Основните начини за намаляване на праховите и газовите емисии при извършване на масивни експлозии в кариера Мурунтау

Характеристика на настоящия етап от развитието на минните операции на открития рудник Мурунтау е високата концентрация и интензификация на всички технологични процеси, свързани с добива и преработката на суровини от златна руда. Отбелязаното е придружено от усложняване на процеса на вентилация на заминираната зона на кариерата, влошаване на условията на работа за прахови и газови фактори, отрицателно въздействие върху околната среда.

Основните източници на образуване на прах и газ в кариерата са сондажни и взривни операции (до 35%), товаро-транспортни операции и натрупан прах в кариерата. Отделянето на токсични газове се причинява от масивни експлозии в кариера (до 60%) и експлоатация на технологични превозни средства при транспортиране на взривената скална маса до сметища, трошачни и прехвърлителни пунктове, както и до складове за руда за различни цели.

Данните от експерименталното заснемане на процеса на развитие на експлозията показват, че след производството на масов взрив облакът прахови газове се разпространява по целия обем на кариерата и, участвайки във въздушните атмосферни потоци, се разпръсква извън нея (фиг. 2). Визуално фиксираното време на разпръскване на прахови и газови облаци при различни метеорологични условия в кариера Мурунтау е средно от 20 до 40 минути, височината на издигането му е средно 400–600 m (в някои случаи до 800 m), разстоянието на разпространение достига 14–17 km.

Интензивността на образуването на прах и газ по време на сондажни и взривни операции в кариера зависи от много фактори, основните от които са физико-механичните свойства на скалите и тяхното изрязване, методи за пробиване на взривни дупки, обхвата на използваните взривни вещества, видове на използваните пробивни материали, методи за взривяване (на избрания наклон на стенда или в затегната среда), времето на производство на масов взрив, метеорологичните условия по време на масовия взрив и др.

Както показват резултатите от проучвания в условията на място на експлозия, с увеличаване на коефициента на твърдост на скалите по скалата на М. М. Протодяконов, обемът на прах, отделен по време на експлозията, се увеличава. Така че, ако по време на взривяването на скали с коефициент на твърдост f = 6–8, се образува до 0,04 kg/m3 прах, то по време на взривяването на скали с f = l2–14, до 0,22 kg/m3 от отделят се прашни частици (размер на фракцията ± 1 mm). В същото време взривяването на наводнени скали от същата крепост води до намаляване на добива на тези фракции с 1,3–2,7 пъти, което е свързано с процеса на коагулация (свързване) на пари и малки частици вода, образувани по време на експлозията, с прахообразни фракции от скали.

Основният метод за пробиване на взривни дупки в кариера е ролков нож (платформи SBSH-250 MN). Изчистването на дъното на кладенците от продуктите от унищожаването и отстраняването на пробивните фини части се извършва със смес въздух-вода. Големите частици от сондажни продукти се утаяват в устието на кладенеца, докато малките частици (включително праховите частици) се отнасят на разстояние до 10-14 m.

В различни минни и геоложки условия на разработване на скали и руди от открито се извършват проучвания на диспергирания състав на сондажни изсичания, които показват, че добивът на прахови фракции с размер 1,4 микрона, в зависимост от твърдостта на пробити скали, достига 22–25% от общия си обем. Това показва, че пробиването на ролкови конуси на взривни дупки също е един от основните процеси, придружени от отделянето на прашен материал, който се отделя в атмосферата по време на масивни експлозии. Изчисленията са установили, че масата на праховите частици по време на сондажа в кариера е около 70 хиляди тона/година, специфичното образуване на прах е 0,043-0,254 кг на 1 кг взривен взрив.

За да се свържат прахообразни частици от сондажни продукти, беше предложено да се обработи повърхността на взривения блок с химически реагенти (алкохолен слой, разтвори на повърхностноактивни вещества и др.). В този случай на повърхността на блока се образува „кора“ с дебелина 20–30 mm, която коагулира прахоподобни частици и по този начин им пречи да навлязат в атмосферата по време на експлозия, което беше потвърдено чрез заснемане на данни и измервания на концентрация на прах след експлозията. По-специално, емисиите на прах в откритата атмосфера се намаляват с 25–30%, а височината на издигането на облака от прах и газ намалява с 15–20%. Мащабът и ефективността на този метод за борба с отделянето на прах се свързва с осигуряването на ритмично подаване на необходимите химически реагенти в кариерата, както и с наличието на механизирани средства за поливане на повърхността на взривените блокове.

Експериментални експлозии бяха извършени в кариера, за да се установи ефектът от условията на взривяване (в затегната среда и върху свободната повърхност на пейката) върху обема на прахово-газовия облак. Използвано е високоскоростно заснемане, за да се запише процесът на образуване на облак във времето.

Експлодиралите скали са представени от кварцово-слюдени шисти със сила f = 9–10. Половината от блока е взривен на избраното лице, а другата част - на гръб от предварително взривената скална маса. Обемът на експерименталния блок е 115 хил. М3, решетката от кладенци е 7 (7 м, средната височина на стенда е 10,5 м, подкопаването е 2 м, като взривно вещество е използван гранулит S-6M. беше диагонал с интервал на забавяне между редовете от 35 ms.

Декодирането на кинематографските данни показа, че образуването на прахови и газови облаци в участъка на блока с избраното лице на перваза завършва на 5-ата секунда. В същото време образуването на облак се наблюдава не само поради емисиите от горната част на областта на перваза, но и поради издухването на праха от долния хоризонт под действието на взривни газове, излизащи от наклона на перваза и образуване на разлом от скали на страничния склон на перваза (фиг. 3). Височината на издигането на прахообразния облак в този случай е 320 м, неговият обем - 3,8 милиона м3. В района на взривения блок в компресирана среда образуването на облака завършва за 3 s, височината на издигането му е 280 m, а обемът е 2.6 милиона m3. Намаляването на обема на прахообразния облак се дължи на отсъствието на прахови емисии от страничната повърхност на перваза, както и на падащи парчета скала върху долната му площ.

При взривяване в затворена среда (фиг. 4) на пейки с различна височина, данните за високоскоростно заснемане показват липсата на образуване на прах, като правило, в посока на образуването на разпадането на взривени скали, което намалява обема на облака прах и газ с 30–35%.

От големия брой технологични фактори, които допринасят за намаляването на праха и емисиите на токсични газове по време на взривни работи, трябва да се откроят и взривяването на високи пейки, рационални проекти на сондажни заряди, видове и проекти на заграждане на взривни дупки, напояване на взривени скални маси, използване на взривни вещества с нула или близо до нея.кислороден баланс. По-специално, експерименталните измервания показват, че при взривяване на най-простите (игданит и др.) И емулсионни взривни вещества се получава много по-малко замърсяване на околната среда, отколкото при взривяване на индустриални взривни вещества, съдържащи TNT. Така например, при експлозия на 1 кг гранулотол в атмосферата на кариерата се отделят около 200 литра, а при експлозия на 1 кг грамонит 79/21 - около 100-140 литра отровни газове по отношение на конвенционален въглероден окис. По подобен начин обемът на отровните газове при експлозията на протозои и емулсионни взривни вещества се оказва много по-малък и възлиза на 30–50 l/kg. Въз основа на резултатите от изследванията на технологията за проучване, проведени в кариерата с различни експлозиви, беше разработен и предложен рационален асортимент от експлозиви за откритата повърхност на Мурунтау (виж таблицата).

Разработените препоръки за обхвата на взривните вещества бяха използвани при разработването и проектирането на сложна механизация на взривните работи в кариерата и продължаващото (в съответствие с договора с компанията Dynamite Nobel) изграждане на близка до минна станция за подготовка и производство на прости и емулсионни взривни вещества на базата на суровини, произведени в условията на NMMC и Република Узбекистан, по-специално на базата на гранулиран амониев нитрат PO "Navoiazot".

Известно е, че когато сондажен заряд експлодира, около него се образува зона на пресичане, докато скалата тук е пренасечена толкова много, че се издухва от детонационни продукти (газове), изтичащи от кладенеца. В този случай взривяването с използване на въздушни междини причинява значително намаляване на зоната на пластична деформация (преобръщане), което води до намаляване на количеството прах, образуван по време на експлозията.

Преходът към взривяването на високи пейки, както показва практиката за деконсервация на югозападната стена на открития рудник Мурунтау, води до 15–20% намаляване на количеството азотни оксиди, изпуснати в атмосферата . Увеличението на степента на полезно използване на енергията на експлозията в този случай допринася за намаляване на зоната на свръх смилане (пластична деформация) и, като следствие, за намаляване на височината на прахово-газовия облак, т.е. количеството прах, отделено. Височината на изкачването на прахово-газовия облак е регистрирана 1,2 пъти по-малко от метода на взривяване с 10-15 метра первази. Концентрацията на прах в атмосферата на кариера по време на взривяване с 10–15 m пейки е била 3300 mg/m3, а при взривяване на същите скали с 20–30 m пейки концентрацията на прах намалява с 1,3–1,4 пъти.

Използването на висококачествено извличане на взривни дупки значително намалява нивото на прах и газови емисии в откритата атмосфера. Стъблото намалява първоначалната скорост на изтичане на газ по време на експлозия от кладенеца със средно 20–30%, максималното покачване на облака прах и газ с 1,3–1,5 пъти и с 1,2–1,3 пъти намалява количеството азотни оксиди.

Практиката показва, че е за предпочитане да се предизвика масов взрив в кариера в периода на максимална вятърна активност. За условията на кариера Мурунтау този период попада във времевия интервал между 12-13 часа от денонощието. Въпреки това, поради технологични условия, ограничения и производствена необходимост, времето на взривните работи в кариерата е планирано за 16 часа. Във връзка с това използването само на този резерват трябва да намали, според предварителните оценки, запрашаемостта на откритата атмосфера след производството на масивни експлозии със средно 15–20%.

Въвеждането на нови технологични решения в условията на кариера Мурунтау и влошаването на условията на естествения въздушен обмен с увеличаване на дълбочината му предопредели необходимостта от интензивно прилагане на сложна система за нормализиране на атмосферата в кариерата по три йерархични нива; кариера, работна зона, работна площадка. Интегрираната система включваше минни и геоложки задачи за оптимизиране на посоките на задълбочаване и интензивно копаене, подобряване на технологичните процеси на сондажни и взривни и товаро-разтоварни операции, разработване и внедряване на лични предпазни средства за персонала от газове и прах, инструменти за наблюдение замърсяването на откритата атмосфера, лазерна станция и измерване на прах от оптични инструменти и др.

Вземайки предвид гореизложеното, проблемът с борбата с образуването на прах по време на сондажни и взривни работи в открития рудник Мурунтау е свързан в бъдеще с решаването на редица проблеми, чиято същност е следната:

• въвеждане и оборудване на сондажното оборудване със средства за ефективно потискане и събиране на прах в процеса на сондиране на технологични кладенци;

• въвеждане на технология и технически средства за обработка на повърхностите на взривените блокове с екологични химически реагенти с цел свързване на фини прахови фракции;

• изпълнение на взривно разбиване на скали в затворена среда по метода на многоредово кратко забавено взривяване на предимно високи пейки, използване на рационални видове дънови материали, проекти на сондажни заряди и схеми за иницииране;

• използване като експлозиви на най-простите и емулсионни състави с нулев или близък до него кислороден баланс, както и средства за механизирано зареждане на кладенци;

• разработване и внедряване на съвременни средства и методи за индивидуална защита на хората от вредното въздействие на праховите и газовите фактори;

• разработване и внедряване на компютърни технологии за моделиране и проектиране на рационални параметри на взривни работи, оценка на избухващи емисии на прах и газ, опасни зони на разпространение на прахообразен облак и разпръскване на парчета взривена скала.