Устранение вредного влияния горных работ на окружаю щую среду

© Б.В. Шрепп, В.В. Сенкус, В.А. Зеленеикий, 2003

УЛ К 502.

Б.В. Шрепп, В.В. Сенкус, В.А. Зеленеикий

УСТРАНЕНИЕ ВРЕЛНОГО ВЛИЯНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА ОКРУЖАЮШУЮ СРЕЛУ

Одним из важнейших факторов, обеспечивающих возможность интенсивного ведения горных работ, является создание нормальных атмосферных условий в горных выработках, сокращение до минимума времени проветривания их после взрывных работ, что в определяющей степени зависит от подачи в шахту и на каждое рабочее место требуемого для этих целей количества воздуха.

Применение массовых взрывов для отбойки руды при разработке месторождений подземным способом влечет за собой загазование больших объемов горных выработок. При этом часть образовавшихся газов аккумулируется в отбитой руде, которая затем, в период проветривания после массового взрыва и в период выпуска руды, выделяются в горные выработки.

Таштагольская шахта, проветривающая по фланговой схеме, имеет два воздуховыдающих ствола -«Северный» и «Южный». Интенсивность загрязнения ими окружающей среды напрямую зависит от условий рельефа. Шахта расположена в средне гористой местности, где около 49 % времени в течение года стоит штилевая погода. Преобладающее время (43 %) направление ветра юго-западное. Для данного района характерно наличие приземных и приподнятых инверсий. Количество дней в году с туманами -64. Анализ погодных условий показывает, что место расположения шахты благоприятствует накоплению загрязнения. Ежегодно выбрасывается более 10т тонкодисперсной пыли и ядовитых газов. Попадая в атмосферу поселков они загрязняют ее, а в отдельных случаях представляют прямую опасность здоровью людей.

На состояние атмосферы в санитарно-защитной зоне дополнительно оказывают воздействие: котельные, автотранспорт, печное отопление частного сектора и др. Проведенные замеры показали общий уровень загрязнения атмосферы, но не установили какой процент дает каждый источник, так как эта величина не постоянная. Уточненные замеры позволяют считать, что количество вредных выбросов из стволов, составляет не менее 70 % от общих. Подобное соотношение дают массовые взрывы. Например, при проведении массового взрыва на Таштагольской шахте с массой взрываемого заряда взрывчатого вещества (ВВ) 92,2 т в санитарно-защитной зоне ствола «Северный» отмечается превышение предельно допустимой концентрации (ПДК) в пересчете на СО, в 42 раза. Уровень содержания СО сохранялся в течении 20 минут, затем резко снижался и через 45 минут достигает санитарной нормы [1].

Было установлено, что наиболее опасные условия при проведении технологических и массовых взрывов создаются в теплое время года, когда температура окружающего воздуха значительно выше исходящих струй шахты. Рекомендовалось массовые взрывы и по возможности технологические взрывы проводить в более холодное время года, когда температура окружающей среды ниже или равна температуре исходящих струй.

Основным источником загрязнения исходящих струй тонкодисперсной пылью является нормальный режим работы шахты, тогда когда осуществляется добыча руды, проходка выработок, транспортировка горной массы, подземное дробление руды, разгрузка на опрокидах и др.

Выделение ядовитых газов, напротив, связано с проведением массовых и технологических взрывов.

При работе шахты в обычном режиме загрязнение санитарно-защитной зоны не превышает ПДК. Подобное превышение (в 1,5-2 раза от нормы) иногда наблюдается только при проведении технологических взрывов в летнее время, когда температура окружающего воздуха значительно превосходит температуру исходящей струи.

Мероприятия по очистке воздуха от продуктов массового взрыва, должны обеспечивать интенсивное их подавление, нейтрализацию в короткое время. Выброс должен производиться за пределы поселка и разжижаться за счет смешивания со свежим воздухом.

Сибирский филиал института «Гипроруда» рекомендует массу взрываемого заряда ВВ снизить до 90 т, что значительно ухудшает экономические показатели добычи руды. Чтобы избежать ущерба следует применять надежные средства и способы подавления продуктов массового взрыва и и разрабатывать мероприятия по оздоровлению окружающей среды.

Как отмечено в работе [3], снижение выбросов в атмосферу рудничных городов и поселков возможно не только путем разумного управления газопыледи-намикой массового взрыва, но и путем устройства и эксплуатации на воздуховыдающем стволе очистных сооружений типа ПГЦВ (пылеподавляющий, газонейтрализующий циркуляционный воздухообмен-ник).

В настоящее время в НФИ КемГУ разрабатывается инженерная методика по управлению вентиляцией массовых взрывов на основе работы [4], в которой получен относительно простой способ определения управления при различных режимах проветривания.

