УССР

СОВЕТ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА ДНЕПРОПЕТРОВСКОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО АДМИНИСТРАТИВНОГО РАЙОНА

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОРНОРУДНЫЙ ИНСТИТУТ (НИГРИ)

Отдел технической информации

ИНСТРУКЦИЯ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОРОШЕНИЯ НА ШАХТАХ КРИВОРОЖСКОГО БАССЕЙНА

г. КриьоК Рог >960

УТВЕРЖДАЮ: Главный инженер НИГРИ канд. техн. наук

К. 11ИСАНКО

30.VI1I-1960 г.

ИНСТРУКЦИЯ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОРОШЕНИЯ НА ШАХТАХ КРИВОРОЖСКОГО БАССЕЙНА

Кривой Рог 19 6 0

Основными достоинствами оросителей комбинированного действия являются:

1)    высокая эффективность осаждения взвешенной в. воздухе пыли;

2)    возможность тонкого распыления воды, что невозможно сделать с помощью гидрофорсунок;

3)    возможность регулирования распыления от тумана до крупнокапельной жидкости;

4)    возможность распылять воду на большие расстояния (до 20—25 м.).

Оросители комбинированного действия могут быть* использованы:

1)    для подавления пыли, образовавшейся в результате взрыва в. в.:

2)    для разжижения и нейтрализации вредных и ядовитых газов при взрывных работах;

3)    для осаждения пыли, перемещаемой с воздушными; потоками, образовавшейся при погрузочно-разгрузочных работах и др.

Ороситель-туманообразователь НИГРИ-К-3

Ороситель НИ ГРИ-К-3 (рис. 4) состоит из следующих деталей: корпуса 2, насадки 8, предоставляющей собой камеру смешения, имеющей выход в сторону рассекателя 9. водоподающей трубки 3, съемной насадки 7, центровой шайбы 6, через отверстия которой проходит сжатый воздух, опорной шайбы 1, контргайки 4 и трубчатого колена 11, приваренного к корпусу для подвода сжатого воздуха. Корпус оросителя 2 с двух сторон имеет наружную резьбу для подключения: с одной стороны— шланга, подводящего воду, и с другой стороны —насадки-камеры смешения 8 с прокладкой 5 и контргайки 4.

На выходном конце насадки 8 приварен конусный рассекатель 9 с шайбой 10, имеющей 24 отверстия диаметром 3 мм, просверленных под некоторым углом к плоскости шайбы и расположенных по окружности в зазоре между рассекателем и насадкой.

В камере смешения происходит интенсивное перемешивание воды и сжатого воздуха, благодаря чему вода: раздробляется на множество мельчайших капелек, выбрасываемых с большой скоростью в атмосферу.

J0

a.** *

Рис. 4. Ороситель-туманообразо8а,е.н. НИГРК.К.З коне,pi к

Степень раздробления жидкости регулируется количеством подаваемой воды (путем смены съемных насадок 7) и сжатого воздуха, а также объемом камеры смешения, который устанавливается путем навинчивания насадки 8 на корпус 2 н фиксации с помощью контргайки 4. На расстоянии 55 мм от переднего конца насадки по окружности просверлено 30 отверстий диаметром 2 мм. Наличие круговых отверстий позволяет, при необходимости, кроме подачи распыленной жидкости на забой выработки, создавать еще и круговую водяную завесу.

Ороситель-туманообразователь НИГРИ-К-3 позволяет распылять жидкость до заданной крупности капель на большое расстояние при экономном расходе ее.

Рекомендуется применять ороситель при всех взрыв-•ных работах, при скоеперорании руды, пои орошении стенок выработки и др.

Техническая характеристика приведена в таблице.

Ороситель конструкции Бражника (рудник им. К. Либкнехта)

Общий вид оросителя представлен на рис. 5. Корпус оросителя состоит из двух трубок. Одна нз.них 1, составная, служит для подачи сжатого воздуха, а вторая 2,

Рис. 5. Ороситель-туманообразователь конструкции Бражника.

изогнутая под прямым углом, служит для подвода в ороситель воды. Первая трубка 1 имеет длину 320 мм и диа-12

метр I¹/» дюйма, а вторая—длину 154 мм и диаметр '/г дюйму. Трубки соединены между собой жестко при помощи электросварки. Во внутрь воздухоподающей трубки (в конце истечения воздуховодяной смеси) вварен конусный рассекатель 3 с помощью планки 4. Конец трубки в месте установки рассекателя расширен для того, чтобы создать возможность более плавного истечения воздушно-водяной смеси в атмосферу и расширения диаметра факела распыленной воды.

На расстоянии 100 мм от переднего конца этой же трубки просверлено по нижней половине окружности 10 отверстий диаметром 2 мм для создания водяной завесы в месте установки оросителя.

Техническая характеристика оросителя приведена в таблице. Ороситель конструкции Бражника рекомендуется применять в выработках, где производится скреперование руды и взрывание накладных зарядов в. в.

Ороситель конструкции Мищенко и Хилык (ДСФ шахты «Северная» рудника им. Кирова)

На рис. 6 представлен разрез общего вида о|юсителя. Ороситель состснт из сопла 1, корпуса 2 и 3, представляющего собой тройник, изготовленный из двух '/.'-дюймовых

Рис. 6. Ороситель-туманообразовагель конструкции Мищенко и Хилык.

трубок, н латунной водоподающей трубки 4, входящей в концевой Ниппель 5. Рода подводится через концевой ниппель 5, а сжатый воздух- через патрубок (тройник) корпуса 3. Регулировка количества воды и сжатого воздуха," поступающего в ороситель, осуществляется с помощью вентилей, установленных в местах подключения оросителей к трубопроводам.

Испытание оросителя показоло, что тонкое распыление .жидкости имеет место только при небольшом расходе йоды (0,5 л/мин и менее). При больших расходах воды распыление получается крупнопанельное. Если изменить схему подключения воды и сжатого воздуха на обратную, т. е. подачу воды осуществлять через патрубок 3. а подачу сжатого воздуха—через латунную трубку 4, то распыление воды получается более тонкое.

Результаты испытаний и краткая техническая характеристика оросителя приведены в таблице.

Ороситель рекомендуется использовать для распыления воды с целью борьбы с пылью при доставке горной массы с помощью транспортера и в местах перегрузки.

Ороситель конструкции Симфорова (рудник им. XX партсъезда)

Ороситель (рис. 7) состоит из двух отрезков труб 1 и -3 диаметром 3—4 дюйма и стойки 2, с помощью которой

производится жесткое соединение труб под углом 10V Труба 1, по которой подводится сжатый воздух, на конце • сплюснута так, что образует щель шириной 1 мм и длиной 40 мм. Другая труба 3, по которой подается вода, также на конце сплюснута и имеет три щели, обращенные в сторону трубы I, подводящей сжатый воздух. Длина щелей равна 40 мм, а ширина —2 мм. Торцевая часть сплюснутого конца трубы 3 и щели с внешней стороны (со стороны противоположной трубе 1) трубы заварены, чтобы вода вытекала только в сторону истечения сжатого воздуха. Сплюснутая часть водоподводящей трубы 3 изогнута под углом 5° в сторону воздухоподающей трубы I.

Процесс распыления жидкости данным оросителем происходит при соударении струи сжатого воздуха со струей воды. Для получения однородного тонкого раздробления воды требуется тщательная регулировка ее подачи, что иногда трудно осуществить на практике. Отсутствие камеры смещения также сказывается отрицательно н*а качестве распыления воды.

Результаты испытаний и краткая техническая характеристика оросителя приведены в таблице.

Ороситель конструкции Пигарева (рудник «Ингулец»)

Ороситель (рис. 8) состоит из двух полудюймовых отрезков труб 1 и 2, соединенных под углом 30\ Длина трубки 1, по которой подается вода, составляет 400 мм, а длина трубки 2. по которой подается сжатый воздух — 220 мм. Концы трубок имеют резьбу для подключения оросителя к водяной и воздушной магистрали с помощью

Ороситель довольно прост по конструкции и в изготовлении не дорог. Однако, как и многие другие оросители, описанные выше, не имеет регулирующих и фиксирующих устройств для заданного режима работы.

Регулировка расхода воды и сжатого воздуха происходит с помощью вентилей, установленных или на магистральных трубопроводах, или на концах отрезков гибких

М1ЛЯНГОВ.

Вторым его недостатком, по наблюдениям в шахтах бассейна и но отзывам работников шахт, является узкий факел (недостаточный угол раскрытия) распыляемой, жидкости.

3. Передвижные оросительные установки рудника им. К. Либкнехта

11адежным способом борьбы со взметыванием осевшей на стенках выработок рудничной пыли является орошение этих стенок водой или связывающими растворами, или смывание с них пыли.

Смывание пыли можно производить:    1)    с    помощью

\    j

Рис. 9. Передвижная оросительная установка на руднике им. К. Либкнехта. (Первый вариант».

брандспойта; 2) с помощью шланга с оросителем на конце его; 3) из шланга без оросителя.

Однако орошение стенок выработок или смывание с них пыли, если выработки большой протяжности, довольно трудоемкая работа. Поэтому в настоящее время орошение стенок выработок таким способом производится и>

на большинстве шахт только при проходке выработок, на расстоянии 10—15 м от груди забоя. Для выработок большой протяженности в последнее время стали применять передвижные оросительные установки.

Впервые такая установка была применена на шахте «Новая» рудника им. К. Либкнехта (рис. 9). Распыление воды производилось под напором, создаваемым давлением сжатого воздуха. Устройство установки следующее. Резервуар 6 емкостью 3,39 м^:* установлен на платформе I вагонетки ВГ-6 (габариты резервуара и рудничных вагонеток одинаковы). К резервуару 6 присоединяется труба 4 с вентилем 2 и брызгалами 5. Брызгала размещены гак, чтсбы была возможность смачивать откаточную выработку по всему периметру. Сферическое дно брызгал изготовлено из латуни и имеет три ряда отверстий диаметром 1 —1,5 мм, расположенных в шахматном порядке.

Цистерна наполняется водой из шахтной водопроводной магистрали через вентиль 8 до уровня крана 7. Затем в нее подается сжатый воздух до давления 7 атм че рез патрубок 3. Установку, готовую к орошению, прицепляют к электровозу и на малой скорости перемешают вдоль откаточной выработки. Машинист электровоза тросиком 9 включает кра(н 2 и вода, поступающая из брызгал 5, омывает стенки выработки.

Одной цистерны (2СС0 л) достаточно Для орошения стенок выработки длиной 500 м. Расход воды на 1 пог. м выработки регулируется скоростью движения электровоза и составляет в среднем около 4 л на 1 м выработки. К концу выпуска воды из цистерны давление сжагогс воздуха падает от 7 до 4 атм.

На практике применяются передвижные оросительные установки и других конструкций.

На рис. 10 показан второй вариант передвижной оросительной установки рудника им. К. Либкнехта (получившей распространение и на других рудниках Криворожского бассейна), состоящей из двух напорных резервуаров, один из которых 3 заполняется сжатым воздухом, а другой 5 —водой. Резервуар 5 емкостью 2 м^:' и резергоуар ♦ установлены па платформе I ваюнетки ВГ-6. Резервуары соединены между собой трубкой 4. К резервуару 5 присоединяется труба с брызгалами 6. Пуск в работу

оросителей производится с помощью крана 2, который открывает доступ сжатого воздуха кз резервуара 3 в резервуар 5 и поступление воды в трубку бис брызгалами.

Передвижная оросительная установка конструкции рудника им. XX партсъезда

Установка (ри|с. 11) смонтирована на платформе 4 рудничной вагонетки ВГ-4 и состоит из укороченного кузова вагонетки 3, насос 1 типа ВНЗ-5 с напором 30 м и производительностью 5 м’/час, электродвигателя постоянного смешанного возбуждения мощностью 3,3 кет и напряжением 220 в, при числе оборотов 1450 в минуту, водоподающего устройства 2, оросительного устройства 5,. состоящего из трубы с б—8 патрубками, на которые уста новлены гидрофорсунки, и пусковой аппаратуры. Установка по выработке передвигается с помощью электровоза.

Двигатель насоса питается от контактного провода через пантограф электровоза. Для устойчивой работы двигателя под нагрузкой последовательная обмотка возбуждения отключена, а в цепь параллельной обмотки возбуждения включено добавочное сопротивление. Управление двигателем и насосом осуществляется машинистом -электровоза при помощи ггусковой аппаратуры, установленной в кабине электровоза.

Расход воды составляет 1,2 л на 1 пог. м выработки при скорости движения электровоза 1,5 м/сек.

Рис 11 Передвижная оросительная установка конструкции рудника им XX партсъезда.

За к. 6717—1000 18.11.60 г. гортипография

Принцип работы установки следующий:    в    кузов    ва

гонетки наливается вода, после чего включается насос, и вода под напором распыляется с помощью гилрофорсунок и орошает кровлю и стены выработки. Количество воды может быть значительно увеличено путем подсоединения к первой вагонетке еще одной или двух вагонеток, соединенных между собой последовательно с помощью гибких шланюв, расположенных в нижней части кузова каждой вагонетки.

Данная оросительная установка по (Сравнению с предыдущими имеет следующие преимущества:

1)    дает более равномерное распыление воды, независимо от количества ее, вследствие постоянства на-нсра и равномерного движения электровоза;

2)    при данной установке затрачивается меньше времени на вспомогательные операции.

Для сравнения качества конструкций и определения технической характеристики применяемых в Криворожском бассейне оросителей, НИГРИ были проведены сравнительные стендовые испытания, результаты которых приведены в таблице. Неохваченными стендовыми испытаниями оказался еооеитель-туманоэбразэватель конструкции Пигарева, который к тому времени вообще отсутствовал. Кроме того, значительна раньше в производственных условиях при взрывных работах были испытаны туманообразователи конструкции НИГРИ, НИГРИ-золото и др.

На основании материалов стендовые испытаний, производственных наблюдений и опытов можно сделать следующие выводы и рекомендации:

1.    Для осаждения и предупреждения возникновения пыли в выработках, где производятся взрывные работы, и при скреперовании руды применять орошение, использовав для распыления жидкости оросители - туманообразователи конструкции НИГРИ-К-3 и Бражника.

2.    Для создания водяных завес применять гидрофор-сунки типа МакНИИ конструкции НИГРИ-КСВ и конструкции Ткача с увеличенными диаметрами отверстий спрыска до 1,5—2 мм.

3.    Для подавления пыли при конвейерной доставке и в отдельных местах пылеобраэования (погрузка нз люков, разгрузка в перепускные восстающие и в под-

ВВЕДЕНИЕ

Для многочисленных групп рабочих, занятых по подготовке и добыче руды в Криворожском бассейне, силикоз представляет серьезную опасность поскольку железные руды и вмещающие их породы содержат значительное количество кварца. Поэтому борьба с заболеванием горнорабочих силикозом, вызываемым длительным вдыханием рудничной пыли, содержащей двуокись крем ния (кварца), является одной из актуальных и наиболее важных задач.

В условиях горнорудного производства почти все производственные процессы по подготовке и добыче полезного ископаемого сопровождаются образованием пыли. Наибольшее количество пыли выделяется при взрывных, погрузочно-разгрузочных и буровых работах в шахте. Вредная пыль, образующаяся при проведении этих работ, разносится но горным выработкам, в результате чего вся шахта становится опасной по силиксзу. Вследствие этого возникает необходимость в предотвращении возникновения пыли или в подавлении ныли в момент ее образования. Эту задачу можно выполнить путем применения орошения, которое является составной частью комплекса мероприятии по бо-рьбе с пылью в шахте.

В настоящее время орошение как мера предупреждения и подавления пыли в выработках шахт, к сожалению, еще недооценивается. Между тем, орошение является одним из наиболее -эффективных и простых средств борьбы с пылью в шахте.

В данной инструкции приведены краткие сведения об источниках образования пыли в подземных выработках и о роли орошения как средства борьбы с пылью; даны рекомендации по использованию орошения для снижения запыленности воздуха, поступившего в шахту; описаны конструкции оросителей и оросительных установок в подземных выработках; излагается режим работы оросителей при различных производственных процессах и уход за оросителями.

I. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ОРОСИТЕЛЕЙ И ОРОСИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

На шахтах Криворожского бассейна для распыления воды в горных выработках применяются оросители двух типов: гидрофорсунки и оросители комбинированного .действия (туманообразователи).

1. Гидрофорсунки

Работа гидрофорсунок основана на принципе механического раздробления водяной струи, истекающей под напором. Существуют различные принципы раздробления потока жидкости на мелкие частицы. Однако для условий шахт наибольшее распространение получил принцип создания закрученного водяного потока перед выходом его в атмосферу.

Поток воды на пути движения в сторону истечения разделяется на отдельные струн, которым придается винтовое движение. Затем эти отдельные струи соединяются в ебшнй закрученный поток, вырывающийся из сопла с большой скоростью

При переходе потока воды в атмосферу (в среду с меньшей в восемьсот с лишним раз плотностью) происходит распыление его за счет центробежных сил.

По сравнению с туманообразователями гидрофорсун-ки имеют небольшой вес и не нуждаются в подводе сжатого воздуха, зато степень распыления воды гидрофор-сунками значительно меньше, чем туманообразователями.

В Криворожском бассейне (наибольшее распространение получили гидрофорсунки типа МакНИИ.

Гидрофорсунка типа МакНИИ

I идрофорсунка (рис. 1) состоит из штуцера 1, сердечника 3, сопла 2 и пружинки 4.

