Технические средства и технология пылеподавления при бурении

При проведении горно-разведочных выработок, а также при буре­нии, взрывании, погрузке и транспортировке горной массы образу­ется большое количество пыли. Ниже приведены предельно допус­тимые концентрации аэрозолей в воздухе, кг/м³:

Кремнеземсодержащие пыли:

диоксид кремния кристаллический (кварц, кристобалит, тридимит) при
содержании его в пыли свыше 70 %..................... …………………… I

диоксид кремния кристаллический (гранит, шамот, слюда-сырец, угле­
родная пыль и др.) при содержании его в пыли в пределах 10...70 % 2

диоксид кремния кристаллический (горючие кукерситные сланцы, мед-но-сульфидные руды, углеродная угольная пыль, глина и медно-никелевая

руда) при содержании его в пыли в пределах 2...10% 4

доломит, известняк, нефелин........................ ……………………. 6

магнезит......................................................... ……………….….. 10

Силикаты и силикатосодержащие пыли:

асбест природный при содержании асбеста более 10 % ……. 2

тальк, слюда-флогопит и мусковит.............. ……………………. 4

каменный уголь с содержанием диоксида кремния менее 2 %... I

Основным источником выделения пыли является бурение шпуров и скважин (количество пыли, выделяемой при этом, составляет 75...80 %). Запыленность воздуха в зависимости от содержания пыли в процентах от предельно допустимой концентрации делят на незначительную (до 50%), среднюю (51...60 %), повышенную (61...70%), высокую (71...85 %) и очень высокую (свыше 85%). Наиболее опасны для человека виды пыли размером 10 мкм и ме­нее, находящейся во взвешенном состоянии и вызывающей тяже­лые заболевания легких (пневмокониозы). Борьба с пылью при бу­рении осуществляется промывкой и пылеотсосом из буримой вы­работки, а также применением индивидуальных средств защиты — респираторов. При бурении перфораторами с промывкой вода, поступающая к забою, с помощью сжатого воздуха разбрызгивается на мелкие частицы (40...60 мкм), которые обволакивают пылинки (крупнее 2 мкм), оседают на стенках шпура, а затем сте­кают в забой в виде шлама.

Дни достижения максимальной эффективности пылеподавления и высокой скорости бурения шпуров с промывкой необходимо соблюдать оптимальные режимы промывки, так как недостаточный расход воды ухудшает вынос буровой мелочи из шпура, а при повышенном расходе забой обводняется, что также затрудняет работу. Расход воды при бурении составляет для:

· переносных перфораторов не менее 3 л/мин;

· для колонковых и телескопных — не менее 5 л/мин,

· для бурильных машин вращательно-ударного действия —не менее 12 л/мин.

В результате добавления к промывочной воде поверхностно-активных веществ (ПАВ) в количестве 0,1...0,2% пылинки обволакиваются пленкой, выпадают в осадок, образуя стекающий их шпура шлам.

Существует две схемы подачи воды. По первой схеме (рис., а) промывочная вода под давлением 0,2... 0,3 МПа от централь­ной магистрали или индивидуальных бачков подается по напор­ным шлангам к перфоратору, затем по трубке, проходящей внут­ри перфоратора, попадает в канал буровой штанги и, выходя из отверстия в коронке, омывает забой. По второй схеме вода по шлангу и затем по промывочной муфте, надетой на хвостовик бура, попадает в канал буровой штанги, минуя корпус перфора­тора (рис., б).

В некоторых условиях бурение шпуров с промывкой водой невозможно (многолетнемерзлые породы и отрицательная тем­пература в забое, высокогорные или безводные районы, сильная слеживаемость смоченной породы, образование сальников на буре и др.).

На горных предприятиях, где нет возможности бурить шпуры и скважины с промывкой, применяют сухое пылеулавливание. Пыль из шпура (скважины) или через канал бура отсасывают в пылеуло­витель и собирают в сухих или водяных фильтрах либо в циклон­ных устройствах. Поступление воздуха с пылью в пылеуловитель обеспечивается эжектором, специальным вентилятором или ваку­умным насосом.

