Охрана ресурсов при разведке и разработке месторождений

Охрана атмосферы от воздействия горного производства

Технология охраны атмосферы от пыли включает в себя:

  • - предупреждение образования взвешенной пыли;
  • - подавление пыли с утилизацией частиц;
  • - применение средств индивидуальной защиты.

Механизм регулирования состояния атмосферы иллюстрируется рис. 4.1.

Механизм регулирования состояния атмосферы

Рис.4.1. Механизм регулирования состояния атмосферы

Технологии охраны атмосферы от пыли:

  • — увлажнение пород растворами солей и других химических веществ и обработка дорог щелочными стоками;
  • — повышение расхода воды более 5 л на 1 кг взрывчатых веществ для оптимизации кислородного баланса реакции взрыва и снижения объемов газов;
  • — водяная забойка скважин с удельным расходом воды до 0,7 л/м3;
  • — подавление пыли дождеванием с объемом выплеска 250 кг, дальностью полета струи 90 м и эффективностью подавления пыли до 65 %;
  • - пылеподавление с помощью поверхностно-активных веществ концентрацией 1...3 % активного вещества в водном растворе;
  • — подавление пыли с помощью защитных покрытий, нанесения на поверхность латексов, оптимизация откосов и берм с использованием латексных покрытий и др.

Для снижения выбросов пыли в биосферу применяют покрытие дорог из песка, гравия, асфальта, орошение дорог, связывание фракций хлоридами кальция и мазута, сульфатно-спиртовой барды веществами на основе жидких компаундированных битумов.

Меры профилактики загрязнения атмосферы типизируют по признаку расположения источника (табл.4.1).

Таблица 4.1

Профилактика загрязнения атмосферы

Источник

Мероприятия

Рудничный воздух

Очистка от вредных газообразных компонентов

Самовозгорающиеся породы отвалов

Профилактика массива отвалов Тушение пожаров

Массовые взрывы

Применение специальных видов ВВ. Замена взрывной отбойки механическим разрушением

Автомобильный транспорт с двигателями внутреннего сгорания

Нейтрализация выхлопных газов. Замена автомобильного транспорта другими видами

Газообразные выделения из угольных пластов

Улавливание газов

Сухое улавливание пыли производится осаждением в рабочих камерах, циклонных пылеуловителей и других аппаратах (рис.4.2).

Схемы улавливания пыли

Рис.4.2. Схемы улавливания пыли

Циклоны обладают преимуществами: надежная работа при температуре до 500°С, возможность улавливания абразивных частиц, стабильная величина гидравлического сопротивления и простота конструкции. Повышение концентрации пыли не снижает фракционной эффективности аппарата. Они используют центробежные силы, возникающие при вращении газопылевого потока внутри корпуса аппарата вследствие тангенциального ввода потока в циклон. Под действием центробежных сил взвешенные частицы пыли выпадают из потока и утилизируются.

Ротационный пылеуловитель центробежного действия одновременно с перемещением воздуха очищает его от крупных фракций пыли. Эффективность центробежных ротационных отделителей пыли достигает 100 %.

Вихревые пылеуловители отличает возможность очистки газа от тончайших фракций.

Мокрая очистка газов позволяет утилизировать частицы крупностью до 0,3 мм. Аппараты для пылеулавливания подразделяются: полые газопромыватели (оросительные устройства, промывные камеры, полые форсуночные скрубберы), насадочные скрубберы; мокрые аппараты ударно-инерционного действия (ротоклоны), барботажные и пенные аппараты, мокрые аппараты центробежного действия, скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури, эжекторные скрубберы) и др.

Наиболее распространены аппараты мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель — полые форсуночные скрубберы. Аппарат состоит из колонны, в которой происходит контакт между газами и жидкостью, распыляемой форсунки. Степень очистки в аппарате достигает 99 % при улавливании частиц более 10 мкм и снижается при размере частиц менее 5 мкм.

Фильтрование состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках. Осажденные в объеме фильтрующего материала или накопленные на его поверхности частицы служат для вновь поступающих частиц элементом фильтрующей среды, повышающим степень очистки. Эффективность фильтрации зависит от заряженности пыли: разные знаки зарядов повышают эффективность, в случае однозначности частиц пыли и волокон эффективность снижается.

Для очистки промышленных газов от твердых и жидких частиц применяют электрофильтры, преимуществами которых являются: высокая степень очистки (до 99 %), малые затраты на улавливание и возможность улавливания частиц размером до 0,1 мкм. Электрофильтры применяются в теплоэнергетике, металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, производстве удобрений, атомной промышленности и др. отраслях. При напряжении на электродах у поверхности коронирующего электрода происходит ионизация газа с коронного разряда, который затухает по мере уменьшения напряженности электрического поля в направлении электрода.

