Зниження запиленості на кар'єрних автошляхах

Знепилюючих провітрювання проводиться установками місцевого провітрювання або вентіляторно- зрошувальними установками при екскавації вугілля з навантаженням його в автосамоскиди і залізничні напіввагони для забезпечення гарної видимості.

Для осадження пилу проводиться її коагуляція і ускладнення, т. Е. Збільшення швидкості випадання частинок з повітряного середовища. При цьому можуть бути використані такі способи, як введення диспергованих крапель в запилену середу, створення умов для конденсації вологи на частинках пилу.
Для місцевого провітрювання і пилоподавлення в екскаваторних забоях, а також на великих площах використовують достатоно ефективні установки ПВУ-6 конструкції Дондіпровуглемаш і УМП-1 конструкції НІПІгормаш.
Для провітрювання застійних зон і придушення локальних вогнищ пилу і розчинних газів, зрошення відбитої гірничої маси і полотна автомобільних доріг вугільних кар'єрів, для очищення полотна автодоріг від снігу та посипання їх піском, для створення спрямованого руху повітря в невеликих вугільних розрізах і загального їх провітрювання в комплексі з основними вентиляційними установками призначена установка місцевого провітрювання УМП-1А. Вона обладнується водяним баком, гідромонітором, колектором з форсунками для зрошення та обробки реагентами покриття автодоріг.
Для провітрювання і зволоження вибоїв і великих площ на розрізах також застосовують установки установки АІ-20КВ і НК-12кВ.
Установка АІ-20КВ на базі турбогвинтового двигуна і повітряного гвинта діаметром 4,5 м змонтована на шасі автомобіля, для пилоподавлення в струмінь повітря подається вода (витрата води 120 -150 м 3 / ч).

Вентиляційна установка НК-12кВ на базі силової установки літака ТУ-114 з двома співвісними гвинтами зустрічного обертання розрахована на створення горизонтальних або слабонаклонних струменів великий дальнобійності. Вона складається з автотягача, на якому змонтована ємність об'ємом 28 м 3 для палива, і причепа з встановленим на ньому турбогвинтовим двигуном.
Для провітрювання застійних зон обсягом 20-40 млн м 3 глибоких го-горизонтів розрізів, які застосовують автотранспорт, а також для водорозпилених за допомогою потужних повітряних струменів і очищення автодоріг при снігових заметах призначена універсальна вентиляційна установка УВУ, вмонтовується на шасі автосамосвала БелАЗ-540А.

Запиленість повітря на автошляхах з твердим покриттям значно нижче, ніж без покриття. Але тверде покриття для тимчасових доріг в більшості випадків економічно не вигідно. Найчастіше влаштовують автодороги без твердого покриття, але для зниження пилевиделеній вишукують способи, що зв'язують пил.

Рівень запиленості на автомобільних дорогах з щебеневим або гравійним покриттям без застосування засобів боротьби з пилом досягає 500 мг / м 3. Максимальна гранично допустима концентрація пилу в повітрі робочої зони складає 10 мг / м 3. У пиловій хмарі більш 90% пилових частинок має розмір менше 10 мкм.

Для попередження пиловиділення на автодорогах і придушення пилу застосовують такі способи: зрошення доріг водою; зрошення розчинами гігроскопічних солей; обробку поверхні доріг різними емульсіями.

До речовин, що зв'язують пил автодоріг ставляться такі вимоги: вони повинні мати більшу швидкість змочування, малу літа-честь, низьку температуру застигання, незначну розчинність при ви-падінні опадів, не повинні руйнувати гуму і мати мале корозійне по-здействіе на метал, не виділяти летючих шкідливих речовин, забезпечувати ела-стичного, але досить міцне зв'язування пилових фракцій, мати низьку собівартість.
Зрошення доріг в технічному відношенні процес нескладний і дешевий, проте термін дії поливання при високих температурах незначний в межах 30-120 хвилин. Зрошення доріг водою може здійснюватися поливальними машинами або із спеціальних водопроводів.
Поливальні машини комплектуються зазвичай на базі трактора К-700, авто-мобілів БелАЗ 540 А, БелАЗ 548 А. Місткість цистерни від 6 до 30 м 3. Ши-рина поливання залежно від конструкції від 6 до 18 м. Про-тивність при поливі від 50 до 150 тис. м 3 / год. Робоча швидкість від 10 до 20 км / год.