Рис. Схемы промывки шпуров

1 – водяная завеса; 2 - зумпф; 3 - насосная установка; 4 – фильтр; 5 – дозатор смачивания; 6 – магнитная установка; 7 – вентиль; 8 – расходомер; 9 – напорные рукава; 11 – перфораторы; 12 – муфта; 13 – бур; 14 – поддерживающая колонка; 15 – водоподводящий рукав; 16 – бачок индивидуального водоснабжения забоя

Рис. Перфоратор с пылеуловителем ПО-4М

Во всех случаях, когда применение перечисленных выше техни­ческих средств и инженерных мероприятий не позволяет снизить запыленность воздуха до предельно допустимой концентрации (ПДК), работы должны выполняться в противопылевых респирато­рах «Астра-2», Ф-62Ш, ШВ1, «Лепесток-5», У-2К, РП-К и др.

Технические средства для борьбы с шумом и вибрацией при буре­нии. Производственный шум снижает внимание, работоспособ­ность и неблагоприятно сказывается на здоровье рабочего. Чрез­мерный шум снижает производительность труда на 20...30 %. Шум при работе перфораторов возникает в результате выхлопа отрабо­танного воздуха, вибрации буровых штанг и соударения деталей.

Степень вредности шума зависит от его интенсивности и часто­ты, а также от продолжительности пребывания работающего в этих условиях. В табл. приведена зависимость условий труда от уровня и частоты шума.

Таблица Условия труда в зависимости от уровня и частоты шума

Главным и эффективным способом борьбы с шумом является переход на другие источники энергии — электрический, гидравли­ческий, электрогидравлический и т.п.

Для поглощения шума при работе бурильных машин удар­но-поворотного действия применяют различные конструкции глу­шителей и средства индивидуальной защиты. Так, реактивные и комбинированные глушители позволяют снизить шум от выхлопа сжатого воздуха до 20 дБ, однако при применении глушителей про­изводительность бурения снижается более чем на 10 %. Перфора­тор с глушителем шума в виде резинового колпака (рис. 1.45) сни­жает уровень звукового давления со 119 до 114 дБ. Масса глушите­ля 1,6 кг.

В качестве средств индивидуальной защиты от шума применя­ют противошумные каски, полупластичные антифоны и заглушки.

Антифоны представляют собой наушники, которые прижимаются к околоушной области пластинчатой пружиной и с помощью ремешка удерживаются на голове бурильщика. Заглушки состоят из резиновой оболочки, наполнителя и направляющего стержня из пластмассы, который вставляется в слуховой аппарат. Заглушаюющая способность некоторых технических средств шумоподавления приведена в таблице.

Таблица Заглушающая способность (дБ) технических средств (по К.Н. Власову)

Если работа связана с наличием шума, необходимо с помощью | |н тыпы|ых приборов (шумо- и частотомеров) установить интенсивность шума (в децибелах) и частоту шума (в герцах) и в необхо­димых случаях наметить мероприятия по его снижению.

Длительное воздействие вибрации может вызвать так называе­мую вибрационную болезнь (заболевание суставов с нарушением Питательных рефлексов организма человека). Воздействие вибра­ции приводит к снижению производительности труда рабочих и уменьшению надежности работы оборудования. Так, большая часть аварий и поломок происходит в результате завышенных уровней вибрации. Для уменьшения вибраций, возникающих при работе оборудования и инструментов, следует применять различные виб-ропоглощающие средства, виброизоляторы, а также средства индивидуальной защиты.

Рис. Глушитель шума на перфораторе:

1 – стяжной болт; 2 - глушитель; 3 – насадка.

С целью предупреждения заболевания вибра­ционной болезнью рабочих, занятых на бурении при проведении горных выработок, необходимо использовать проходческие буро­вые каретки для устранения контакта рабочих с буровым инстру­ментом.

На горных предприятиях действуют санитарные нормы и пра­вила, регламентирующие уровень вибрации. Допустимые значения виброскорости в двух интервалах частот колеблются в пределах 11...3000 и 2...63 Гц.

Предельно допустимые уровни вибрации в октавных полосах по определенной частоте приведены ниже:

Частота, Гц.... <11 16 32 63 125 250 500 1000 2000

Виброскорость, см/с <5 5 3,5 2,5 1,8 1,2 0,9 0,63 0,45

На геолого-разведочных и горных предприятиях наибольший процент заболеваний вибрационной болезнью приходится на долю рабочих, работающих с ручными инструментами ударного и враща­тельного действия. Современные перфораторы создают виброско­рости корпуса на всех частотах выше нормы, поэтому все ручные перфораторы эксплуатируются с виброзащитными устройствами. Колонки и каретки также надежно защищают оператора от опас­ных влияний вибрации.

Рис. Виброгасящее устройство перфоратора.

Виброгасящее устройство перфоратора состоит из сварной рамы 7, представляющей собой две трубы, скрепленные кронштейном с отверстием для присоединения пневматической поддержки. В трубах помещены рабочие пружины 4 и ползуны 6. Между направляющим кронштейном 2 и упорными кольцами на трубах рамы установлены вспомогательные пружины 3, которые предназначены для гашения вибрации работающего перфоратора при извлечении буровой штанги из шпура. Виброгасящее устройст­во соединяется с перфоратором осью 5, вставляемой в отверстие прилива цилиндра перфоратора, и с помощью направляющего кронштейна 2, установленного под головками стяжных болтов 7. В трубах рамы виброгасящего устройства имеются пазы, по которым виброгасящее устройство перемещается относительно перфоратора. Усилие подачи от пневматической поддержки передается перфора­тору через рабочие пружины. Кронштейн рукоятки 9 виброгасяще­го устройства изолируется от рамы эластичными кольцами 8, гася­щими высокочастотную вибрацию. Масса виброгасяшего устройст­ва 6 кг.

Для телескопных перфораторов ТП-29 и ТП-36 разработаны виброзащитные рукоятки ПРВ-2А, у которых вибрация гасится уп­ругим элементом, сделанным из стального каната или резинового стержня. Следует иметь в виду, что виброгасящие устройства, как правило, гасят колебания с низкими частотами. Для гашения высо­кочастотных колебаний применяют рукавицы с полихлорвиниловыми вкладышами. Рукавицы уменьшают уровень вибрации в сред­нем на 5 дБ на частотах 20...40 Гц, на 10 дБ на частотах 50... 100 Гц и. на 20 дБ на частотах более 100 Гц.

Бурение взрывных скважин шарошечными станками сопровож­дается значительной вибрацией станков. Влияние ее зависит от продолжительности и характера воздействия на рабочего (местная или общая вибрация, повороты, круговые движения, толчки). Действие этого фактора считается повышенным при наличии местной или общей вибрации на протяжении более половины рабочей сме­ны. Если рабочий испытывает местную или общую вибрацию на протяжении всей смены, сильные толчки и повороты, то действие этого фактора считается сильным. На буровых станках у пульта управления, где находится машинист станка, применяют резиновые коврики, а также амортизаторы, снижающие вибрацию станка при бурении. Для снижения уровня вибраций на станках шарошеч­ного бурения широко применяют забойные амортизаторы, устанав­ливаемые между долотом и буровыми штангами. Упругие элементы амортизатора гасят вибрации, возникающие при работе долота на забое. Уровень вибрации на станках снижается в 1,5 раза, а стой­кость долот увеличивается на 30...60 %. Скорость бурения при оди­наковых осевых усилиях с амортизаторами и без них примерно одинакова или даже несколько (на 15...20 %) выше.

Решающее значение в профилактике вибрационной и шумовой болезней у горнорабочих имеют инженерно-технические меро­приятия, как, например, усовершенствование горных машин и ме­ханизмов в направлении ликвидации вредных воздействий на орга­низм человека при работе этих машин, а также переход на автома­тическое и дистанционное управление горными машинами и меха­низмами.

В настоящее время возможности ручных пневматических бу­рильных машин для проведения геолого-разведочных выработок ограничены. Намечены тенденции использования более тяжелых буровых машин с массой свыше 30 кг, смонтированных на манипу­ляторах или салазках. Тяжелые бурильные машины позволяют на 30...50 % сократить бурение за счет высоких усилий подачи и на 10... 15 % повысить производительность. Их применение позволяет исключить непосредственный контакт проходчика с бурильной ма­шиной.