Підвищення ефективності аспірації місць завантаження дробарок

Віктор Шаповалов*, Андрій Шаповалов, Олександр Яводчак

shapovalov@knu.edu.ua

Отримано 06.01.2026, Доопрацьовано 27.05.2026, Прийнято 30.06.2026, Опубліковано 06.07.2026
Анотація

Процеси завантаження дробарок на підприємствах гірничодобувної та переробної промисловості супроводжуються інтенсивним виділенням дрібнодисперсного пилу, що погіршує умови праці, підвищує ризик розвитку професійних захворювань органів дихання та спричиняє додатковий абразивний знос технологічного обладнання. Особливої актуальності проблема набуває в умовах обмеженого використання водних методів пилопригнічення через утворення шламу, значні витрати води та складність їх застосування в холодний період року. Метою даної роботи було розроблення конструкції укриття приймальної воронки дробарки та наукове обґрунтування методу розрахунку параметрів аспірації для забезпечення рівномірного відсмоктування забрудненого повітря вздовж усієї зони завантаження матеріалу. У роботі було застосовано математичне моделювання динаміки повітряних потоків на основі методу статичних тисків і рівняння кількості руху. Об’єктом моделювання був повітряний потік у повздовжньому всмоктувальному повітропроводі зі щілиною змінної ширини. Установлено, що на робочих місцях дробильно-сортувальних фабрик переважають респірабельні фракції пилу з розмірами часток до 10 мкм, які становлять найбільшу небезпеку для здоров’я працівників. Показано, що однією з причин виносу пилу з-під укриття є нерівномірність швидкостей всмоктування вздовж повітропроводу. Розроблено математичну модель для визначення змінної ширини повздовжньої всмоктувальної щілини залежно від відстані до витяжного вузла. Встановлено, що для забезпечення стабільної швидкості всмоктування ширина щілини повинна поступово зменшуватися від заглушеного кінця повітропроводу до місця підключення витяжної мережі. Отримано аналітичні залежності для розрахунку геометричних параметрів повітропроводів трикутного перерізу, що запобігають осіданню пилу в середині системи. Запропоновано конструкцію мобільного аспіраційного укриття приймальної воронки дробарки з повздовжніми щілинами змінної ширини та шарнірним приєднанням до витяжного повітропроводу. Практичне значення отриманих результатів полягає у локалізації виділення пилу і зниженні концентрації пилу в повітрі робочої зони за рахунок забезпечення рівномірного відсмоктування забрудненого повітря по всій довжині приймальної воронки дробарки

Ключові слова:
пиловий аерозоль; респірабельна фракція; локалізація викидів; щілинний відсмоктувач; статичний тиск; повітряний потік; укриття

