Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения пылеобразующей способности пород при проходке выработки

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при определении интенсивности пылеобразования в подготовительных забоях. Оно направлено на оценку объемов пылевыделения в проходческих забоях, в том числе на оценку выделения респирабельной пыли, опасной для здоровья горнорабочих.

Известен способ оценки проходческих комбайнов по пылевому фактору, включающий измерение удельного пылевыделения с размерами пылевых частиц менее 70 мкм (Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. - М. Недра, 1979, 310 с.; стр. 23-25).

Недостатком этого способа является невозможность определения наиболее опасной для здоровья человека тонкодисперсной респирабельной пыли.

Известен другой способ определения пылеобразующей способности вмещающих горных пород, включающий отбор образцов пород, их дробление, просеивание пыли, ее взвешивание и классифицирование с учетом крепости и влажности пород (Рубан А.Д. Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов. - М.: Наука, 2007. - 279 с.; стр. 62-68).

К недостаткам этого способа относится отсутствие оценки пылеобразующей способности пород при их разрушении исполнительным органом комбайна в забое выработки и конкретного в нем слоя пород.

Наиболее близким является способ определения пылеобразующей способности пород на стенде, включающий отбор горной породы, разрушение ее в режиме резания, отбор пыли, разделение ее по размеру частиц, измерение количества респирабельной (тонкодисперсной) пыли (Ищук И.Г., Подображин С.Н. и др. О методике изучения пылеобразующей способности углей / Рудничная аэрология и безопасность горных работ. Научн. сообщ., ИГД им. А.А. Скочинского, вып. 121. - М., 1974. - С. 122-128).

Недостатком этого лабораторного способа определения пылеобразующей способности пород является необходимость иметь время для отбора образца пробы пород и доставки ее до стенда, что приводит к нарушению природного состояния образца.

Цель изобретения - определение пылеобразующей способности пород, в том числе силикозоопасных, непосредственно в забое проводимой выработки и контакте исполнительного органа комбайна со слоем исследуемой породы в условиях, приближенных к натуре.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе определения пылеобразующей способности пород при проходке выработки, включающем отбор проб породы и пыли, разделение пыли по размеру частиц и измерение количества респирабельной пыли в пробе, в массиве пород забоя выработки образуют нишу, удаляют из нее породную мелочь и пыль, затем включают исполнительный орган комбайна, на медленной подаче комбайна и низкой скорости вращения исполнительного органа отбирают из ниши пробу материнской пыли исследуемого слоя породы, при этом одновременно с разрушением слоя породы в нише производят отсос пыли на фильтр и определяют долю респирабельной пыли в отобранной материнской пробе.

Способ определения пылеобразующей способности пород при проходке выработки осуществляют следующим образом.

Анализируют состав пород, вскрытых забоем выработки, выделяют отличающиеся друг от друга слои пород: 1) породы забоя выработки однотипны, т.е. представлены например аргиллитом, алевролитом, песчаником или другим видом породы, либо 2) породы забоя выработки представлены слоями, мощность которых составляет в пределах 60-80 см. В первом случае достаточно отобрать одну (разовую) пробу, во втором - отбор (исследование) проб в каждом слое. При этом используют проходческий комбайн со стреловидным вращающимся исполнительным органом, снабженным резцами.

В забое подготовительной выработки, проводимой комбайном со стреловидным исполнительным органом, образуют нишу (углубление), размером 1,3-1,5 диаметра головной части исполнительного органа, на глубину 15-20 см. При неработающем комбайне удаляют из ниши породную мелочь и пыль, например, сжатым воздухом. Затем включают исполнительный орган комбайна и при медленных по его техническим возможностям подачи и вращения головки исполнительного органа, методом резания массива (слоя материнском породы) снимают тонкие слои породы, накапливая в нише пробу материнской пыли, с последующим определением пылеобразующей способности исследуемого слоя породы.

Во время резания слоя породы исполнительным органом комбайна часть пыли отсасывают на фильтр с помощью аспиратора или, например, эжекцией с использованием сжатого воздуха. Отложенную на фильтре пыль методом счета ее частиц под микроскопом определяют общее количество пыли, осевшей на фильтре, и ее тонкодисперсную составляющую с размером частиц менее 70 мкм.

Отношением количества респирабельной пыли к общей, отложенной на фильтре, устанавливают долю респирабельной пыли в материнской пробе. При этом операции по отбору материнской пыли на фильтр и счету ее частиц выполняют в соответствии с известной методикой.

Пылеобразующую способность слагающих горный массив пород, то есть аргиллитов, алевролитов, песчаников или других видов породы предварительно оценивают с учетом их крепости. Для чего экспериментально установлена зависимость для перечня основных горных пород, которая по средним по забою показателям имеет вид

q=П-k⋅ƒ,

где q - пылеобразующая способность пород;

П и k - коэффициенты уравнения;

f - коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову для различных категорий и степени крепости горных пород.

Параметры этой зависимости корректируют, уточняя величины коэффициентов, применительно к исследуемым, в том числе силикозоопасным слоям, формирующим подвергаемый разрушению состав горного массива, определяют исходные данные по пылеобразующей способности исследуемых слоев породного массива, пыль которых особенно опасна для здоровья горнорабочих в забоях шахт и рудников.

Показатели пылеобразующей способности вредных для здоровья компонентов горных пород и их силикозоопасных составляющих учитывают при разработке паспорта на проведение выработки с обязательной оценкой эффективности мероприятий и средств по снижению содержания свободной двуокиси кремния в витающей (респирабельной) пыли, которую вдыхает горнорабочий.

Внедрение способа определения пылеобразующей способности силикозоопасных пород при проходке выработки позволит повысить эффективность мероприятий по обеспыливанию забоев и снизить вероятность заболевания горнорабочих пневмокониозом.