CC BY
83
- разработка системы управления качеством руды и оперативного планирования сменной и суточной добычи руды с применением компьютерных технологий;
- выбор рационального развития горных работ в карьере и обоснование параметров временно законсервированных бортов и технологии их расконсервации;
- обоснование устойчивости временно законсервированных бортов и бортов в предельных контурах карьера;
- разработка оптимальных параметров буровзрывных работ по критерию минимума затрат на производственные процессы, включая дробление руды на фабрике, с учетом платежей за выбросы загрязняющих веществ;
- проведение исследований по использованию вскрышных пород для производства товарного щебня;
- обоснование параметров комбинированного автомобильноконвейерного транспорта.
— Коротко об авторах ------------------------------------------
Авдеев П.Б. - кандидат технических наук, доцент, директор Г орного института,
Рашкин А.В. - доктор технических наук, профессор,
Читинский государственный университет.
-------------------------------------- © А.В. Рашкин, С.Ю. Селезнев,
Г.В. Секисов, А.А. Якимов,
2007
УДК 504.3/.55.06:622
А.В. Рашкин, С.Ю. Селезнев, Г.В. Секисов,
А.А. Якимов
СТИЛИЗАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ МАССОВЫХ ВЗРЫВАХ НА КАРЬЕРАХ
^буровзрывные работы (БВР)являются одним из наиболее л.9 ответственных, материалоёмких и трудоёмких производ-
ственных процессов при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Доля БВР в себестоимости добычи полезного ископаемого колеблется в широком диапазоне и достигает 15 % при разработке угольных месторождений и 30-50 % - при разработке рудных и россыпных месторождений с крепкими и мерзлыми породами.
До настоящего времени экологической безопасности взрывных работ не уделялось должного внимания, что явилось следствием размещения некоторых карьеров (в Забайкалье - Ключевской, карьеры Забайкальского, Балейского, Шерловогорского ГОКов и др.) в непосредственной близости от жилых поселков. Выполненный в 1998 г. мониторинг почвы в окрест-ности карьера и хвосто-хранилища бывшего Шерловогорского ГОКа выявил значительные превышения ПДК токсичных эле-ментов (свинец, цинк, кадмий, хром, олово и др. - всего 42 элемента) в почве, в том числе и в селитебной зоне, что объяс-няется многолетним (более 30 лет) техногенным воздействием карьера - буровзрывные работы, пылящие отвалы и карьерные автодороги, выемочно-погрузочные работы.
При производстве БВР на карьерах в атмосферу выбрасывается в форме пылегазового облака (ПГО) значительное количество загрязняющих веществ (ЗВ) в виде мелкодисперсной пыли и ядовитых газов - окислы азота (N0, N0^ ^03), оксид углерода СО (угарный газ). По токсичности окислы азота в 6,5 раз более ядовиты, чем оксид углерода. В некоторых случаях при взрыве могут образовываться сероводород Н^, диоксид серы S02, хлор, которые в 2,5 раза более токсичны, чем СО. При взрыве капсюлей-детонаторов и электродетонаторов выделяются весьма ядовитые пары и аэрозоли ртути и свинца в составе инициирующих ВВ -гремучей ртути Hg(0NC)2, азида свинца РЬ^3)2, тринитрорезорци-ната свинца РЬ^02)302 Н20. Существенное влияние оказывают природно-климатические условия - при отсутствии осадков мелкодисперсная пыль с размерами частиц менее 3 мкм и аэрозоли могут перемещаться в атмосфере на сотни километров от эпицентра взрыва. Пылевой режим горнодобывающих предприятий, в особенности в Якутии и Забайкалье, в зимние и первые весенние месяцы оценивается как неблагоприятный и требует разработки комплекса мероприятий по снижению выбросов пыли и газов.
Одним из важных направлений повышения экономической эффективности и экологической безопасности БВР является обоснование их оптимальных параметров. Известные методы оптимизации параметров БВР позволяют определить гранулометрический состав и крупность пород и кусков взорванной горной массы, геометрические параметры, степень дробления горных пород по минимуму эксплуатационных и капитальных затрат и т.д. Однако эти методы не учитывают эколого-экономические факторы. При оптимизации параметров БВР по минимуму затрат необходимо учитывать возможность снижения размеров платежей за счет применения экологически чистых ВВ и средств инициирования, а также средств пылеподавления.
Выбросы ЗВ в основном зависят от удельного расхода ВВ, а также от применяемых типов ВВ и средств подавления пыли и газов. Существует ряд методов расчета удельного расхода ВВ в зависимости от: взрываемости пород по классификации Союзвзрыв-прома; физико-механических свойств пород с учетом трещиноватости, параметров заряда, числа открытых поверхностей и типа ВВ
- по акад. В.В. Ржевскому; крепости пород, трещиноватости массива, размера кондиционного куска, диаметра заряда и типа ВВ -по проф. Б.Н.Кутузову; энергоемкости дробления горных пород -по проф. Ю.И. Анистратову. Расчеты показывают, что удельные расходы ВВ в зависимости от применяемой методики различаются в 1,3-1,8 раза.