Для зниження запиленості від автомобільної дороги зазвичай використовують воду. Однак ефективність використання води дуже невисока через швидке висихання дороги і захисну дію при температурі 15-27 0 С становить 50 хв. Поливання автомобільної дороги водою пов'язана зі значи-них витратами. Часта поливання руйнує полотно дороги і зменшує термін його служби, що призводить до передчасного зносу матеріальної частини автомобілів, збільшення гальмівного шляху і значного зниження швидкості руху автомобілів.

Питома витрата води на боротьбу з пилом залежить від інтенсивності її випаровування, що пов'язано з метеорологічними чинниками і визначається за формулою:

де Тп. - температура поверхні дороги, градус; Т2 - температура віз-духу на висоті 2 м від поверхні дороги, градус; v10-швидкість повітряних по-струмів на висоті 10 м від поверхні дороги, м / с; lп - пружність насиченої пари при температурі поверхні, МПа; l2 - пружність пара на висоті 2 м від поверхні дороги, МПа; kд коефіцієнт, що враховує додаткові втрати, пов'язані з полив-кою узбіч, винесенням води проходять транспортом і т. д.


Число машин для поливання автодоріг визначається за формулою


де kр - коефіцієнт резерву поливальних машин, 1,25; Lд - протяжен-ність кар'єрних доріг, що знаходяться в експлуатації, м; b - середня поливальна ширина дороги, м; qп - питома витрата води за одну поливання, м 3 / (м 2 .ч); ппо - частота полівок дороги в годину; Qп - продуктивність поливальної машини:

де Qe -ємність поливальної машини, м 3; k0 - коефіцієнт, що враховує час очікування на перехрестях, біля заправної станції і ін .; q н - виробляй-ність насоса, встановленого на поливальної машини, або середня витрата води при вільному закінчення її з бризкав, м 3 / год; Qз -продуктивність на-соса, встановленого па заправної станції, м 3 / год; lc - середня відстань від заправної станції до поливати ділянки, км; vx, Vг - середня швидкість дви-жения поливальної машини в холостому і навантаженому напрямку, км / год.
Поливання автодоріг може здійснюватися і за допомогою форсунок від ста-стаціонарної відвідав, прокладених уздовж дороги. Такий спосіб зволоження доцільний на дорогах в зонах кар'єра, не схильних до впливу вибухів. Далекобійність форсунок при одному водогоні повинна бути рівна ширині до-роги, а при двух- половині ширини.

Продуктивність насоса при безперервному зрошенні:
Qн = qп Lд b. м 3 / год (3.14)


При періодичному зрошенні:

де qп - питома витрата води на поливання, м 3 / (м 2 .ч); Lд- довжина поливається дороги, м; Tц-тривалість поливання в одному циклі, ч; ТМ- час між поливанням, ч.
Незважаючи на простоту і достатню ефективність придушення пилу на автомобільних дорогах за допомогою води цей спосіб має ряд недоліків. До таких недоліків відносяться наступні: зрошення водою щебеневих доріг призводить до вимивання дрібних фракцій щебеню, руйнування покриття і обра-тання нерівностей в полотні дороги, т. Е. В кінцевому рахунку до зменшення терміну служби проїжджої частини, в умовах сухого і жаркого клімату потрібні часті поливання дороги, що пов'язано зі значними експлуатаційними витратами.
На ряді кар'єрів для підвищення ефективності боротьби з пилом на автомобільних дорогах використовуються різні способи обробки верхнього шару полотна різними матеріалами, що зв'язують пилові частинки. Це хлористий кальцій, сульфітно-спиртова барда, нафтопродукти та ін.
У районах з високою відносною вологістю (не нижче 55 - 65%) позитивні результати пилоподавлення спостерігаються при застосуванні хлористого кальцію, який може наноситися на автодорогу у вигляді водних розчинів або в твердому вигляді. Дія хлористого кальцію (і інших гігроскопічних солей) засновано на тому, що вони в періоди підвищеної відносної вологості повітря (що спостерігається в нічні години) адсорбують атмосферну вологу і тим самим змочують запилені шар на дорозі. За даними Уральського науково-дослідного і проектного інституту мідної промисловості (Уніпромедь), застосування хлористого кальцію з питомою витратою 0,6 кг / м 2 дозволяє протягом 45 - 90 днів значно знизити запиленість повітря. Запиленість може бути знижена також за рахунок застосування кухонної солі і її сумішей з хлористим кальцієм. Запиленість повітря на дорогах знижується з 16 - 32 до 2 - 3 мг / м 3 при обробці їх гранульованим хлористим кальцієм, до 1,8 2,6 мг / м 2 при обробці сумішей кухонної солі і хлорованого кальцію і до 3,5 - 4,5 мг / м 3 при обробці кухонною сіллю. Одним із суттєвих недоліків покриття автодоріг як кухонною сіллю, так і хлористим кальцієм, за даними зарубіжної практики, є те, що вони сприяють корозії металу автомашин. Крім того, область їх застосування досить обмежена: при низькій відносній вологості вони неефективні. Часті зливи швидко вимивають ці солі.

