хе рабочей зоны машинистов комбайнов и самоходных вагонов, бурильщи­ ков и транспортировщиков в десятки и сотни раз превышает предельно до­ пустимые нормы (ПДК-5 мг/м3) и обуславливает значительные расчетные дозы ингалируемой пыли (180—360 мг в смену). Высокая степень корреля­ ции (коэффициент парной корреляции г = 0,89) между количеством ингали­ руемой пыли и показателями распространенности хронического бронхита и воспалительно-дистрофическими изменениями слизистой верхних дыха­ тельных путей и носоглотки у подземных рабочих различных профессий под­ тверждает производственную обусловленность данной патологии, в форми­ ровании которой калийная пыль является главной причиной [101].

10.1.Запыленность воздуха

ввыработках главных направлений калийных рудников

Проблема снижения запыленности в калийных рудниках включает в себя два аспекта: снижение пылеобразования в очистных и подготови­ тельных забоях при работе комбайнов и борьбу с вторичным пылеобразованием в пунктах пересыпки руды и при работе конвейерного и колесного транспорта. Актуальность разработки эффективных способов и средств по борьбе с пылью по мере внедрения более производительной горной техни­ ки и удаления горных работ от воздухоподающих стволов на фланги шахт­ ного поля постоянно растет. Свойства калийной пыли влияют на методы исследования пылевыделений и на способы борьбы с вторичным пылеобразованием. Следует отметить, что запыленность атмосферы в выработках главных направлений существенно зависит от времени года: она выше в хо­ лодное время года и ниже — в теплое.

Разработке средств борьбы с пылью должны предшествовать исследо­ вания по выявлению основных источников ее выделения, степени их влия­ ния на состояние рудничной атмосферы на различном расстоянии от возду­ хоподающих стволов и т. д. Первым этапом таких исследований являются пылевые съемки, проводимые по специально выбранным маршрутам.

Первая пылевая съемка на рудниках Старобинского месторождения была проведена в 1967 г. группой ученых из Пермского политехнического института под руководством проф. И. И. Медведева [102].

Через двенадцать лет в 1989 г. нами была проведена летняя пылевая съемка на Втором Солигорском руднике РУП ПО «Беларуськалий» (руд­ ник РУ-2) [103].

Замеры запыленности проводились на двух горизонтах в два этапа. Маршрут и места замеров были выбраны в наиболее характерных точках транспортных выработок.

На горизонте « —445 м» маршрут начинался от ствола по южному главному транспортному штреку, главному транспортному западному штреку, по 2-му юго-западному панельному транспортному штреку. Длина

маршрута 5800 м, количество точек замеров — 10. Расстояние между точ­ ками — от 350 м до 900 м.

Горизонт « —290 м». Маршрут начинался от ствола по южному главному транспортному штреку (западный ход), по 10-му западному панельному транс­ портному штреку (южный ход) и далее по 20-му блоковому транспортному штреку (западный ход). Длина маршрута — 6700 м, а число точек замеров —

11.Расстояние между точками — от 500 до 700 м, в среднем — 600 м.

Споверхности в рудник поступает практически чистый воздух, содер­ жащий незначительное количество пылевых частиц (в пределах ПДК). Ра­ бота скипов в воздухопадающих стволах оказывает существенное влияние на запыленность поступающего воздуха в выработки главных направле­

ний, создавая начальную фоновую запыленность. Начальная фоновая за­ пыленность, замеренная на расстоянии 250 м от ствола гор. « —445 м» и на расстоянии 350 м от ствола гор. « —290 м», в среднем составила соответ­ ственно 30,6 и 53,1 мг/м3

Повышение запыленности по мере удаления от ствола происходит как за счет срыва пылевых частиц со стенок и почвы выработок, так и с ленты конвейеров.

На первом этапе замерялась фоновая запыленность, образованная при работе конвейеров. Максимальная запыленность была отмечена в точках замеров, расположенных на расстоянии 20—30 м от мест перегрузки руды по ходу движения струи воздуха, и составила 240 мг/м3 на расстоянии 4800 м от ствола гор. « —445 м» (рис. 10.1) и 82 мг/м3 на расстоянии 1850 м от ствола гор. « —290 м». В среднем по маршруту фоновая запыленность составила по гор. « —445 м» — 108,7 мг/м3 и по гор. « —290 м» — 64,5 мг/м3

На втором этапе замерялась запыленность, образованная в результате движения самоходного транспорта. Запыленность по маршруту при движении самоходного транспорта оказалась в пределах фоновой запыленности и соста­ вила: на гор. « —445 м» — 25,5 мг/м3 при перемещении машины по направ­ лению движения струи воздуха и 40,3 мг/м3 при движении против струи; на гор. « —290 м» — 47,1 мг/м3 при перемещении машины по направлению дви­ жения струи и соответственно — 40,82 мг/м3 при движении против струи. Максимальная запыленность на отдельных участках маршрута составила на гор. « —445 м» — 86,7 мг/м3 и на гор. « —290 м» — 78,9 мг/м3

Атмосферный воздух, поступающий в рудник, является основным источ­ ником и носителем влаги, которая играет решающую роль в процессах пылеосаждения. Вместе с запыленностью рудничного воздуха проводились заме­ ры влажности воздуха, влажности пыли, осевшей на почве транспортных выработок, температуры воздуха и стенок выработок по длине маршрута.