В соответствии с установленным Федеральным Законом «Об охране атмосферного воздуха»(1999 г.) порядком инвентаризации выбросов предприятий - природопользователей следует учитывать не только валовые (т/год), но и максимально-разовые (г/с) выбросы ЗВ. На основе экспериментальных и теоретических исследований разработан ряд методик расчёта выбросов ЗВ при массовых взрывах [1-4], по которым определяют валовые и максимально-разовые выбросы ЗВ. По валовым выбросам определяются платежи за загрязнение окружающей среды, по максимально-разовым выбросам оцениваются возможные наиболее неблагоприятные ситуации, при которых рассчитываются величины приземных концентраций ЗВ за пределами санитарно-защитных зон (СЗЗ).
В работах [5, 6] рассматривается теоретическая модель образования и изменения состава и количества токсичных газов и пыли при проведении массовых взрывов (МВ) на карьерах. На основе этой модели составлена программа расчета образования и распро-
странения ПГО, которая позволяет определить закономерности движения облака, его траекторию, а также границы загрязненного района для различных времен года, температуры и влажности воздуха, направления и скорости ветра. Однако эти разработки не используются в нормативной документации, так как они не утверждены органами Росгидромета и Минприроды РФ.
В соответствии с утвержденной нормативно-методической документацией [7-10] рассчитываются приземные концентрации ЗВ в двухметровом слое и вертикальное распределение их. Степень загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям (НМУ), в том числе опасной скорости ветра. Нормы не распространяются на расчет концентраций на дальних (более 100 км) расстояниях от источников выброса. МВ подлежит нормированию на тех же основаниях, что и выбросы от других производств, для которых основным методическим документом по расчету рассеивания вредных веществ в атмосфере является ОНД-86 [7] и её компьютерная реализация универсальной программой расчета загрязнения атмосферного воздуха (УПРЗА) «Эколог» (версия 3), согласно которым выбросы ЗВ стилизованы по организованным и неорганизованным типам источников (табл. 1), в которой не отражены особенности МВ как источника загрязнения.
Из-за отсутствия методики стилизации пылегазовых выбросов при МВ на карьерах, как источника залповых выбросов, оценка воздействия взрывных работ на окружающую среду от МВ затруднительна. Для карьеров с годовым потреблением ВВ более 1-2 тыс. т в год это имеет актуальное значение, поэтому нами для стилизации выбросов ЗВ различными типами источников использована универсальная программа расчета загрязнения атмосферного воздуха (УПРЗА) «Эколог» (версия 3).
При МВ загрязнение окружающей среды происходит за счет выделения пыли и газов из ПГО и газов из взорванной горной массы (ГМ). Рассеивание ЗВ из ПГО происходит после его полного формирования - среднее время формирования ПГО составляет 4060 с [11]. Газообразные продукты взрыва во взорванной ГМ выделяются в течение весьма длительного времени, повышая концентрации газов в местах расположения горного оборудования.
При взрывании более 20 т ВВ максимальная высота подъема ПГО достигает 200-250 м через 30-40 с после взрыва и затем начина-
ется его рассеивание и вынос из карьера. Основное влияние на высоту подъема облака оказывает количество взрываемого ВВ. Параметры ПГО рассчитываются по формулам:
- максимальная высота подъема облака НПГО (м)
НПГО = (0,2 х А + 139)х Ь х ехр[(41 + 0,04 х А)х ^ х 10 4 ]; (1)
- объем ПГО VПГО (м3)
В формулах (1)...(4) принято: А - количество одновременно взрываемого ВВ, т; ^Ф - время активного формирования облака (до 90 с), с; Ь — коэффициент, учитывающий изменение высоты расположения ПГО в зависимости от глубины взрываемых скважин (при глубине до 15 м Ь = 1, при глубине 15 м Ь = 0,8); ТВ - температура окружающего воздуха, 0С; АТ - перегрев ПГО относительно окружающего воздуха, 0С (табл. 2).
В расчетах рассеивания ЗВ необходимо МВ стилизовать как два площадных источника:
- источник № 1 - ПГО с параметрами по формулам (1).. .(4);
- источник № 2 - взорванная ГМ с параметрами взрывного блока.
Расчет приземных концентраций при производстве МВ производится по утвержденным нормативно-методическим документам и УПРЗА «Эколог» (версия 3).
