Geum.ru
   Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

Обоснование рациональных параметров буровзрывных работ для снижения вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

 

АРИЧЕВ Анатолий Юрьевич

 

Обоснование рациональных параметров буровзрывных работ для снижения вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов

на карьерах

 

Специальность 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность

(в горной промышленности)

 

 

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

 

Москва 2012


Работа выполнена в ФГБОУ Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

на кафедре Химическая энергетика

Научный руководитель МАЗУР Андрей Семёнович,

доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ Санкт-Петербургский

государственный технологический

институт (технический университет),

декан инженерно-технологического

факультета, заведующий кафедрой

Химическая энергетика

Официальные оппоненты:аа ДРЕМОВ Виктор Иванович,

доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ Московский государственный

горный университет, профессор

кафедры Аэрология и охрана труда

ГОРЛОВ Юрий Владимирович,

кандидат технических наук,

Межведомственная комиссия

по взрывному делу при Академии

горных наук, Генеральный директор

Ведущая организация:аа ФГУП НН - ГП - Институт горного дела

им. А.А. Скочинского (МО, г. Люберцы)

Защита диссертации состоится 14аа а маяа 2012 г. ва 15а ч.а 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.128.06 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991 Москва, ГСП-1, Ленинский пр., д.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета (МГГУ).

Автореферат разослан а аа 2012 г.

Учёный секретарь аа КОРОЛЕВА

диссертационного совета, Валентина

доктор технических наука Николаевна


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Снижение вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах строительных материалов во многом зависит от технологии производства взрывных работ. Взрывные работы являются основным способом подготовки горной массы к выемке, в то же время они представляют собой интенсивный источник выброса пыли и газа.

При производстве массовых взрывов выделяется огромное количество пыли и газа в окружающую среду. Масса заряда при производстве взрывных работ на карьерах достигает 300-1000 т, а объём взорванной горной массы - 2 млн. м3. По гранулометрическому составу раздробленных взрывом горных пород разной крепости установлено, что на 1 кг взрывчатых вещества при проведении массовых взрывов в пылегазовое облако поступает от 80 до 320 г пылевой фракции до 20 мкм. Существующие способы снижения вредных примесей в пылегазовом облаке при производстве массовых взрывов основаны на их нейтрализации различными растворами, пенами, пылесвязующими добавками, применении новых взрывчатых веществ, способов взрывания, различных видов забоечных материалов.

Несмотря на большой объем исследований и достигнутые успехи в этом направлении, до настоящего времени нет достаточно обоснованной методики численного определения пылегазовых выбросов для различных параметров БВР; не определена численная зависимость пылегазовыделения от конструкции зарядов и энергетических характеристик ВВ, определяющая формирование и распространение пылегазового облака.

Таким образом, обоснование рациональных параметров буровзрывных работ для снижения вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах является актуальной для горной промышленности в научном и практическом плане задачей, решение которой позволяет повысить безопасность и эффективность горных работ.

Цель работы состоит в установлении зависимостей выхода пыли и газа от конструкций заряда и типов ВВ для обоснования рациональных параметров буровзрывных работ, обеспечивающих повышение безопасности и эффективности горных работ за счет снижения вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах.

Идея работы заключается в учёте газодинамических процессов, протекающих в зарядной полости, и свойств пород при выборе рациональных конструкций заряда и типов ВВ.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

  1. Основной объем пылевидных фракций формируется в узкой зоне интенсивного мелкодисперсного дробления массива взрывом и определяется газодинамическими параметрами продуктов детонации и свойствами породы.
  2. Гранулометрический состав образующихся пылевидных фракций остаётся постоянным при взрыве удлиненных скважинных зарядов независимо от их конструкций и типов ВВ.
  3. Снижение вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах достигается применением сплошных и рассредоточенных скважинных зарядов ВВ уменьшенного диаметра (75-165 мм) и типов ВВ с пониженной энергией взрыва, при этом оптимальная величина воздушного промежутка составляет одну четвёртую длины заряда.
  4. Разработанный метод оценки количества, гранулометрического и химического состава вредных выбросов пыли и газа в зависимости от типа ВВ и параметров буровзрывных работ при производстве массовых взрывов на карьерах позволяет рассчитать границы зоны высокого загрязнения и тем самым обеспечить повышение безопасности и эффективности горных работ.