Взято з Том 60, № 1, 2026

Сторінки 72–84

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Beltran-Marquez, M., Siahidouzazar, S., Rezaee, M., & Roghanchi, P. (2025). Ultrasonic water spray systems for respirable dust control in underground coal mines. Mining, Metallurgy & Exploration, 43, 711-726. doi: 10.1007/ s42461-025-01401-2.
  2. Chencheva, O., Lashko, Y., Rieznik, D., Cheberyachko, Y., & Petrenko, I. (2023). Research of the aerodynamic process of carbon dust removal from the working zone. Municipal Economy of Cities, 1(175), 208-220. doi: 10.33042/2522-1809-2023-1-175-208-220.
  3. Dwyer Omega. (n.d.). Improving safety in machine control systems with limit switches. Retrieved from https:// www.dwyeromega.com/en-us/resources/improving-safety-in-machine-control-systems.
  4. Feng, Q., Sun, H., Long, J., & Zhou, S. (2025). Experimental study of local exhaust dust control characteristics from partial enclosure during bulk material falling in an industrial building. Journal of Cleaner Production, 531, article number 146908. doi: 10.1016/j.jclepro.2025.146908.
  5. Gao, Y., Li, X., & Zhong, J. (2024). Study on the influence of different slot sizes on the flow field of transonic compressor rotors. Aerospace, 11(10), article number 825. doi: 10.3390/aerospace11100825.
  6. Ji, M., Sun, Z., & Guo, H. (2022). The Application of the foam technology to the dust ccontrol for reducing the dust injury of coal mines. Applied Sciences, 12(21), article number 10878. doi: 10.3390/app122110878.
  7. Lapshyn, О., Lapshyn, О., Khudyk, M., & Shapovalov, V. (2023). Occupational safety in mining. Kryvyi Rih: D.O. Cherniavskyi.
  8. Li, Y., Chen, X., Li, L., Du, Y., Su, E., Li, L., Zhao, S., & Lei, Y. (2026). Multi-criteria decision evaluation of dust suppression technology in complex coal mine environments. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, 12, article number 90. doi: 10.1007/s40948-026-01153-3.
  9. Liu, G., Ghaleb, M., Chen, L., Ma, H., & Ghaleb, O. (2026). An overview of dust suppression application between China and Middle East. Journal of Industrial Safety, 3(1), 9-22. doi: 10.1016/j.jinse.2025.05.005.
  10. Liu, Z., et al. (2023). Research on the physical and chemical characteristics of dust in open pit coal mine crushing stations and closed dust reduction methods. Sustainability, 15(16), article number 12202. doi: 10.3390/ su151612202.
  11. National Institute for Occupational Safety and Health. (n.d.). Best practices for dust control in metal/nonmetal mining – mineral processing operations – crushing & grinding. Retrieved from https://surl.li/sramfa.
  12. Nie, W., Cheng, C., Liu, Q., Guo, L., Hua, Y., Zhong, H., & Zhu, Z. (2024). CFD numerical simulation of tunnel dust pollution control using a negative pressure double extraction ventilation system. Journal of Environmental Chemical Engineering, 12(6), article number 114736. doi: 10.1016/j.jece.2024.114736.
  13. NPAOP 0.00-1.82-18. (2018). Occupational safety rules during crushing and sorting, beneficiation of minerals, and pelletising of ores and concentrates. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page. html?id_doc=81119.
  14. Oh, Y.-H., Seo, S.H., Jo, S.-H., Kim, T.-H., & Son, Y.-S. (2026). Evaluation of electrostatic spray technology under varied particle characteristics and spray-solution compositions for particulate matter control. Journal of Environmental Chemical Engineering, 14(3), article number 122404. doi: 10.1016/j.jece.2026.122404.
  15. Penchala, A., Patra, A.K., Santra, S., Dubey, R., Mishra, N., Nazneen, & Pradhan D.S. (2025). Assessment of vertical transport of PM in a surface iron ore mine due to in-pit mining operations. Measurement, 240, article number 115580. doi: 10.1016/j.measurement.2024.115580.
  16. Petrenko, I., Chencheva, O., Lashko, Y., Cheberiachko, Y., Cheberiachko, S., & Bilousova, K. (2024). Studying the impact of dust exposure and assessing the risk to employee health. Labour Protection Problems in Ukraine, 40(1-2), 52-56. doi: 10.36804/nndipbop.40-1-2.2024.52-56.
  17. Saramak, A., & Naziemiec, Z. (2019). Determination of dust emission level for various crushing devices. Mining Science, 26, 45-54. doi: 10.37190/msc192604.
  18. Shapovalov, V.A. (2019). Settled dust collection in processing shops of ore mining interprises. In Traditions and innovations of resource-saving technologies in mineral mining and processing. Multi-authored monograph (pp. 266-278). Petroșani, Romania: Universitas Publishing.
  19. Song, Y., Chen, X., Zhang, Z., Cao, S., Du, T., & Guo, H. (2022). Research on a push-pull industrial trough-side exhaust hood based on CFD simulation and experiment. Science of the Total Environment, 827, article number 154265. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.154265.
  20. Tian, B., Kubota, Y., & Murata, M. (2023). Research on the relationship between the centerline velocity, aspect ratio and exhaust airflow rate for a slot and a rectangular capture hood in a local exhaust ventilation system. Industrial Health, 61(3), 222-231. doi: 10.2486/indhealth.2022-0045.
  21. Vanka, K.S., et al. (2022). Understanding the pathogenesis of occupational coal and silica dust-associated lung disease. European. Respiratory Review, 31(165), article number 210250. doi: 10.1183/16000617.0250-2021.
  22. Volianiuk, V.O., & Mishchuk, D.O. (2020). Hoisting and transport machines (systems): Lecture notes: In 2 parts. Part 2. Kyiv: Kyiv National University of Construction and Architecture.
  23. Wu, T., Yang, Z., Zhang, K., & Wang, B. (2023). Optimization study on the application of induced dust suppression cover in primary crushing station of open-pit mine. Heliyon, 9(6), article number e16492. doi: 10.1016/j. heliyon.2023.e16492.
  24. Xu, C., Nie, W., Peng, H., & Zhang, S. (2023). Numerical simulation study on atomization rule and dust removal effect of surface-active dust suppressants. Environmental Science and Pollution Research, 30, 66730-66744. doi: 10.1007/s11356-023-26712-z.
  25. Zhao, J., Wei, Z., Yang, Y., Lu, T., Wang, W., & Li, S. (2021). Control of dust from tailings pond using conventional halides and polymer materials. Chinese Journal of Engineering, 43(4), 486-494. doi: 10.13374/j.issn20959389.2020.04.23.002.
Shapovalov, V., Shapovalov, A., & Yavodchak, O. (2026). Increasing the efficiency of dust extraction at crusher feeding points. Mining Journal of Kryvyi Rih National University, 60(1), 72-84. https://doi.org/10.31721/2306-5435-2026-1-72-84
uk