Способ пылеподавления при взрывных работах


 


Владельцы патента RU 2441166:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для борьбы с мелкодисперсной пылью при открытой разработке месторождений полезных ископаемых с проведением взрывных работ. Способ включает продолжительную обработку пылегазового облака водяным паром во время и после взрыва. Пар получают от передвижного парогенератора путем введения в него воды, предварительно нагретой до температуры 65-70°С. Парогенератор устанавливают на безопасном от взрыва месте и направляют по направлению ветра. При этом до взрыва осуществляют обработку атмосферы над местом взрыва. Технический результат заключается в повышении эффективности пылеподавления, маневренности установок. 1 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с мелкодисперсной пылью на территории предприятий МСК при открытой разработке месторождений полезных ископаемых с проведением взрывных работ, так и за их пределами.

Известен способ пылеподавления на открытых угольных складах (патент РФ №2142564, МПК E21F 5/02, 1999 г.), заключающийся в орошении поверхности угля водой, нагретой перед распылением до 60-80°С, для предотвращения ветровой эрозии при отрицательных температурах. Недостатками данного способа являются значительный расход воды, ее замерзание в зимний период, возможность самозамерзания угля и недостаточное описание изобретения, в том числе физических параметров орошения и устройств для его осуществления.

Известен способ получения диспергированной воды для пылеподавления (патент РФ №2014470, МПК E21F 5/02, 1994 г.), использующийся для борьбы с пылью при отбойке, транспортировке и переработке различных материалов в горной промышленности и строительстве и заключающийся в подаче в атмосферу воды с температурой 120-180°С и абсолютным давлением 2-11 кг/см2, где она мгновенно переходит в перегретое состояние и вскипает по всему объему, а образующийся пар разрывает струю и превращает ее в факел мелкокапельного диспергационного водяного аэрозоля. Недостатками данного способа является отсутствие описания способа для применения его при взрывных работах, а также использование перегретой воды, что экономически нецелесообразно.

Известно устройство для пылегазоподавления при массовых взрывах в карьере (патент РФ №2301342, МПК E21F 5/14, 2007 г.), состоящее из трубопроводов, размещенных по периметру внутренних берм одного или нескольких уступов карьера, при этом трубопровод нижележащего уступа соединен с трубопроводом вышележащего уступа посредством скважин, образуя гидравлическую систему, которая сообщена с дренажной системой карьера. Недостатками данного способа являются необходимость бурения дополнительных скважин и отсутствие возможности маневрировать направлением водяных завес при изменении направления ветра.

Известен способ пылеподавления при взрывных работах, принятый за прототип (патент РФ №2273738, МПК E21F 5/02, 2006 г.), заключающийся в продолжительной (до, во время и после взрыва) обработке пылегазового облака тонкораспыленной ионизированной жидкостью, например водой, из оросительных установок, размещаемых в чередующемся (по заряду ионов) порядке вне зоны их возможного повреждения или разрушения под воздействием взрыва, или защищенных от взрывного воздействия. Недостатками данного способа являются сложность дополнительной ионизации воды и невысокая эффективность пылеподавления мельчайших фракций пыли (до 20 мкм), а также необходимость применения защищающих от физических воздействий специальных установок.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности пылеподавления, маневренности соответствующих установок, возможности проведение пылеподавления на безопасном расстоянии от взрывных работ.

Технический результат достигается тем, что способ пылеподавления при взрывных работах, включающий продолжительную обработку пылегазового облака пылеподавителем во время и после взрыва, согласно изобретению в качестве пылеподавителя используют водяной пар, полученный от передвижного парогенератора путем введения в него предварительно нагретой до температуры 65-70°С воды, установленного на безопасном от взрыва месте и направленного по направлению ветра, при этом до взрыва осуществляют обработку атмосферы над местом взрыва.

Способ представлен на чертеже и осуществляется следующим образом:

1. Перед проведением серии взрывов выбирается преобладающее направление ветра и устанавливается по его направлению портативный парогенератор на безопасном для нахождения людей расстоянии от взрыва (2). Такое расстояние варьируется от 200 до 300 метров (Б), в зависимости от вида взрывных работ.

2. Для использования рекомендуется парогенератор [1] или ряд парогенераторов, производительностью 50-60 кг пара/час, давление пара на выходе - 0,15-0,25 МПа, мощность электродвигателя 55 кВт.

3. К парогенератору (1) подается вода, нагретая до температуры 65-70°С, что является оптимальным значением для получения температуры воды на выходе - 100°С. Источником тепла для круглогодичного нагрева воды могут быть генераторные станции, котельные, биогазовые установки, терриконы и т.п.

4. За 10-15 минут до начала взрывных работ начинает работу парогенератор, перенося на высоту (В) и расстояние (А) конденсирующийся насыщенный мокрый туман в летнее время и центры кристаллизации снежинок в зимнее время.

5. При взрыве ВВ облако пыли смешивается с облаком ядер кристаллизации пара в атмосфере (3), двигаясь по направлению ветра и под действием силы тяжести и коагулируя между собой, оседает в безопасной для рабочих зоне, не превышающей 200-300 м.