Обоснованность и достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций подтверждаются большим объемом проанализированной информации отечественных и зарубежных исследований, использованием современных представлений физики и механики в области трещинообразования при динамических нагрузках, достаточной сходимостью расчётных данных с результатами производственных и лабораторных экспериментов; положительными результатами внедрения разработанных рекомендаций при проведении массовых взрывов на карьерах ЗАО Каменногорское карьероуправление.

Научная значимость работы заключается в установлении зависимостей выхода пыли и газа для различных конструкций заряда и типов ВВ при производстве взрывных работ.

Практическое значение работы заключается в разработке методики расчёта пылегазовых выбросов для различных параметров БВР; прогнозировании выхода мелкодисперсной пылевой фракции в ближней зоне взрыва для условий карьеров ЗАО Каменногорское карьероуправление на различных расстояниях от заряда; в рекомендации конструкций скважинных зарядов и типов ВВ, обеспечивающих снижение вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах.

Реализация работы. Разработанные в диссертации технологические решения внедрены на карьерах ЗАО Каменногорское карьероуправление при проведении массовых взрывов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы (Санкт-Петербург, 2009), научных симпозиумах Неделя горняка (Москва, МГГУ 2009-2011) и заседаниях кафедр Химическая энергетика в СПбГТИ (ТУ) и Взрывное дело и Аэрология и охрана труда в МГГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 6 в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 36 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 109 наименований и 2 приложения.

Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность научному руководителю профессору А.С. Мазуру, заведующему кафедрой Взрывное дело профессору В.А. Белину, доценту М.Г. Горбоносу, доценту А.В. Дугарцыренову и другим сотрудникам кафедры, а также профессору Г.П. Парамонову.

Особую благодарность автор выражает гл. инженеру ЗАО Каменногорское карьероуправление Черноморцу Р.А. за предоставленную возможность провести научно-практические исследования и эксперименты.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Разработка полезных ископаемых на карьерах является источником пылевыделения, а добычные технологические процессы, которые связаны с бурением и проведением массовых взрывов, погрузочно-транспортными работами, - основные его составляющие. На эти виды работ приходится суммарно около 70% от общего выброса пыли.

Было выявлено, что из всех технологических процессов на карьере при проведении буровзрывных работ (БВР) выход пыли максимальный. Пылегазовое облако (ПГО), образующееся в результате взрыва, а также скорость оседания пылевых частиц, напрямую зависящая от скорости сноса пылевого облака, влияют на степень загрязнения карьера и близлежащих территорий.

Из проведённого в работе анализа исследований следует, что при разработке железорудных карьеров дробление пород взрывным способом сопровождается образованием пылевых частиц, в среднем около 75 г с тонны рудной массы, на долю остальных технологических процессов в карьере приходится выделение пыли - 50-150 г/т. Следует отметить, что погрузочно-разгрузочные работы по сути являются источником образования пылевых фракций, более рассредоточенным по территории и растянутым во времени, и не оказывают такого мгновенного вредного воздействия пыли и газа, в отличие от БВР.

Основная масса пыли в виде пылегазового облака обычно уносится из карьера в течение 10-30 минут в зависимости от скорости ветра. Вредные продукты взрыва (оксиды азота и углерода, мелкодисперсная пыль) в ПГО оказывают существенное отрицательное воздействие, снижая безопасность и эффективность горных работ.

Вопросами снижения воздействия взрывных работ на окружающую среду занимались ведущие ученые: Адушкин В.В., Азаркович А.Е., Барон Л.И., Белин В.А., Бересневич П.В., Викторов С.Д., Гончаров С.А., Джигрин А.В., Ефремов Э.И., Захаров М.Н., Зыков Ю.Н., Каледина Н.О., Каркашадзе Г.Г., Конорев М.М., Крюков Г.М., Кузьменко П.К., Кутузов Б.Н., Луговской С.И., Менжулин М.Г., Михайлов В.А., Неженцева Н.Г., Нестеренко Г.Ф., Очиров В.С., Парамонов Г.П., Перник Л.М., Пучков Л.А., Родионов Н.Ф., Скочинский А.А., Соловьев С.П., Спивак А.А., Тарасенко В.П., Ткаченко А.В., Федоров И.С., Филатов С.С., Шувалов Ю.В., и др.