Ионы, образующиеся в зоне короны под действием сил электрического поля, движутся к разноименным электродам, вследствие чего в межэлектродном промежутке возникает электрический ток короны. Улавливаемые частицы под влиянием электрического поля осаждаются на электродах. По мере накопления осажденные частицы удаляются с последующей утилизацией.

Снижение токсичности газов обеспечивают термические и каталитические нейтрализаторы. Лучший катализатор — платина, но ее заменяют палладий, радий, рутений, а также оксиды меди, хрома, никеля, диоксид марганца и др. Они используются для уменьшения выделения газов при работе транспорта в рудниках и карьерах. Действие жидкостных нейтрализаторов заключается в осаждении твердых взвесей и химическом связывании газообразных продуктов в растворах.

Наиболее эффективны 10 % водные растворы сульфата натрия и двууглекислой соды. В жидкостных нейтрализаторах происходит нейтрализация альдегидов и оксидов азота.

Для уменьшения загазованности на горных предприятиях применяют газовое топливо, синтетические спирты, аммиак и водород. В качестве газового топлива распространена смесь пропана и бутана. Двигатель, работающий на пропан - бутане, на холостом ходу выделяет в четыре раза, а в рабочем режиме — в 10 раз меньше оксида углерода, чем у бензинового.

Мероприятия по охране атмосферы типизируют в зависимости от источника возникновения (табл.4.2).

Таблица 4.2

Источники загрязнения и мероприятия по охране атмосферы

Источник загрязнения

Мероприятия по охране атмосферного воздуха

Рудничный воздух

Очистка от пыли. Подавление, связывание и улавливание пыли при выполнении технологических операций

Поверхность уступов, отвалов и хвостохранилищ (эрозия)

Изменение технологии отсыпки отвалов Гидро- и пылеподавление поверхностей Применение покрытий из вяжущих веществ. Рекультивация отвалов и хвостохранилищ.

Массовые взрывы

Предварительное увлажнение массива.

Применение специальных видов забойки.

Замена взрывной отбойки отбойкой с использованием механических рыхлителей.

Скважины (бурение)

Увлажнение массива, оснащение станков пылеулавливающими устройствами

Погрузочно-транспортные операции

Замена автомобильного и железнодорожного транспорта на трубопроводный.

Орошение водой.

Применение воздушно-механической пены.

Автомобильные дороги

Увлажнение поверхности.

Использование покрытий из вяжущих веществ

При производстве горных работ содержание в атмосфере загрязнителей резко увеличивается.

Природной пыли во всем мире за год выбрасывается 700-2200-106 т., а промышленной 960 - 2615-106 в среднем запыленность атмосферы за последние 10 лет увеличилась на 20 %. В промышленно развитых странах ежегодно выбрасывается в атмосферу около 30 млн. т. жидкого азота.

В процессе разведки и разработки месторождений происходит загрязнение атмосферы газообразными продуктами. Горное производство вызывает два вида загрязнения: запыленность и загазованность.

При геологоразведочных работах целесообразно применение следующих комплексов мероприятий: более широкого использования электроэнергии; реализации энергии рек и ветра; эксплуатация технологических машин и передвижных компрессоров с электроприводом.

Очистка рудничного воздуха целесообразна и с точки зрения комплексного использования минерального сырья, достигаемого при утилизации загрязнителей.

К мероприятиям по защите от опасностей выделения газов относятся:

  • - выделение очагов выделения газов для установления границ опасных зон;
  • - газоизоляция и проветривание нижних частей зданий, расположенных в угрожаемых или опасных зонах по метану;
  • - дренирование газов на пути их миграции посредством скважин и пройденных ранее подземных наклонных горных выработок.

Мероприятия против газовыделений, происходящих из отвалов вследствие окисления пород и особенно интенсивных при возникновении очагов горения, включают в себя выбор рациональных форм отвалов, послойный порядок отсыпки пород, уплотнение верхних и боковых поверхностей отвалов и проведении рекультивационных работ.

При ведении взрывных работ с использованием взрывчатых веществ с нулевым кислородным балансом, обеспечивается снижение объема газообразных выбросов в атмосферу (табл. 4.3).

