Спосіб пилогазоприглушування при масових вибухах у кар’єрах

Спосіб пилогазоприглушування при масових вибухах у кар'єрах, що включає операції по формуванню зовнішньої забійки на поверхні блока і внутрішньої забійки в свердловинах із порід фракцій 0-10 мм, які потім зволожуються пилогазоприглушувальним розчином до максимальної молеку 3 12846 4 ку (м), Температура газів після проходження через Н - висота блоку, що підривається (м), а висозахисний екран визначається за формулою навета шару порід в свердловині прийнята 3-5м. деною в роботі [Проблемы экологии массовых Згідно з корисною моделлю спосіб додатково взрывов в карьерах / Э.И.Ефремов, включає операцію по формуванню над кожною П.В.Бересневич, В.П.Петренко и др. - Дніпропетсвердловиною в зоні пластичних деформацій, яка ровськ: Січ, 1996, С.30]: дорівнює 4-8 радіуса свердловини додаткового Тт=Тг-(Тг-Т0)exp{-3at/(rт,рт,Ст)}, К шару товщиною 0,2-0,3м із порід фракції 0-10мм, де: Тг - температура газової фази після виякий зволожують пилогазоподавляючим розчином. буху, К; При цьому над сформованим другим шаром порід Т0 - температура твердої фази, К; додатково розміщують поліетиленові капсули або а - коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м2 К); рукава, які заповнюють коагулянтом з витратами, t - час контакту газу з забійкою, с; які становлять 30-50л на одну свердловину для rт - радіус твердої частинки захисного екподальшого зв'язування пилу, що здіймається в рану, м; атмосферу після вибуху. рт - щільність твердої частинки, кг/м3; Заявлений спосіб реалізується наступним чиСт - теплоємкість частинки, Дж/(кг К). ном. Значення параметрів приймаємо із роботи Породи фракції 0-10мм завантажуються в [Проблемы экологии массовых взрывов в карьеспеціальні машини і доставляються в кар'єр на рах / Э.И.Ефремов, П.В.Бересневич, В.П.Петренко поверхню блоку порід, що підлягає підриванню. На и др. - Дніпропетровськ: Січ, 1996, С.29-32]. блоці проводиться заповнення цими породами Тг - 2500 К; Т0 - 300 К; а - 1520Вт/(м2 К); t свердловин, а також розміщення їх по поверхні 0,05с; частинки порід приймаємо монодисперснивсього блоку шаром 100-300мм. Після цього на ми з радіусами rт=0,003м і rт=0,005м; рт - 2500кг/м3; площі, що прилягає до свердловин навкруги їх, в Ст - 800Дж/(кг К). радіусі приблизно 1м, проводиться формування В результаті розрахунків одержали: порід другого шару товщиною 200-300мм. Потім rт=0,003м; Тт=384 K; T=Tт-T0=384 -300 =84 K; виконується операція по зволоженню порід пилоrт=0,005м; Tт=350 K; T=Tт-T0=350 -300 =50 K. газоподавляючим розчином до максимальної моТеплові витрати, що затрачені на нагрів тверлекулярної вологоємкості. На сформованому друдої фази визначаємо по формулі: гому шарі розташовують поліетиленові капсули Qт=mтСт Т, або поліетиленові рукава і проводиться заповненде: mт - маса твердої фази на поверхні блоку, ня їх коагулянтом. Ці процеси здійснюються за кг, що становить: одну добу до вибуху. при rт=0,003м; Qт=1 800 84=67200Дж=67,2кДж; Безпосередньо за 2-3 години до вибуху з допри rт=0,005м; Qт=1 800 50=40000Дж=40кДж. помогою гідромоніторних поливальних машин з При свердловині довжиною 10п.м. і діаметрі далекобійністю струменю 70-80м проводиться 0,25м, щільності вибухівки =1т/м3 і теплоті вибуху зволоження поверхні всього блоку пилогазоподав1425кДж/кг сумарно теплота вибуху становить при ляючим розчином з витратами 5-7л/м2. Витрати 52 0,49т вибухівки в свердловині - 698250кДж. 7л/м обумовлені тим, що розчин в даному випадЗ урахуванням вище наведеного, приймаючи ку зволожує шар порід на глибину приблизно що енергія газів, яка надходить в атмосферу після 10мм. А в стаціонарних умовах в сухий жаркий вибуху становить близько 10% від фактично утвоперіод року на глибину до 10мм буде відбуватися реної енергії вибуху, кількість твердої маси для висихання подрібнених порід до повітряно-сухого поглинання цієї теплової енергії буде становити: стану. для порід з розміром частинок rт=0,003м: Доцільність виконання указаних операцій, та mт=69825/67,5=1039кг=0,42м3 числові значення їх параметрів обумовлені газодля порід з розміром частинок rт=0,005м: динамічними та термодинамічними факторами mт=69825/40=1745кг=0,69м3. пилогазового потоку, які викладені нижче. При радіусі навколо свердловини рівному 1м Після підривання вибухівки, гази, що утворютовщина шару пилогазопоглинаючого екрану при ються, мають велику теплову енергію. Наприклад, rт=0,0003м становить 0,133м; при rт=0,005м станотеплота вибуху аміачної селітри становить вить 0,219м. 1425кДж/кг [Гущин В.И., Задачник по взрывным Розрахунки виконано для свердловинного заработам, М.: Недра, 1998, С.8]. Дані наведені в ряду довжиною 10м. роботі [Проблемы экологии массовых взрывов в Враховуючи, що свердловинний заряд може карьерах / Э.И.Ефремов, П.В.Бересневич, бути більшої довжини, а також те, що в атмосферу В.П.Петренко и др. - Дніпропетровськ: Січ, 1996, може виділятися більше 10% енергії газів від факС.32] свідчать, що приблизно 10% величини енертично утвореної енергії вибуху товщину двохшагії газів після вибуху виноситься в атмосферу. рового пилогазоподавляючого екрану доцільно Виходячи з цього і виникає доцільність форзбільшити до 0,5-0,6м. мування на поверхні блоку порід, що підривається, Використання захисного екрану дозволяє змізахисного екрану товщиною 0,1-0,3м з дрібнодиснити газодинамічні параметри викидів продуктів персних частинок порід, а в зоні пластичних дефовибуху за рахунок зниження швидкості вильоту рмацій, зверху цього шару, додатковий шар товпродуктів вибуху із свердловини та з зони пластищиною 0,2-0,3м з цих порід. чних деформацій. Вибрана товщина екрану обумовлена наступРозглянемо характер руху пилогазового потоними розрахунками. 5 12846 6 ку з підірваної гірничої маси на основі теорії повітвступати в контакт з подрібненими породами, які в ряних струменів. В даному випадку пилогазовий динамічних умовах будуть взаємодіяти з пилогаструмінь розповсюджується в середовищі з іншими зовими викидами. Подрібнені породи екрану, що фізичними параметрами і властивостями ніж у зволожені пилогазоподавляючим розчином, ввійнього (температура, щільність, наявність твердих дуть в дотик з пилогазовим потоком, де буде віддомішок). Основними вихідними даними приймаєбуватися друга стадія процесу пилогазоподавленмо, що струмінь вільний і розповсюджується в ня. В цей же час енергією подрібнених частинок безмежному середовищі, яке є нерухомим. За випорід будуть зруйновані поліетиленові капсули з дом енергії, витраченої на утворення струменю, це коагулянтом, який перейде в диспергований стан є механічний, конвективний струмінь. По ступеню над поверхнею блоку. При взаємодії пилового події оточуючого середовища на характер руху струтоку з коагулянтом буде відбуватися подальша меню - він є вільним і режим його руху турбукоагуляція пилу в більші конгломерати, які не здалентний. тні знаходитися в повітрі в завислому стані, що Пилогазовий потік при вильоті його з масиву призведе до їх осадження в кар'єрі і тим самим характеризується високими рівнями газодинамічбуде попереджено їх виніс за межі кар'єрного проних параметрів - вертикальними і горизонтальнистору в атмосферне повітря. ми складовими динамічного тиску потоку в повітрі Згідно законів аеродинаміки пилогазовий потік, (Рв і Рг). Величина динамічного тиску потоку по взаємодіючи з частинками порід екрану, що піднявертикалі може бути визначена по формулі: лися в атмосферу, втрачає свою швидкість за рахунок обміну імпульсами між пилогазовим струме2 2 Pв pпV0 sin 3 / 2 нем і частинками