Влияние энергии ВВ на процесс пылегазообразования рассматривается во многих работах. Отмечается, что детонационная волна на начальной стадии взрыва преобразуется в ударную волну, на которую расходуется приблизительно 5-15% общей энергии взрыва. В большинстве работ основное внимание уделяется повышению использования энергии взрыва на полезные формы работы, но не рассматривается влияние энергетических характеристик взрыва на выход пыли и газов.

Существует большое количество работ, посвящённых характеру влияния параметров буровзрывных работ на формирование выброса пыли и газа, но они не рассматривают процессы образования мелкодисперсной пыли в ближней зоне взрыва при изменении газодинамических параметров в зарядной полости.

В связи с этим в диссертации решались следующие задачи:

  1. Исследование особенностей образования пылевой фракции в ближней зоне взрыва скважинного заряда при различных условиях динамического нагружения.
  2. Анализ и оценка влияния параметров БВР на формирование пылегазового облака при производстве массовых взрывов на карьерах.
  3. Разработка методики оценки вредных выбросов пыли и газа для различных параметров буровзрывных работ при производстве массовых взрывов на карьерах, позволяющей рассчитывать границы зоны высокого загрязнения.
  4. Изучение влияния технологии проведения взрывных работ и свойств используемых ВВ на образование пылевой фракции.
  5. Обоснование рациональных параметров БВР для снижения вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах.

Для определения объёма пылевидных фракций, образующихся в ближней зоне взрыва, необходимо рассчитать газодинамические параметры в зарядной камере и на их основе с использованием статистических законов распределения гранулометрического состава определить выход пылевых фракций на различных расстояниях от заряда ВВ с учётом свойств горных пород и энергетических характеристик используемых ВВ. Для решения поставленной задачи предлагается модель формирования пылевой фракции, включающая следующую последовательность процессов. На фиксированных расстояниях от взрыва действуют переменные во времени напряжения, создаваемые волной напряжений, и продуктами детонации, находящимися в зарядной полости под высоким давлением на квазистатической стадии. Квазистатическая стадия взрыва - начальная стадия, протекающая в зарядной полости. Если известны параметры напряжений в породе при взрыве, то могут быть рассчитаны концентрации микротрещин различных размеров и образуемых ими отколовшихся кусков на различных расстояниях от заряда ВВ.

Исследование протекающих газодинамических процессов в скважине и нагружения её стенок при взрыве зарядов различных конструкций осуществлялось посредством численного решения двухмерной нестационарной задачи в гидродинамическом приближении. При решении изучались детонационные и газодинамические процессы, процессы истечения продуктов через устье скважины, и путём обработки этих расчетов вычислялись параметры течения: ударно-волновые, волновые процессы и определялось давление на стенки скважины.

Результаты численного расчёта давления на стенки скважин в фиксированных точках для сплошного заряда граммонита 79/21 с обратным инициированием представлены на рис. 1. Длина скважины - 10 м, длина колонки заряда - 7 м. Фиксированные точки расчёта располагались от дна скважины на расстояниях соответственно: 1 - 0 м, 2 - 1 м (точка инициирования), 3 - 3,5 м, 4 - 6 м, 5 - 7 м, 6 - 10 м (устье скважины).

Рисунок 1. Изменение давления с течением времени в

фиксированных точках скважины

Из рис. 1 видно, что давление в точках 1?5 с течением времени резко возрастает, затем резко убывает, а далее выравнивается. В устье скважины (точка 6) в начальный период времени давление незначительно возрастает, а затем выравнивается. Это говорит о том, что при взрывании сплошного заряда в устье скважины происходит постоянное истечение продуктов взрыва, формирующее ПГО.

Расчёт выполнялся следующим образом. Доли пылевых фракций на каждом из расстояний определялись по формуле:

.а (1)

Суммарная разрушенная масса горной породы в некотором известном цилиндрическом объёме толщиной , который находится на расстоянии аот заряда, равна , следовательно, масса некоторой пылевой фракции тогда равняется

а. (2)

В соответствии с принятой моделью формирования пылевой фракции масса пыли в некотором слое цилиндрической формы, который находится между поверхностью заряда и поверхностью радиусом , будет равна

а.а (3)

Для установления влияния конструкции заряда на процесс пылеобразования было проведено численное моделирование. Результаты приведены на рис. 2 и 3.

Результаты численных расчётов показывают, что основная масса (до 80%) образующихся пылевидных фракций от 0 до 100 мкм формируется на расстояниях 10 радиусов заряда. Из анализа полученных зависимостей следует, что для граммонита 79/21 при уменьшении массы заряда в 1,3 раза (т.е. с воздушным промежутком 1/4 длины заряда) диаметром 252 мм по сравнению со сплошным зарядом выход пылевой фракции уменьшается в 2,5-3 раза и составляет 0,32 г на 1 пог. м.

Рисунок 2. Зависимость выхода массы пылевой фракции 0 - 200 мкм на погонный метр удлиненного скважинного заряда с воздушным промежутком 1/4 длины заряда граммонита 79/21 диаметром 252 мм от относительного расстояния

Рисунок 3. Зависимость выхода массы фракции 0 - 200 мкм на погонный метр удлиненного сплошного заряда граммонита 79/21 диаметром 252 мм от относительного расстояния

Для определения количества образовавшейся мелкодисперсной пыли при взрыве скважинных зарядов c различными энергетическими показателями были проведены лабораторные эксперименты.

Для экспериментов были изготовлены кубики с размерами 150?150 мм из гранитов карьера Каменногорского месторождения. В центре кубика бурился шпур длиной 100 мм и диаметром 5 мм. В шпуре размещался заряд ТЭНа массой 1,5 г. Модель помещалась во взрывную камеру, футированную изнутри резиной, для исключения дополнительного дробления образца породы.

Для уменьшения теплоты взрыва в состав заряда вводились инертные добавки - порошок CaCO3.

После взрыва с использованием ситового вибрационного анализатора АСВ-200 проводились ситовой и микроскопический анализы фракционного состава образовавшейся пыли.

Для каждой серии экспериментов проводилось не менее пяти взрывов. Энергетические характеристики применяемых в экспериментах ВВ приведены в табл. 1.

Таблица 1

Энергетические характеристики применяемых в эксперименте ВВ

№

опыта

ВВ

Количество

добавки, %

Q,

кДж/кг

1(Q1)

Чистый ТЭН

-

5900

2 (Q2)

ТЭН+ CaCO3

25

4425

3(Q3)

ТЭН+ CaCO3

50

2950

По результатам экспериментов построена зависимость (рис. 4), характера процесса пылеобразования от энергетических характеристик ВВ.

Рисунок 4. Зависимость процесса пылеобразования фракции 0-150 мкм от энергетических характеристик ВВ

Анализ данных рис. 4 показал, что масса пыли, образующейся в результате взрыва, прямо пропорциональна величине теплоты взрыва.

Для установления зависимости влияния энергетических характеристик ВВ на процесс газообразования из взрывной камеры после экспериментов газоотборником брались пробы воздуха для последующего анализа на переносном хроматографе ХПМ-4. Результаты замера состава газообразных продуктов взрыва приведены в табл. 2.

Таблица 2

Газовый состав продуктов взрыва

№ опыта

NxOy,

л/г

N2,

л/г

H2,

л/г

CO,

л/г

CO2 ,

л/г

1(Q1)

0,0125

0,0024

0,0031

0,0038

0,0091

 

2(Q2)

0,0894

0,0017

0,002

0,0045

0,0132

 

3(Q3)

 

0,1455

0,0015

0,0017

0,0060

0,0151

С целью оценки количества выбрасываемой пыли по фракционному составу для условий карьеров Каменногорского Карьероуправления были рассчитаны массы пылевых фракций, образующихся от взрывов разных ВВ. Результаты расчётов гранулометрического состава пыли в ПГО для рассматриваемых типов ВВ приведены в табл. 3.

Таблица 3

Гранулометрический состав пыли в ПГО при взрывании

различными видами ВВ

Типы ВВ

Гранулометрический состав

пыли, %

Фракция, мкм

0-40

40-75

75-150

0-150

Среднее значение

0,182

3,185

96,63

100

Для аммонита 6ЖВ

0,283

3,305

96,41

100

Для граммонита 79/21

0,145

2,979

96,87

100

Для сибирита -1000

0,118

3,268

96,61

100

 

Гранулометрический состав

пыли, %

Фракция, мкм

а0-150

150-300

0-300

Среднее значение

54,030

45,968

100

Для аммонита 6ЖВ

53,885

46,113

100

Для граммонита 79/21

53,686

46,312

100

Для сибирита -1000

54,519

45,479

100

Анализ данных табл. 3 показывает, что при использовании в качестве ВВ граммонита 79/21 плотностью 870 кг/м3 за год в атмосферу карьера выделяется пыли по фракциям 0-40, 40-75, 75-150 мкм при пересчёте на общую массу пыли - соответственно 0,08, 1,62 и 52,53 т, а по фракциям 0-150, 150-300 соответственно 54,23 и 46,79 т. Результаты расчётов показывают, что пылевой фракции 0-300 выделяется 101,02 т при взрывах граммонита 79/21 плотностью 870 кг/м3 DСКВ=252 мм. Для аналогичных условий были проведены расчёты для зарядов аммонита 6ЖВ и сибирита-1000 с плотностями соответственно 950 и 1000 кг/м3. Как показывают результаты, гранулометрический состав пыли различных фракций в пределах выбранного диапазона является одинаковым для различных типов ВВ.

Для определения влияния параметров заряда и энергетических характеристик ВВ на процесс формирования пылегазового облака было выполнено численное моделирование образования пылевой фракции для принятых параметров БВР в условиях карьеров ЗАО Каменногорское карьероуправление. Карьеры Каменногорского карьероуправления специализируются на добыче гранитов и гранито-гнейсов. Крепость горных пород по шкале М.М. Протодьяконова f= 12?14, плотность ?=2680?2760 кг/м3, удельный расход ВВ находится в пределах q= 0,7?0,9 кг/м3. Объём добычи составляет 1282000 м3/год. Установленные нами зависимости выхода пылевой фракции от диаметра скважин, скорости детонации, теплоты взрыва и типа ВВ представлены на рис.5, 6, 7.

Рисунок 5. Зависимость выхода М пылевой фракции 0-300 мкм с 1 пог. м скважины от диаметра взрываемых скважин DСКВ при взрыве заряда:

1 - аммонита № 6ЖВ плотностью ?= 950 кг/м3;

2 - граммонита 79/21 ? = 870 кг/м3

Из рис. 5 видно, что с увеличением DСКВ увеличивается выход пылевой фракции М, а при DСКВ=130?230 ммувеличение М носит несущественный характер, что, с нашей точки зрения, можно объяснить энергонасыщенностью горной породы: при уменьшении диаметра происходит более равномерное распределение энергии разрушения в массиве. По результатам экспериментальных исследований установлена полиномиальная зависимость M=f(DСКВ), описываемая формулой (4):

аа (4)

где а- коэффициент пылевыделения по аммониту;

- переводной поправочный коэффициент, учитывающий удельное пылевыделение в зависимости от крепости породы;

а - общая длина взрываемых скважин, м;

- плотность заряжания ВВ, кг/м3;

- масса ВВ, кг.

аа ааб

Рисунок 6. Зависимость выхода массы М пылевой фракции 0-300 мкм с 1 пог. м скважины от скорости детонации ВВ D для различных диаметров скважин: 1 - для DСКВ =252 мм, 2 - для DСКВ =112,5 мм, где а - при взрыве ВВ, не содержащих воды; б - эмульсионных ВВ

Результаты экспериментальных исследований показывают, что выход пылевой фракции связан линейно со скоростью детонации D для эмульсионных и ВВ, не содержащих воды, и описывается следующей зависимостью:

а (5)

Рисунок 7. Зависимость выхода массы М пылевой фракции 0-300 мкм с 1 пог. м скважины от теплоты взрыва ВВ Q для различных диаметров скважин, где 1 - для DСКВ =252 мм, 2 - для DСКВ =112,5 мм

По результатам экспериментальных исследований установлено, что с увеличением теплоты взрыва линейно возрастает и выход пыли:

а (6)

Для бризантности установлено, что с ее увеличением увеличивается выход пылевой фракции, что подтверждает её способность к локальному дробящему действию на породу, в которой происходит взрыв. Зависимость пылеобразования от бризантности ВВ представлена в следующем виде:

аа (7)

где br - бризантность ВВ, мм.

Результаты численного расчёта зависимости выхода пылевых фракций на один погонный метр удлинённого заряда для штатных условий (DСКВ=165 и 252 мм, удлинённые сплошные заряды аммонита 6ЖВ или граммонита 79/21) от диаметра заряда, скорости детонации, энергетических свойств ВВ приведены в табл. 4.

Таблица 4

Массы образовавшихся пылевых фракций при взрывах различных видов взрывчатых веществ

Тип ВВ

Плотность ВВ,

кг/м3

DСКВ,

10-3 м

D, м/с

Масса пыли,

10-3 акг

Масса пыли,

10-3 кг

Фракция, мкм

0-40

40-75

75-150

0-150

Аммонит

6 ЖВ

950

252

4500

0,58

6,73

196,37

203,68

165

0,21

3,88

126,07

130,16

1200

252

5300

0,40

8,56

276,94

285,90

165

0,20

5,51

180,51

186,22

Граммонит 79/21

870

252

4300

0,27

5,49

178,49

184,25

165

0,12

3,61

117,25

120,98

1200

252

4800

0,37

7,58

227,59

235,54

165

0,21

4,81

148,42

153,44

Для подтверждения результатов численного расчёта были проведены опытные промышленные взрывы на карьерах строительных материалов Ленинградской области ЗАО Каменногорское карьероуправление. Испытания проводились при штатной технологии взрывания на гранитах и гранито-гнейсах, коэффициент крепости которых по М.М. Протодьяконову изменяется в интервале 12?14, в летний период при температуре воздуха 22 С, относительной влажности 65%, скорости ветра

5 м/с.

Оценка пылегазообразования и распространения ПГО при проведении опытных взрывов проводилась следующим образом. Перед взрывом в направлении предполагаемого ветрового сноса пылегазового облака в пределах промышленной зоны карьера устанавливались планшеты для приема пыли.

Планшет представляет собой прямоугольный лист плотного картона с бортиками площадью 0,5 м2 с прикрепленным листом ватмана. Во избежание заноса пыли с поверхности грунта в месте установки планшет крепился на деревянной стойке высотой около метра. Первые планшеты устанавливались на границе опасной зоны по разлету осколков, что составляло 300 м, затем планшеты устанавливались в направлении от взрываемого блока с шагом по 100 м.

Накопление пыли на планшете осуществлялось в течение всего времени ветрового сноса и рассеяния облака над местом установки планшетов, которое составляло не менее 30 мин. Собранная с каждого планшета пыль подвергалась ситовому анализу с распределением по фракциям от 0 до 400 мкм.

Результаты экспериментального замера концентраций пыли от производства экспериментальных массовых взрывов зарядов с забойкой из буровой мелочи представлены в табл. 5.

Таблица 5

Распределение частиц по размеру для карьера Островский штатного массового взрыва блока № 1

№

план-

шета

Диапазон размеров частиц, мкм

Суммар-

ная масса пыли, г/м2

-40

40-140

140-200

200-300

300-400

Масса пыли, г/м2

1

0,634

2,853

0,744

0,751

1,1

6,082

2

0,605

2,78

0,712

0,716

1,0

5,813

3

0,556

2,665

0,684

0,667

0,872

5,444

4

0,52

2,535

0,637

0,628

0,784

5,104

5

0,484

2,452

0,583

0,578

0,711

4,808

6

0,435

2,228

0,559

0,544

0,665

4,431

7

0,394

1,951

0,476

0,441

0,585

3,847

8

0,367

1,776

0,39

0,388

0,496

3,417

Расчётные массы образовавшихся и выбрасываемых в атмосферу пылевых фракций и вредных газов за год при заданной производительности карьера по горной массе и принятой на предприятии буровзрывной технологии добычи представлены в табл. 6.

Таблица 6

Массы образовавшихся пылевых фракций и вредных газов

Тип ВВ

Плотность ВВ, кг/м3

DСКВ,

10-3 м

,

м/с

Масса

пылевой

фракции

0-150 мкм,

103 кг/год

Масса

вредных

газов,

103 кг/год

Аммонит

6 ЖВ

950

252

4500

130,6

67,7

165

72,0

41,6

1200

252

5300

178,6

93,8

165

108,3

57,7

Граммонит 79/21

870

252

4300

118,3

65,5

165

65,2

40,3

1200

252

4800

148,3

90,9

165

81,4

55,9

Сибирит

1000

252

5080

42,2

23,4

165

21,9

14,4

1200

252

6000

52,9

32,0

165

32,0

19,8

Экспериментальная масса выделяющихся при массовых взрывах вредных выбросов пыли и газа при различных применяемых ВВ и разных диаметрах скважин с учётом среднего числа взрывов, проводимых за 1 год, приведена в табл. 7.

Таблица 7

Результаты экспериментальных исследований

Тип ВВ

Плотность ВВ, кг/м3

,

м/с

DСКВ,

10-3 м

Экспериментальная масса

пыли, 103 кг/год

Масса газов,

103 кг/год

Аммонит

6ЖВ

950

4500

252

142

72

165

78,1

44

Граммонит 79/21

870

4300

252

130

70

165

71,1

42

На основе полученных экспериментальных результатов построена диаграмма суммарных зон высокого загрязнения пыли фракции 0-20 мкм (рис. 8) от производства массовых взрывов на карьерах ЗАО Каменногорское Карьероуправление для штатной технологии и для параметров БВР, рассчитанных при применении в качестве ВВ - сибирита-1000. На рис.8 цифрой 1 представлена граница зоны Ck=1 и Ck=0,3 при взрывании аммонитом 6ЖВ и сибиритом-1000 соответственно; цифрой 2 - граница зоны Ck=1627 и Ck=520 при взрывании аммонитом 6ЖВ и сибиритом-1000 соответственно, где Ck - коэффициент контрастности, равный отношению концентрации вредного вещества к ПДК. Результаты расчёта показывают, что применение сибирита снижает зону высокого загрязнения по отношению к применению аммонита 6 ЖВ на 51%.

Рисунок 8. Суммарная зона высокого загрязнения от производства взрывных работ для ЗАО Каменногорское карьероуправление

Таким образом, совпадение расчетных значений масс пыле- газовыделения и экспериментальных данных, полученных при опытно-промышленных взрывах, подтверждают возможность применения разработанной методики для количественной оценки вредных выбросов пыли и газа для различных параметров буровзрывных работ и расчётов границы зоны высокого загрязнения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для горной промышленности задачи обоснования рациональных параметров буровзрывных работ для снижения вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах, позволяющей повысить безопасность и эффективность горных работ.

Основные научные результаты и выводы заключаются в следующем:

  • Установлено, что формирование пылегазового облака (ПГО) при взрыве скважинного заряда начинается в результате истечения из скважины взрывных газов и пылевых фракций 0-150 мкм в течение 30 ? 60 мс.
  • Основной объем пылевидных фракций формируется в узкой зоне интенсивного мелкодисперсного дробления массива взрывом, который определяется газодинамическими параметрами продуктов детонации и свойствами породы. Размеры зоны мелкодисперсного дробления не превышают 10 радиусов заряда в зависимости от различных детонационных и взрывчатых свойств ВВ, конструкции заряда и типа забойки.
  • Выявлено, что гранулометрический состав образовавшихся фракций пыли в диапазоне 0-40, 40-75, 75-150 мкм остаётся постоянным при взрыве удлинённых скважинных зарядов независимо от их конструкций и типов ВВ и составляет соответственно - 0,182, 3,185 и 96,63%. Для фракций 0-150, 150-300 соответственно - 54,03 и 45,968%.
  • Установлено, что уменьшение диаметра заряда с 252 до 75 мм позволяет снизить выход пылевой фракции 0-300 мкм в 2,5 - 3 раза, а при использовании воздушных промежутков, составляющих 1/4 длины заряда - в 7 раз.
  • Снижение вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах достигается применением рассредоточенных скважинных зарядов уменьшенного диаметра (75-165 мм), ВВ с пониженной энергией взрыва и скоростью детонации.
  • Разработана методика оценки количества, гранулометрического и химического состава вредных выбросов пыли и газа в зависимости от типа ВВ и параметров буровзрывных работ при производстве массовых взрывов на карьерах, которая позволяет рассчитывать границы зоны высокого загрязнения и тем самым обеспечить повышение безопасности и эффективности горных работ.
  • Применение разработанных рекомендаций и методики расчёта пылегазообразования для различных параметров буровзрывных работ позволило в условиях карьеров ЗАО Каменногорское карьероуправление обосновать рациональные параметры БВР и снизить вредные выбросы мелкодисперсной пыли и газов на 25-30%, а также значительно повысить безопасность и эффективность взрывных работ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  • аричев, А.Ю. Влияние параметров буровзрывных работ на процесс образования пылегазового облака /а А.Ю. Ларичев, С.Л. Маташ, А.С. Мазур, Г.П. Парамонов // Изв. СПбГТИ(ТУ). - СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2009. - № 6(32). - С.60-62.
  • аричев, А.Ю. Влияние энергетических взрывчатых веществ на процессы пылегазообразования и пожаровзрывобезопасность / А.Ю. Ларичев, Г.П. Парамонов, М.Т. Пелех // Проблемы управления рисками в техносфере. - СПб.: Изд-во СПбУГПС МЧС России, 2010. - № 4(16). - С. 60-64.
  • аричев, А.Ю. Сервис безопасности при идентификации взрывчатых веществ на основе анализа продуктов взрыва / А.Ю. Ларичев [и др.] // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы : Тез. докладов II международной научно-практической конференции. - СПб.: Изд-во СПбУГПС МЧС России, 2009. - С. 55-57.
  • аричев, А.Ю. К вопросу влияния параметров буровзрывных работ на процесс образования пылегазового облака / А.Ю. Ларичев [и др.]. // Теория и практика взрывного дела: Сб. Взрывное дело. - М.: ЗАО МВК по взрывному делу при АГН, 2010. - Вып. № 103/60. - С. 268-282.
  • аричев, А.Ю. К вопросу оценки пылегазообразования при производстве массовых взрывов на карьерах / А.Ю. Ларичев, В.Н. Ковалевский, Г.П. Парамонов // Теория и практика взрывного дела: Сб. Взрывное дело. - М.: ЗАО МВК по взрывному делу при АГН, 2010. - № 104/61. - С. 272-281.
  • аричев, А.Ю. К вопросу расчёта пылевого загрязнения атмосферы при производстве массовых взрывов на карьерах / А.Ю. Ларичев [и др.] // Изв. СПбГТИ(ТУ). - СПб.: изд. СПбГТИ(ТУ), 2010. - № 8(34). - С.84-88.
  • аричев, А.Ю. К вопросу влияния конструкции заряда на пылеобразование при производстве взрывных работ на карьерах - Горный информационно-аналитический бюллетень, 2012. - № 5. - С.6. - Деп. № 894/05-12 от 28 02.2012.

Подписано в печать _____________ Формат 60 а90 / 16

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № _________________

Отпечатано в отделе печати МГГУ.

Москва, Ленинский проспект, д.6

     Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]