Сравнительная оценка воздействия МВ при разных методах его стилизации и при отсутствии средств пылегазоподавления выполнена по следующим исходным и расчетным данным: объем взорванной ГМ за 1 массовый взрыв Vгм = 60000 м3; удельный расход ВВ - 0,85 кг/м3; количество ВВ за один массовый взрыв А] = 51,0 т; тип ВВ - аммонит № 6 ЖВ; высота подъема ПГО Н = 193 м; объем ПГО V = 3073,5 тыс. м3; температура газов ПГО Т = 26,0 0С; площадь поперечного сечения ПГО F = 25,6 тыс. м2.
Результаты расчетов приземных концентраций показывают, что наибольшее загрязнение атмосферного воздуха оказывают вы-
П
Упго = 44000х£ А,1,».
(2)
- площадь поперечного сечения ПГО FПГО (м2)
(4)
(3)
бросы от взорванной горной массы - ист. 6002, вклад источника 97 % (табл. 3). Концентрации ЗВ в приземном слое, рассчитанные по параметрам взрывного блока и высоте ПГО по формуле (1), значительно ниже концентраций ЗВ (кроме пыли), рассчитанных по предложенному методу - по оксиду углерода в 24 раза, по диоксиду и оксиду азота - в 27 раз. Естественно, что эти концентрации значительно выше в местах расположения горного оборудования и существенно ухудшают условия рабочей зоны. Необходимо отметить, что существующие нормативы платы за выбросы ЗВ не учитывают величины превышений ПДК и максимально-разовых выбросов, поэтому учет выбросов из взорванной ГМ увеличивает сумму платежей за выбросы всего на 12 %. Так как величина платы за ЗВ в целом незначительна, то у предприятий отсутствует экономический стимул к внедрению экологически чистых взрывных технологий и средств пыле-газоподавления. Однако при расчете ущерба атмосферному воздуху величины превышений ПДК и максимально-разовых выбросов учитываются и поэтому ущерб с учетом выбросов из взорванной ГМ превышает ущерб только от ПГО почти в 10 раз. Следовательно, изменение методологии
24
выплаты за выбросы ЗВ радикально изменит отношение предприятий к разработке и внедрению экологически чистых технологий, взрывчатых веществ, способов и средств инициирования зарядов и пыле-газоподавления.
---------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методика расчета вредных выбросов (сбросов) для комплекса оборудования открытых горных работ (на основе удельных показателей). - ИГД им. А.А. Скочинского, Люберцы, 1999 г. - 48 с.
2. Отраслевая методика расчета количества отходящих, уловленных и выбрасываемых в атмосферу вредных веществ предприятиями по добыче и переработке угля. - ВНИИОСуголь, Пермь, 2003 г. - 116 с.
3. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при взрывании порэмита на карьерах комбината "Ураласбест" - АО "НИИ-Проектасбест", г.Асбест, - Асбест, 1996 г. - 40 с.
4. Методические указания по расчету неорганизованных выбросов пыли и вредных газов в атмосферу при взрывных работах на карьерах горнохимических предприятий. - ГИГХС, Люберцы, 1987 г.- 13 с.
5. Гришин А.М. Математическое моделирование распространения пылегазового облака загрязняющих веществ в атмосфере / А.М. Гришин, О.В. Матвиенко,
В.Н. Крутых [Электронный ресурс] // Вычислительные технологии и математические модели в науке, технике и образовании. - (http://psb.sbras.ru).
6. Сытенков В.Н. Управление пылегазовым режимом глубоких карьеров / В.Н. Сытенков. - М. : ООО «Гео-информцентр», 2003 г. - 288 с.
7. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - ОНД - 86, Ленинград: Гидроме-теоиздат, 1987 г. - 150 с.
8. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. - НИИ «Атмосфера». - С. -П., 2002 г. - 128 с.
9. ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. М., Из-во стандартов, 1979 г.
10. Федеральный Закон «Об охране атмосферного воздуха» М., 1999 г.
11. Никитин B.C. Проектирование вентиляции в карьерах / В.С. Никитин, Н.З. Битколов. - М.: Недра, 1980 г. - 171 с.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------
Рашкин А. В. - доктор технических наук, профессор,
Селезнев С. Ю. - горный инженер,
Якимов А. А. - кандидат технических наук,
Читинский государственный университет,
Секисов Г. В. - доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН.
-------------------------------------------------- © Н.М. Шарапов, 2007
УДК 556.18:626/626 Н.М. Шарапов
ВЛИЯНИЕ ДОБЫЧИ РОССЫПНОГО ЗОЛОТА НА КАЧЕСТВО ВОД ПРИРОДНЫХ ВОДОТОКОВ В ЗАБАЙКАЛЬЕ
~ШУ• концу 20 столетия уровень техногенного воздействия на окружающую природную среду стал таким, что увеличивающееся потребление природных ресурсов (как возобновляемых, так и не возобновляемых) уже привело в ряде регионов к их истощению и деградации. В последние десятилетия человечество начало осознанно отслеживать степень влияния своей деятельности на природные ресурсы. Возникла проблема нормирования качества
