УДК 622.405 Самаров Леонид Юрьевич главный горняк по промышленной безопасности

УДК 622.405
Самаров Леонид Юрьевич
главный горняк по промышленной безопасности
ОАО «Сибирская Угольная Энергетическая Компания»
г. Москва
Бобровников Владимир Николаевич
д.т.н., проф.
Гридина Елена Борисовна
к.т.н., доц.
Ястребова Карина Намидиновна
аспирант
кафедра БП
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
г. Санкт-Петербург
МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ АЭРОГАЗОПЫЛЕДИНАМИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ НА ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
METHODS OF AIR, GAS AND DUST DYNAMICS PROCESSES
MANAGEMENT ON MINING ENTERPRISES
Известно, что основной причиной загрязнения атмосферы карьеров
является несовершенство технологических процессов и оборудования, а
также с увеличением глубины карьерных выработок при штилях и
температурной инверсии - ухудшение условий естественного
воздухообмена.
Согласно «Единым правилам безопасности при разработке
месторождений полезных ископаемых открытым способом» (ПБ-03-49802) [1] состав атмосферы объектов открытых горных работ должен
отвечать установленным нормативам: воздух рабочей зоны должен
содержать по объему не менее 20% кислорода и не более 0,5% углекислого
газа. Содержание других вредностей не должно превышать установленных
санитарных норм по пыли и вредным газам. К основным вредным газам
относятся оксид углерода (ПДК 20 мг/м3 или 0,0017% при
продолжительном нахождении на загрязняемом участке), оксиды азота
(ПДК 5 мг/м3 или 0,00025%).
Как известно, субъектами загрязнения атмосферы карьеров являются
ядовитые газы, пыль и пары. Степень загрязнения атмосферы
выработанного пространства при работе различного технологического
оборудования и транспортных машин определяется не только
особенностями рабочего оборудования, но и физико-механическим,
химическим и гранулометрическим составом, а также влажностью самой
горной массы.
66
К источникам вредных газов и пыли в карьерах относятся буровые
станки, двигатели внутреннего сгорания, сортировочные установки,
выемочно-погрузочные работы, взрывные работы и т.д.
Выделение большого количества пыли, вредных и токсичных газов в
атмосферу выработанного пространства происходит в результате
проведения взрывных работ. Концентрация вредных примесей, как в
облаке, так и в атмосфере карьера, а также в горной массе достигает
значительных величин. При массовых взрывах объем пылегазового облака
(ПГО) доходит до 15–19,5 млн. м3, пыль присутствует в количестве 0,0270,17 кг/м3 горной массы, которая в результате действия ветра
распространяется на значительные расстояния, равные
7-15 км [2].
Пылегазовое облако быстро поднимается при неустойчивой термической
стратификации, но в результате инверсий продукты взрыва (пыль, газ), как
правило, не выходят за пределы выработанного пространства. При этом
характерно общее длительное загрязнение карьера.
Допустимы нижеуказанные пути решения установленной проблемы:
1. интенсификация естественного проветривания выработанного
пространства;
2. осуществление местной вентиляции застойных рабочих зон.
Значительные объемы выработанного пространства карьеров
8 3
(>10 м ), применение высокопроизводительного оборудования и, как
следствие, увеличение концентрации вредных веществ в атмосфере
потребовали разработки мощных средств подавления вредных примесей,
выделяющихся в атмосферу при работе технологического комплекса.
Энергетические затраты при этом относятся к существенным
ограничениям при практическом осуществлении мероприятий по
нормализации рабочего пространства.
Процесс теплообмена в карьерах имеет сложный характер. В случае
нарушения воздухообмена в рабочей зоне происходит изменение
содержания
твердых и газообразных продуктов в их атмосфере.
Расположение карьеров в различных климатических зонах свидетельствует
о значительных изменениях характеристик атмосферы рабочих зон.
По данным А.С. Морина [5], на карьерах Урала, Восточной Сибири и
Западной Якутии использовались средства беструбной вентиляции и
пылегазоподавления свободными воздушными струями. В результате
этого удовлетворительная эффективность была достигнута не во всех
случаях. При этом трубопроводный способ вентиляции является основным
при принудительном проветривании разнообразных промышленных
объектов.
На железорудных карьерах Первомайском и Анновском с целью
улучшения воздухообмена применяются следующие способы:
- создание плавной конфигурации борта карьера;
- уменьшение угла откоса бортов;
- формирование карьера вдоль направления господствующих ветров;
- использование тепла горных пород;
67
- создание специальных вентиляционных траншей [3].
Например, на карьере «Коашвинский», расположенном в
центральной части Кольского полуострова, можно установить границу
перехода от естественной схемы проветривания к рециркуляционной схеме
на глубине 296 м при максимальной глубине разработки 600-700 м.
Следует также отметить, что искусственное проветривание выработанного
пространства
карьера
осложняется
ограниченным
количеством
выпускаемых образцов вентиляционных установок: в серийном
производстве находится установка типа УМП-1А (Б). Многие из установок
– это рабочие чертежи, промышленные образцы и эскизные проекты.
Количество установок, схемы расположения, способ проветривания,
режим их работы следует определять на основе экономических расчетов.
Для проветривания взорванных блоков в повторно-кратковременном
режиме требуется 7 установок типа УМП-1 [4].
В настоящее время существует достаточное количество новых научно
обоснованных технических решений, которые способствуют улучшению
естественного и принудительного проветривания рабочих зон карьера:
- увлажнение, при котором эффективность пылеподавления составит 5560 %;
- покрытие пенами на основе различных составов поверхностно-активных
веществ (подъем пылегазового облака уменьшается в 2-3 раза, оседание
пыли происходит быстрее в 3-4 раза) [4].
Рост производственной мощности карьера, высокие темпы ведения
горных работ, концентрация оборудования приводят к повышению
загрязнения
карьерного
пространства.
Поэтому
осуществление
нормализации атмосферы путем изменения технологии целесообразно
только в том случае, если достигается значительный положительный
эффект, несмотря на снижение производственной мощности карьера,
производительности труда и увеличение затрат на добычу. При этом
сокращение необоснованных производственных осложнений возможно
при правильном проектировании и эксплуатации производственных
объектов.
Таким образом, выполненный обзор показывает, что на большинстве
глубоких карьеров Росси не обеспечиваются безопасные условия труда
рабочих. Следовательно, существует необходимость разработки новых и
совершенствования
применяющихся
методов
управления
аэрогазопылединамическими процессами в рабочем пространстве
карьеров, и актуальными являются научные исследования, направленные
на обоснование схем проветривания рабочего пространства карьеров.
68
Литература.
1. Единые правила безопасности при разработке месторождений
полезных ископаемых открытым способом. ПБ 03-498-02, 2002.
2. Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. К вопросу снижения негативного
воздействия на окружающую среду массовых взрывов в карьерах / ГИАБ,
2005. – № 1. – С. 109-113.
3. Гладырь В.В., Куроченко В.М. Управление газопылединамическими
процессами в атмосфере Первомайского и Анновского карьеров ОАО
«Северный ГОК» / Научно-технический сборник. – Криворожский
технический университет, 2011. – № 94. – С. 157-161.
4. Зорин А.В. Исследование метеоусловий в районе карьеров
«Коашвинский» и «Ньоркпахкский» / Горный журнал, 2002. – №4. – С. 9091.
5. Морин А.С, Иванова Т.Г., Касьянова Е.Н. Новое решение проблемы
проветривания глубоких алмазодобывающих карьеров Якутии / В сб.
тезисов докладов Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием: Достижения науки и техники - развитию
сибирских регионов. – Красноярск: КГТУ, 1999. – Ч. 3. – С. 288-289.
Аннотация.
В статье представлено описание основных источников образования
пыли и газа при разработке месторождений открытым способом, а также
приведен анализ существующих методов нормализации атмосферы
карьера и обоснование эффективности применения этих методов для
достижения главной цели – повышения безопасности при ведении горных
работ.
This article describes the main sources of dust and gas field development
open way, and a complete analysis of the existing methods for normalization
atmosphere ореn pits and evaluation of the effectiveness of these methods to
achieve the main goal - to improve the safety of the mine working.
Ключевые слова.
промышленность,
пылегазовый
горная
безопасность
mining, dust and gas regime, aerology, safety
режим,
аэрология,
69