6. Для конкретных условий взрывания в карьере количество парогенераторов и их технические характеристики должны определяться расчетно-экспериментальным методом.

Для добычи рудных и нерудных ископаемых открытым способом для разрушения крепких горных пород используют взрывной способ. При этом взрыв является мощным источником мгновенного выделения в атмосферу карьера и окружающую среду пыли различных фракций. Анализ дисперсного состава пыли показывает, что массовая доля крупной фракции размером 50-100 мкм с ростом расстояния от места взрыва уменьшается с 81,7% до 16,7% (600 м). Таким образом, около 95% пыли по массе за границами карьера будет состоять из фракций крупностью 4-50 мкм, а на «безопасном» расстоянии для людей при взрывных работах (300 м) количество пыли, опасной для человека фракции 5-50 мкм, превышает 60%. Изобретение основано на создании тумана из пара и воздушных масс, направленного по розе ветров от взрыва на карьере, обеспечивая при этом смешение пыли и ее падение до расстояния, где могут находиться люди.

Влажный насыщенный пар содержит мельчайшие капельки жидкости (диаметром 10-40 мкм). Установлено, что время витания капель влажного насыщенного пара (без ветровой нагрузки) с высоты 3 метров варьируется от 1 минуты до 1 часа. При влажностном насыщении и пересыщении воздуха (газа) происходит процесс фазового перехода водяного пара в жидкость, т.е. его конденсация. Конденсация выражается в образовании зародышей-комплексов молекул пара с пониженной кинетической энергией. Если такие комплексы оказываются устойчивыми, то они в дальнейшем за счет конденсационного роста превращаются во взвешенные в газе или выделяющиеся на поверхности капли. Основой для образования зародышей и в последующем капель являются центры, так называемые ядра конденсации.

Конденсация паров воды на поверхности гигроскопических частиц (пыли) происходит значительно быстрее, чем у негигроскопических, так как требуется, чтобы пересыщение было выше предела гигроскопичности. При быстром пересыщении газа (по сравнению с постепенным) образуются более однородные и многочисленные капли, т.к. активными являются большие и малые ядра конденсации. При конденсационном пылегазоулавливании водяные нары в пересыщенном газе конденсируются на частицах мелкодисперсной пыли, обволакивают их водяной пленкой или растворяют. Полученный конденсат осаждается на относительно холодных поверхностях или выпадает в осадок по мере роста капель, чему способствуют и все виды коагуляции (турбулентная, электростатическая, гравитационная и т.д.).

Важное значение использование пароконденсационного способа пылеподавления приобретает при отрицательной температуре воздуха. При положительных температурах содержание пыли в воздухе приближается к санитарным нормам, при отрицательных температурах оно нередко достигает 1000-3000 мг/м3, а иногда и более. Резкое снижение запыленности происходит обычно в апреле, а очередное ее повышение - в октябре, то есть в переходные, с точки зрения направления тепло- и массообменных процессов, периоды года при fo=-(10÷15)°С.

Испарительные процессы с поверхности земли, напротив, увеличивают температуру воздуха на 3-5°С. Они же, а также процессы сублимации снега и льда на поверхности земли, высвобождают связанные тонкодисперсные частицы пыли, которые могут переноситься ветром в атмосфере Земли на значительные расстояния и в больших масштабах (пыльные бури). Конденсация пара в атмосфере с выпадением осадков, напротив, способствует улавливанию витающих твердых частиц и газообразных продуктов и их выпадению на поверхность земли, способствуя очистке атмосферы. Еще одним важным отличием в применении пара является тот факт, что при отрицательных температурах окружающей среды пар в атмосфере превращается в снежинки малого размера, а не в мелкие льдинки, не способные к взаимодействию с пылевым облаком при применении тонкодисперсной воды.

Максимального снижения запыленности воздуха в пределах зоны взрывных работ можно достичь долговременным увлажнением атмосферы с использованием пара, при этом используемые средства борьбы с пылью являются экономичными, маневренными и годными к эксплуатации при различных температурных интервалах.

Литература

1. Патент РФ №2350755. Шахтный взрывобезопасный парогенератор, Шувалов Ю.В., и др., Бюл., №7, 2009 г.

Способ пылеподавления при взрывных работах, включающий продолжительную обработку пылегазового облака пылеподавителем во время и после взрыва, отличающийся тем, что в качестве пылеподавителя используют водяной пар, полученный от передвижного парогенератора путем введения в него предварительно нагретой до температуры 65-70°С воды, установленного на безопасном от взрыва месте и направленного по направлению ветра, при этом до взрыва осуществляют обработку атмосферы над местом взрыва.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству подвода напорной воды к системам орошения, расположенным на секциях щитовой механизированной крепи для подземных горных разработок.

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к проблемам безопасности в угольных шахтах, а именно к вспышкам метана, вызванным фрикционными искрами, образующимися при трении зубков горных машин о крепкие горные породы.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначен для пылеулавливания позади или на создающих пыль машинах и/или установках в подземных горных выработках и туннелестроении.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для снижения экологической нагрузки в регионе карьеров или уменьшения времени нормализации воздушной среды в подземных выработках.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам и средствам для предотвращения образования пыли на пляжах хвостохранилищ увлажнением водой или связывающей жидкостью.

