№76-10
Аналіз процесів утворення та поширення пилу при роботі прохідницького комбайна в тупиковій виробці
Ю. І. Чеберячко1, О.А. Муха1, О.О. Шустов1, О.В. Беднюк1
1Національний технічний університет “Дніпровська політехніка”, м. Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 75:115–126
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/76.115
АНОТАЦІЯ
Мета. Розробка математичної моделі процесу пилоутворення при відбійці гірських порід виконавчим органом прохідницького комбайна, що дозволяє визначати розподіл фракцій пилу за перерізом та довжиною гірничої виробки залежно від швидкості руху вентиляційного потоку, а також відстані в мережі гірничих виробок, на яких осаджуються різні фракції пилу.
Методика досліджень. У роботі використано аналітичні методи - для дослідження процесів утворення та поширення пилу при роботі комбайна; методи математичного моделювання – для розробки моделей розподілу вуглепородного пилу у привибійному просторі.
Результати досліджень. Встановлено механізм пилоутворення під час роботи комбайнів вибіркової дії, що дозволяє оцінити вплив динамічних характеристик повітряних потоків у привибійному просторі на рівень запиленості рудникової атмосфери та встановити взаємозв'язок запиленості повітря та режиму роботи комбайна.
Розроблено математичну модель пилоутворення при роботі комбайна, що дозволяє визначати критичні параметри повітряного потоку, що впливають на характеристики поширення дрібнодисперсного пилу.
Наукова новизна. Розроблено та теоретично обґрунтовано математичну модель формалізованого опису процесу утворення та поширення пилу при руйнуванні масиву гірських порід виконавчим органом комбайна, яка відрізняється від відомих тим, що враховує явище формування спрямованих повітряних течій у потоці гірничої маси за рахунок динамічної взаємодії падаючих частинок з повітрям.
Практична значимість. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що отримана математична модель процесу утворення та розповсюдження пилу при руйнуванні масиву гірських порід комбайном дозволяє визначити оптимальні місця встановлення пиловловлюючого обладнання для його ефективного використання, а також оптимальні точки контролю концентрації пилу.
Ключові слова: пилоутворення, повітряні течії,відбійка гірських порід, умови праці, дрібнодисперсний пил.
Перелік посилань
1. Батур, М. & Бабій, К. (2022). Просторова оцінка забруднення повітря внаслідок гірничодобувної та промислової діяльності: приклад Кривого Рогу, Україна. IOP Conference, Earth and Environmental Science, 970, 1–13. https://doi.org/10.10881755-1315/970/1/012004
2. Liu, C., Yin, Z., He, Y., & Wang, L. (2022). Climatology of Dust Aerosols over the Jianghan Plain Revealed with Space-Borne Instruments and MERRA-2 Reanalysis Data during 2006–2021. Remote Sensing, 14(17), 4414. https://doi.org/10.3390/rs14174414
3. Respirable dust sampling requirements / ed. by United States. Mine Safety and Health Administration. Arlington, Va. (4015 Wilson Blvd., Arlington, 22203-1984) : U.S. Dept. of Labor, Mine Safety and Health Administration(1994).
4. Chernykh, I. A., Lind, E. V., & Udaltsov, E. A. (2022). Reducing worker exposure to dust in surface coal mining. Interexpo GEO-Siberia, 3, 42–48. https://doi.org/10.33764/2618-981x-2022-3-42-48
5. Mine dust. (2014). Dictionary Geotechnical Engineering/Wörterbuch GeoTechnik, 871–871. https://doi.org/10.1007/978-3-642-41714-6_131838
6. Wippich, C., Rissler, J., Koppisch, D., & Breuer, D. (2020). Estimating Respirable Dust Exposure from Inhalable Dust Exposure. Annals of Work Exposures and Health, 64(4), 430–444. https://doi.org/10.1093/annweh/wxaa016
7. Wippich, C., Breuer, D., Rissler, J., & Koppisch, D. (2023). 29 Estimating Respirable Dust Exposure from Inhalable Dust Exposure. Annals of Work Exposures and Health, 67(Supplement_1), i20–i21. https://doi.org/10.1093/annweh/wxac087.053
8. Otgonnasan, A., Yundendorj, G., Tsogtbayar, O., Erdenechimeg, Z., Ganbold, T., Namsrai, T., Damiran, N., & Erdenebayar, E. (2022). Respirable Dust and Respirable Crystalline Silica Concentration in Workers of Copper Mine, Mongolia. Occupational Diseases and Environmental Medicine, 10(03), 167–179. https://doi.org/10.4236/odem.2022.103013
9. Wu, T., Yang, Z., Wang, A., Zhang, K., & Wang, B. (2021). A study on movement characteristics and distribution law of dust particles in open-pit coal mine. Scientific Reports, 11(1). https://doi.org/10.1038/s41598-021-94131-6
10. Nascimento, P., Taylor, S. J., Arnott, W. P., Kocsis, K. C., Wang, X. L., & Firouzkouhi, H. (2021). Development of a real time respirable coal dust and silica dust monitoring instrument based on photoacoustic spectroscopy. Mine Ventilation, 233–241.https://doi.org/10.1201/9781003188476-24
11. Mukha, O., Cheberiachko, Y., Sotskov, V., & Kamulin, A. (2019). Studying aerodynamic resistance of a stope involving CAD packages modeling. E3S Web of Conferences, 123, 01048. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301048
12. Hajizadehmotlagh, M., Fahimi, D., Singhal, A., & Paprotny, I. (2023). Wearable Resonator-Based Respirable Dust Monitor for Underground Coal Mines. IEEE Sensors Journal, 23(7), 6680–6687. https://doi.org/10.1109/jsen.2023.3241601
13. Das, M., Salinas, V., LeBoeuf, J., Khan, R., Jacquez, Q., Camacho, A., Hovingh, M., Zychowski, K., Rezaee, M., Roghanchi, P., & Rubasinghege, G. (2023). A Toxicological Study of the Respirable Coal Mine Dust: Assessment of Different Dust Sources within the Same Mine. Minerals, 13(3), 433. https://doi.org/10.3390/min13030433
14. Dong, H. (2021). Research on Dust Generation Mechanism and Dust Reduction of Tidal Shotcrete in Underground Coal Mine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 693(1), 012081. https://doi.org/10.1088/1755-1315/693/1/012081
15. Vasiliev, A., Stefanenko, I., Azarov, V., & Nikolenko, D. (2019). The study of the aerodynamic characteristics of dust particles in the air of roadside areas. E3S Web of Conferences, 126, 00071. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912600071
16. Калінчак,В. В., Черненко,О. С.,&Контуш,С. М. (2019). Фізика медичних аерозолів: навч. посіб.Одеса: Одес. нац. ун-т ім. І. І. Мечникова.
17. Rais, N. N. M., Alias, S., & Kamil, N. A. F. M. (2023). Comparison of palm oil fuel ash and quarry dust as binder in solidification and stabilization method. AIP Conference Proceedings. https://doi.org/10.1063/5.0156141
18. Thakur, P. (2019). Respirable Dust Sampling and Measurement. Advanced Mine Ventilation, 189–210. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100457-9.00012-2
