Повышение эффективности пылеподавления при подземной разработке угольных месторождений с использованием поверхностно-активных веществ

• Автор: Ерзин, Айрат Хакимович
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ БОРЬБЫ С ПЫЛЬЮ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ РОССИИ

1.1 Современное состояние угольной промышленности России

1.2 Анализ профзаболевасмости и аварийности, связанных с воздействием угольной пыли

1.3 Основные принципы, методы и средства обеспечения

пылевзрывобсзопасности

1.4 Закономерности пылеотложения в угольных шахтах

1.5 Методы снижения пылеобразования и запыленности воздуха в подземных горных выработках

1.6 Применение растворов ПАВ для борьбы с пылью в угольных шахтах

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УГЛЕЙ ШАХТ ОАО «СУЭК-КУЗБАСС» НА СМАЧИВАЕМОСТЬ ОБРАЗУЕМОЙ ПЫЛИ
2.1 Характеристика шахтопластов предприятий ОАО «СУЭК-Кузбасс»
2.2 Определение качественных характеристик углей шахт ОАО «СУЭК-Кузбасс»
2.3 Исследование петрографического и химического состава углей
2.4 Оценка влияния состава и физических свойств углей па смачиваемость образуемой пыли
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАСТВОРОВ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ С УГОЛЬНОЙ ПЫЛЬЮ
3.1 Основные параметры, использованные для оценки эффективности применения растворов поверхностно-активных веществ
3.2 Определение зависимости относительной влагоёмкости углей от вида применяемого поверхностно-активного вещества и его концентрации..
3.3 Исследование поверхностного натяжения рабочей жидкости при добавлении поверхностно-активных веществ
3.3 Определение краевого угла смачивания углей при взаимодействии с растворами различных поверхностно-активных веществ
3.4 Комплексная оценка свойств смачивателей
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4 ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
4.1 Горно-геологические условия опытных участков
4.2 Методика проведения шахтных испытаний
4.3 Результаты определения эффективности разработанных смачивателей и закономерностей распределения пылевых частиц в шахтном воздухе..
4.4 Экономическая оценка разработанных смачивателей и рекомендации по их использованию в условиях шахт ОАО «СУЭК-Кузбасс»
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Одним из основных направлений утверждённой в 2009 году Правительством РФ Энергетической стратегии на период до 2030 года является формирование рационального топливно-энергетического баланса страны, который предусматривает сокращение использования газа при соответствующем увеличении доли угля на (8-10 %).
Использование на угольных шахтах современных очистных механизированных комплексов и проходческого оборудования нового поколения приводит к значительному повышению производительности труда. Вместе с тем, возрастание нагрузки на очистной забой обуславливает более интенсивное пылеобразование, что повышает запыленность воздуха в горных выработках. Следствием этого является рост числа профессиональных заболеваний (пиевмокониозов, пылевого бронхита), сопровождающихся высокой степенью инвалидизации и преждевременной смерти работников, а также снижение взрывобезопасности.
Как показывают статистические данные, в наибольшей степени подвержены вредному воздействию угольной пыли рабочие подготовительных и очистных забоев. Уровень заболеваемости пневмокониозами среди данной категории работников составляет около 75 %. Концентрация пыли в рабочей зоне этих выработок достигает более 1500 мг/м3.
Основными мероприятиями, направленными на предотвращение пылсобразования и осаждение витающей пыли при отработке угольных пластов, являются как предварительное увлажнение угольного массива, так и различные виды орошения, эффективность которых значительно повышается при использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Значительный вклад в решение проблемы снижения уровня запыленности на горнодобывающих предприятиях внесли такие учёные как: А.И. Ксенофоитова,
В.В. Кудряшов, И.Г. Ищук, Б.Ф. Кирин, А.Д. Рубан, Ю.В. Шувалов, М.М. Сметанин, И.П. Озерной, Г.А. Поздняков, C.II. Подображин, A.A. Трубицын, Л.Я. Лихачёв, С.Б. Романченко, О.В. Скопинцева и др.

укрепленных на рамах нз металлических труб. Как правило, 2-3 рамы размещены па расстоянии 1-2 м между собой и на расстоянии 8-15 м от забоя. Общий расход воды при поперечном сечении выработки менее 8 м2 - 65 л/мин., при сечении больше 8 м2 - 75 л/мин. Давление воды должно быть 8-10 кгс/см2. Завесы включаются перед взрыванием шпуров и выключаются спустя 15-20 минут, эффективность пылеподавления составляет 80-85 %.
Воздушно-водяные завесы, состоящие из различного типа туманообразовагелей устанавливаются по периметру выработки на расстоянии до 20 м от лавы и направляются против движения воздуха. Расход воды и сжатого воздуха составляют соответственно 0,7 кг/с и 0,04 м3/с при давлении соответственно 0,7 и 0,25 МПа.
При работе завес угольная пыль, увлажняясь, более интенсивно осаждается на участке до 50 м от них и непрерывно поддерживается в связанном состоянии. Поэтому время накопления пыли за этим участком (далее 50 м от завесы) уменьшается более чем в 2 раза [25,30,31,50].
1.6 Применение растворов ПАВ для борьбы с пылью в угольных шахтах
Для повышения смачиваемости и эффективности связывания пыли, а также снижения расхода воды при увлажнении и орошении нередко используют шахтные смачиватели, которые представляют собой водные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ). Основная их роль заключается в снижении поверхностного натяжения на границе раздела фаз «жидкость - твердое тело» и прежде всего воды, составляющего 70-73 мН/м2, что достигается за счёт их способности адсорбироваться в поверхностном слое. Такая способность обусловлена особым строением молекулы ПАВ, одна часть которой представлена полярной (гидрофильной) группой, а другая - неполярной (гидрофобной) группой. Полярными являются группы типа -ОН, -N02, -СООН, -ИНг, неполярной - углеводородный радикал.
В зависимости от строения полярной части все ПАВ делятся на ионогенные, которые диссоциируют в водном растворе на ионы, и неионогенные. К первой