Изобретение относится к вентиляции потоков в подземных выработках горнодобывающих предприятий. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной добыче угля. .

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, в угольной промышленности при проветривании подготовительных и очистных забоев.

Изобретение относится к области горного дела и транспортного строительства и может быть использовано для ликвидации вредного воздействия пылящих поверхностей искусственных сооружений.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для предотвращения самовозгорания угля в шахтах
Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено в борьбе с эндогенными пожарами

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам пылеподавления при транспортировке угольной массы посредством ленточных конвейеров
Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для борьбы с мелкодисперсной пылью при открытой разработке месторождений полезных ископаемых с проведением взрывных работ. Техническим результатом является повышение эффективности пылеподавления. Предложен способ пылеподавления при взрывных работах, заключающийся в орошении взрываемого блока жидкостью из оросительных установок до взрыва. При этом в качестве жидкости для орошения используют водный раствор биогума, концентрация которого в растворе составляет 10-25%. Указанным раствором обрабатывают взрываемый блок после зарядки и последующей забойки скважин, до монтажа взрывной сети.
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам пылеподавления при массовых взрывах скважин на карьерах. Предложенный способ включает этапы, на которых осуществляют заполнение каждой скважины зарядом взрывчатого вещества (ВВ) и размещение герметичной оболочки с водой на поверхности взрываемого блока вблизи устья каждой скважины. При этом герметичную оболочку с водой размещают в установленном над устьем скважины полом цилиндре. Причем диаметр цилиндра соизмерим с диаметром скважины, а высота выбирается в зависимости от необходимого объема герметичной оболочки. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности пылеподавления и увеличение коэффициента полезного действия энергии ВВ при массовых взрывах скважин на карьерах.
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам закрепления пылящих поверхностей открытых угольных складов. Техническим результатом является повышение эффективности пылеподавления на пылящих поверхностях. Способ заключается в нанесении на пылящие поверхности открытых угольных складов смеси, полученной соединением карбида кальция и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 3:1 и растворенной в воде до концентрации в водном растворе, равной 5%. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке ударо- и выбросоопасных угольных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности горных работ за счет повышения эффективности увлажнения краевых зон угольных пластов. Предложен способ выбора поверхностно-активных веществ (ПАВ) при увлажнении каменных углей по коэффициенту проницаемости, включающий подготовку образцов угля правильной геометрической формы, установку измерительного цилиндра непосредственно на образец, определение объема профильтрованного водного раствора ПАВ, времени фильтрации, и коэффициента проницаемости, который определяют по приведенному математическому выражению. Затем повторяя измерения для последовательно увеличивающейся концентрации ПАВ, строят график зависимости коэффициента проницаемости относительно концентрации ПАВ, и проводят подобные измерения с другими типами ПАВ на подобных образцах. При этом наиболее эффективное ПАВ и его концентрацию определяют по максимальному значению коэффициента проницаемости для всех кривых. 3 ил.
Изобретение относится к горному делу, а именно к области предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей, и может быть использовано при разработке угольных месторождений подземным способом. Техническим результатом заявляемого изобретения является нейтрализация образовавшихся метановоздушных смесей и локация в начальной стадии их возникновения. Для решения поставленной задачи предлагается способ предотвращения воспламенения метановоздушной смеси, включающий пневмогидроорошение зоны проведения горных работ, автоматический контроль содержания метана датчиками и введение в шахтную атмосферу ингибитора. Отличием является то, что при достижении концентрации метана в воздухе до 2,5% автоматически отключается подача в систему воздуха с одновременным подключением под давлением ингибитора заданной концентрации, подача воды в систему пневмогидроорошения при этом не отключается.

Изобретение относится преимущественно к горному делу и может быть использовано для подавления пыли, образующейся при дроблении и измельчении горной массы на предприятиях горно-металлургической, угольной, строительной и других отраслей промышленности. Техническим результатом является повышение эффективности пылеподавления за счет существенного увеличения динамического давления водовоздушной смеси на частицы пыли и улучшения ее смачиваемости для повышения эффективности сил тяжести, способствующих быстрому осаждению пыли. Предложена установка для пылеподавления, состоящая из блока управления, выполненного с возможностью передачи сигнала на источник воздуха высокого давления, соединенный посредством нагнетательных воздуховодов с емкостями сифонного типа с ионизированной водой противоположной полярности через электромагнитные пневмоклапаны, форсунок тонкого распыления, соединенных водяными магистралями с емкостями сифонного типа через электромагнитные гидравлические клапаны и устройство развязки воздушных и водяных магистралей, соединенное с источником воздуха высокого давления продувочным воздуховодом, при этом электромагнитные пневмо- и гидравлические клапаны и устройство развязки соединены цепями управления и контроля с блоком управления. Причем в емкостях сифонного типа установлены перфорированные барботажные воздухопроводы на всю их глубину с пневмодинамическим генератором колебаний давления воздуха на входе. 1 ил.
Наверх