Таблица 4.3 Загрязнение атмосферного воздуха при ведении горных работ

Виды работ

Основные причины загрязнения атмосферного воздуха газами

Геологоразведочные работы и строительство горных предприятий

Эксплуатация транспортных, технологических и энергетических машин с двигателями внутреннего сгорания Поступление в атмосферу воздуха из подземных и открытых выработок

Подземная разработка месторождений

Выдача из подземных выработок рудничного воздуха Миграция на поверхность газов, выделяющихся из массивов полезных ископаемых и пород

Газовыделение и горение породной массы в отвалах

Открытая разработка месторождений

Массовые взрывы при отбойке пород и полезных ископаемых

Газовыделения из массивов полезных ископаемых и пород

Эксплуатация транспортных и технологических машин с двигателями внутреннего сгорания

Газовыделения из породных отвалов

Пожары в карьерах и на отвалах

В табл. 4.4 даны мероприятия по снижению загазованности.

Таблица 4.4

Мероприятия по снижению загазованности

Источник загрязнения

Мероприятия по охране атмосферного воздуха

Уголь и породы, самовозгорающиеся в отвалах и терриконах

Очистка от вредных газообразных компонентов. Проведение профилактических работ на отвалах и терриконах.

Тушение горящих отвалов и терриконов

Массовые взрывы

Применение специальных видов ВВ и материалов для забойки скважин.

Замена взрывной отбойки механическим разрушением

Автомобильный транспорт с двигателями внутреннего сгорания

Нейтрализация выхлопных газов.

Замена автомобильного транспорта другими видами транспорта

Газообразные выделения из угольных пластов

Улавливание газов

При эксплуатации автотранспорта и технологических машин с двигателями внутреннего сгорания выхлопные газы нейтрализуются до выхода их в воздушную среду путем каталитического окисления вредных компонентов.

Нейтрализация осуществляется с применением беспламенного каталитического дожита (окисление) при пропуске выхлопных газов через катализатор (палладий). Таким образом, достаточно хорошо нейтрализуется оксид углерода, альдегиды и углеводороды. Снижение вредных выбросов обеспечивается в результате нормализации работы двигателей при улучшении качества транспортных дорог.

Загрязнение атмосферного воздуха минеральной пылью происходят в аварийных ситуациях при пожарах в угольных и серных карьерах. Основные источники поступления минеральной пыли в атмосферу систематизированы в табл.4.5.

Таблица 4.5

Источники поступления минеральной пыли в атмосферу

Виды работ

Основные причины загрязнения атмосферного воздуха пылью

Геологоразведочные работы и строительство горных предприятий

Поступление в атмосферу воздуха из открытых и подземных выработок.

Эксплуатация дорог, не имеющих твердого покрытия

Подземная разработка месторождений

Выдача из подземных выработок рудничного воздуха. Пылевыделение с породных отвалов Погрузочно-транспортные операции и дробление горной массы на поверхности

Открытая разработка ме-

Эксплуатация в карьерах и на отвалах дорог, не имеющих твердого покрытия.

сторождений

Массовые взрывы при отбойке пород и полезных ископаемых.

Бурение скважин, машинная выемка, погрузка, перевалка, дробление, транспортировка горной массы в карьерах и на отвалах.

Пылсвыдслснис с породных отвалов и откосов бортов карьеров и взметание осевшей ранее в карьере пыли.

Мероприятия по защите от запыленности систематизированы в табл.4.6.

Таблица 4.6

_____Источники загрязнения и мероприятия по охране атмосферы воздуха_____

Источник загрязнения

Мероприятия по охране атмосферного воздуха

Рудничный воздух, выходящий из подземных горных выработок

Очистка от пыли воздуха, выходящего из шахты, рудника.

Подавление, связывание и улавливание пыли при выполнении технологических операций

Поверхность уступов, отвалов и хвостохранилищ (эрозия)

Изменение технологии отсыпки отвалов и их формы. Гвдропылеподавление поверхностей сооружений Применение покрытий из вяжущих веществ Рекультивация отвалов и хвостохранилищ

Массовые взрывы

Предварительное увлажнение массива

Применение специальных видов забойки

Замена взрывной отбойки отбойкой с использованием механических рыхлителей.

Применение бутобоев для вторичного дробления

Скважины (бурение)

Увлажнение массива, оснащение станков пылеулавливающими устройствами

Погрузочно-транспортные операции

Замена автомобильного и железнодорожного транспорта на трубопроводный

Использование воды в твердом или жидком агрегатном состоянии.

Применение воздушно-механической пены

Автомобильные дороги

Увлажнение поверхности.

Использование покрытий из вяжущих веществ

Мероприятия по снижению запыленности карьерного воздуха при транспортировке пород сводится к снижению интенсивности пыления при движении автомобильного транспорта на карьерных и отвальных дорогах.

