Підвищення екологічної безпеки масових вибухів в залізорудних кар’єрах за пиловим чинником

Abstract

У дисертації вирішена актуальна наукова задача, що полягає у встановлені закономірностей розповсюдження пилової хмари після масових вибухів в залізорудних кар’єрах та рівнем її екологічної небезпеки і розробці на цій основі екологічно ефективних способів та засобів зменшення викидів пилу у довкілля. Розроблені методичні засади визначення висоти підйому пилових частинок залізорудного пилу під дією теплових чинників як при наявності вітру, так і при його відсутності. Розроблено спосіб та засіб зменшення висоти підйому пилової хмари дальності її розповсюдження, які передбачають проведення робіт з оптимізації параметрів свердловинних зарядів, а також використання в якості набійки свердловинних зарядів гумової пробки з анкерним пристроєм. Удосконалено спосіб захисту довкілля від викидів пилу шляхом зрошування пилової хмари в цілому, обґрунтовано необхідний діаметр капель води для забезпечення максимальної ефективності пилопригнічення, а також об’єм води для цого. Для транспортуваня та розбризкування води над пиловою хмарою обґрунтовано використання спеціальним чином обладнаних вертольотів. Ступінь екологічної небезпеки при впровадженні запропонованих способів та засобів знепилення досягає рівня “безпечний”.

В диссертации решена актуальная научная задача, которая заключається в установлении закономерностей рассеивания пылевого облака после массовых взрывов в железорудных карьерах и уровня изменения его экологической опасности, а также разработке на их основе экологически эффективных способов и средств снижения выбросов пыли в окружающую среду. На основании результатов анализа рассеивания пылевого облака, образовавшегося после массового взрыва, выполнена оценка опасности загрязнения прилегающих территорий по пылевому фактору. Показано, что уровень экологической опасности от загрязнения воздуха пылью в радиусе 10 км представляется как “очень опасный”, а степень загрязнения – “недопустимая”. Уровень загрязнения пылью атмосферного воздуха и прилегающих территорий зависит от высоты подъёма пылевого облака, объёмов выброса пыли, метеорологических условий и эффективности способов и средств пылеподавления. В результате анализа существующих способов и средств подавления пылевого облака сделан вывод о необходимости их совершенствования. Для оценки экологической опасности рассеивания пылевого облака разработана методика расчёта высоты его подъёма с учётом дисперсности пылевых частиц и других влияющих факторов, что позволило выполнить расчёты рассеивания пыли в атмосфере для оценки эффективности технических мероприятий, направленных на снижение или локализацию выбросов пыли и её рассеивания. Расчёты рассеивания пылевого облака при мощности взрыва 500 т “украинита”, скорости ветра 5 м/с и нормальных метеорологических условиях показали, что дальность выноса грубодисперсной железорудной пыли составляет от 0,14 до 4,4 км, а тонкодисперсной – от 40 до, примерно, 740 км. При этом удельные выбросы пыли при общей площади рассеивания до 28770 км2 достигают 1,302 кг/км2. Разработан способ снижения высоты выброса пылегазового облака при массовом взрыве на основе оптимизации параметров скважинных зарядов (удельного заряда ВВ, диаметра скважин и соотношения длины забойки и взрывчатки в скважине). Предложена также усовершенствованная конструкция забойки скважинных зарядов, которая предусматривает использование в составе забойки резиновой пробки с анкерным устройством. Расчёты показали, что при применении этих разработок высота выброса пылегазового облака при массовом взрыве может быть снижена на величину до 30%. В работе выполнены исследования параметров подавления пылевого облака путём его орошения. Получено аналитическое выражение для оценки эффективности пылеулавливания от диаметра пылевых частиц и капель воды, скорости их движения, количества орошаемой жидкости, высоты орошения облака, а также суммарного коэффициента захвата пылевых частиц каплями жидкости. Установлено, что суммарный коэффициент захвата для тонкодисперсной пыли имеет максимальное значение 0,488 при диаметре капель воды 1 – 1,5 мм. Для грубодисперсной пыли при этих диаметрах капель воды коэффициент захвата изменяется от 0,815 до 0,996. При этом удельный расход воды для подавления тонкодисперсной фракции пыли составляет 3,195 л/кг. В качестве технического средства транспортирования орошающей жидкости и разбрызгивания её над пылевым облаком предложено использование специально оборудованных вертолётов. Оценка снижения экологической нагрузки на прилегающие территории при этом показала, что общий выброс пыли из карьера при массовом взрыве может быть снижен на 90 %. Степень экологической опасности при внедрении предложенных способов и средств пылеподавления достигает уровня “безопасный”.

In dissertation an actual scientific task, that consists in set conformities to the law of distribution of dust cloud after the mass explosions in iron ore quarry and level of its ecological danger and development on this basis ecologically effective methods and facilities of reduction of influencing of the troop landing of dust on the state of environment, is decided. The methodical bases of determination of height of getting up of iron ore dust particles under action of thermal factors both at presence of wind are developed, and at his absence. Methods and facilities of reduction of height of getting up of dust cloud and distance of its distribution, which foresee conducting of works after optimization of parameters of borehole charges, and also use, are developed as the printed fabric of rubber cork with the anchor device. The method of defence of environment is improved from the troop landing of dust by irrigation of dust cloud on the whole, substantiated necessary diameter of drops of water for providing of maximal efficiency of dust suppression, and also necessary volume of water for this. For transportation and splashing of water above the dust cloud of the substantiated use by the special appearance of the equipped helicopters. The degree of ecological danger at introduction of the offered methods and facilities of dedustinq measures up "safe".