Оценка прогнозной запыленности в забоях угольных шахт с учетом особенностей смачиваемости угольной пыли

Фактическая пылевая обстановка в проходческих и добычных забоях угольных шахт остается сегодня наиболее неблагоприятной и во многом зависит от эффективности мероприятий обеспыливания, подбор которых осуществляется на основе величины прогнозной запыленности. Используемые для ее расчета формулы не учитывают время и специфику смачивания углепородной пыли растворами шахтных смачивателей, а следовательно, не отражают в полной мере реальное состояние шахтной атмосферы по пылевому фактору. В работе показаны недостатки существующей методики оценки прогнозной запыленности в забоях угольных шахт; проанализированы показатели удельного пылевыделения угольных пластов, отрабатываемых на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс»; приведены результаты исследований смачиваемости угольной пыли различного состава и замеров запыленности в очистных забоях угольных шахт, проведенных авторами. На основе всей совокупности экспериментально полученных данных и проанализированных сопутствующих факторов, используя методы корреляционно-регрессионного анализа, было выведено уравнение множественной линейной регрессии для расчета прогнозной запыленности. Предлагаемая формула учитывает влияние на запыленность ряда горно-геологических и физических характеристик угольных пластов и горнотехнических параметров их отработки. Для расчета времени смачивания угольной пыли, определяющего в значительной степени особенности процесса ее витания и скорость седиментации, предложена формула, учитывающая вариативность физико-химических свойств пыли углей различного петрографического состава, тип применяемого смачивателя и концентрацию его рабочего раствора.

Ключевые слова: угольная шахта, очистной забой, взвешенная угольная пыль, прогнозная запыленность, пылеподавление, время смачивания пыли, производительность комбайна, крепость угля, мощность пласта, эффективность противопылевых мероприятий.
Как процитировать:

Корнев А. В., Ледяев Н. В., Кабанов Е. И., Корнева М. В. Оценка прогнозной запыленности в забоях угольных шахт с учетом особенностей смачиваемости угольной пыли // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6−2. — С. 115—134. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_115.

Благодарности:
Номер: 6
Год: 2022
Номера страниц: 115-134
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.807
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_115
Дата поступления: 14.01.2022
Дата получения рецензии: 29.04.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.05.2022
Информация об авторах:

Корнев Антон Владимирович — канд. техн. наук, заведующий лабораторией, доцент кафедры безопасности производств, https://orcid.org/0000-0001-6371-9969, СанктПетербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия,e-mail: Kornev_AV@pers.spmi.ru;
Ледяев Николай Владимирович — начальник управления противоаварийной устойчивости предприятий, АО «СУЭК-Кузбасс», 652507, г. Ленинск-Кузнецкий, ул. Васильева, д. 1, Россия, e-mail: ledyaevnv@suek.ru;
Кабанов Евгений Игоревич — канд. техн. наук, ассистент кафедры безопасности производств, https://orcid.org/0000-0001-7580-9099, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия,
e-mail: Kabanov_EI@pers.spmi.ru;
Корнева Мария Валерьевна — канд. техн. наук, ведущий инженер отдела методического обеспечения учебного процесса, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия,
e-mail: Korneva_MV@pers.spmi.ru.

 

Контактное лицо:

Корнев Антон Владимирович, e-mail: Kornev_AV@pers.spmi.ru.

Список литературы:

1. Петренко И. Е. Итоги работы угольной промышленности России за 2021 год // Уголь. — 2022. — № 3. — С. 9–23. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-3-9−23.

2. Таразанов И. Г., Губанов Д. А. Итоги работы угольной промышленности России за январь-декабрь 2020 года // Уголь. — 2021. — № 3. — С. 27–43. DOI: 10.18796/00415790-2021-3-27−43.

3. Артемьев В. Б. АО «СУЭК» в 2018 году — прогрессивные технологии и инновации на службе производства // Уголь. — 2019. — № 3. — С. 4–12. DOI: 10.18796/00415790-2019-3-4−12.

4. Смирняков В. В., Родионов В. А., Смирнякова В. В., Орлов Ф. А. Влияние формы и размеров пылевых фракций на их распределение и накопление в горных выработках при изменении структуры воздушного потока // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 71–81. DOI: 10.31897/PMI.2022.12.

5. Чеботарёв А. Г. Современные условия труда на горнодобывающих предприятиях и пути их нормализации // Горная промышленность. — 2012. — № 2 (102). — С. 84–88.

6. Чемезов Е. Н. Принципы обеспечения безопасности горных работ при добыче угля // Записки Горного института. — 2019. — Т. 240. — С. 649–653. DOI: 10.31897/ pmi.2019.6.649.

7. Kazanin O. I., Rudakov M. L., Kolvakh K. A. Occupational safety and health in the sector of coal mining // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018, vol. 9, no. 6, pp. 1333–1339.

8. Colinet J. F., Rider J. P., Listak J. M., Organiscak J. A., Wolfe A. L. Best Practices for Dust Control in Coal Mining. 2010, no. 2010–110. Pittsburgh: DHHS (NIOSH) Publication. — 70 р.

9. Zhang H., Han W., Xu Y., Wang Z. Analysis on the Development Status of Coal Mine Dust Disaster Prevention Technology in China // Journal of Healthcare Engineering. 2021, vol. 2021, article 5574579, pp. 1–9. DOI: 10.1155/2021/5574579.

10. Colinet J. F. The Impact of Black Lung and a Methodology for Controlling Respirable Dust // Mining, Metallurgy & Exploration. 2020, vol. 37, pp. 1847–1856. DOI: 10.1007/ s42461-020-00278-7.

11. Wang W. Z., Wang Y. M., Shi G. Q. Waveband selection within 400−4000 cm−1 of optical identifcation of airborne dust in coal mine tunneling face // Applied Optics. 2016, vol. 55, no. 11, pp. 2951–2959.

12. Peters S., de Klerk N., Reid A., Fritschi L., Musk A. B., Vermeulen R. Quantitative levels of diesel exhaust exposure and the health impact in the contemporary Australian mining industry // Occupational and Environmental Medicine. 2017. vol. 74 (4), pp. 282–289. DOI:10.1136/oemed-2016−103808.

13. Saarikoski S., Teinilä K., Timonen H., Aurela M., Laaksovirta T., Reyes F., Vasques Y., Oyola P., Artaxo P., Pennanen S., Junttila S., Linnainmaa M., Salonen R. O., Hillamo R. Particulate matter characteristics, dynamics and sources in an underground mine // Aerosol Science and Technology. 2018. vol. 52 (1), pp. 114–122. DOI: 10.1080/02786826.2017.1384788.

14. Smirnyakov V. V., Smirnyakova V. V., Pekarchuk D. S., Orlov F. A. Analysis of methane and dust explosions in modern coal mines in Russia // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, iss. 02, pp. 1917–1929.

15. Родионов В. А., Турсенев С. А., Скрипник И. Л., Ксенофонтов Ю. Г. Результаты исследования кинетических параметров самовозгорания каменноугольной пыли // Записки Горного института. — 2020. — Т. 246, pp. 617–622. DOI: 10.31897/PMI.2020.6.3.

16. Гендлер С. Г., Габов В. В., Бабырь Н. В., Прохорова Е. А. Обоснование технических решений по снижению производственного травматизма в лавах угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 1. — С. 5–19. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_1_0_5.

17. Luo Y., Wang D., Cheng J. Effects of rock dusting in preventing and reducing intensity of coal mine explosions. International Journal of Coal Science and Technology. 2017, vol. 4 (2), pp. 102–109. DOI: 10.1007/s40789−017−0168-z.

18. Gonen A. Ventilation Requirements for Today’s Mechanized Underground Metal Mines. International Journal of Advanced Research in Engineering. 2018, vol. 4, no. 1, pp. 7–10. DOI: 10.24178/ijare.2018.4.1.07.

19. Баловцев С. В. Сравнительная оценка аэрологических рисков на действующих угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2–1. — С. 5–17. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21−0-5−17.

20. Leisle A. V., Kovalski E. R. Assessing the well yield during methane drainage in coal mines // Ecology, Environment and Conservation. 2017, vol. 23. pp. 317–322.

21. Vinogradov E. A., Nikiforov A. V., Kochneva A. A. Computational fluid dynamics study of ventilation flow paths on longwall panel // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, iss. 02, pp. 1140–1147.

22. Скопинцева О. В., Баловцев С. В. Управление аэрологическими рисками угольных шахт на основе статистических данных системы аэрогазового контроля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 1. — С. 78–89. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0−78−89.

23. Barone T. L., Patts J. R., Janisko S. J., Colinet J. F., Patts L. D., Beck T. W., Mischler S. E. Sampling and analysis method for measuring airborne coal dust mass in mixtures with limestone (rock) dust // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2016, vol. 12(4), pp. 288–296. DOI: 10.1080/15459624.2015.1116694.

24. Suprun I., Kuznetsov V. S., Ivanov A. V. Development of an engineer operation aimed at the reduction of atmospheric dust pollution in the decommissioning of iron-ore treatment waste // Journal of Ecological Engineering. 2019, vol. 20, iss. 4. pp. 23–28. DOI: 10.12911/22998993/102612.

25. Коршунов Г. И., Сафина А. М., Каримов А. М. Исследование и анализ источников выделения респирабельной фракции пыли на угольных разрезах // Безопасность труда в промышленности. — 2021. — № 10. — С. 65–70. DOI: 10.24000/0409-29612021-10−65−70.

26. Wu T., Yang Zh., Wang A., Zhang K., Wang B. A study on movement characteristics and distribution law of dust particles in open-pit coal mine // Scientific Reports. 2021, vol. 11, article 14703, pp. 1–10. DOI: 10.1038/s41598-021-94131-6.

27. Shi G., Liu M., Guo Zh., Hu F., Wang D. Unsteady simulation for optimal arrangement of dedusting airduct in coal mine heading face // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2017, vol. 46, pp. 45–53. DOI: 10.1016/j.jlp.2017.01.011.

28. Гендлер С. Г., Борисовский И. А. Оценка влияния температурных условий на естественную вентиляцию глубоких карьеров Арктической зоны // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 2. — С. 218–227. DOI: 10.21177/19984502-2022-14-2-218-227.

29. Kazanin O. I., Sidorenko A. A., Sirenko Y. G. Numerical study of the air-gas dynamic processes when working out the Mosshny seam with longwall faces // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018, vol. 13, no. 4, pp. 1534–1538.

30. Linh N. K., Gabov V. V., Lykov Y. V., Urazbakhtin R. Y. Evaluating the efficiency of coal loading process by simulating the process of loading onto the face conveyor with a shearer with an additional share // International Journal of Engineering. Transactions A: Basics. 2021, vol. 34 (7), pp. 1804–1809. DOI: 10.5829/IJE.2021.34.07A.25.

31. Wang H., Xuan W., Zhang Zu., Qin B. Experimental investigation of the properties of dust suppressants after magnetic-field treatment and mechanism exploration // Powder Technology. 2019, vol. 342, pp. 149–155. DOI: 10.1016/j.powtec.2018.09.099.

32. Wang Q. G., Wang D. M., Wang H. T., Shen Y. D., Zhu X. L. Experimental investigations of a new surfactant adding device used for mine dust control // Powder Technology. 2018, no. 327, рp. 303–309.

33. Jiang Z., Dou G. Preparation and Characterization of Chitosan Grafting Hydrogel for Mine-Fire Fighting // ACS Omega. 2020, vol. 5 (5), pp. 2303–2309. DOI: 10.1021/ acsomega.9b03551.

34. Borowski G., Smirnov Y. D., Ivanov A. V., Danilov A. S. Effectiveness of carboxymethyl cellulose solutions for dust suppression in the mining industry // International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2020, vol. 1, no. 1, pp. 1–13. DOI: 10.1080/19392699.2020.1841177.

35. Корнева М. В. Разработка и обоснование мероприятий по снижению концентрации тонкодисперсных фракций в пылевом аэрозоле угольных шахт: Автореф. дис… канд. техн. наук. — СПб: Санкт-Петербургский горный университет, 2020. — 20 с.

36. Chen X., Hu H., Xu Y., Zhang Y., Yang G. Experimental investigation of foam dedusting agent in underground coal mine // Materials Research Innovations. 2015, vol. 19(S8), pp. 508–511. DOI: 10.1179/1432891715z.0000000001736.

37. Скопинцева О. В., Вертинский А. С., Иляхин С. В., Савельев Д. И., Прокопович А. Ю. Обоснование рациональных параметров обеспыливающей обработки угольного массива в шахтах // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 17–20.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.