На карьерах России широко применяется способ снижения пылевыделения за счет связывания пылевых фракций на дорогах вяжущими веществами - хлоритом кальция и мазутом, сульфатно-спиртовой бардой.

В США на угольных карьерах для предотвращения пылевыделения на дорогах, связанного с движением 120-тонных автосамосвалов, на дорожное полотно ежедневно наносят укрепляющее вещество - кохерек, представляющее собой эмульсию на основе нефтяных масел. На карьерах США используют также эмульсию смол - параколь.

Эффективным технологическим мероприятием, способствующим сокращению количества вредных примесей, выделяемых в атмосферу карьера, является цикличнопоточная технология на основе конвейерной доставки руды, которая позволяет уменьшить объем автомобильных перевозок и количество единиц горно-транспортного оборудования.

Снижение пылевыделения при массовых взрывах может быть достигнуто путем совершенствования технологии взрывных работ, обеспечивающего сокращение выхода переизмельченных пылевых фракций, а также предварительного увлажнения породных массивов.

Для снижения запыленности применяют внешнюю и внутреннюю забойку скважин. Перспективным является использование гидрогеля для забойки скважинных зарядов (гидрогель кремневой кислоты - студенистообразная масса, содержащая до 80-90 % воды). Применение гидрогеля на карьерах Кривого Рога (Украина), показала высокую эффективность гидрогелевой забойки не только для снижения пылеобразования, но и для уменьшения количества выделяемых при массовых взрывах ядовитых газов.

На брикетных фабриках Германии выброс в атмосферу угольной пыли составляет 0,3-0,6 % от массы брикетируемого угля. Здесь внедряются мероприятия по защите атмосферы от загрязнения, заключающиеся в трехступенчатой очистке воздуха от пыли и двух-, трехступенчатой газоочистке.

При открытой разработке месторождений полезных ископаемых, обычно теплый воздух поднимается от земли в вышележащие холодные области, унося с собой значительную часть загрязненного воздуха. Изредка слой теплого воздуха образуется над холодным воздухом вблизи от земли, возникает температурная инверсия, следствием которой является нарушение циркуляции воздуха. В результате ядовитые выделения, не имея выхода вверх, скапливаются непосредственно над землей.

В глубинах карьера, вследствие интенсивного газовыделения и пылеобразования, при определенных метереологических условиях концентрация загрязнителей воздуха становится недопустимой и в отдельных случаях, несмотря на предпринимаемые технические меры, из-за "карьерного" смога горные работы прекращаются на длительное время.

Подобные ситуации имели место в России на ряде карьеров (Асбестовском, Коркинском, Сарбайском, Соколовском, Зыряноском и др.). Особенно часты температурные инверсии в зимнее время в районах Сибири; в эти периоды повышение температуры воздуха нередко превышают 2 градуса на каждые 100 м.

Для снижения запыленности необходимо создание сплошных защитных насаждений деревьев и кустарников между источника загрязнения и охраняемыми объектами. Работы по озеленению должны с учетом комплекса географических и метеорологических факторов.

Намеченный комплекс мероприятий должен широко внедряться при производстве горно-разведочных работ и добыче на биологических ресурсах других стран.

Меры борьбы с шумом могут быть техническими и организационными.

Технические методы основаны на снижении шума в месте его возникновения, ограничении зоны распространения и создании звукопоглощающей среды. Для этого, прежде всего, устраняют или заменяют шумящие технологические операции, проводят своевременный ремонт механизмов, применяют специальные устройства — глушители на автомобилях, локомотивах, а также виброизоляцию в компрессорах, автомобильных двигателях, буровых станках. Для поглощения звука создают звукоизолирующие и звукопоглощающие ограждения.

Для оценки шумового загрязнения города в России составляются карты акустического "климата"; в Канаде проводятся исследования в области составления "звуковых ландшафтов" территорий районов страны.

Мероприятия по защите от вредного влияния производственного шума заключается в создании безопасных и комфортных условий труда работающих, а также формировании благоприятного "акустического климата" жилых районов, расположенных недалеко от горных предприятий.

Несмотря на существенное снижение случаев профессиональной тугоухости уровень ее еще остается высоким, что требует скорейшей разработки и внедрения эффективных способов и средств борьбы с шумом горных машин.

Создание малошумных машин за счет улучшения их конструкций и оптимизации эксплутационных режимов обеспечивает не только акустический комфорт, но и снижение потерь энергии на шумообразование.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >