка
Коростовенко В.В., Мелтонян Е.С., Гронь В.А. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ КОМПЛЕКСНОГО ОБЕСПЫЛИВАНИЯ НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ МИНУСИНСКОГО БАССЕЙНА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 11-1. – С. 12-14;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=10420 (дата обращения: 20.04.2024).