Оценка влияния параметров орошения на скорость пылеосаждения в горных выработках

Взвешенная угольная пыль, образующаяся в горных выработках, представляет серьезную опасность как для людей, работающих в горнодобывающей сфере, так и для оборудования, задействованного при добыче. Существует множество различных мероприятий по снижению запыленности воздуха, но не всегда такие способы (жидкостное орошение, фильтрация воздуха, пылеулавливание перемычками (масляными, водяными, жалюзийными или бумажными), пылеулавливание при помощи циклонов и пылеотстойных камер) могут быть эффективны, особенно для специфических задач (если требуется удалить пыль за короткий промежуток времени). Одним из способов решения подобных задач может стать применение пульсирующей вентиляции, используемой для очистки воздуха горных выработок от метана, в связке с жидкостным орошением. Приведены результаты лабораторных исследований процессов пылеосаждения с орошением. Поскольку жидкостное орошение применяют на горнодобывающих производствах, для последующего сравнения был проведен эксперимент по осаждению пыли с применением жидкостного орошения. Определено время осаждения частичек водного аэрозоля. Также для последующего определения эффективности пылеосаждения и контроля значений концентрации водного аэрозоля определены и описаны формулами зависимости среднего значения концентрации пылеводяного и водного аэрозоля от времени.

Курносов И. Ю. Оценка влияния параметров орошения на скорость пылеосаждения в горных выработках // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 3. – С. 150–162. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_3_0_150.

Курносов Илья Юрьевич — аспирант, ассистент, НИТУ «МИСиС», e-mail: kurnosovilya@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-7618-6839.

1. Баловцев С. В. Оценка аэрологического риска аварий на выемочных участках угольных шахт, опасных по взрывам газа и пыли // Горный журнал. — 2015. — № 5. — С. 91—93. DOI: 10.17580/gzh.2015.05.19.

2. 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.

3. 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.

4. 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, no. 2, pp. 1917—1929.

5. Rodionov V., Tumanov M., Skripnik I., Kaverzneva T., Pshenichnaya C. Analysis of the fractional composition of coal dust and its effect on the explosion hazard of the air in coal mines // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022, vol. 981, no. 3, article 032024. DOI: 10.1088/1755-1315/981/3/032024.

6. Zihao Xiu, Wen Nie, Jiayi Yan, Dawei Chen, Peng Cai, Qiang Liu, Tao Du, Bo Yang Numerical simulation study on dust pollution characteristics and optimal dust control air flow rates during coal mine production // Journal of Cleaner Production. 2020, vol. 248, article 119197. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.119197.

7. Филин А. Э., Овчинникова Т. И., Зиновьева О. М., Меркулова А. М. Развитие пульсирующей вентиляции в горном производстве // Горный журнал. — 2020. — № 3. — С. 67—71. DOI: 10.17580/gzh.2020.03.13.

8. Скопинцева О. В., Ганова С. Д., Бузин А. А., Федотова В. П. Мероприятия по борьбе с пылью при погрузке и транспортировании твердых полезных ископаемых // Горный журнал. — 2019. — № 12. — С. 76—79. DOI: 10.17580/gzh.2019.12.16.

9. Вишневская Е. П., Николаев А. А., Добрякова Н. Н., Банников А. А. Методы оценки смачиваемости углей растворами для пылеподавления // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 5. — С. 17—25. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-5-017-25.

10. Жолманов Д. К., Зиновьева О. М., Меркулова А. М., Смирнова Н. А. Оценка эффективности системы управления рисками на горнодобывающих предприятиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10. — С. 166—176. DOI: 10.25 018/0236_1493_2022_10_0_166.

11. Li Q., Wang K., Zheng Y., Ruan M., Mei X., Lin B. Experimental research of particle size and size dispersity on the explosibility characteristics of coal dust // Powder Technology. 2016, vol. 292, pp. 290—297. DOI: 10.1016/j.powtec.2016.01.035.

12. Харитонов И. Л., Терешкин А. И., Корнев А. В., Коршунов Г. И., Корнева М. В. Разработка мероприятий по улучшению пылевой обстановки в очистных забоях угольных шахт // Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 12. — С. 53—59. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-12-53-59.

13. Zhou G., Luan G., Li S., Liu Zh., Zhang Qi, Miao Ya. Experimental investigation on the micro wettability of coal dust: considering the comprehensive effects of physical chemistry characteristics // Arabian Journal of Geosciences. 2022, vol. 15, article 1102. DOI: 10.1007/ s12517-022-10352-7.

14. Han H., Wang P., Liu R., Tian Ch. Experimental study on atomization characteristics and dust-reduction performance of four common types of pressure nozzles in underground coal mines // International Journal of Coal Science & Technology. 2020, vol. 7, pp. 581—596. DOI: 10.1007/s40789-020-00329-w.

15. Филин А. Э., Курносов И. Ю., Колесникова Л. А., Овчинникова Т. И., Колесников А. С. К вопросу моделирования процесса осаждения пыли для условий угольной шахты // Уголь. — 2022. — № 9. — С. 67—72. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-9-67-72.

16. Красилова В. А., Эпштейн С. А., Коссович Е. Л., Козырев М. М., Ионин А. А. Разработка методики измерений гранулометрического состава угольной пыли методом лазерной дифракции // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 2. — С. 5—16. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_2_0_5.

17. Pengfei Wang, Han Han, Ronghua Liu, Yongjun Li, Xuanhao Tan Effects of metamorphic degree of coal on coal dust wettability and dust-suppression efficiency via spraying // Advances in Materials Science and Engineering. 2020, vol. 2020, article 4854391. DOI: 10.1155/ 2020/4854391.

18. Wang J., Zhou G., Wei X., Wang S. Experimental characterization of multi-nozzle atomization interference for dust reduction between hydraulic supports at a fully mechanized coal mining face // Environmental Science and Pollution Research. 2019, vol. 26, no. 10, pp. 10023—10036.

19. Chen B., Wang X., Yuan Y. Adaptive system analysis of coal mine spray dust reduction based on intelligent analysis algorithm / Application of Intelligent Systems in Multi-modal Information Analytics. ICMMIA 2022. Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies. 2022, vol. 138. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-031-05484-6_21.

20. Xiaoxue Liao, Bo Wang, Liang Wang, Jintuo Zhu, Peng Chu, Zibin Zhu, Siwen Zheng Experimental study on the wettability of coal with different metamorphism treated by surfactants for coal dust control // ACS Omega. 2021, vol. 6, no. 34, pp. 21925—21938. DOI: 10.1021/ acsomega.1c02205.

21. Barone T. L., Hesse E., Seaman S. E., Baran A. J., Beck T. W., Harris M. L., Jaques P. A., Lee T., Mischler S. E. Calibration of the cloud and aerosol spectrometer for coal dust composition and morphology // Advanced Powder Technology. 2019, vol. 30, no. 9, pp. 1805—1814. DOI: 10.1016/j.apt.2019.05.023.