порід екрану, які рухаються в 3 де: рп - щільність потоку, кг/м ; протилежному напрямку до поверхні блоку. В ре2 зультаті, маса струменю, що здіймається збільшускладова швидкості поV0 - вертикальна ється, проте швидкість його падає, ядро швидкості току, м/с; звужується, поки повністю не зникне і струмінь вильоту потоку, град. (прийз - кут почне плавно розповсюджуватися в горизонтальмається 90°). ному напрямку. Пилові конгломерати при цьому, Експериментальні дані інших авторів, предпоступово осядуть в кар'єрі. В результаті, буде ставлені в літературних джерелах свідчать, що попереджено розповсюдження пилу в кар'єрному щільність потоку в початковій фазі може досягати просторі, а також винесення його за межі кар'єру. 3 500кг/м , а швидкість потоку досягає 100-200Проведемо обґрунтування необхідного об'єму 300м/с. Виходячи з цього, динамічний тиск потоку порід захисного екрану на поверхні блоку, що піду вертикальному напрямку буде становити: ривається вибухом. Рв=500 10000/2=5000000, Па (5МПа) Розрахунки показують, що він буде становити Рв=500 40000/2=10000000, Па (10МПа) приблизно 0,5м3 для кожної свердловини (1250кг). Рв=500 900000/2=22500000, Па (22,5МПа) Кількість пилу, яка виділяється з блоку при піДинамічний тиск у горизонтальному напрямку дриванні однієї свердловини можна з достатньою визначається по формулі: вірогідністю розрахувати за формулою [Конорев Рг=рп H0g(V20-2H0g)/2, Па М.М., Нестеренко Г.Ф. Вентиляция и пылегазопоРг=2500 80 9,8 (10000-2 80 9,8)/2=4545151, Па давление в атмосфере карьеров. - Екатеринбург: (4,5МПа) ИГД УрО РАН. -2000. -С.241]: Рг=2500 80 9,8 (40000-2 80 9,8)/2=9703525, Па Мпгх=Ргп(1-1/к2) (dп/Dк) Vбл, кг (9,7МПа) де - ргп - щільність гірничих порід, кг/м3; к - коРг=2500 80 9,8 (90000-2 80 9,8)/2=14719320, ефіцієнт розпушення гірничих порід - 1,3; Па (14,7МПа) - безрозмірний коефіцієнт, що залежить від Тиск, що чинять породи захисного екрану на структури і механічних властивостей порід, (прийповерхню, складає 0,12МПа. мається рівним 1); Після вибуху газодинамічний потік з підірваної dп - середній розмір пилинок, м; гірничої маси здатен підняти породи захисного Dк - середній розмір куска в підірваному екрану над поверхнею блоку. Після вибуху пилогаблоці, м зовий потік спочатку швидкоплинне, протягом Vбл - об'єм блоку, що підривається, м3. 0,05с контактує з нерухомим шаром пилогазопоРозрахунки за формулою показують, що кільдавляючого екрану, де відбувається перша стадія кість пилу, що здіймається з блоку при підриванні процесу пилогазоподавлення, а також теплообміну однієї свердловини становить близько 250кг. Тобміж гарячими газами і холодними частинками пото, на 1 кг пилу приходиться 5 кг подрібнених порід рід екрану, які мають температуру близьку до темекрану, що є достатньою кількістю для ефективноператури повітря у кар'єрі. Наштовхнувшись на го пилогазоподавлення. екран газодинамічний потік втратить певну велиЗаявлений спосіб в порівнянні з відомим дочину своєї швидкості. Проте, як видно з вище зволить підвищити ефективність пилогазозаглупредставлених розрахунків, динамічний тиск газошення при масових вибухах у кар'єрах, що попевого потоку у вертикальному і горизонтальному редить інтенсивне забруднення атмосфери напрямках значно перевищує тиск, який чинять робочих зон кар'єрів та атмосферного повітря напороди захисного екрану на поверхні блоку. В ревколишнього середовища і тим саме забезпечить зультаті захисний екран буде здійнятий вверх над нормальні санітарно-гігієнічні умови праці гірників поверхнею блоку під дією пилогазового потоку. та безпеку життєдіяльності населення. Але в даному випадку пилогазовий потік буде 7 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 12846 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601