Аппроксимирующая зависимость температуры стенок выработок (Та) от температуры поступающего воздуха ( Тв) по мере удаления от ствола име­

Коэффициент корреляции составляет 0,92, что говорит о высокой на­ дежности связи исследуемых показателей.

На основании результатов замеров пылеобразования в выработках ус­ тановлено следующее:

—влажность атмосферного воздуха, поступающего в рудник, снижает­ ся в результате адсорбции паров воды из воздуха пылью, располо­ женной на почве выработок и стенками выработок с 70 —95 % до 47—55 % в конце маршрута;

—влажность пыли находится в прямой зависимости от влажности воз­ духа: с уменьшением влажности воздуха пыль отдает накопленную ранее влагу, подсыхает и кристаллизируется. Зависимость между

влажностью пыли на почве выработок (W n) и влажностью посту­ пающего воздуха (WB) на гор. « - 2 9 0 м» следующая %:

Коэффициент линейной корреляции составляет 0,77;

—влажность пыли, расположенной на почве, изменяется от 1,5 до 9 % (в среднем 4 %), и эта влажность препятствует срыву пыли при дви­ жении самоходного транспорта, что подтверждается при сопоставле­ нии фоновой запыленности по маршруту и замеренной за движущим­ ся самоходным транспортом.

Зависимость фоновой запыленности воздуха в выработках при отсут­ ствии движения транспорта (Сф) от влажности пыли на почве (Wn), мг/м3,

где Wa— влажность пыли на почве выработки, %. Коэффициент корреляции составляет 0,609

Между запыленностью рудничного воздуха и его влажностью установ­ лена зависимость следующего вида (мг/м3):

Коэффициент корреляции составляет 0,625.

В общем случае картина формирования пылевоздушной среды в выра­ ботках главных направлений, на наш взгляд, следующая. Перемещаясь от ствола по главным транспортным штрекам, воздушная струя «насыщает­ ся» пылью, прежде всего за счет постоянно действующих источников пылевыделения — пунктов перегрузки руды с одного конвейера на другой. Прирост пылесодержания воздуха зависит от устройства перегрузочных пунктов и качества их герметизации, свойств самой руды (влажности и сте­ пени измельчения), параметров вентиляционной струи и т. д.

В зависимости от этих факторов запыленность после каждого перегру­ зочного пункта повышается. По мере удаления от мест перегрузки и пере­ сечений главных и панельных выработок запыленность воздуха постепенно снижается. Характерным для этого процесса является непрерывное увели­ чение запыленности с увеличением числа пунктов перегрузки руды.

Как показали результаты анализов химического состава пыли, прове­ денные нами на руднике РУ-2 РУП ПО «Беларуськалий», содержание раз­ личных компонентов пыли очень сильно отличается вблизи стволов и на краях шахтного поля. Так, содержание нерастворимого остатка изменяется с 24,94 % вблизи ствола № 3 до 0,24 % на расстоянии 5000 м от него. Причем содержание в нерастворимом остатке опасного для здоровья диок­ сида кремния S i0 2 вблизи стволов составляет 1 1 ,3 -1 9 ,6 % от веса проб пыли. Наличие повышенного содержания нерастворимого остатка обнару­ жено и в пыли, находящейся на почве выработок вблизи стволов на Втором Соликамском руднике. Таким образом, пыль в районе околоствольного двора сильно отличается по вредности от пыли, находящейся на отдален­ ных участках шахтного поля, и требует к себе особого внимания.

Проведенные пылевые съемки позволили получить информацию о формировании пылевоздушной среды в выработках главных направле­ ний, количественно определить долю различных источников пылеобразования в пылевом балансе выработок.

10.2.Химическое связывание пыли

втранспортных выработках калийных рудников

Для борьбы с вторичным пылеобразованием в транспортных выработ­ ках обычно используется орошение почвы выработок водой с помощью по­ ливочных машин. Однако эффективность орошения невелика, особенно в холодное время года. Так как почва выработок плохо очищена от соляной мелочи, а глубина проникновения воды в нее не превышает 1 —2 см, то уже через 2 —3 часа при движении автотранспорта снова происходит интенсив­ ное взметывание пыли.

Для более эффективной борьбы с вторичным пылеобразованием нами предложен способ химического связывания пыли путем введения соответ­ ствующих химических добавок в воду, используемую для полива почвы вы­ работок.

Опытно-промышленные испытания способа химического связы ва­ ния пыли были проведены на главном транспортном штреке юго-восточ­ ного направления гор. « —430 м» рудника РУ-1 РУП ПО «Беларуська­ лий» [104].

Испытания проводились на участке с наиболее неблагоприятными пы­ левыми условиями (восточной ходке, между сбойками 13 и 14, 14 и 15). Длина контрольного участка составляла около 200 м. Удаленность участ­ ков замеров от воздухопадающего ствола составляла 3,5 км.

Главной целью испытаний являлось снижение содержания пыли в транспортных выработках за счет более эффективной поливки почвы вы­ работок, обеспечиваемой введением специально подобранных связующих добавок в воду для поливки.

Оценивалась эффективность пылеподавления при использовании сле­ дующих растворов:

—обычной воды;

—отходов нефтепродуктов, полученных после мытья автотранспорта в подземном гараже (концентрация нефтепродуктов 80 мг/дм3 или

0,8 %);

—5%-ного водного раствора хлорида натрия (NaCI);

—5%-ного водного раствора хлорида натрия с добавкой поверхност­ но-активного вещества — ПАВ (1% -ного раствора оксанола ОС-18, используемого при флотации шламов).

Расход воды (растворов) был обычным для рудника: 1 л на погонный метр. Для создания повышенной запыленности воздуха на участках замеров перед каждой серией замеров в течение 3 —6 мин производилось искусст­ венное ухудшение пылевой обстановки с помощью 4 -кратного прогона по

опытному участку поливочной машины TAM-80 Т 50.

В общей сложности был произведен 121 замер запыленности воздух. Результаты замеров запыленности воздуха при поливке почвы транс­

портного штрека различными растворами приведены в табл. 10.1.

где Снач — содержание пыли в атмосфере выработки до поливки, мг/м3;

Ско„ — среднее за сутки содержание пыли в атмосфере выработки по-

П

Необходимость оценки эффективности пылеподавления таким спосо­ бом вызвана очень большой разницей начального уровня запыленности воз­ духа в разные дни и на различных участках трассы и некорректностью поль­ зования в этой связи абсолютной разностью величин пылесодержания.

В разные дни замеров количество проходящего воздуха по восточной ход­ ке главного юго-восточного штрека варьировалось от 329,4до 1026,2 м3/мин, влажность воздуха составляла 40—41 %.

Анализ данных табл. 10.1 показывает, что эффективность пылеподав­ ления при использовании для поливки разных растворов составила:

Несмотря на высокие показатели эффективности пылеподавления при использовании 5% -ного водного раствора хлорида натрия (видимо, из-за очень высокого начального пылесодержания), наиболее предпочтительно, на наш взгляд, применение растворов с ПАВ и с отходами нефтепродуктов. Даже визуально почва участков штрека, обработанная водой с хлоридом натрия и ПАВ, имеет более темный (маслянистый) вид в течение несколь­ ких дней после поливки. Пыль, смоченная водой с остатками нефтепродук­ тов и ПАВ, имеет вид крупных достаточно крепких гранул, в то время как пыль, обработанная водой или водным раствором хлорида натрия, пред­ ставляет собой тонкую корочку (пластинки), которые разрушаются при движении автотранспорта и людей по выработке.

Таким образом, использование специально подобранных химических веществ (связующих), добавляемых в воду для поливки почвы транспортных выработок, обеспечивает резкое снижение содержания пыли в атмосфере выработок. Уже через 2 часа после поливки выработок обычной водой со­ держание пыли достигает начального (фонового) уровня, действие же вод­ ных растворов с добавками имеет место практически в течение целых суток.

Даже если оценивать снижение пылесодержания в течение двух часов после поливки, то при применении обычной воды отношение Снач/Скон = 1.8, при применении воды с остатками нефтепродуктов сниже­ ние уровня запыленности составляет 3,4, водного раствора 5% -ного хло­ рида натрия — 19,8, водного раствора NaCl с добавкой ПАВ — 11,6. Дру­ гими словами, даже за 2-часовой интервал времени эффективность пыле­ подавления при использовании воды с добавками выше по сравнению с обычной водой в 1,9— 11,0 раз.

Оценивая сложность приготовления различных растворов и эффек­ тивность их применения, следует рекомендовать следующее:

—на удаленных от воздухоподающих стволов участках шахтных полей с тяжелой пылевой обстановкой необходимо постоянное добавление связующих веществ для поливки почвы выработок;