Способ борьбы с пылью

 

Использование: для борьбы с пылью, в частности для увлажнения отложений шахтной пыли, предотвращения взрывов пыли. Сущность изобретения: предварительно определяют влажность отложений пыли W_n и влагосодержание d₁ в начале и d₂ в конце защищаемого участка, и обрабатывают воздух путем периодического выпуска пара на время τ_увл и естественной сушки в течение τ_суш . Расход пара определяют из задаваемого выражения.

Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности и может быть использовано для борьбы с пылью, в частности для увлажнения отложений шахтной пыли, предотвращения взрывов пыли.

Известны способы пылеподавления [1], заключающиеся в воздействии паром на пылевоздушный поток и осаждении пыли и пара диспергированной жидкостью. Но эти способы не устраняют возможности взрыва пыли в опасных по пыли шахтах.

Известен способ пылеподавления [2] , заключающийся в обработке запыленного воздуха теплым реагентом, подаваемым импульсно, и оконтуриваемым более холодным реагентом. Недостаток этого способа - неэффективность в борьбе с пылевыми отложениями, вызывающими взрывы.

Известен способ конденсационного пылеподавления [3], принятый за прототип, осуществляемый путем выпуска пара из генератора с последующим его охлаждением в выработке путем естественного теплообмена с холодными поверхностями или искусственного охлаждения в воздухоохладителе. Применение способа ведет к значительным расходам пара и электроэнергии, а также встречает определенные технологические сложности, связанные с сокращением зоны видимости за счет тумана в выработке и превышением оптимального уровня влажности воздуха по условиям труда людей.

Цель изобретения - повышение эффективности пылеподавления взрывоопасных отложений пыли в горных выработках.

Указанная цель достигается периодической подачей пара в начало защищаемого участка, смешивание его с воздушным потоком и транспортирование последним по участку (выработке) с одновременной конденсацией непосредственно в потоке и на поверхностях элементов и конструкций, и последующей естественной сушкой в течение τ_суш. Подача пара осуществляется в течении времени τ_увл, необходимого для увлажнение отложений пыли от ее начального уровня W_п до минимального значения влажности пыли, обеспечивающего ее взрывобезопасное состояние W^min.Расчет пары q_пг определяется из выражения q_пг= + кг/ч где П_отл^min - минимальное содержание угольной пыли, отнесенное к 1 м³, (г/м³); S - площадь сечения выработки, м²; L - защищаемая длина участка, м; W^min - минимальное значение влажности пыли, обеспечивающее ее взрывобезопасное состояние (доли единиц); W_п - начальный уровень влажности (доли единиц); τ_увл - период выпуска пара (время увлажнения, ч; τ_суш - период естественной сушки, ч; Y - массовый расход воздуха в выработке, кг/ч; d₁ - влагосодержание в начале участка, г/кг;
d₂ - влагосодержание в конце участка, г/кг.

Такое выполнение способа позволяет более эффективно бороться с взрывоопасными отложениями пыли в шахтах.

Способ осуществляется следующим образом.

На участке шахты длиной L и площадью поперечного сечения S предварительно определяют влажность отложений пыли W_п, влагосодержание воздуха d₁ в начале участка шахты и влагосодержание воздуха d₂ в конце защищаемого участка шахты. W_п определяется экспериментально и зависит от ряда физико-химических характеристик пыли, в частности зольности наличия метана в воздухе, выхода летучих элементов и др.

Минимальное содержание угольной пыли, отнесенное к 1 м³ объема (П_отл^min), являющееся опасным по взрываемости, определяется по "Каталогу шахтопластов по взрывчатым свойствам угольной пыли. М.: Недра, 1973) и стандартным методикам.

Время накопления взрывоопасного содержания отложений пыли τ может быть рассчитано из условий изменения реальной концентрации пыли в воздухе в начале и в конце защищаемого участка длиной L при известной скорости потока воздуха, сечении выработки или массового расхода воздуха.

Сохранением за указанный период влажности τ отложений пыли на уровне не ниже W^min достигается ее переувлажнение за время τ_увл, обеспечивающим процесс естественной сушки до W^min за промежуток времени τ_суш, определяемый из технологических условий (ведение работ на участке при отсутствии тумана). Общее время защитного действия способа τ складывается, таким образом, из τ_увл и τ_суш.

Показателем эффективного времени защитного действия является коэффициент К₃, равный отношению времени сушки (нормального режима работы участка) ко времени увлажнения К₃ = τ_суш/τ_увл.

По технологическим условиям (время пересменки к времени смены или время нерабочего периода к рабочему в течение недели) этот коэффициент может быть принят равным К₃ = 6-7.

В период сушки с поверхности выработки (пылеотложений) испаряется масса влаги, определяемая разностью влагосодержания воздуха в конце d₂ и в начале d₁ участка.

Суммарная масса пара, необходимая для увлажнения отложений пыли за период τ_увл, обеспечивающей достижение W^min и сушку ее в период τ_суш до этого же уровня, равна и выражается расходом пара q_пг, определяемым из выражения:
q_пг= + кг/ч где П_отл^min - минимальное содержание угольной пыли, отнесенное к 1 м³, г/м³;
S - площадь сечения выработки, м²;
L - защищаемая длина участка, м;
W^min - минимальное значение влажности пыли, обеспечивающее ее взрывобезопасное состояние (доли единиц);
W_п - начальный уровень влажности (доли единиц);
τ_увл - период выпуска пара (время увлажнения), ч;
τ_суш - период естественной сушки, ч;
Y - массовый расход воздуха в выработке, кг/ч;
d₁ - влагосодержание воздуха в начале участка, г/кг;
d₂ - влагосодержание воздуха в конце участка, г/кг.

Способ опробывался на участке шахты "Воркутинская" ПО Воркутауголь" и подтвердил свою эффективность, выраженную в безопасном по взрывам пыли состоянии выработки.

Формула изобретения

СПОСОБ БОРЬБЫ С ПЫЛЬЮ, заключающийся в обработке пылевых отложений периодической подачей пара, отличающийся тем, что предварительно определяют влажность W_п отложений пыли и влагосодержание d₁ в начале и d₂ в конце защищаемого участка и обрабатывают воздух путем периодического выпуска пара на время q_пг τ_увл и естественной сушки в течение τ_суш, причем расход q_пг пара определяют из выражения

где П^min_отл - минимальное содержание угольной пыли в 1 м³, г/м³;
S - площадь сечения выработки, м²;
L - длина защищаемого участка, м;
W^min - минимальное значение влажности пыли, обеспечивающее ее взрывобезопасное состояние, доли единицы;
W_п - начальный уровень влажности, доли единиц;
τ_увл - период выпуска пара (время увлажнения);
τ_суш - период естественной сушки;
ϕ - массовый расход воздуха в выработке, кг/ч;
d₁ - влагосодержание в начале участка, г/кг;
d₂ - влагосодержание в конце участка, г/кг.