3.2 Визначення розмірів зон негативного впливу гірничого підприємства на природне навколишнє середовище

Для визначення зони впливу кар'єрів на склад атмосфери прилеглих до них зон пропонується методика О Б. Левінського.

Розрахунок виконується студентом одночасно за двома варіантами викидів забруднюючих речовин (NO₂, СО). При роботі кар'єру в період між масовими виробничими вибухами, фактичний розмір забрудненої зони, прилеглої до кар'єру, визначається за формулою:

X = 2,66g_k/ (с_gΨ_грLV_o)b/ Ψ_гр , м, де (28)

g_k - інтенсивність утворення шкідливих домішок кар'єром у довкілля, мг/с (для першою варіанту розрахунку використовується значення формули 7, для другого – формули 9);

с_g - граничнодопустима концентрація шкідливих домішок, мг/м³ (С ^NO2 = 5 мг/м³, С ^CO = 20 мг/м³);

Ψ_гр – безрозмірний параметр, чисельно рівний тангенсу бічного кута розкриття факела поширення домішок.

Значення Ψ_гр вибираємо залежно від схеми провітрювання кар'єру.

При рециркуляційній схемі провітрювання Ψ_гр = 0,122V + 0.22.

L – середня протяжність кар'єру по поверхні, в напрямі, перпендикулярному напряму вітру, 600 м;

V_O – швидкість вітру на поверхні кар'єру, 4,9 м/с;

V – швидкість повітряного потоку джерела, 3,8 м/с;

b – середня ширина кар'єру по поверхні, м.

Середню ширину кар'єру визначаємо за формулою 29:

b = Q /(LV_O), м, де (29)

Q – витрата повітря на провітрювання кар'єру, м/с.

При рециркуляційній схемі витрати повітря на провітрювання кар'єра визначаємо за формулою 30:

, м³/с, де (30)

Н – глибина кар'єру, 50,3 м;

β, γ – відповідно кути відкосу підвітряного та навітряного бортів кар'єру, в градусах; β = 12°; γ = 28°

р = L_H/ Н - коефіцієнт пропорційності між L_H і Н.

L_H – протяжність кар'єру низом, в супутньому вітру напрямку, 329 м.

2.6. Електромагнітний, шумовий і вібраційний вплив технологічного, транспортного та енергетичного обладнання на природне середовище

Шум: поняття і характеристика.

Шум – це коливання частинок навколишнього середовища різної частоти, сили, висоти, тривалості, що сприймається органами слуху людини як небажані сигнали.

Інтенсивність шуму виміряється у ватах на квадратний метр. Мінімальна інтенсивність звуку, що сприймається вухом, називається порогом чутності. Верхньою границею інтенсивності звуку, що людина ще здатна сприймати, називається порогом болючого відчуття. Поняття інтенсивності і голосності шуму хоча і приймається в побуті за синоніми, однак не зовсім тотожні.

Відчуття шуму залежить не тільки від рівня звукового тиску, але також від спектрального складу гармонійних коливань. З обліком цього виділяють наступні октавні смуги середньо геометричних частот - 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

В октавній смузі частот нижня частота f у два рази менше верхньої f; октави характеризуються середньо геометричною частотою. Вплив шуму на організм людини залежить також від його тимчасових характеристик. Встановлено, що шум володіє "кумулятивною" властивістю, що полягає в тому, що безупинні, періодичні чи навіть епізодичні шумові роздратування сумуються в людському організмі, призводячи до негативних біологічних наслідків.

Шум у заводських цехах і інших приміщеннях часто породжується не гармонійними хвильовими коливаннями повітря, а вібрацією металевих конструкцій. Вплив цих вібрацій викликає в людини стомлюваність, поразка центральної нервової системи, слухового, вестибулярного й опорно-рухового апаратів. 8

Вібрації з частотами 6-12 Гц (близькими до частот власних коливань людського організму) особливо небезпечні для здоров'я людей. Якщо виробничий шум нормується по припустимих рівнях звукового тиску, то вібрація нормується по рівнях коливальних швидкостей в октавних смугах частот. Залежно від фізичної природи шуми можуть бути:

• механічного походження, які виникають при вібрації поверхонь машин і обладнання, а також при поодиноких або періодичних ударах в з'єднаннях деталей або конструкціях в цілому;

• аеродинамічного походження, які виникають внаслідок процесів, що відбуваються в газах (вихрові процеси; коливання робочого середовища, зумовленого обертанням лопаточних коліс; пульсації тиску при русі в повітрі тіл з великими швидкостями; витоки стиснутого повітря, пари або газу);

• електромагнітного походження, які виникають внаслідок коливань елементів (ротора, статора, сердечника, трансформатора та інших) електромеханічних пристроїв під дією змінних магнітних полів);

• гідродинамічного походження, які виникають внаслідок процесів, що протікають в рідинах (гідравлічні удари, кавітація, турбулентність потоку тощо).

