Интенсификация естественного воздухообмена в карьерах

    ФГАОУ ВПО “Северо-Восточный федеральный университет  им. М.К. Аммосова”

Горный факультет

Кафедра «Открытых горных работ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему: «Интенсификация естественного воздухообмена в карьерах»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 6 курса ОГР-08(з/о)

Лукина С.А.

Проверил: Дмитриев А.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якутск - 2013

 

Содержание:

 

Введение……………………………………………………………………………..1

1. Причины и характер загрязнения атмосферы карьеров……………………….3
2. Состав атмосферы объектов открытых горных работ…………………………7
3. Основные положения по обеспечению нормального состава атмосферы в карьерах…………………………………………………………………………11
4. Проветривание карьеров………………………………………………………..15
5. Порядок проектирования вентиляции карьеров………………………...……20

Заключение……………………………………………………………...…………24

Литература…………...…………………………………………………………….25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Причины и  характер загрязнения атмосферы  карьеров

Естественный воздухообмен в карьерах и способы его интенсификации 
Работа практически всех машин и механизмов, составляющих технологический комплекс карьеров, сопровождается выделением вредных примесей. При достаточно активном естественном воздухообмене между процессами поступления и выноса устанавливается динамическое равновесие, благодаря чему среднее содержание вредных примесей в атмосфере карьера большую часть времени не превышает предельно допустимых концентраций. 
Общее загрязнение атмосферы карьеров наблюдается, как правило, в периоды безветренной погоды и особенно при инверсиях. Оно возникает либо вследствие постепенного накопления вредных примесей при работе горнотранспортного оборудования, либо после массового взрыва, произведенного при неблагоприятных метеорологических условиях. 
При слабых ветрах возможно образование “труднопроветриваемых” зон с повышенными концентрациями вредных примесей, т.е. местных загрязнений. Местные загрязнения атмосферы наблюдаются обычно в зонах наибольшей концентрации горнотранспортного оборудования: у разгрузочных площадок, рудоспусков, в выездных траншеях, а также на нижних горизонтах карьеров.

Источники загрязнения атмосферы  могут находиться как в карьере, так и за его пределами. Они  характеризуются интенсивностью, т.е. количеством токсичных газов  и пыли, выделяемых в единицу времени. В табл. 1 приведены характеристики интенсивности пылевыделения при  основных процессах в карьерах. Интенсивность  большинства источников пылевыделения  в карьере зависит от многих факторов, в том числе от скорости движения и температуры воздуха в зоне работающего оборудования. Переменную, зависящую от внешних условий и интенсивности выделения вредных примесей, имеют все машины и устройства, перегружающие горную массу в потоке движущегося воздуха, а также автомобили, бульдозеры и др. Интенсивность источников пылевыделения следует определять при одинаковых (“эталонных”) значениях влияющих факторов, в противном случае неизбежны весьма большие расхождения, что и характерно для данных, приводимых различными авторами.

Дисперсность пыли, образующейся при работе карьерного оборудования, высокая:, более 90% пылинок имеют размеры менее 5 мкм и лишь 2,5% — более 10 мкм. Основная масса обнаруживаемой в атмосфере карьеров пыли является “старой”, т.е. отделенной от массива ранее и взмученной при движении автомобилей или при взрывах. При бурении, погрузке, дроблении горной массы в атмосферу поступает в основном “свежая” пыль, которая представляет наибольшую силикозоопасность. 
Причиной весьма сильного, но, как правило, кратковременного загрязнения атмосферы карьеров и прилегающего района являются взрывные работы. Газопылевое облако при мощном массовом взрыве выбрасывается на высоту до 150250 м, а затем, достигнув уровня конвекции, распространяется по ветру на значительные расстояния. Объем облака составляет 15 — 20 млн. м3, а концентрация пыли в нем достигает 4000 мг/м3. Удельное пылеобразование при взрывах изменяется от 0,04 до 0,154 кг пыли на 1 кг взорванного ВВ. При взрывах выделяются также значительные объемы ядовитых газов — в основном окись углерода и окислы азота. Количество газов зависит от типа ВВ и свойств взрываемых пород. С увеличением удельного расхода ВВ в два раза удельное пылевыделение возрастает в 6 раз. При обводнённости взрываемого блока концентрация пыли в облаке резко уменьшается. 
В настоящее время взрывные работы на большинстве карьеров не приводят к длительным загрязнениям атмосферы, поскольку уровень конвекции (исключая периоды инверсий) оказывается, как правило, выше верхней отметки карьера. С увеличением глубины карьеров до 500 м и более массовые взрывы могут стать основным источником загрязнения атмосферы. 
Интенсивным и постоянно действующим источником загрязнения воздуха в карьерах является автотранспорт. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания представляют сложную многокомпонентную смесь. В настоящее время в их составе определяется уже более 200 различных веществ. Из аэрозольных компонентов наиболее опасна сажа, выбрасываемая в виде частиц с преобладающим размером 0,05 – 0,5 мкм (до 98%). Частицы сажи, обладая значительной удельной поверхностью (до 75 м2/г), сорбируют канцерогенные и другие токсические вещества, которые, попадая в организм человека, могут привести к тяжелым последствиям. 
Из газообразных выбросов карбюраторных двигателей наиболее опасными являются окись углерода (до 95% общей токсичности выхлопа); дизельных окислы азота (до 50%), окись углерода (до 25%) и альдегиды (до 20%). При наличии в атмосфере карьеров с автотранспортом повышенных концентраций окиси углерода и окислов азота, как правило, отмечаются и высокие содержания альдегидов. Состав токсичных выбросов карьерных автомобилей в значительной мере зависит от режима работы двигателя и характеристики трассы. Средние по нескольким карьерам данные состава выхлопных газов приведены в табл. 1.3.

Значительные выделения  газов из руд и горных пород, способные нарушить нормальную работу карьеров, отмечаются лишь в единичных случаях. Тем не менее, случаи загрязнения атмосферы карьеров углеводородами, выделяющимися из отбитой горной массы и грунтовых вод, неоднократно отмечались на серном месторождении ШортСу в Средней Азии (где на 1 т отбитой руды выделяется более 700 г углеводородов), а углекислым газом на угольном карьере Тарнобжик (Польская Народная Республика). 
Состав атмосферы глубоких карьеров достаточно сложен и к его оценке следует подходить, исходя из медикобиологических требований, учитывая концентрации вредных примесей, направление их действия, степень токсичности. Медикобиологические требования к составу воздуха в карьерах определены предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Однако содержание токсичных веществ в воздухе на уровне ПДК не может рассматриваться в качестве оптимального состава воздушной среды. Учитывая одновременное присутствие в атмосфере карьеров большого числа аэрозольных и газообразных примесей, необходимо стремиться к тому, чтобы достичь концентраций значительно более низких, чем предельно допустимые. 

2. Состав атмосферы объектов открытых горных работ

Состав атмосферы объектов открытых горных работ должен отвечать установленным нормативам по содержанию основных составных частей воздуха и вредных примесей (пыль, газы) с учетом действующих государственных стандартов. 
Воздух рабочей зоны должен содержать по объему 20 % кислорода и не более 0,5 % углекислого газа; содержание других вредных газов не должно превышать установленных санитарных норм. 
Предельно допустимые концентрации газообразных примесей в атмосфере карьеров

Таблица 1 

Места отбора проб и их периодичность устанавливаются графиком, утвержденным техническим руководителем организации, но не реже одного раза в квартал и после каждого изменения технологии работ. 
Допуск рабочих и специалистов на рабочие места после производства массовых взрывов разрешается после получения ответственным руководителем взрыва сообщения от специализированного профессионального аварийноспасательного формирования о снижении концентрации ядовитых продуктов взрыва в воздухе до установленных санитарных норм, но не ранее чем через 30 мин после взрыва, рассеивания пылевого облака и полного восстановления видимости, а также осмотра мест (места) взрыва ответственным лицом (согласно распорядку массового взрыва). 
Во всех случаях, когда содержание вредных газов или запыленность воздуха на объекте открытых горных работ превышают установленные нормы, должны быть приняты меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда. 
Запыленность воздуха на рабочих местах не должна превышать ПДК, которые в зависимости от содержания свободной SiO2 в пыли и ее минералогического состава колеблются от 1 до 10 мг/м3.

Таблица 2 

Большую часть времени  удовлетворительный воздухообмен в  карьерном пространстве обеспечивается естественными вентиляционными  силами. При штилях или недостаточной  активности естественного воздухообмена  возникает дефицит в свежем воздухе, который должен восполняться средствами искусственной вентиляции. 
Основной инженерной задачей является обеспечение взаимодействия применяемых технических средств с природными силами, осуществляющими естественный воздухообмен в карьерах. Выполнение этого требования является обязательным условием успешного применения инженерных мероприятий. Знание основных закономерностей естественного воздухообмена в карьерах необходимо как для правильного выбора режимов работы карьера (в частности, времени проведения взрывных работ), так и для эффективного использования средств пылегазоподавления и искусственной вентиляции. 
Метеорологическими наблюдениями установлено, что в карьерном пространстве формируется собственный микроклимат, особенности которого проявляются все более четко по мере увеличения глубины разработок. На нижних горизонтах глубоких карьеров отмечаются существенные различия в температуре воздуха, влажности, прозрачности атмосферы, количестве осадков. Увеличение глубины сопровождается ухудшением условий воздухообмена в карьерном пространстве, что связано как с падением активности ветрового потока, так и с уменьшением интенсивности солнечной инсоляции, приходящейся на единицу площади обнаженных поверхностей.

Следствием этого является возникновение “труднопроветриваемых”, объем которых, как правило, увеличивается с глубиной и находится в ой зависимости от величины скорости ветра на поверхности. Основными факторами, определяющими активность естественного воздухообмена в карьерах, являются ветровая энергия, солнечная радиация и термическая стратификация атмосферы карьера и вышележащих слоев. При определенных условиях на естественный воздухообмен могут влиять окислительные процессы и глубинное тепло Земли (особенно при высоких значениях геотермических градиентов). 
В реальных условиях воздухообмен в карьерах определяется совместным действием ряда факторов, дифференцировать удельное значение которых методами непосредственных измерений практически невозможно. Определяющим фактором в процессе аэрации карьеров является ветровая энергия. Местные потоки, вызванные солнечной радиацией, при наличии ветра выполняют второстепенную роль. Термическая стратификация атмосферы в карьере и вышележащих слоях либо способствует развитию вертикальных перемещений воздуха, либо препятствует ему.

2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НОРМАЛЬНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ

2.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для создания безопасных атмосферных  условий при проектировании новых  или реконструкции действующих  карьеров в техническом проекте  разрабатывается специальный раздел, в котором дается оценка воздушной  среды и обосновываются необходимые  мероприятия по снижению запыленности, загазованности воздуха и обеспечению  комфортных условий труда в период разработки месторождений.

Проектом учитывается комплекс факторов, влияющих на запыленность и  загазованность воздуха, определяющими  из которых являются: географическое положение района, в котором находится  предприятие, горногеологическая характеристика месторождения, физикомеханические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород, технология разработки и используемая техника, пространственное положение и геометрические параметры будущего карьера.

Раздел проекта, посвященный созданию безопасных атмосферных условий, состоит  из трех основных частей: в первой части  дается оценка интенсивности естественного  проветривания на различных этапах разработки карьера, во второй обосновывается необходимый комплекс мероприятий, направленных на обеспечение нормального  состава атмосферы, и в третьей, заключительной части, рассматриваются  основные организационные вопросы, связанные с контролем санитарной характеристики атмосферы и экономическими показателями, определяющими затраты, их производственную и социальную эффективность.

Комплекс факторов, определяющих санитарную характеристику воздуха в карьерах, подразделяется, на две группы: 
а) независимые и подлежащие обязательному учету; 
б) управляемые и выбираемые с учетом обеспечения нормального состава атмосферы при использовании соответствующей технологии и т.п. микроклимат рабочих мест, так и интенсивность естественного воздухообмена, являются производными объективно существующих метеорологических условий. Учет климатических условий в процессе проектирования позволяет не только правильно обосновать необходимые средства обеспечения комфортных условий труда, но и одновременно дает возможность определить рациональную компоновку промышленной площадки с соответствующим расположением от въездов, траншей и других горных сооружений. 
Управляемая группа факторов — это, прежде всего, технология и техника разработки, выбор которых должен оцениваться и по санитарным характеристикам. При этом экономическое сравнение позволяет, при прочих равных условиях, выбрать более оптимальные варианты с точки зрения предупреждения загрязнения атмосферы, как на рабочих местах, так и в карьерном пространстве, 
В целом, проектирование проветривания карьера осуществляется в следующей последовательности: