Проведение выработок комбайновым способом сопровождается повышенной запыленностью воздуха в призабойном пространстве, возможностью газовыделения из породных обнажений. Основными источниками пылевыделения при проходке выработок комбайнами являются:

•          процесс резания породы и угля рабочим органом;

•          погрузка, перегрузка и транспортирование горной массы;

•          вторичное завихрение осевшей пыли.

Дальнейшее распространение комбайнового способа проведения выработок во многом зависит от эффективности борьбы с пылью. Запыленность воздуха в проходческом забое при отсутствии специальных средств пылеподавления достигает 2000—3000 мг/м3 и более, что недопустимо для нормальных условий работы обслуживающего персонала и оборудования. Кроме того, интенсивное пылеобразование при работе по углю значительно повышает опасность ведения работ в условиях шахт, опасных по пыли. Интенсивность пылеобразования и запыленность воздуха зависят от следующих факторов: физико-механических свойств угля и пород, способа разрушения забоя, скорости проведения выработки, способа погрузки и применяемых средств доставки разрушенной горной массы, эффективности применяемой системы проветривания забоя и средств пылеподавления.

Одним из основных средств борьбы с пылью является проветривание. Правильно организованное проветривание забоя значительно снижает запыленность воздуха на рабочих местах.

Проветривание тупиковых выработок при комбайновом их проведении характеризуется прежде всего тем, что подведение свежего воздуха к забою и отвод исходящего осуществляется чаще всего по одной и той же выработке, что требует применения различных вентиляционных устройств. В зависимости от условий проходки применяют следующие способы вентиляции тупиковых выработок: нагнетательный, всасывающий, комбинированный. Наибольшее распространение получила нагнетательная схема проветривания тупиковых выработок.

При комбайновой проходке в качестве борьбы с пылью в призабойной зоне используют пылеотсасывающие установки, поставляемые с комплектом оборудования. Поэтому вентиляцию механизированных забоев осуществляют комбинированными способами. Свежий воздух подают в забой по нагнетательному трубопроводу, а в качестве всасывающего используют трубопровод пылеотсасывающей установки ( 11.4).

В зависимости от кратности отсоса 5 могут быть реализованы различные схемы комбинированного проветривания призабойной зоны подготовительной выработки. Под кратностью отсоса понимается отношение объемов отсасываемого воздуха к поступающему в забой. При 5 < 1 часть поступающего воздуха из призабойной зоны движется к устью выработки. Призабойное пространство при этом проветривается по воз-вратноточной схеме. При 5 = 1 весь подаваемый в забой воздух отсасывается пылеулавливающей установкой, а в призабойном пространстве вентиляция осуществляется по прямоточной схеме. При 5 > 1 реализуется прямоточная схема вентиляции с частичной рециркуляцией воздуха, выбрасываемого из пылеулавливающей установки. Такая схема позволит исключить распространение пыли от места ее образования по длине выработки. При этом условии создается попутный воздушный поток, для которого необходимо обеспечить высокую степень очистки воздуха от пыли. Необходимо также знать, с какой интенсивностью будет возрастать концентрация пыли и газа в призабойной зоне за счет рециркуляции воздуха, через какое время концентрация вредностей достигнет допустимого значения. Следует заметить, что обеспечение кратности отсоса 8 > 1 требует установки мощных пылеуловителей.

За последнее время разработаны и внедряются эффективные системы пылеподавления, применяемые при работе проходческих комбайнов. В принципе системы пылеподавления для буровых и стреловидных проходческих комбайнов одинаковы и состоят из системы орошения и пылеотсос а.

В отличие от стреловидных в буровых комбайнах борьба с пылью упрощается благодаря возможности установки за исполнительным органом ограждающего щита, локализирующего пыль в небольшом пространстве забоя, что облегчает как орошение зоны пылеобразования, так и пылеотсос. Борьбу с пылью при работе шарошечного инструмента ведут с помощью орошения его водой, расход которой составляет 0,31 -0,93 л/с в зависимости от диаметра исполнительного органа.

Борьба с пылью значительно осложняется при работе проходческих комбайнов избирательного действия, так как невозможность локализации пыли на этих комбайнах приводит к распространению витающей пыли в забое выработки.

Наибольшее распространение получило орошение очагов пыле-образования в  сочетании   с  отсосом запыленного воздуха.

Применяют орошение водой мест разрушения горной массы, что вызывает осаждение крупнодисперсной пыли размером 6-10 мкм, образующейся от разрушения забоя исполнительным органом. Мелкодисперсная пыль размером до 5 мкм выносится из забоя струей воздуха нагнетательной вентиляции, а пылеулавливающая установка, засасывая запыленный воздух, улавливает взвешенную в воздушном потоке пыль и выделяет ее в виде шлама. При этом необходимо производить подбор систем орошения и пылеотсоса. Для орошения мест отбойки и перегрузки угля и породы применяют зонтичные или конусные форсунки, а для создания завесы в призабойном пространстве — плоскоструйные.

При пневмогидроорошении к проходческому комбайну подводят воду и сжатый воздух по резинотканевым рукавам. На комбайнах типа 1ГПКС кольцевой коллектор устанавливают на стреле исполнительного органа. Водовоздушная смесь образуется непосредственно в оросителях, установленных на коллекторе. Вокруг коронки исполнительного органа создаются внутренняя (тонкодисперсная) и внешняя (грубодисперсная) завесы, в случае отсутствия сжатого воздуха система пневмогидроорошения может работать как обычная система орошения при условии подачи воды в обе магистрали коллектора под давлением не менее 1,5 МПа.

Пылеотсос и пылеулавливание. Комплекс мероприятий по пылеподавлению, основанный на применении воды, обладает рядом недостатков и приводит к повышению влажности отбитой горной массы на 5—9%, обводнению призабойного пространства и резкому увеличению влажности воздуха.

В связи с этим возникла необходимость в создании пылеулавливающих установок для обеспыливания отдельных технологических процессов в угольных шахтах. Пылеотсос является эффективным методом борьбы с пылью при комбайновой проходке горных выработок. Он основан на аспирации запыленного воздуха от источников пылевыделения с последующей очисткой его в пылеуловителях. Так, пылеулавливающая установка ППУ-2, предназначенная для отечественных комбайнов, обеспечивает повышение эффективности пылеподавления в 3 раза по сравнению с другими средствами.

Анализ схем пылеподавления показывает, что их эффективность зависит от таких факторов, как кратность отсоса, места установки всасывающих отверстий относительно источника пылеобразования и воздухоподающего трубопровода.

По конструктивным особенностям пылеуловители, применяемые на отечественных комбайнах, могут быть мокрого или сухого типа. Пылеуловители П- 14М1 и П- 17М1 работают по принципу мокрых прямоточных циклонов с рассеиванием воды по ходу движения запыленного воздуха. Автономные высокопроизводительные установки типа АПУ-265, АПУ-530, АПУ-800 с производительностью соответственно 265, 530, 800 м3/мин применяют в выработках сечением до 24 м2. Их устанавливают на расстоянии 30-60 м от забоя. Очистка воздуха в этих установках производится сухим способом (на тканевом фильтре). Недостатками таких пылеуловителей являются громоздкость, высокая стоимость, энергоемкость, высокий уровень шума.

В последнее время многие зарубежные и некоторые отечественные проходческие комбайны оснащают встроенными в комбайн пылеулавливающими установками. При их применении возможно пылеулавливание без рециркуляции и с рециркуляцией вентиляционной струи.

Перспективным средством для пылеподавления в комбайновых забоях является пенообразующая жидкость. Опытная система пылеподавления комбайна 4ПП-2 включает восемь пеностволов ПГ-8, расположенных непосредственно на стреле исполнительного органа. Неприменение обеспечило снижение запыленности воздуха на 93—95%. Аналогичные результаты получены для комбайнов ПК-9р, ПК-Зр и др.

При комбайнах избирательного действия и нагнетательном проветривании забоя можно применять пену кратностью не более 300. При более высокой кратности и интенсивном проветривании забоя происходит унос хлопьев вентиляционной струей.

В забоях с комбайнами избирательного действия пену наиболее целесообразно использовать при всасывающем или нагнетательно-всасывающем проветривании в следующих условиях:

•          кратность пены — 350—450;

•          удельный расход пенообразующей жидкости — 25 • 10~3 л/кг;

•          возможно близкая установка пеногенераторов к местам разрушения пород режущей коронкой;

•          оптимальная стойкость пены — 250—300 с.

Внедрение комбайнового способа проведения горных выработок привело к резкому ухудшению пылевой обстановки в забоях из-за изменения условий пылеобразования и пылеподавления. Так, удельное пылеобразование в комбайновых забоях в 2,5—6,5 раза, а запыленность в 10— 25 раз выше, чем в выработках, проводимых с помощью буровзрывной технологии. Поэтому необходимо применение комплексной системы пылеподавления, включающей орошение и пылеотсос. Подтверждением этого могут служить результаты исследований запыленности воздуха в комбайновых забоях, проведенные после выполнения рекомендованных выше мероприятий.