Найбільш доцільно для зв'язування пилових фракцій продуктів через носа дорожніх покриттів використовувати в'яжучі речовини з утворенням еластичного килимка з цих компонентів. Ці способи можна розділити на дві групи: використання гігроскопічних солей і органічних в'яжучих речовин. До гігроскопічним речовин відносяться солі хлористого кальцію (СаСl2) і натрію (NaCl). До в'язких органічних речовин відноситься сульфітно-спиртова барда, бітум, сира нафта, мазут, універсін.

Універсін являє собою суміш хімічних сполук рідких компаундують бітумів. В'язкі повинні вибиратися з урахуванням наступних вимог: освіта еластичного килимка з досить міцним зв'язуванням пилових фракцій, нетоксичність, що не розчинність в воді, неагресивність до гумі автомобільних покришок, економічність використання.

Термін захисної дії в годинах при використанні різних пилесвязивающіх коштів наступний: вода - 1,5; сульфітно-спиртова барда - 120; хлорид кальцію 240-300; мазут - 600; універсін 160-330 годин.

Застосування хлористого кальцію в концентрації 50% для зниження за-запилювання доріг дає позитивні результати протягом 2 - 4 тижнів. Оп-тімальной нормою розливу за одну поливання можна вважати 3 - 4 дм 3 / м 2. наїбів-леї раціональної концентрацією хлористого кальцію вважається не нижче 25%.

Застосування в якості сполучного речовини розчину хлористого кальцію і мазуту має такі недоліки: відчутний вплив на природне середовище забрудненням кар'єрної води і виділенням шкідливих парів. Застосування хлористого кальцію доцільно в районах з високою відносною вологістю. Хлористий кальцій гигроскопичен і його дія заснована на поглинанні вологи безпосередньо з повітря в періоди підвищеної вологості, особливо в нічні години. Пилоутворення з вологої маси сповільнюється. Часто хлористий кальцій застосовують в суміші з кухонною сіллю. Недоліком застосування хлористого кальцію є його корозійний вплив на метал автомашин і швидке вимивання при дощовій погоді.

У районах з помірним кліматом і незначною кількістю опадів дороги зі щебеневим покриттям обробляють розчинами сульфидно-спиртової барди (ССБ), що є відходами паперово-целюлозної промисловості. Застосування сульфітно-спиртової барди знижує інтенсивність пиловиділення при щебеневому покритті на 80-90%. Зазвичай використовується розчин сульфидно-спиртової барди концентрацією близько 25%. Воно виправдане в разі відсутності істотних атмосферних опадів. Зливові дощі повністю вимивають речовина з дорожнього покриття. Після використання сульфітно-спиртової барди знову осіла на поверхню полотна доріг пил не зв'язується.

Розчин ССБ вносять в щебеневе покриття з розрахунку 0,5-0,65кг / м 2 ав-тодорогі. Оброблену дорогу витримують 3-4 ч і вводять в експлуатацію. Через 15-20 днів дорогу обробляють повторно з розрахунку 0,25-0,30 г / м 2.
Після цього пиловиділення практично відсутній протягом 1-1,5 місяця.
Щебеневе покриття можна обробляти емульсією з сульфидно-спирто-вої барди типу ЯБЖ, що містить 53,4% твердого концентрату, 46,6% бітуму марки Б-4, або В-З, 8- 10% солярового палива і 40-5% води . Одноразова обробка забезпечує протягом трьох місяців хорошее состояние дороги.

При обробці доріг мазутом розпушений і спрофільоване поверхню дороги поливають розігрітим в гудронатор мазутом і засипають шаром щебеню 8-10 см. Після укочування дорога практично не пилить протягом місяця.
На кар'єрах підприємств кольорової металургії використовують високосмо-лист нафтою, що наноситься спеціальною установкою. Дорогу обробляють спочатку з питомою расхдом 0,1 0,2 кг / м 2 за один прохід з сумарним витратою 0,6 - 0,8 кг / м 2. потім через 1 2 дні вдруге при витраті нафти 0,02- 0 , 04 кг / м 2.

Нафтова обробка знижує знос дороги, швидкість самоскидів увели-чивается на 12%, витрати на поточний ремонт дороги скорочуються в 3-4 рази.
На вугільних кар'єрах країни все більш широке застосування знаходять кошти пилоподавлення на основі нафтопереробки - важкі нафтові залишки і високоароматізірованние продукти (екстракт очищення масляних фракцій, газойлеві фракції коксування каталітичного крекінгу), отримавши-шие назву "універсін". Універсін випускається трьох марок: марка "С" - се-вірний для зимового періоду року з температурою повітря до -40 0 С; марка "Л" - літній для весняного, літнього та осіннього періодів; марка "В" - високов'язкий використовуваний в південних районах країни. Універсін є труднорастворі-мим пилесвязивающім речовиною. Час його вбирання на укатаних ділянках автодоріг від 0,5 до 4 годин на залежності від покриття доріг, а на розрив-них ділянках від 0,2 до 1,0 години. Глибина розпушування перед нанесенням уні-Версіньї дорівнює 15-30 мм. Нанесення універсіна здійснюється використан-ням спеціально переобладнаних дорожніх машин. Витрата 0,8 - 1,0 л на 1 м 2 полотна дороги. Забезпечується зниження пилоутворення на 95-98%.
Северин-2 являє собою нізкозастивающую (-50 0 С) легкоподві-жную маслянисту рідину. Він отриманий з газойлю каталітичного кре-Кінга, з додаванням суміші крекінг-залишків. Северин-2 має високу адге-зию до металу і має гарні антикорозійними властивостями. Для послабшають шення вяза-жущіх властивостей Северина-2 до нього додається топковий мазут М-40.
Пилопригнічення на дорогах в зимовий період здійснюється поливом ан-тіфрізом і сумішами відходів нафтохімії в залежності від метеорологічних умов. При відсутності звичайного снігу ефективно зниження запиленості з використанням штучного снігу, утвореного за допомогою спеціальних пристроїв-снігогенераторів.
Ніогрін-3 являє собою нізкозастивающую легкорухливою мас-ляністую рідина темно-коричневого кольору з керосино-газойльових фракцій коксування, каталітичного і термічного крекінгування з додаванням присадки для зниження температури застигання і поліпшення його смачивающей здатності. Найціннішим властивістю Ніогріна-3 є те, що він тобладает хорошими антикорозійними властивостями.

На початку і в кінці зими, при невстановлених негативних темпера-турах повітря, необхідно дороги обробляти солоним антифризом на осно-ве СаСI2, NaCl, MgCl2 з інгібіторами корозії. Термін дії обробки до 2-х діб.
При сталих негативних температурах повітря від -10 ° до -25 0 Сдорогі слід обробляти сумішшю Ніогріна-3 і топкового мазуту М-40 з співвідношенням компонентів в залежності від температури повітря. Ефективний термін дії 10 - 14 діб.

Обробка кар'єрних автодоріг пилопригнітаючими речовинами полягає в підготовці полотна дороги і поверхневої його обробці. Бульдозером або автогрейдером проводиться прибирання просипу гірської маси і вирівнювання полотна дороги. Потім розпушувачами руйнується верхній укочений шар покриття на глибину 4-5см. Після цього обробляється пилоприбивні речовиною, яке наноситься з перфорованої труби поливальної машини самопливом щоб уникнути утворення в повітрі аерозолю цієї речовини.

Витрата пилоприбивні речовини при первинній обробці 2,0-5,0 л / м 2. при наступних обробках - 1,2-2,5 л / м 2.

Таблиця 3.11 - Суміш компонентів в залежності від температури повітря

Температура повітря, 0 С

Суміш Ніогріна-3 з топковим мазутом М-40 (у відсотках)