В данной работе доказано, что технические возможности управления процессами проветривания после массовых взрывов в рудных шахтах с целью улучшения экологической обстановки ограничены шириной газодинамической полосы (р - 1)2 (р - 1) |пр

АС = ¥.......е - (р - 1 - |п р),

где р - безразмерный параметр, р = 1 + г (г - 1)1; I -кратность воздухообмена в проветриваемом объеме; г - относительная интенсивность воздухообмена в отбитой руде; ¥ - начальное относительное газосо-держание в отбитой руде (коэффициент аккумуляции газов отбитой рудой).

С позиции аэродинамики ПГЦВ представляет собой параллельное отвлетвление от воздуховыдающего канала (ствола) с установкой в этом отвлетвле-нии положительного регулятора в закритическом режиме работы.

Это дает возможность организовать циркуляцию воздуха в параллельном соединении с многократным увеличением расхода циркулирующего воздуха с опрокидыванием струи между узлами системы в главном канале. Очистка воздуха от пыли и нейтрализация газов будет осуществляться в данном параллельном отвлетвлении, а на режим работы главного вентилятора такой рециркулятор не повлияет.

Выход из строя циркуляционного источника тяги переводит работу ствола в обычный режим, поэтому надежность всей системы не может быть ниже исходной.

При массовых взрывах мероприятия по оздоровлению окружающей среды условно можно подразделить на организационные и технические.

Организационные мероприятия:

• проведение массовых взрывов в наиболее холодное время года, когда температура окружающей среды ниже температуры исходящей струи;

• при массовых взрывах в летнее время, осуществлять их в наиболее холодное время суток (4 - 5 часов утра);

• производить предупреждение людей, проживающих в санитарно-защитной зоне, иметь транспорт для их экстренной эвакуации и др.

Технические мероприятия подразделяют на три основные направления:

• подавление продуктов взрыва в момент их образования;

• нейтрализация и разжижение продуктов взрыва на диффузоре вентиляторов воздуховыдающих стволов.

Для подавления продуктов взрыва в момент их образования рекомендуется:

• применять безгазовые способы разрушения горных пород;

• введение спецдобавок в состав ВВ и замена оболочек патронов;

• введение реагентов в виде внутренней или внешней забойки;

• в качестве реагентов применять гидрогель, воду, известь, двуокись марганца, растворы солей.

Нейтрализация и разжижение продуктов взрыва при движении их по воздуховыдающим выработкам включает:

• создание водяных завес на пути движения пылегазового облака;

• введение различных реагентов в водяные завесы;

• проведение магнитной обработки воды;

• применение пара;

• повышение дисперсности воды;

• турбулизацию водовоздушного потока;

• применение различных видов фильтров: мас-ляных,электрических.

Наличие крупных шахт, карьеров, в сочетании с проведением мощных массовых взрывов, высокой сейсмической активности региона, вызывают необходимость проведения специальных исследований возможных техногенных землетрясений, оценки отрицательного воздействия на окружающую среду, ее загрязнения, а также разработки критериев восстановления экологического равновесия [2].

Землетрясения вызываются и деятельностью человека (откачка воды, заполнение водоемов, горные разработки, массовые взрывы при массе ВВ до 700т и др.).

На Таштагольском месторождении в результате откачки воды из трещиноватых пород в объеме около 1 млн м3 в районе сооружаемого ствола «Сибиряк» около р. Кочура в феврале - марте 1988 г. начались землетрясения техногенного типа с энергией отдельных сейсмических явлений до 3-109 Дж. Контрольные наблюдения с помощью сейсмостанции «Таштагол» продолжаются до настоящего времени. Последнее техногенное землетрясение зарегистрировано 26.03.1998 г., энергия которого составила 7,2-108 Дж.

1. Выбор схем проветривания и

вентиляционных установок для шахты Таштагольского рудоуправления с учетом ее развития: Отчет о

НИР/ВостНИГРИ, лаборатория вентиляции. - Новокузнецк, 1992.

2. Шрепп Б.В, Сенкус В.В. Геоэкология и горные разработки на юге Западной Сибири // Нетрадиционные и интенсивные технологии разработ-

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

ки месторождений полезных ископаемых (Труды VI Международной конфе-ренции. - Новокузнецк, 2001. - С. 64-66.

3. Зеленецкий В.А. Физикотехнические проблемы аэрологии рудных шахт // Перспективы развития горнодобывающей промышленности. Сб.докладов Международной на-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

уч.-техн. конф.- Новокузнецк, 1994.-С. 59-62.

4. Зеленецкий В.А., Конышев В.П. К методике управления вентиляцией массовых взрывов // Основные направления совершенствования разработки месторождений полезных ископаемых. Научн.-техн.сб.- Новокузнецк: Изд. СибГИУ, 1999. - С. 231235.

Шрепп Б.В. - профессор, доктор технических наук, ВостНИГРИ. Сенкус В.В. - профессор, доктор технических наук, НФИ КемГУ. Зеленецкий В.А. - профессор, доктор технических наук, НФИ КемГУ.