Джерела шуму на підприємствах гірничодобувного комплексу

Причинами інтенсивного шумового забруднення є підземні і відкриті гірські розробки. У підземних розробках шум, поглинаючись масивами порід, як правило, цілком локалізується в межах однієї чи комплексу виробок. Виникаючий у відкритих виробленнях шум розповсюджується по повітряному середовищу на значні території прилягаючої місцевості. Інтенсивн ість шумового ефекту в підземних гірським виробках збільшується за рахунок їх невеликих розмірів і багаторазового відображення звукових хвиль від поверхонь породних масивів. Могутніми джерелами виробничого шуму на поверхні є стаціонарні і пересувні енергетичні і технологічні машини й установки, транспортні засоби і деякі технологічні процеси. Найбільш високими рівнями шуму характеризуються підривні роботи. У процесі підземної розробки при вибуховому відбою люди віддаляються на значні відстані від вибою, а при масових вибухах виходять на поверхню.

При виробництві відкритих робіт особливо високі шумові імпульси, причому вони розповсюджуються на великі відстані, спостерігаються при масових вибухах. Шум при виробництві вибухового вторинного дроблення звичайно локалізується в межах кар'єру, погіршуючи проте умови праці на робочих місцях. Шум, вироблений працюючими у відкритих гірських виробленнях і на поверхні машинами й установками, має значно меншу інтенсивність, однак він довгостроково впливає на працюючих.

На організм людини сильно впливають голосні і переривчасті звуки інтенсивністю більш 70 дб в октавах високих частот.

Особливо слід зазначити, що виконання робіт при розробці родовищ корисних копалин сполучено з виникненням у повітряному середовищі ударних повітряних хвиль (УПВ). Вони формуються, крім того, при вибухах метаноповітряних і пилових сумішей і при обваленні порід і підземних гірських виробок.

Основними характеристиками УПВ є тиск хвилі, швидкість поширення і час впливу . При вибуху невеликих зарядів ПР тривалість впливу УПВ на людину виміряється мілісекундами і носить імпульсний характер, від якого при тиску до 10 кПа люди практично не отримують ушкоджень. При тиску від 20 до 40 кПа виникають контузії, що проявляються в запамороченнях і головних болях, при більш високих тисках можуть мати місце розриви барабанних перетинок. При дії УПВ понад 20 мс, що характерно для вибухів великих зарядів ПР, виконаних на значних відстанях від місця сприйняття становить небезпеку не тільки тиск, але і швидкість повітряного потоку, що переміщується за фронтом хвилі.При тиску 20 кПа ця швидкість перевищує 40 м/с, люди одержують травми при падінні. В гірничій промисловості вентиляції гірничих виробок належить особлива роль. Для вентиляції шахт, тунелів, рудників широко застосовуються вентилятори спеціального призначення досить великої потужності і які мають високі шумові характеристики. Особливо великий шум на гірничих підприємствах створюють компресорні станції. При роботі стаціонарних компресорних станцій проникнення шуму в навколишнє середовище відбувається через отвори всмоктувальних і вихлопних повітроводів, а в компресорних установках, які переміщаються, крім того, має місце ще шум двигуна і корпусний шум.

Надзвичайно великий шум створюють газові струмені. На гірничих підприємствах це в першу чергу пов'язано з роботою термогазоструминних різаків та термовідбійників, верстатів вогневого буріння.

Розробка комплексу заходів по зниженню рівня шуму

Розрізняють два види шумів — повітряний і структурний. Повітряний шум поширюється в повітрі від джерела виникнення до місця спостереження, структурний шум випромінюється поверхнями будівельних конструкцій (стіни, перекриття, перегородки), які коливаються в звуковому діапазоні 20-20000 Гц.

Для зменшення рівня шуму може бути здійснений ряд заходів:

1. Зменшення рівня звукової потужності (РЗП) джерела шуму, що в умовах експлуатації досягається заміною шумливого, застарілого обладнання, а при проектуванні - вибором обладнання з кращими шумовими характеристиками, правильним розрахунком режимів його роботи тощо.

