Способы снижения пылевыделения при буровзрывных работах на карьерах в зимних климатических условиях Центрального Казахстана

В.А. Малашкина, Е.А. Кравцова

СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПЫЛЕВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ НА КАРЬЕРАХ В ЗИМНИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА

В центральном Казахстане открытым способом разрабатываются гранитные месторождения. При этом все технологические процессы по добыче, дроблению и транспортировании автотранспортом сопровождаются выделением большого количества пыли. К климатическим особенностям относятся: большая амплитуда между зимними и летними температурами, сухость воздуха, незначительное количество атмосферных осадков на большей части республики, продолжительная суровая зима и короткое лето на севере. Осадки незначительны, большая часть выпадает весной и в начале лета. Снег зимой выпадает по всей территории страны. Средняя температура зимой около -13 °С. Влияние арктических воздушных масс приводит к сильным (до -50 °С) морозам. В таких климатических условиях применение известных способов снижения пылевыделения при ведении горных работ не дает требуемого эффекта. Предлагается использование при отрицательных температурах в процессе взрыва наносить слой снега на взрываемый блок и прилегающую территорию с расходом 8-13 кг/м2 поверхности. Это мероприятие позволяет в 3-5 раз снизить поступление пыли в атмосферу. В качестве внутренней гидрозабойки скважин в период отрицательных температур можно использовать также снежно-ледяную забойку Пылевыделение сокращается в 5-6 раз. Ключевые слова: карьер, гранит, снижение пылевыделения, горные работы, снежная забойка скважин, забойка снежно-ледяной крошкой.

В Центральном Казахстане распространен открытый способ добычи полезных ископаемых, при котором все основные технологические процессы сопровождаются выделением пыли, интенсивность выделения которой зависит от крепости и влажности горных пород, способа транспортировки и состояния автодорог.

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 5. С. 318-322. © 2017. В.А. Малашкина, Е.А. Кравцова.

Территория западной части Центрального Казахстана представлена мелкосопочником. Кроме тектонических трещин, развита трещиноватость горных пород. Интрузивный массив характеризуется биотит-роговообманковым гранитом.

К особенностям климата относятся: большая амплитуда между зимними и летними температурами, сухость воздуха, незначительное количество атмосферных осадков на большей части республики, продолжительная суровая зима и короткое лето на севере. Осадки незначительны, большая часть выпадает весной и в начале лета. Снег зимой выпадает по всей территории страны. Средняя температура зимой около —13 °С. Влияние арктических воздушных масс приводит к сильным (до —50 °С) морозам.

Для центрального района характерны сильные ветры, которые сопровождаются в летнее время пыльными бурями, а зимой — метелями и буранами. Средняя скорость ветра 4 м/с. В гидрографическом отношении район беден поверхностными водами.

При дроблении твердых материалов (гранит) в образующейся пыли преобладают фракции 5—10 мк и более. В карьерах, расположенных в пустынных районах с засушливым жарким климатом, в летне-осенний период запыленность общей атмосферы достигает более высоких уровней — 6—8 мг/м3, а в кабинах машинистов экскаваторов запыленность в указанное время года может составлять от 10—15 до 30 мг/м3 [3].

На карьере «Сарыарка-Гранит» при буровзрывных работах превышение выделяемой пыли равняется 3 мг/м3 на площадь карьера равную 70 005 м2. На карьере Северо-Жезказганского рудника «Итауз» фиксированное время рассеивания пылега-зового облака составляет в среднем от 10—15 мин, высота его

превышения по ПДК, %

1 1

2 2 1 2

1

Сарыарка-Гранит Итауз Курты

1  выделение пыли мг/м3 2 »норма ПДК по пыли мг/м3

Динамика превышения предельно допустимых концентраций пыли на карьерах Центрального Казахстана

подъема в среднем 100—200 м, дальность распространения достигает значений 10—14 м. Так, при взрывании горных пород превышение составляет до 30 мг/м3 пыли на площадь карьера 640 000 м2. На карьере «Курты» по добыче мелкозернистых гранитов при взрыве превышение пыли — 14 мг/м3, на площадь карьера равную 250 000 м2 (рисунок).

На карьерах Центрального Казахстана применяются известные способы снижения пылевыделения при ведении горных работ:

• взрывание высоких уступов (от 30 м и более), что способствует уменьшению в 1,25 раза высоты пылегазового облака и уменьшению образования оксидов азота;

• водовоздушные эжекторы;

• предварительное увлажнение массива через короткие и длинные скважины;

• использование пены;

• замена тротила на взрывчатые вещества (ВВ) с нулевым или близким к нему кислородным балансом (граммонит 79/21, игданит и др.), что способствует уменьшению (до 2—9 раз) количества образующихся вредных газов при взрывах в любых горнотехнических условиях;

• взрывание на неубранную горную массу, т.е. на подпорную стенку из ранее разрушенной горной массы. Ширина подпорной стенки выбирается не менее 20 м. При ширине подпорной стенки до 20—30 м резко сокращается или вообще не образуется вторичное пылегазовое облако (отсутствие пылега-зовыделения со стороны развала) и на 2—3 ч после взрыва, на нижней отметке взорванного уступа, сокращается время снижения концентрации СО до предельно допустимого уровня;

• использование в качестве ВВ в обводненных скважинах граммонита 79/21 с предварительной откачкой воды или применением специальных загустителей, что способствует уменьшению количества образующихся вредных газов.

• перенесение времени взрыва на период максимальной ветровой активности, что способствует сокращению времени проветривания карьеров на 15—20% [4].

Основным недостатком известных устройств и способов является то, что они не являются гидроизоляционными. При ведении взрывных работ на открытых горных работах в условиях многолетней мерзлоты с использованием невлагостойких ВВ происходит оттайка деятельного слоя и вода поступает в скважины на заряд ВВ. в зимних климатических условиях Централь-

ного Казахстана применение комбинированной гидрозабойки скважин значительно уменьшающей выброс пыли в атмосферу карьера невозможно из-за низких температур. Применение гидрозабойки затруднено в период отрицательных температур.

Снижение пылевыделення при отрицательных температурах в процессе взрыва возможно за счет нанесения слоя искусственного снега на взрываемый блок и прилегающую территорию с расходом 8—13 кг/м2 поверхности. Это мероприятие позволяет в 3—5 раз снизить поступление пыли в атмосферу [3, 5].

Сокращение пылевыделения в процессе взрыва возможно также получить за счет применения гидрогеля для внутренней гидрозабойки скважин. Гидрогель включает: аммиачную селитру — 4%, жидкое стекло — 8%; синтетические жирные кислоты — 2%, воду — 86%. Для получения гидрогеля используется специальная установка. Эффективность гидрогелевой забойки при ее высоте 2—4 м достигает 34—54% [1].

В качестве внутренней гидрозабойки скважин в период отрицательных температур можно использовать снежно-ледяную забойку. Она включает в себя зарядку неактивной части скважины с оставлением 1 м для инертной забойки. Верхняя часть скважины заливается водой из расчета 20 л при температуре воздуха — 4—8 °С. Забойка в верхней части смерзается и примерзает к стенкам скважины. Пылевыделение сокращается в 5—6 раз [3].

Таким образом, на основании выполненного анализа способов снижения пылевыделения при проведении буро-взрывных работ в зимних климатических условиях Центрального Казахстана можно рекомендовать применение забойки скважин снегом и снежно-ледяной крошкой. Использование таких способов в зимних условиях является малозатратным и позволит снизить выбросы пыли в окружающую атмосферу в среднем в 4—5 раз.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кутузов Б. Н. Методы ведения взрывных работ. Ч. 1. Разрушение горных пород взрывом. Учебник для вузов. — М.: Изд-во «Горная книга», 2007. - 431 с.

2. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений. — М.: Недра, 1977.

3. Ушаков К. З., Михаилов В. А. Аэрология карьеров. — М.: Недра, 1975. — 248 с.

4. Кутузов Б. Н. Безопасность взрывных работ в горном деле и промышленности. — М.: Изд-во «Горная книга», 2009. — 250 с.

5. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Редакция 2016 г. — 34 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Малашкина Валентина Александровна1 — доктор технических наук, профессор, научный руководитель, Кравцова Е.А} — студентка, 1 НИТУ «МИСиС», e-mail: ud@msmu.ru.

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 5, pp. 318-322. V.A. Malashkina, E.A. Kravtsova METHODS OF DUST EMISSION CONTROL IN DRILLING AND BLASTING AT OPEN PIT MINES IN WINTER IN CENTRAL KAZAKHSTAN

In Central Kazakhstan open method developed granite Deposit. All technological processes of mining, crushing and transportation vehicles are accompanied by large amounts of dust.

To climatic features include: large amplitude between winter and summer temperatures, dry air, little rainfall in most parts of the Republic, long harsh winters and short summers in the North. Precipitation is insignificant, the greater part falls during the spring and early summer. Winter snow falls across the country. The average winter temperature is about -13 °C. Influence of Arctic air masses leads to strong (up to -50 °C) frost.

In such a climate the use of the known ways to reduce dust emission during mining works does not give the desired effect. The use at negative temperatures in the explosion process to cause the snow layer to blow the block and the surrounding area with flow rate of 8-13 kg/ m2 of surface. This event allows 3-5 times to reduce the entry of dust into the atmosphere.

As the internal gidroservice wells in the period of negative temperatures you can also use snow-and-ice tamping the dust emission is reduced by 5-6 times

Key words: quarry, granite, reduction dust emission, mining operations, snow of wells tamping, tamping the snow-ice.

AUTHORS

Malashkina V.A.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Scientific Supervisor, Kravtsova E.A.1, Student,

1 National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia, e-mail: ud@msmu.ru.

REFERENCES

1. Kutuzov B. N. Metody vedeniya vzryvnykh rabot. Ch. 1. Razrushenie gornykh po-rod vzryvom. Uchebnik dlya vuzov (Methods of blasting, part 1. The destruction of rocks by explosion. Textbook for high schools), Moscow, Izd-vo «Gornaya kniga», 2007, 431 p.

2. Edinye pravila bezopasnosti pri razrabotke rudnykh, nerudnykh i rossypnykh mestorozhdeniy (Unified safety rules for development of ore, nonmetallic and placer deposits), Moscow, Nedra, 1977.

3. Ushakov K. Z., Mikhailov V. A. Aerologiya kar'erov (Aerology quarries), Moscow, Nedra, 1975, 248 p.

4. Kutuzov B. N. Bezopasnost' vzryvnykh rabot vgornom dele ipromyshlennosti (Safety of blasting in mining and industry), Moscow, Izd-vo «Gornaya kniga», 2009, 250 p.

5. Federal'nyy zakon «O promyshlennoy bezopasnosti opasnykh proizvodstvennykh ob"ektov». Redaktsiya 2016 g. (Federal law «On industrial safety of hazardous production facilities». Edition 2016), 34 p.

UDC 622.271: 624.132. 35.003