Макашев Б.К.

Жезказганский университет

им. О.А. Байконурова, к.т.н., доцент

Некоторые задачи в обеспечении эксплуатационно-

безопасной среды при использовании подземного

самоходного оборудования

Дальнейшее развитие подземных горных работ выдвигает ряд проблемных задач в области обеспечения эксплуатационной безопасности самоходных машин с дизельным приводом, в частности, борьбы с загазированием рудничной атмосферы. Своевременное решение этих задач раскроет перспективы и позволит научно подойти к инженерной разработке различных решений снижения загазованности рудничной среды.

Одной из них является прогнозирование интенсивности газовыделения высокопроизводительных подземных самоходных оборудований с дизельным двигателем. Исследованиями на подземном самоходном оборудовании установлено, что интенсивность газовыделения при их работе в зависимости от скорости движения (нагрузки) подчиняется закономерности:

, мг/сек, (1)

где q_u – интенсивность газовыделения (мг/сек) при данной скорости

движения подземного самоходного оборудования υ₂ (км/ч);

с – экспериментальный коэффициент, зависящий от типа подземного

самоходного оборудования;

υ₁ – установленная максимальная скорость движения, км/ч.

Анализ экспериментальных данных и полученных зависимостей показывает, что интенсивность выделения отработавших газов возрастает, не прямо пропорционально, а несколько опережает рост производительности подземного самоходного оборудования.

Прогноз интенсивности газовыделения с учетом подземных условий эксплуатации, позволит наметить основные направления исследований по разработке необходимых способов и средств борьбы по снижению загазирования двигателями подземного самоходного оборудования, определить требуемую эффективность этих средств и предусмотреть их в конструктивном оформлении различного подземного самоходного оборудования с дизельным приводом.

Следующей не менее важной задачей является установление оптимально-приемлемых значений концентраций компонентов состава отработавших газов двигателя. Это связано с тем, что в тяжелых подземных производственных условиях четкое придерживание предельно-допустимых концентраций (ПДК) вредных компонентов состава отработавших газов практически не возможно, что подтверждено с многолетней практикой эксплуатации подземного самоходного оборудования.

Обобщение результатов исследований показывает, что зависимость уровня загазованности от значений фактических концентраций основных компонентов отработавших газов имеет вид:

, мг/м³ , (2)

где З_ф – загазованность рудничного воздуха при фактических значениях

концентраций основных компонентов отработавших газов, мг/м³;

а – коэффициент, зависящий от состава и дымности отработавших

газов;

φ₁, φ₂ – соответственно, концентрации основных компонентов

отработавших газов до и после применения способов снижения

загазирования, мг/м³;

Третьей задачей является исследование сдуваемости отработавших газов двигателя подземного самоходного оборудования и определение оптимально-приемлемых скоростей воздушного потока вентиляции, при которых загазованность рудничной атмосферы будет минимальной. Актуальность этой задачи обусловлена тем, что для подземных транспортных выработок сдувание газа (дыма) имеет большой удельный вес в общем балансе выделения отработавших газов.

Для подземных выработок интенсивность сдувания газов следует определять как средневзвешенное по объему значение ее удельной сдуваемости, так как для одной и той же выработки характерны значительные изменения концентрации газов, и в особенности скоростей воздушного потока (в зависимости от удаленности вентилятора), которые весьма существенно влияют на процесс сдувания.

Исследования показали, что удельная сдуваемость отработавших газов может быть определена по известной формуле:

, мг/сек ·м² , (3)

где α, β – экспериментальные коэффициенты, зависящие от состава

отработавших газов;

n₀ – загазованность воздуха, поступающего в подземные выработки,

мг/м³;

υ_в , υ_кр – соответственно скорость воздушного потока вентиляции и

критическая по сдуванию отработавших газов по выработке,

м/сек.

Установлено, что для подземных выработок оптимальные скорости воздушного потока по газовому фактору лежит в диапазоне 5-9 м/сек. Применение мер борьбы по снижению дымности и токсичности отработавших газов у источников их выделения (двигателя), смещает значение оптимальной скорости в область меньших величин, а использование только воздушной струй рудничной вентиляции – в область более высоких скоростей.

Однако, в эксплуатационных условиях эффективность средств снижения загазирования двигателя (каталитические и жидкостные нейтрализаторы) зависит от рядов факторов, связанных с режимом работы дизеля подземного самоходного оборудования, оптимальность которого обеспечивается только опытом работы водителя машины. Поэтому, четвертой задачей, имеющей особое значение в повышении безопасности эксплуатационной среды, особенно в подземных условиях, является обеспечение надежности персонала, управляющего самоходное оборудование.

Результаты исследований дают возможность выделить факторы, характеризующие надежность деятельности водителя подземного самоходного оборудования. К основным из них можно отнести:

- облученность – уровень подготовленности к выполнению своих функциональных обязанностей;

- умения и навыки (профессионализм) – выполнять требуемые функции безопасно и квалифицированно;

- психофизиологическое состояние персонала – состояние здоровья и нервной системы во время управления машиной;

- внешние факторы – организационно-технические, состояние рудничной среды, дорожные условия и др.

Правильный выбор оптимального режима работы дизеля подземного самоходного оборудования (чем и определяется степень загазирования двигателя), зависит от надежности управляющего персонала.

Пятой задачей (отнюдь не последней), которая имеет большое практическое значение, является разработка методов оценки экономических и социальных последствий внедрения способов и средств снижения загазирования подземных дизелей. Эти способы должны учитывать все разнообразие работы подземного самоходного оборудования в зависимости от условий эксплуатации и нагрузки на двигатель, их эффективность, капитальные и эксплуатационные затраты на их осуществление, повышение производительности рудника при их внедрении и т.п.

При разработке и решении указанных проблемных задач, определенную помощь могут оказать приведенные выше зависимости (1-3), практическое использование которых станет возможным после теоретического или экспериментального определения значений входящих в них величин.