2. Правильна орієнтація джерела шуму або місця випромінювання шуму відносно розрахункових точок для зниження показника направленості. З цією метою пристрої для забору і викиду повітря та газоповітряної суміші аеродинамічних установок потрібно улаштовувати так, щоб випромінювання шуму йшло в протилежну сторону від житлових будинків та громадських споруд.

3. Розміщення джерела шуму на можливому віддаленні від розрахункової точки або, навпаки, житлової забудови від підприємства, тобто завдяки проведенню комплексу архітектурно-планувальних заходів.

4. Використання засобів звукопоглинання при виконанні акустичної обробки шумних приміщень, через вікна яких шум випромінюється в атмосферу.

5. Зменшення шуму на шляху його поширення від джерела до розрахункової точки, яке може бути досягнуто шляхом реалізації таких заходів:

• використання засобів звукоізоляції шляхом застосування таких матеріалів і конструкцій для зовнішніх стін, вікон, воріт, дверей, трубопроводів і комунікацій, які можуть забезпечити потрібну звукоізоляцію;

• влаштування спеціальних боксів і звукоізолювальних кожухів при розміщенні шумового обладнання;

• використання екранів, які служать перепоною поширенню звуку від обладнання, розміщеного на території гірничого підприємства;

• використання засобів віброізоляції та вібродемпфірування;

• встановлення глушників шуму у повітроводах, каналах і газодинамічних трактах, випробувальних боксів, компресорів і вентиляторів тощо.

6. Проведення організаційно-технічних заходів, пов'язаних з виконанням своєчасного ремонту, мащення машин і обладнання.

7. Обмеження і повна заборона проведення шумних робіт і експлуатацію найінтенсивніших джерел шуму в нічний час.

Звукопоглинання і звукоізоляція часто ототожнюють, хоч між ними є принципова різниця, яку і необхідно враховувати при розв'язанні практичних питань боротьби з шумом. Звукоізолюючі конструкції призначені для зменшення проникнення шуму в приміщення, яке ізолюється, або на територію житлової забудови від джерела, розміщеного в сусідньому приміщенні або відкритому просторі. Акустичний ефект таких конструкцій в основному зумовлений відбиттям звуку від їх поверхонь, виготовлених із щільних твердих матеріалів (бетон, цегла, сталь та інші).Звукопоглинаючі матеріали і конструкції служать для поглинання звуку як в приміщенні самого джерела шуму, так і в приміщеннях, які ізолюються від шуму. У останньому випадку методи звукопоглинання і звукоізоляції використовуються спільно. Звукопоглинальні матеріали на відміну від звукоізоляційних – це пористі і пухкі волокнисті матеріали типу ультратонкого скляного і базальтового волокна, мінеральної вати і плит на її основі, капронового волокна, спеціальних акустичних плит та інших.Процес поглинання звуку відбувається внаслідок перетворення звукової енергії в теплову. Падаючі на звукопоглинальну конструкцію звукові хвилі зумовлюють коливання повітря у вузьких порах матеріалу. Внаслідок в'язкості повітря ці коливання супроводжуються тертям і перетворенням кінетичної енергії в теплову.

Підвищений шум в навколишньому середовищі часто створюється при роботі вентиляційних, компресорних і газотурбінних установок, систем скидання стиснутого повітря, стендів для випробування різних двигунів та інших джерел аеродинамічного походження. Зниження цього шуму здійснюється глушниками, які встановлюються в каналах, трубопроводах, повітроводах.Залежно від принципу дії глушники поділяють на абсорбційні, реактивні (рефлексні) і комбіновані. Зниження шуму в абсорбційних глушниках відбувається завдяки поглинанню звукової енергії у використовуваних для них звукопоглинальних матеріалах, а в реактивних глушниках - внаслідок відбиття звуку назад до джерела.Комбіновані глушники мають властивість як поглинати, так і відбивати звук. Як відомо, звук поділяється на три категорії: інфразвук (20 Гц, 10 дБ), акустичний звук (10... 19 дБ), ультразвук, або високий звук (понад 90 дБ).

Зниження шумового забруднення повітряного середовища забезпечують рослинні насадження, створюючи так називану "акустичну тінь". Інтенсивність зниження рівня шуму залежить від ширини смуги шумозахисних насаджень, а також від дендрологічного складу і "конструкції" посадок. Смуга насаджень шириною 25 м сприяє зниженню рівня шуму на 10-12 дб, при цьому хвойні породи дерев переважніше листяних.

