Горобей М. С. Зменшення негативного впливу на довкілля техногенного забруднення карбоновмісним пилом

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – екологічна безпека. – Державна академія післядипломної освіти та управління, Київ, 2020. Спеціалізована вчена рада Д 26.880.01. В роботі виконано аналіз та узагальнено результати світових та вітчизняних досліджень техногенного забруднення повітря карбоновмісним пилом та його негативного впливу на довкілля та людину. І також проаналізований сучасний стан способів і технічних засобів гідрознепилення та виявилені шляхи зменшення його негативного впливу на довкілля. Досліджено причини й установлено закономірності пилоутворення в гірничих виробках шахт під час різноманітних технологічних процесів. При цьому уточнено механізм осадження зваженого карбоновмісного пилу на грунт виробки внаслідок дії гравітаційних та електростатичних сил. Розроблено математичну модель динаміки взаємодії пилових і диспергованих водних потоків у гравітаційному та електростатичному полях при турбулентному, проміжному й ламінарному режимах руху повітря. Досліджено механіко-електростатичну взаємодію розпорошеної води з карбоновмісним пилом і розроблено фізичну модель процесу. Обгрунтовано можливість і доцільність комплексного використання грубодиспергованої рідини та туманоутворюючих завіс. Уточнено механізм захоплення зваженого карбоновмісного пилу краплями рідини у вентиляційному струмені. Розроблено математичну модель динаміки і взаємодії пилових потоків у гравітаційному і електростатичному полях. Установлено, що в активній зоні дії факела ефективність пиловловлення визначається величиною і напрямом вектору швидкості крапель рідини. За межами активної зони – величиною швидкості падіння крапель у турбулентному режимі і електричними силами, основними з яких є напруженість полів пилового і диспергованого водного струменів. Підсумкову ефективність пиловловлення запропоновано визначити як добуток імовірностей під час дії трьох незалежних одна від одної сил: динамічної, гравітаційної і електростатичної. Показано, що в активній зоні можна знизити концентрацію пилу на 50-80%, а за межами активної зони факела за рахунок гравітаційних сил на 40 – 60% при діаметрі крапель рідини 200 мкм і діаметрі часток пилу 10-20 мкм. Крім того, за рахунок електростатичних сил концентрацію пилу можна зменшити на 80 – 90%. Установлено, що в активній зоні факелу доцільно використовувати грубодисперсну рідину, а за межами активної зони встановлювати додатково туманоутворюючу завісу в 5-10 м від першого факела для досягнення максимальної ефективності гідрознепилювання. Обґрунтувано параметри сучасних засобів гідрознепилення та розроблено рекомендації з гідрознепилення повітря в забоях та підготовчих виробках для створення умов більш екологічних технологій виробництва для зменшення шкоди довкіллю. Створена унікальна експериментальна установка для визначення параметрів пилопригнічення за допомогою традиційних та нових засобів. Розроблено програму і методику лабораторних досліджень і шахтних випробувань та виконано метрологічне тестування експериментального обладнання. Проведено розрахунок і матрицю необхідної кількості експериментів з використанням сучасних методів математичного планування. Проведені випробування на шахтах Донбасу підтвердили високу ефективність та доцільність використання запропонованих в роботі форсунок. Результати дослідження впроваджено на підприємствах підвищеної шкідливості за пиловим чинником. Ключові слова: екологічна безпека, видобування вугілля,карбоновмісний пил, гідрознепилювання, диспергований водний струмінь, водяна завіса, математична модель.