CC BY
31
СЕМИНАР 5
Д НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОР
СКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 20
^ С.А. Гончаров, Г.А. Янченко, , , , , Д.Б. Рощупкин, А.С. Трофимов,
' - - ■ А.В. Черных, 2000!
С.А. Гончаров, Г.А. Янченко, Д.Б. Рощупкин,
А.С. Трофимов, А.В. Черных
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСАЖДЕНИЯ ПЫЛИ ПОСЛЕ МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ ЗА ПРЕДЕЛАМИ КАРЬЕР( МИХАЙЛОВСКОГО И СТОЙЛЕНСКОГО ГОКов
сновные вредные примеси, выделяющиеся при производстве массовых взрывов на открытых горных работах - пыль и вредные газы. Они выделяются в атмосферу в виде пылегазового облака. Часть вредных газов (порядка трети) и пыли остаётся во взорванной горной массе и выделяется в атмосферу при её экскавации [1]. Находящиеся в пылегазовом облаке вредные газы рассеиваются до уровня предельно допустимых концентраций практически в пределах карьеров. Поэтому за пределами карьеров их отрицательное влияние на окружающую среду довольно незначительно и, к тому же, наблюдается в течение довольно короткого времени. Иначе обстоит дело с пылью. Выносимая за пределы карьеров пыль, после каждого массового взрыва, осаждается на поверхность земли в течение довольно длительного времени (для отдельных участков это время функционирования карьера). Поэтому эта пыль является основным источником загрязнения окружающей среды за пределами карьеров при проведении массовых взрывов.
Исследований, посвящённых образованию пыли при массовых взрывах на карьерах и борьбе с ней, выполнено на сегодняшний день довольно много [1, 2, 3, 4]. Однако в своём абсолютном большинстве они проводились в пределах карьеров. Вопросам осаждения пыли за пределами карьеров уделено довольно мало внимания, что несомненно затрудняет
количественную оценку вреда наносимого окружающей среде массовыми взрывами и затрудняет разработку мероприятий по его снижению.
Исследования по осаждению пыли из пылегазовых облаков за пределами карьеров Михайловского и Стойленского ГОКов (далее МГОК и СГОК) проводились в начале февраля 1999 г.
Методика экспериментов предусматривала исследование осаждения пыли непосредственно после каждого массового взрыва на карьерах (далее пробы от таких взрывов - единичные пробы) и суммарного осаждения пыли после ряда массовых взрывов, проведённых с момента установления стабильного снежного покрова (далее эти пробы - суммарные пробы).
В первом случае в направлении движения пылегазового облака (направление ветра в этот день) за границей карьеров размещались ловушки пыли, представляющие собой металлические кюветы диаметром 100 мм и высотой 20 мм. Согласно [2], в этом случае получаются более надёжные экспериментальные данные. В работах [2, 3] отмечено, что основное количество пыли из пылегазового облака выпадает в пределах карьера на расстоянии порядка 300...500 м от взрываемого блока. Поэтому в экспериментах максимальное расстояние установки ловушек от границы карьеров было принято L = 1000 м, а шаг установки - 100 м.
Во втором случае из снежного покрова вырезались столбики снега, ко-
торые затем растапливались и из полученной воды отфильтровывалась пыль. Места взятия проб снега выбирались с учётом наиболее вероятного за время накопления пыли направления ветра и, по возможности, на максимальном удалении от вторичных источников пыления (проезжие дороги, склады сыпучих материалов и т. д.). Для того, чтобы избежать взятия пыли с поверхности земли на ней оставлялся слой снега толщиной 2...5 мм.
В ходе обработки проб пыли определялись: дисперсный состав пыли
(счётным методом под микроскопом), поверхностная плотность осаждения пыли N (масса пыли, мг, выпавшей на 1 м2 площади) и её минеральный состав. Обработанные результаты экспериментов по дисперсному составу пыли и поверхностной плотности её осаждения приведены на рис. 1 (МГОК) и на рис. 2 (СГОК).
По единичным пробам приведены средние данные по 3-м массовым взрывам, при которых было одинаковое направление ветра. Средняя масса взрываемого ВВ составляла: на
МГОКе - 100 т, на СГОКе - 125 т. Средняя глубина, на которой находились взрываемые блоки Нбл: на МГОКе - 170 м, на СГОКе - 45 м, а среднее расстояние от взрываемого блока до границы карьеров по направлению ветра Lбл: на МГОКе - 1400 м, на СГОКе - 1200 м.
Суммарное осаждение пыли на снежный покров удалось определить только на МГОКе. На СГОКе к моменту проведения исследований снежный покров в результате сильной оттепели исчез. На МГОКе с момента установления стабильного снежного покрова до момента взятия проб было проведено 11 массовых взрывов, при этом было взорвано порядка 2,5 млн. м3 железистых кварцитов, а общая масса взорванного ВВ составила порядка 2100 т. В среднем на один взрываемый блок приходилось порядка 95 т ВВ. Величины Нбл и Lбл в среднем были аналогичны указанным выше.
а
L, м
Обработка полученных проб показала, что несмотря на довольно большие величины L&i и L оседающая из пылегазовых облаков пыль содержит довольно крупные фракции. Однако размер самой крупной фракции в пробе с увеличением L снижается. Так в единичных пробах на МГОКе максимальные диаметры частиц d,j пыли составляли: при L = 100 м - 1500 мкм; при L = 600 м - 850 мкм; при L = 1000 м -500 м. В суммарной пробе характер изменения максимальных величин d с ростом L примерно такой же. Однако абсолютные величины максимальные d при L = const меньше в 1,5...2,0 раза.
На СГОКе пробы пыли имеют значительно меньшие максимальные d,j. Так при L = 100...300 м они не превышают 150 мкм, а при L > 500 м - 70 мкм.
На СГОКе выпавшая за пределами карьера пыль содержит в основном
, 93...100 %, частицы с dч < 25 мкм, а 0...7 % - dч = 25...150 мкм. На МГО-Ке и в единичных, и в суммарных пробах также основную часть, 60...99 %, составляют частицы с dч < 25 мкм, частиц с dч = 25...100 мкм содержится 1...20 %, а с dч > 150 мкм - 0...20 %.
Полученные данные довольно сильно отличаются от приведённых в литературе, например [1], результатов исследований по осаждению пыли после массовых взрывов в пределах карьеров. Согласно им, уже на расстоянии L = 40 м от взорванного блока в осевшей пыли частиц с dч < 1,4 мкм содержится 63,09 %, а с dч > 50 мкм - только 1,30 %, а при L = 600 м, соответственно, 79,87 % и 0,16 %. Весьма вероятно это вызвано тем, что, по крайней мере в моменты проведения массовых взрывов, в карьерах обоих ГОКов имела место прямоточная схема их проветривания. В
пользу этого предположения говорит то, что скорости ветра вблизи поверхности земли в эти дни составляли 2...5 м/с. При наличии такой схемы проветривания со стороны наветренного борта, где устанавливались ловушки пыли, имеют место восходящие воздушные потоки. Они и могли способствовать выносу из атмосферы карьеров большого количества не только мелких, но и крупных фракций пыли. Помимо этого в пробах пыли было установлено наличие коагуляции мелких частиц в более крупные агрегаты.
Анализ экспериментальных величин N при единичных пробах на обоих ГОКах показывает, что, несмотря на довольно большие величины L&i и L, они находятся на уровне N, имеющих место непосредственно в карьерах при L порядка нескольких сотен метров от взрываемых блоков.
Величины N при L = const на СГОКе практически в три раза превышают таковые на МГОКе. Вызвано это, весьма вероятно, тем, что на СГОКе имели место меньшие величины Нбл и L&i. Поэтому на СГОКе за пределы карьера выносилось большее количество пыли. Кроме того, на СГОКе при более высоких удельных расходов ВВ, qEB ~ 1,4 кг/м3, весьма вероятно, образуется большее удельное количество мелких фракций пыли, чем на МГОКе, где при большей крепости железистых кварцитов quu ~ 1,2 кг/м3.
Полученные в экспериментах зависимости N = f (L) имеют классический вид, многократно подтверждённый соответствующими экспериментальными исследованиями в карьерах [2, 3].
Сравнение величин N и d,j в единичных и суммарных пробах показывает, что N в обоих видах проб в первом приближении одинаковы, т. е. не отмечено накопления выпадающей из пылегазовых облаков пыли на снежном покрове. Средняя величина d,j во втором виде проб несколько меньше, примерно на 15...20 %, чем в первом виде. Весьма вероятно это обусловлено тем, что часть крупных фракций под действием силы тяжести смогла пройти снежный покров и достичь поверхности земли, а также разделением скоагулированных агрегатов пыли на отдельные составляющие.
Таким образом в ходе экспериментальных исследований было установлено, что даже при ведении взрывных работ в зимнее время на
довольно больших глубинах (на МГОКе Нбл > 100 м) и при больших расстояниях от взрываемых до границы карьера по направлению ветра (на
обоих ГОКах Lбл > 1000 м) имеет место довольно значительное расстояние переноса пыли за пределами карьеров (по крайней мере, как установлено в
экспериментах, более 1000 м), причём плотность оседания пыли на поверхность земли сопоставима с таковой непосредственно в карьерах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бересневич П.В., Михайлов В.А., Филатов С.С. Аэрология карьеров: Справочник. - М.: Недра, 1990. - 280 с.
2. Борьба с пылью и ядовитыми газами при буровзрывных работах на карьерах / Михайлов В.А., Бересневич П.В., Лобода А.И. и др. - М.: Недра, 1971. - 120 с.
3. Филатов С. С ., Михайлов В.А., Вершинин А.А. Борьба с пылью и газами на карьерах. - М.: Недра, 1973. - 144 с.
4. Детков С.П., Брюховских О.А. Распространение и осаждение пыли при взрывах в карьере // Изв. вузов. Горный журнал. - 1994. -№ 7. - С. 57 - 62.
Ш
~7
Гончаров, Степан Алексеевич профессор, докюр юхничсских наук, зав. кафедрой «Физика трны.х пород и процессов», Московский тсударстенный трный универсшег
Янченко Геннадий Алексеевич — доцент, доктор технических наук, кафедра «Физика горных пород и процессов», Московский государственный горный университет.
Рощупкин Д.Б., Трофимов А.С., Черных А.В. — студенты, кафедра «Физика горных пород и процессов», Московский государственный горный университет.