Вібрація: поняття і характеристика

Вібрація – це механічні коливання твердого тіла. Вібрацію поділяють на природну та штучну. Джерелами природної вібрації є землетруси, що викликаються природними чинниками. Джерелами штучної вібрації є промисловість, транспорт.

За способом передачі на тіло людини розрізняють загальну та місцеву (локальну) вібрації. Загальна вібрація передається на тіло людини, яка сидить або стоїть, переважно через опорні поверхні – сидіння, підлогу. Локальна вібрація передається через руки працюючих при контакті з ручним механізованим інструментом, пристроями керування машинами та обладнанням. Можлива також одночасна дія загальної та локальної вібрації. Наприклад, при роботі на дорожнобудівельних машинах на руки передається локальна вібрація від пристроїв керування, а на все тіло – від машини чи сидіння.

За часовою характеристикою розрізняють: постійну вібрацію, для якої спектральний і коректований за частотою параметр на протязі часу спостереження змінюється не більше, ніж у 2 рази (на 6 дБ); непостійну вібрацію, для якої ці параметри на протязі часу спостереження змінюються більше, ніж у 2 рази (на 6 дБ).

Джерела вібрації на підприємствах гірничодобувного комплексу

Вібрації у промисловості виникають, зазвичай, при роботі машин та механізмів, які мають неврівноважені та незбалансовані частини, що обертаються чи здійснюють зворотно поступальний рух. До такого устаткування належать оброблювальні, штампувальні верстати, електро- та пневмоперфоратори, електроприводи, компресори. У техніці розрізняють корисну та шкідливу вібрації. Корисна вібрація збуджується навмисно спеціальними вібраційними пристроями та машинами, наприклад, для проведення масажу, під час укладання бетону, трамбування тощо. Шкідлива вібрація виникає спонтанно під час роботи будь-яких механізмів.

Значення вібрацій як фактора забруднення природного середовища залежить від їхньої потужності та частоти. Слабкі вібрації помітної шкоди біоті й довкіллю не завдають. Навпаки, в деяких випадках вони стимулюють розвиток рослин і тварин, використовуються в медицині, як вже згадувалося, для масажу. Сильні вібрації, як шкідливі, так і корисні, з екологічного погляду, негативно впливають на довкілля і біоту, у тому числі на людину.

Тривалі вібрації завдають великої шкоди здоров’ю людини – від сильної втоми до змін багатьох функцій організму: порушення серцевої діяльності, нервової системи, спазмів судин, деформації м’язів, струсу головного мозку тощо. Особливо небезпечна вібрація з частотою, яка є резонансною з частотою коливання окремих органів чи частин тіла людини, що може призвести до їх пошкодження.

Тривала дія вібрації може спричинити професійне захворювання – вібраційну хворобу. Одним з основних джерел шумоперетворення є вібрація. Поняття „шум" і „вібрація" взаємопов'язані, вони згубно діють на здоров'я людей, а тому в нашій країні чинні затверджені норми захисту від вібрації. Ці норми є обов'язковими для всіх міністерств, відомств, організацій, що проектують, виготовляють і експлуатують обладнання, яке є джерелом інфразвуку.

Методи та засоби захисту від вібрації

Для виключення впливу вібрацій на довкілля, необхідно реалізувати заходи щодо їх зниження перш за все в джерелі виникнення. Якщо знизити вібрації в джерелі виникнення не є можливим, то використовують методи зниження вібрації на шляхах поширення: віброгасіння, віброізоляція або вібродемпфірування.Використання віброгасіння пов'язано зі збільшенням реактивної частини імпедансу коливальної системи. Віброгасіння реалізується при збільшенні ефективної жорсткості і маси корпусу машин або станин верстатів внаслідок їх об'єднання в єдину замкнену систему з фундаментом за допомогою анкерних болтів або цементної підливки. З цією метою відносно малогабаритне інженерне обладнання житлових будинків встановлюється на опірні плити і віброгасні основи.

У обладнання на фундамент потребують великих витрат часу і призводять до неминучої порчі дорогих покрить підлог. В зв'язку з цим на етапі експлуатації промислових комплексів використовують переважно встановлення обладнання без фундаменту безпосередньо на віброізолюючі опори. Такий метод дає можливість забезпечити будь-який ступінь віброізоляції обладнання. Встановлення на віброізолюючі опори технологічного та інженерного обладнання здешевлює його монтаж, виключає порчу обладнання і знижує рівень шуму, який супроводить інтенсивні вібрації. Такі опори можуть застосовуватись також і при наявності фундаментів: або між джерелом вібрації (машиною) і фундаментом, або між фундаментом і ґрунтом. