книги / Технология подземной разработки калийных месторождений
..pdfУстановлено [ 3 ,4 ,5 ] , что в калийных рудниках существует аномально высокая естественная нейтрализация вредных цримесей низ ких концентраций, происходит формирование оптимальных термодина мических параметров и значительное улучшение ионного состава руд ничной атмосферы, резкое снижение содержания в воздухе бактерий и другах микроорганизмов, что оказывает положительное влияние на функции дыхания человека и подопытных животных. Физиологачески е исследования жизнедеятельности людей в изолированном, без поступ ления свежего воздуха, цространстве [ 6 ] показали, что в течение двух шестичасовых экспериментов, цри объеме воздуха на одного человека 12 м3, у испытуемых (17 человек) отсутствовали функцио нальные изменения со стороны сердечно-сосудистой и центральной нервной системы. Все испытуемые не высказывали жалоб на нецриятные ощущения, духоту и запахи. Температура воздуха за время пре бывания людей в замкнутом цространстве камеры повысилась в сред нем на 0 ,4 ° . Практически не изменялась относительная влажность воздуха, снижалось содержание кислорода и увеличивалось содержа ние углекислого газа в камере. Содержание антропотоксинов, микро организмов не цревышало цредельно допустимых норм.
Открытие уникальных свойств калийных руд и калийных рудни ков позволило в 1977 г . построить первый в мире алдергологаческий стационар, расположенный в толще калийных содей. За время присут ствия в стационаре у абсолютного большинства больных значительно улучшилось здоровье. Недостатком подземного стационара является невозможность использования его для лечения больных детского возраста в связи с ограничением существующими дравидами безопас ности контингента лиц, спускаемых в шахту; удаленность подземной лечебницы от места жительства больных.
Учитывая это, разработана климатическая камера [ 7 ] , позво ляющая расширить практику лечения органов дыхания людей различно го возраста и физического состояния путем моделирования условий подземных лечебниц в стационарных поверхностных лечебных учреж дениях. Камера снабжена соляными блоками, установленными с зазо ром относительно стен, пода и потолке герметичного помещения, в котором находятся пациенты. Толщину монолитных соляных блоков при нимают эквивалентной ’•бесконечной" толщине массива горных пород по интенсивности естественного излучения. Нвщидеер, для калийных руд и каменной соли она доставляет 0 ,5 -0 ,6 м. Очевидно, что не достатком этой камеры является большая масса и большие размеры
монолитных соляных блоков, что уменьшает полезный объем герметич ного пространства камеры, С целью расширения эксплуатационных воз можностей климатической камеры цредлагается соляные блоки выпол нять слоистыми из природных солей, образущи х внешний сдой, и ка лия хлористого технического марки "мелкий” , 1-го сорта, серовато белого цвета, 95/6КС£ (ГОСТ 4565-83), не обработанного аминами или другими токсичными антислеживаицими реагентами, образующими внутренний слой. Толщину слоистого соляного блока можно опреде лить по формуле
|
|
в*& сп * - 3" |
' " |
)1с’ , |
|
|
СП |
1е |
|
где В |
- |
толщина слоистого соляного блока, м; |
||
6сп - |
толщина внешнего слоя слоаитого соляного блока из при |
|||
Всп |
|
родных солей, м; |
|
|
- |
толщина монолитного соляного блока из соляной горной |
|||
|
|
породы, эквивалентная по интенсивности естественного |
||
|
|
радиоактивного излучения "бесконечной" толщине массива |
||
1сп - |
соляных горных город, |
м; |
|
|
интенсивность радиоактивного излучения соляных горных |
||||
I Q |
|
пород, МэВ/(м2*с); |
|
|
- |
интенсивность радиоактивного излучения хлористого калия, |
|||
|
|
образующего внутренний слой слоистого соляного блока, |
||
|
|
М эВЛвЯс). |
|
|
Толщину внешнего слоя (слоев) слоистого соляного блока пред |
||||
лагается |
определять по формуле |
|
|
|
|
|
|
h |
t c |
6СV7 =
S-Pcn T
где $
N 8
интенсивность влаговыделения, кг/(источник*с); количество источников (пациентов) влаговыделения; растворимость природных солей, кг/кг;
tвремя пребывания источников влаговыделения в климати ческой камере, с;
/с |
коэффициент, учитывающий вынос влаги за пределы клима |
|
тической камеры; |
|
суммарная поверхность взаимодействия слоистых соляных |
|
блоков с влагой, выделяемой источниками влаговыделения, |
|
М2 ; |
кр сп - объемная масса соляных горных пород, кг/м3;
h- толщина слоя соляных горных пород, снимаемого щш про филактической очистке поверхностей слоистых соляных бло ков, м;
-расчетный срок олужбы слоистых соляных блоков, с;
Т- продолжительность периода мевду профилактическими очистками поверхностей слоистых соляных блоков, с.