В еидрофорсунке, МакНИИ распыление воды произ-яодится следующим образом. Вода непосредственно по

штуцеру 1, а также по внутреннему каналу сердечника 3 и просверленным в нем четырем диаметрально расположенным отверстиям поступает к канальцам сердечника, ведущие к его дисковой части, в сторону сопла.

Рис. 1. Гидрофорсунка типа МакНИИ

Канальцы (сердечника расположены по четырем касательным к его кольцеобразной полости со стороны сопла в диаметрально противоположных сторонах. Для плотного прижагия сердечника к корпусу сопла служит пружинка 4. Четыре сгруйки воды., входящие по касательной в кольцеобразную полость сердечника, приобретай.т круговое движение и сливаются в один закрученный поток, который эффективно распыляется при выходе из сопла. Чем выше напор воды и меньше отверстие сопла, тем распыление мельче.

Гидрофорсунки изготовляются с диаметрами отверстий сопла 2 и 4 мм. Техническая характеристика гидрс-форсунок типа МакНИИ, по данным стендовых испытаний НИГРИ, приведена в таблице, н

Детали гидрофорсунки, _за исключением пружинки, изготовляются из нержавеющего металла.

Пружинку приходится часто менять, так как она со временем ржавеет и выходит из строя, вследствие чего ириостанавливается или ухудшается работа гидрофорсунки.

Гидрофорсунка НИГРИ — КСВ (типа МакНИИ)

Гвдрофорсунка НИГ РИ — КСВ, сконструированная НИГРИ, показала на рис. 2. Она не имеет пружинки.

Рис. 2. Гидрофорсунка НИГРИ-КСВ: I—корпус; 2—сердечник.

что является большим ее преимуществом. Состоит гидрофорсунка только из двух деталей и имеет меньший вес. Количество и качество распыляемой воды такое же, как и пидрофорсункой прежней конструкции.

Как указывалось выше, гидрофорсунки типа МакМИИ нашли широкое распространение на шахтах Криворожского бассейна, причем выпускаются гидрофорсупки в основном с диаметром отверстия сопла 2 мм.

Гидрофорсунки можно использовать при создании водяных завес в откаточных и проходческих выработках, при скреперной достэр.ке, машинной уборке, погрузочно-разгрузочных работах и др.

Пятиструйная гидрофорсунка конструкции Ткача

Рис. 3. Пятиструйная гидрофорсунка Ткача.

На рис. 3 показан общий вид пяткртруйной тидро-форсунки Ткача (рудник им. Кирова). Гидрофорсунка состоит из корпуса 3, в котором помещены пять червячных сердечников 2, расположенных в радильно просверленных гнездах. Сердечники удерживаются в гнездах зажимным полукольцом I, которое в свою очередь фик-' ируатся крышкой или зажимной гайкой 4. Каждое гнездо гидрофорсунки соединяется со своим соплом, представляющим собой отверстие диаметром 1—2 мм и длиной 2 мм. На выходе сопла по окружности снята фаска под углом 45^s к его оси на длину 1 мм.

Принцип действия пятиструйной гидрофорсуики заключается в следующем. Поток воды, движущийся под давлением в сторону истечения, за зажиу|той гайкой разделяется на пять отдельных струй, каждая из которых, входя в гнезда, в свою очередь разделяется на четыре струйки, движущиеся но винтовой нарезке сердечника. Потом эти четыре струйки у входа в сопло соединяются в один закрученный поток, с большой силой вырывающийся из сопла и распыляющийся при выходе в атмосферу. Водяная завеса, создаваемая пятиструйной гидро-форсупкой Ткача, при миллиметрэвем диаметре отверстия, имеет форму плоского полукруга с довольно тонким распылением воды и средней плотности факела ее.

Техническая характеристика пятиструйной гидрсфор-сунки приведена в таблице.

Весьма большим достоинством конструкции пятиструйной гидрофорсунки является возможность применения ее для создания водяных завес без использования таких приспособлений, как дуги. Одна гидрэфорсунна может заменить целую установку, состоящую из дуг» и ыдрофорсунок типа МакНИИ.

Пятиструйная гидрофорсунка Ткача может быть применена для создания водяных завес в штреках скреперования, откаточных и других выработках.

2. Оросители комбинированного действия (тумачообразователи)

Распыление воды и образование водяного тумана в оросителях комбинированного действия осуществляется в основном с использованием сжатого воздуха.