Растущий во всем мире спрос на минеральные ресурсы ставит перед горнодобывающей отраслью сложную задачу: обеспечить необходимую производительность и одновременно гарантировать безопасность труда горнорабочих. Одной из самых сложно решаемых задач сегодня остается подавление возникающей пыли для поддержания приемлемого качества воздуха. Подземная выработка — это замкнутое пространство, где пыль при отсутствии проветривания имеет свойство накапливаться. Она образуется при разрушении калийной руды, а также при дальнейшей погрузке и транспортировке.
Важно, что пыль в руднике — это не просто мелкие частицы, а агрессивная смесь, содержащая тяжелые металлы и нерастворимые соединения. При длительном вдыхании она вызывает серьезные профессиональные заболевания легких — силикоз, пневмокониоз, хронический бронхит, что при несвоевременной диагностике может привести к сокращению продолжительности жизни. По данным исследований, заболевания, связанные с запыленностью атмосферы, остаются одной из острых проблем охраны здоровья людей, работающих в горнодобывающем секторе.
Одним из источников опасной пыли является погрузка калийной руды в бункер-перегружатель. Это емкость-накопитель, которая следует за комбайном и накапливает добытую породу, а затем перегружает ее в шахтный вагон для транспортировки к конвейеру. Дело в том, что кузов бункера-перегружателя не имеет защитного ограждения, что делает его источником пылеобразования. Когда руда падает с высоты в открытую емкость, образуется пылевое облако, которое оседает на рабочем месте машиниста, значительно ухудшая видимость и условия труда.
Другим недостатком является стандартная система управления процессом. Ручной контроль техники требует постоянного внимания со стороны горнорабочего. Машинист вынужден отвлекаться, чтобы следить за заполнением бункера. Как только руда накапливается, работу комбайна останавливают для разгрузки. При этом увеличение производительности комбайнового комплекса также повышает концентрацию пыли.
Ученые Пермского Политеха предложили новую конструкцию бункера-перегружателя для подземной добычи руды. Результаты натурных испытаний показали, что такое решение позволяет снизить концентрацию пыли в атмосфере горной выработки до 30% по сравнению с традиционными решениями. На разработку получен патент.
Сначала ученые оснастили кузов бункера-перегружателя съемным тентом (навесом), который изолирует внутреннее пространство. В нем предусмотрено специальное загрузочное окно, которое соединяется с конвейером комбайна специальным желобом (приспособления для ссыпания руды), что уменьшает пылеобразование. При этом съемная конструкция обеспечивает легкий доступ для технического обслуживания и ремонта самого кузова и внутренних механизмов.
Также исследователи внедрили систему автоматического контроля заполнения бункера-перегружателя. Для этого они установили под тентом три датчика, измеряющих уровень руды. Система следила за заполнением бункера-перегружателя в три этапа: сначала включала конвейер на дне для распределения породы, затем останавливала его, а при заполнении кузова автоматически останавливала работу комбайна. В итоге, весь процесс загрузки происходил без вмешательства человека.
— Для подтверждения эффективности разработки были проведены натурные испытания в условиях реального производства. На одном и том же участке добычи, с одним и тем же комбайном, попеременно использовался стандартный бункер и новый образец. С помощью специального оборудования мы замеряли концентрацию взвешенной пыли в воздухе непосредственно на рабочем месте машиниста в различных режимах работы (при загрузке и простое техники), — отметил Дмитрий Шишлянников, доктор технических наук, профессор кафедры «Горная электромеханика» ПНИПУ.
Анализ результатов показал, что в процессе поступления руды из комбайна в бункер, оснащенный тентом, концентрация пыли в атмосфере снижается до 30% по сравнению с результатами испытаний традиционного открытого оборудования.
Кроме того, исключение ручного контроля заполненности кузова бункера-перегружателя уменьшает простои комбайнового комплекса. Благодаря внедрению автоматизированного управления машинисту не нужно останавливать комбайн, чтобы оценить уровень руды или запустить конвейер. В результате он дольше работает без остановок, что увеличивает общую производительность добычи.
Практическая значимость разработки заключается в том, что она позволяет предприятиям одновременно соблюдать санитарные нормы по охране труда, создавая более безопасные условия для работников, и повышать рентабельность добычи за счет уменьшения времени простоев и автоматизации управления бункером-перегружателем.