Окончательно толщину внешнего слоя блока принимают не менее 6,^7dri и не более Воп, где d - средний поперечный размер струк турных элементов соляных горных пород, м; гг - количество слоев слоистого соляного блока, выполненных из соляных горных пород.
Снижение массы и объема слоистых соляных блоков по сравне нию с монолитными составляет
|
|
п |
|
3 <Рс•п |
f |
||
|
|
Л7 |
в |
|
р |
|
|
где п м- |
|
|
|
СП sT CCS< |
|
||
показатель снижения массы |
соляных блоков; |
||||||
3 - |
толщина |
слоистого |
соляного |
блока, м; |
|||
всп - |
толщина |
монолитного соляного блока из соляной горной |
|||||
%РССБ - |
породы, |
м; |
|
|
|
|
|
средневзвешенная объемная масса слоистого соляного |
|||||||
|
блока, |
кг/м3. |
|
|
|
|
|
Показатель |
снижения объема |
соляных блоков |
п о5 |
В |
|
В СП |
||
|
Взависимости от потребности моделирования конкретных усло вий калийных рудников масса и объем соляных блоков при их слоис том исполнении в 1,1 - ID раз меньше массы и объема соляных бло ков, изготовленных только из природных калийных солей. Это позво ляет снизить затраты на строительство и эксплуатацию климатичес ких камер,
Вусловиях автономного рецир^ляционного проветривания и в случае аварийного отключения средств подготовки воздуха предла гается климатичесвдю камеру [7 ] дополнительно снабдить поглоти телем углекислого газа, связанного входом с кондиционером, в вы ходом с соляным фильтром-насытителам, устройством для сбора рас сола и турбулизатором воздуха, установленных в герметичном поме
щении камеры.
В настоящее время начаты подготовительные работы к строитель ству первой климатической камеры на Чайковском комбинате синтети ческих шелковых тканей. Открывается возможность использования цривцнпов конструирования климатических камер цри строительстве поме щений для содержания птиц и животных в других объектов массового пользования. По мнению авторов, климатические камеры в будущем могут найти применение на космических летательных аппаратах для профилактики заболеваний органов дыхания космонавтов при длитель ном пребывании их в помещениях с искусственной атмосферой.
ШБЛИОЕРА®ЧВСКИЙ СПИСОК
1. Чижевский A.JL Аэронизация в народном хозяйстве. М.: Госпланвздат, I960. 758 с .
2 . 1Убенский Ю.Д., Кореневская Е.И. Лагиенические основы кондиционирования жилых в общественных зданий. М.: Медицина, 1978. 192 с.
3 . Старцев В.А. Исследование проветривания Верхнекамских калийных рудников при работе оборудования с двигателями внутрен
него |
сгорания: Дне. . . . канд.техн.наук / Л И . |
Д ., 1976. 162 с . |
||
|
4 . Красноштейн А.Б. Использование тепло- |
и массообменных |
||
процессов для борьбы |
с пылью в |
газами на калийных рудниках: Две. |
||
. . . |
д-ра техн.наук / |
Л И . Л ., |
1978. 357 с . |
|
5 . Чекина Н.Л., Баранников В.Г. Гигиеническая оценка опыт ной рециркуляции воздуха на производственном участке калийной
шахты / / Актуальные |
вопросы га гиены труда: Тез. докл. Пермь, |
1981. С. 63-65. |
|
6. Баранников |
В .Г ., Пекина Н.Л., Старцев В.А. Пивенические |
исследования воздушной среды изолированного пространства калий ного рудника / / Разработка соляных месторождений: Межвуэ.сб.науч.
трудов / ПерШИ. Пермь, |
1983. С. П 5 -П 9 . |
7 . Старцев В .А ., |
Красноштейн А .Е ., Баранников В.Г. Модели |
рование атмосферных факторов калийных рудников для лечебно-цро- фидактнческих целей / / Совершенствование разработки калийных месторождений: Межвуз.сб.науч.трудов / ПермПИ. Пермь, 1987.
С. 108-112.
В.И. Белоусов
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ АТМОСФЕРЫ ПРИ ДОБЫЧЕ КАЛИЙНЫХ РУД ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
(Белорусский филиал ВШИТ)
Домбровский карьер ПО "Хлорвинил" по добыче калийных руд пред ставляет собой активный источник за1рязнения окружающей атмосферы вредными примесями, основными из которых являются газы - окись углерода и окислы азота. Суммарные выделения условной окиси угле рода цри работе вцутрикарверного дизельного оборудования и произ водстве взрывных работ в период доработки месторождения составля
ют |
329-364 т в год. Интенсивность газопоступлений |
&а в атмосфе |
ру |
карьера от всех основных внутренних источников |
нецрерывного |
(продолжительного) действия (автосамосвалов, бульдозеров, навалов
взорванной |
горной массы) |
по |
условной СО |
равна |
17,6 г /с . Общее |
||
количество |
условной СО |
в |
пылегазовом облаке Рг |
при расходе ЕВ за |
|||
один массовый взрыв во всех блоках до 12 |
т |
достигает 409 |
к г . |
||||
Калийная пыль фактически не влияет |
на |
загрязнение |
окружающей |
атмосферы, так как вследствие повышенной относительной влажности воздуха (в основном более 70$) и интенсивной адсорбции калийной пылью влаги из него, а также значительного количества осадков (среднегодовое 718 ,9 мм), она удаляется из атмосферы в выпадает на незначительном расстоянии от источников. Поэтому при расчетах степени загрязнения всходящего из карьера воздуха и размеров сани тарно-защитной зоны в данном случае учитывали только газовый фак тор.
Наибольшее поступление вредных цримесей из карьера происхо
дит при максимальной эффективности его |
естественного |
проветривания |
t ‘ (C„ -CK )/C„ |
, |
(I) |
где £ - эффективность естественного общекарьерного проветрива ния в относительных единицах ( 2 = 0 + 1 ) , при 2 = О карьер не цроветривается, цри £ -* -1 осуществляется полный вынос вредных цри месей без их накопления; Сн , Ск - средние по объему карьера концент рация вредных цримесей: начальная щи отсутствии цроветривания в конечная цри уобновившемся режиме проветривания, мг/м или % по объему.
|
Для карьеров, |
проветриваемых по рециркуляционным схемам, и |
||||
для равного |
црикарьерного рельефа значение |
£ |
может быть найде |
|||
но по выражению [ I ] |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
( 2) |
где |
и о |
- |
скорость |
ветрового потока, м/с; |
|
- соответствен |
но глубина |
карьера |
и его средняя длина по |
поверхности, совпадающая |
|||
с направлением ветра, м. |
|
|
||||
|
Приравняв цравые части (I) и (2 ), задавшись |
нормативным значе |
||||
нием |
Ск |
и выразив |
|
|
|
|
где |
CQ |
- |
концентрация вредных цримесей в поступающем для провет |
|||
|
Z |
|
ривания карьера воздухе, мг/м3; |
|
||
|
- |
время непрерывной работы оборудования, ч; |
||||
|
V*. |
- |
объем карьера на конец отработки, м3 |
( VK * 98,4 млн.м3), |
получим зависимость предельного количества используемого карьерного оборудования и времени его непрерывной работы по санитарно-гигиени ческому фактору от скорости ветра и геометрических параметров карь ера.
Из данной зависимости можно получить выражение для минимальной
критической скорости ветра UKp , обеспечивающей |
заданный средний |
|||
фон содержания цримесей в карьерной |
атмосфере. К огда значение |
£ |
||
стремится к единице, т .е . происходит |
полный вынос |
вредных цримесей |
||
без их накопления в объеме карьера, формула для оцределения U^p |
||||
принимает вид |
/ 75 |
|
|
|
% S51M S/(LK !нк ) |
|
|
о ) |
|
Для Домбровского карьера, характеризующегося высокой эффектив |
||||
ностью естественного проветривания |
U<P |
значительно меньше |
сущест |
|
вующих среднегодовых скоростей ветра |
и ср |
соответствующего направле |
||
ния (табл. I ) . Принятые в табл. I обозначения: |
- средняя |
длина |
||
карьера в направлении перпендизд лярном ветровому |
потозд, м; |
Q - |
||
рассчитанный по С 2 ] расход воздуха, |
участвующего в проветривании |
карьера |
цри данном нацравлении ветра и величине среднегодовой ско |
|||
рости ветра этого направления, тыс.м3/с ; |
Сисж (/} - |
концентрация |
||
условной СО от источников непрерывного |
действия в |
исходящем из |
||
карьера |
воздушном потоке цри |
, т .е . |
при максимальном выносе, |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица I |
|
|
Микроклиматические и геометрические параметры карьера |
||||||||
|
|
|
к концу |
отработки |
при |
= 155 м |
|
||
Направ Повто |
|
Борт |
В ,м |
V м |
Q . |
и*РЬ |
Сцсх (1)* |
||
ление |
ряе |
и$ с |
карье |
/с |
|||||
|
ТЫС.М3/с |
м/с |
мг/м8 |
||||||
ветра, |
мость |
|
ра с |
|
|
|
|
|
|
румбы |
ветра, |
|
исхо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дящей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
струей |
|
|
|
|
|
|
С |
5,5 |
2,7 |
Ю |
790 |
|
1500 |
ет,о |
0,59 |
1,204 |
СВ |
3 ,6 |
1.9 |
ЮЗ |
1145 |
|
1145 |
68,2 |
0,95 |
0,516 |
В |
13,7 |
2,9 |
3 |
1500 |
|
790 |
136,3 |
1,82 |
0,206 |
юв |
19,5 |
3 ,2 |
СЗ |
1145 |
|
1145 |
120,0 |
0,95 |
0,495 |
ю |
4,6 |
2,2 |
С |
790 |
|
1500 |
62,7 |
0,59 |
1,048 |
юз |
8,7 |
2 ,9 |
СОВ |
1145 |
|
1145 |
90,6 |
0,95 |
0,592 |
3 |
19,3 |
4 ,0 |
в |
1500 |
|
790 |
136,0 |
1,82 |
0,284 |
сз |
25,1 |
4,5 |
ш |
1145 |
|
1145 |
132,3 |
0,95 |
0,630 |
Согласно данным табл. I , Домбровский карьер при наличии только источников непрерывного действия црактически не оказывает существен ного влияния на загрязнение округащ ей атмосферы. Максимальная кон центрация условной СО в исходящем из карьера воздухе ухе на верх ней бровке не превышает цредельно допустимую среднесуточную концент рацию для населенных пунктов ( СО = I мт/м3) .
На последних этапах отработки карьера, когда при производстве взрывных работ на нихних горизонтах пылегазовое облако за счет энер
гии взрыва ухе не будет выбрасываться |
за пределы зоны рециркуляции |
|
и затормохенной части |
постоянной массы струи, вредные примеси будут |
|
поступать из карьера, |
перемешавшись с |
атмосферой. В этом случае |
размеры санитарно-защитной зоны могут быть оцредедены по уравне
нию Г 3 J |
|
|
|
|
|
|
,, |
|
|
|
|
|
|
|
|
jС |
г |
|
|
|
|
|
(4) |
|
|
|
|
1 |
|
0,37 V |
в |
U |
С |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ср |
^/7ДАГ |
|
|||
|
X j - |
|
|
|
|
’ |
гр |
> |
|
|
|
где |
расстояние |
от |
карьера |
до сечения, где исходящий из карье |
|||||||
ра |
воздух |
|
разхихается |
до |
цредельно |
допустимой концентрации для на |
|||||
селенных |
пунктов С/7А К Ы), |
максимально разовая СПАК для СО рав |
|||||||||
на |
3 мг/м3 ; |
Or- |
- интенсивность |
(мг/с) |
поступления вредных газов |
||||||
из |
карьера |
после |
перемешивания пылегазового облака с внутрикарьер- |
ной атмосферой, |
& r |
г Сис% (2) Q |
(здесь СисХ(2)~ концентрация |
||||||||
условной СО (мг/м3) в |
исходящем из |
карьера |
воздушном потоке |
пос |
|||||||
ле перемешивания, |
^ и с х (г ) |
= |
/ |
К* ) • V г р |
- |
безразмерный |
|||||
параметр, характеразуадий положение внешней границы факела рас |
|||||||||||
пространения вредных цримесей от источника |
% |
-- ч |
? |
< ^ |
- |
||||||
угод раскрытия факела, |
град). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Согласно |
(2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где /с; , &1 - |
безразмерные |
величины, |
для нашего |
случая |
лу = 0,42, |
||||||
|
6 1 |
= 0,05; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L/; - |
минимальная скорость ветрового |
потока, |
при которой |
||||||||
|
естественные динамические силы преобладают над терми |
||||||||||
|
ческими, U1 в |
I |
м /с. |
|
|
|
|
|
|
||
При массовых взрывах на |
верхних горизонтах на |
последних |
этапах |
обработки месторождения, когда пылегазовое облако выбрасывается из чаши карьера, оно, постепенно разжижаясь, сносится ветром и непос редственно само оказывает воздействие на санитарно-гигаеничесную обстановку атмосферы населенных пунктов.
Считая форму пылегазового облака шарообразной, горизонтальное расстояние от места взрыва до сечения, где содержание вредных газов в облаке уже не будет цревышать максимальную разовую ПДК для насе
ленных |
ПУНКТОВ |
** |
иотлттстф пп эп'пп/чямпр.'пп |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5) |
|
где V |
- |
объем |
пылегазового |
облака на расстоянии х 2 от места |
взры |
||||||
ва, |
где |
средняя концентрация вредных газов в облаке за счет разжиже |
|||||||||
ния снизится до ПДК, |
м3 , VПАк = Ю6 6 Г А/С„Ак (здесь |
6Г - |
удельное |
||||||||
количество вредных газов, поступающее в |
пылегазовое |
облако |
цри |
||||||||
взрыве |
I т |
ЕВ, |
для Домбровского карьера |
6Г = 34 кг |
условной |
СО |
|||||
на I |
т |
ЕВ; |
А |
- максимальное количество ВВ, взрываемого в одном |
|||||||
блоке, |
т; в нашем случае А |
= 5 т , тогда |
УПАк = 56,667 млн.м8) ; |
||||||||
Ун |
- |
начальный объем сформировавшегося пылегазового облака, м3, |
|||||||||
согласно Г4 J , |
\ н |
= 4,4*Ю 4 |
• А и°8 = 250 тыб.м3. |
|
|
|
|||||
|
Значения параметров х 1 и |
х £9 вычисленные соответственно |
по |
||||||||
(4) |
и |
(5 ), приведены в табл. |
2. Из таблицы видно, что для условий |
Домбровского карьера максимальные размеры санитарно-защитной зоны (расстояние от контура карьера до сечения, где концентрация вред ных цримесей не превышает ПДК для населенных пунктов) определяются
Таблица 2 Размеры санитарно-защитвой зоны при различных видах
выделения вредных примесей из карьера
Борт карьера с исходящей |
JCj 9 м |
|
струей |
|
|
и |
720 |
1220 |
ЮЗ |
9Ю |
1540 |
3 |
660 |
1160 |
с з |
670 |
1080 |
с |
950 |
1400 |
СВ |
600 |
1160 |
в |
390 |
910 |
ш |
400 |
830 |
значениями х г и с учетом ведения взрывных работ на верхних ус тупах наветренного борта составляют для различных направлений 830-1540 м.
Снижение уровней загрязнения шружащей атмосферы и уменьше ние размеров санитарно-защитной зоны для уоловий Домбровского карьера могут быть достигнуты sa счет:
- цроизводства массовых взрывов в период максимальной актив ности ветра ежесуточно с К до 18 часов;
- рассредоточения взрывов по площади карьера, т .е . уменьше ния количества одновременно взрываемого БВ в блоке;
- |
производства массовых взрывов с учетом направления ветра |
||
на уступах подветренного |
борта; |
|
|
- |
использования ВВ с |
кислородных балансом, |
близким к нулю; |
- |
применения в качестве внутренней забойки |
скважин нейтрали- |
зирующвх веществ, например водных растворов-суспензий гашеной из вести из расчета 1 ,2 -1 ,4 г гашеной извести на I к г ВВ;
- рассеивания пылетзового облака свободными турбулентными струями вентиляторных установок общекарьерного проветривания;
- подавления вредных прьмесей в ш лаге зовых облаках паро- и водо-воздушными струями.
Следует отмен»! в, что решение задачи проветривания карьеров во ..логих случаях входот в противоречае с требованиями охраны окру жавшей с р е д ', г ’Е, к^п i нтвЕ-з'-эвость поступления вредных примесей из карьера прямо пропорциональна эффективности его проветривания.
Поэтому при внедрении мероприятий по общекарьерному воздухообмену следует отдавать предпочтение тем, которые обеспечивают не только вынос, но и подавление выделяющихся вредных примесей.
ШБЛИОГОМИЧВСКИЙ СПИСОК
1. Белоусов В.И. Естественное динамическое проветривание
карьеров / / ФШРПИ. 1985. Л 3 . |
С. 64-67. |
2 . Никитин В .С ., Битколов |
Н.З. Проветривание карьеров. М.: |
Недра, 1975. 256 с .
3 . Левинекий О.Б. Карьеры как источники загрязнения окружаю
щей среды / / Борьба с |
силикозом. М., 1986. Т. 10. С. 108-НО. |
4 . Никитин В .С ., |
Ватколов Н.З. Проектирование вентиляции в |
карьерах. М.: Недра, 1980. 171 с . |
|
УЖ 621.311.031:622.272 |
|
|
В.В. Яигилей |
МОДЕЛЬ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО СРОКА СЛУХЕЫ |
|
|
РУДНИЧНОГО СИЛОВОГО КАБЕЛЯ |
(Белорусский политехнический институт) |
В подземных выработках для питания электроприводов очистных Проходческих и транспортных средств применяются специальные гиб кие кабели. В процессе эксплуатации рудничные кабели подвергаются воздействию кусков обвалившейся породы, наездам транспортных
средств порезам рабочим инструментом, в них возникают сложные дефор мации, обусловленные механическими напряжениями кручения, изгиба, растяжения. Повышенные тепловыделения, процессы полимеризации и старения в диэлектрике, наличие высших гармоник снижают электри ческую прочность изоляции* При этом наблюдается истирание и разру шение изолирующего слоя, появление утечек электрического тока, излом отдельных проводников многоцроволочной жилы, петлеобразова ние и повреждение изоляции. Кроме того, из-за адгезии проводников и изоляционного слоя снижается гибкость кабеля.
На лбки х кабелях самоходных вагонов согласно требованиям безопасности допускается установка двух ремонтных муфт на ЮО м строительной длины. В соответствии с жесткими требованиями безопас ности и технической эксплуатации фактический срок службы кабеля