Porównanie skuteczności redukcji zapylenia z wykorzystaniem zraszania powietrznowodnego (AWASS) i wodnego badania w warunkach rzeczywistych

Transkrypt

1 1 Porównanie skuteczności redukcji zapylenia z wykorzystaniem zraszania powietrznowodnego (AWASS) i wodnego badania w warunkach rzeczywistych W celu określenia wpływu instalacji zraszających na redukcję zapylenia przeprowadzono również badania w warunkach eksploatacyjnych. Badania prowadzono w ścianach wyposażonych w kombajn KSW-46NE z powietrznowodną instalacją zraszającą z wykorzystaniem pyłomierzy osobistych CIP-1 (Pieczora i in., 28, (Prostański, Rojek, 26). Wykazano, że różnica stężenia zapylenia pomiędzy wlotem a wylotem ściany wynosi od 5,28 do 7,36 mg/m 3, w zakresie frakcji respirabilnej oraz 33,79 do 44,14 mg/m 3, w zakresie frakcji całkowitej. Przeprowadzone badania wykazały jedynie jaka wielkość zapylenia, generowana głównie przez kombajn, dociera do wylotu ściany, przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego. W trakcie kolejnych badań (Bałaga i in., 211), przeprowadzonych w ścianie z zastosowaniem kombajnu ścianowego KSW-88EU, z powietrzno-wodną instalacją zraszającą, z dyszami typu STK-Z i dyszami G-243 umieszczonymi w organie urabiającym, dokonano porównania skuteczności redukcji zapylenia podczas stosowania zraszania wodnego i powietrzno-wodnego (rys.6). Pomiary zapylenia przeprowadzono w trzech miejscach w ścianie: na wlocie ściany na stanowisku operatora kombajnu oraz na wylocie ściany. Pomiary wykonywano podczas urabiania w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza. Na wlocie do ściany stwierdzono brak obecności pyłu respirabilnego a stężenie pyłu całkowitego wynosiło,5 mg/m 3. Na wylocie ściany, przy stosowaniu zraszania powietrznowodnego, stwierdzono pył w stężeniu,8 mg/m 3 i stężenie pyłu całkowitego 11,85 mg/m 3, oraz stężenie pyłu całkowitego w wysokości 11,78 mg/m 3, przy stosowaniu zraszania wodnego. Wielkość pyłu całkowitego na wylocie ściany, niezależnie od rodzaju stosowanego zraszania, była podobna. Na stanowisku kombajnisty, przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego, zmierzono stężenie pyłu respirabilnego w wysokości,89 mg/m 3 i całkowitego 99 mg/m 3 oraz 12,51 mg/m 3 pyłu respirabilnego i 173 mg/m 3 pyłu całkowitego przy stosowaniu zraszania wodnego. Wielkość zapylenia na stanowisku kombajnisty przy urabianiu w kierunku przeciwnym do przewietrzania 2, 18, 16, 14, 12, pow ietrzno- 1, 8, 6, 93% 4, 2, 42%, całkowity

2 2 Rys. 6. Porównanie skuteczności redukcji zapylenia z wykorzystaniem zraszania powietrzno-wodnego i wodnego (Bałaga i in., 211). Powyższe badania wykazały wyższą przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego, w stosunku do zraszania wodnego, która wyniosła 42% dla pyłu całkowitego oraz 93% dla pyłu respirabilnego. Podczas urabiania kombajnem, przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego pył mieściło się poniżej NDS wynoszącego 2 mg/m 3, a w przypadku stosowania zraszania wodnego dopuszczalne stężenie pyłów ch zostało przekroczone ponad sześciokrotnie i było 14 krotnie wyższe niż przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego (rys.6). Kolejne badania (KOMAG, 211), przeprowadzono na innym egzemplarzu kombajnu ścianowego KSW-88EU, wg metodyki zastosowanej w poprzednich badaniach (Bałaga i in., 211, Prostański, 211b). Kombajn ścianowy wyposażono w powietrzno-wodną instalacją zraszającą z dyszami typu STK-Z i dysze wodne G-243. W ramach badań dokonano porównania skuteczności redukcji zapylenia podczas stosowania zraszania wodnego i powietrzno-wodnego. Powietrzno-wodna instalacja zraszająca w ramieniu kombajnu miała czynne jedynie trzy dysze powietrzno-wodne po prawej stronie kombajnu i dwie po lewej stronie, z jedenastu dysz zabudowanych na każdym z ramion. Zarejestrowano pomiary stężenia zapylenia w obu kierunkach urabiania. Wyniki pomiarów zestawiono w tabelach 1 i 2. Tabela 1. Pomiary zapylenia podczas urabiania kombajnem w kierunku przeciwnym do kierunku przewietrzania. Rodzaj zraszania /skuteczność Powietrznowodne Stanowisko kombajnisty Wodne Skuteczność powietrznwodnego [%] Pył [mg/m 3 ] Pył całkowity [mg/m 3 ] Wylot ściany Pył [mg/m 3 ] Pył całkowity [mg/m 3 ] Tabela 2. Pomiary zapylenia podczas urabiania kombajnem w kierunku zgodnym z kierunkiem przewietrzania. Rodzaj zraszania /skuteczność Powietrznowodne Stanowisko kombajnisty Wodne Skuteczność powietrznwodnego [%] Pył [mg/m 3 ] Pył całkowity [mg/m 3 ] Wylot ściany Pył [mg/m 3 ] Pył całkowity [mg/m 3 ] Jak wynika z przeprowadzonych badań, podczas urabiania kombajnem, w kierunku przeciwnym do przewietrzania (rys.7), przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego, stężenie pyłu respirabilnego powietrza, na stanowisku kombajnisty, wynosiło 2 mg/m 3, a pył

3 3 całkowity 713 mg/m 3. Przy zastosowaniu zraszania wodnego, stężenie pyłu respirabilnego wyniosło 25 mg/m 3, a całkowitego 179 mg/m 3. Na wylocie ściany (rys.8), to podczas stosowania zraszania powietrzno-wodnego, stężenie pyłu respirabilnego wynosiło 1 mg/m 3 a całkowitego 34 mg/m 3, natomiast podczas stosowaniu zraszania wodnego stężenie pyłu respirabilnego wynosiło 15 mg/m 3 a całkowitego 75 mg/m Wielkość zapylenia na stanow isku kombajnisty przy urabianiu w kierunku przeciw nym do przew ietrzania 1 8 pow ietrzno % 34% Rys. 7. Porównanie skuteczności redukcji zapylenia za z wykorzystaniem zraszania powietrzno-wodnego i wodnego na stanowisku kombajnisty podczas urabiania kombajnem w kierunku przeciwnym do kierunku urabiania. Z powyższych pomiarów wynika, że w przypadku urabiania w kierunku przeciwnym do przewietrzania, na stanowisku kombajnisty, za pomocą zraszania powietrzno-wodnego w odniesieniu do zraszania wodnego wynosiła 2% dla pyłu respirabilnego oraz 34% dla pyłu całkowitego. Na wylocie ściany skuteczność redukcji zapylenia przy zastosowaniu zraszania powietrzno-wodnego w stosunku do wodnego wynosiła 33% dla pyłu respirabilnego oraz 55% dla pyłu całkowitego.

4 wielkość stężenia [mg/m3]/ 4 8 Wielkość zapylenia na wylocie ściany przy urabianiu w kierunku przeciwnym do przewietrzania 7 6 pow ietrzno % 3 33% 2 1 Rys. 8.Porównanie skuteczności redukcji zapylenia za z wykorzystaniem zraszania powietrzno-wodnego i wodnego na wylocie ściany podczas urabiania kombajnem w kierunku przeciwnym do kierunku urabiania. Znacznie niższe wartości stężenia pyłu zarejestrowano w przypadku urabiania kombajnem zgodnie z kierunkiem przewietrzania. Na stanowisku kombajnisty, podczas stosowania zraszania powietrzno-wodnego zarejestrowano stężenie pyłów ch o wartości 6 mg/m 3 oraz całkowitych 11 mg/m 3, natomiast przy stosowaniu w kombajnie zraszania wodnego zarejestrowano stężenie 16 mg/m 3 pyłów ch i 43 mg/m 3 pyłów całkowitych (rys.9). Na wylocie ściany zarejestrowano 11 mg/m 3 stężenie pyłu respirabilnego i 26 mg/m 3 pyłu całkowitego przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego oraz 23 mg/m 3 stężenie pyłu respirabilnego i 47 mg/m 3 pyłu całkowitego przy stosowaniu zraszania wodnego (rys.1). 5 Wielkość zapylenia na stanow isku kombajnisty przy urabianiu zgodnie z kierunkiem przew ietrzania pow ietrzno % 77% Rys. 9. Porównanie skuteczności redukcji zapylenia za z wykorzystaniem zraszania powietrzno-wodnego i wodnego na stanowisku kombajnisty podczas urabiania kombajnem w kierunku zgodnym z kierunkiem urabiania.

5 5 Podczas urabiania kombajnem zgodnie z kierunkiem przewietrzania skuteczność redukcji zapylenia, przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego, w stosunku do zraszania wodnego, na stanowisku kombajnisty, wynosi 62% dla pyłu respirabilnego i 77% dla pyłu całkowitego, natomiast na wylocie ściany wynosi odpowiednio 52% dla pyłu respirabilnego i 45% dla pyłu całkowitego. Wielkość zapylenia na w ylocie ściany przy urabianiu zgodnie z kierunkiem przewietrzania % pow ietrzno- 4 45% Rys. 1.Porównanie skuteczności redukcji zapylenia z wykorzystaniem zraszania powietrzno-wodnego i wodnego na wylocie ściany podczas urabiania kombajnem w kierunku zgodnym z kierunkiem urabiania. Prowadzone prace badawcze, projektowe i konstrukcyjne powietrzno-wodnych instalacji zraszających pozwoliły na ich zastosowanie w kilku typach kombajnów górniczych: KSW- 46NE, KSW-15EU, KSW-88EU, KSW-114EZ. Znacząco ograniczono ryzyko zapłonu metanu oraz zapylenie generowane przez maszyny urabiające. Badania eksploatacyjne wykazały, że powietrzno-wodna instalacja zraszająca osiąga dużą skuteczność w redukcji zapylenia, która w stosunku do instalacji zraszającej wodnej wyniosła 42%, w zakresie redukcji pyłu całkowitego i 93%, w zakresie redukcji pyłu respirabilnego przy prawidłowo działającej instalacji zraszającej. Podczas urabiania kombajnem, przy stosowaniu powietrzno-wodnej instalacji zraszającej, zapylenie respirabilne utrzymywało się poniżej poziomu 2 mg/m 3 (średnia wartość pyłu respirabilnego wyniosła,88 mg/m 3 ). Nawet 2% sprawność techniczna instalacji zraszającej daje efekty ok. dwukrotnego obniżenia zapylenia, co związane jest z bardzo dobrym rozpyleniem wody. W przypadku urabiania w kierunku przeciwnym do przewietrzania, na stanowisku kombajnisty, za pomocą zraszania powietrzno-wodnego, w odniesieniu do zraszania wodnego, wynosiła 2% dla pyłu respirabilnego oraz 34% dla pyłu całkowitego. Na wylocie ściany przy zastosowaniu zraszania powietrzno-wodnego, w stosunku do wodnego, wynosiła 33% dla pyłu respirabilnego oraz 55% dla pyłu całkowitego.

6 6 Podczas urabiania kombajnem zgodnie z kierunkiem przewietrzania, skuteczność redukcji zapylenia przy stosowaniu zraszania powietrzno-wodnego, w stosunku do zraszania wodnego, na stanowisku kombajnisty, wynosiła 62% dla pyłu respirabilnego i 77% dla pyłu całkowitego, natomiast na wylocie ściany wynosiła odpowiednio 52% dla pyłu respirabilnego i 45% dla pyłu całkowitego. W ramach badań dokonano pomiarów tylko w czasie generowania zapylenia przez kombajny ścianowe natomiast przepisy związane z pomiarami zapylenia na stanowisku pracy dotyczą średniego stężenia pyłu w czasie pełnej zmiany roboczej. Przeprowadzone badania miały na celu zbadanie skuteczności redukcji zapylenia powietrza przy zastosowaniu zraszania powietrzno-wodnego i wodnego oraz porównanie obu typów zraszania a nie zbadanie średniego zapylenia podczas całej zmiany roboczej. Średnie zapylenie mierzone przez całą zmianę wykazywałoby znacznie mniejsze wartości niż te wykazane podczas badań.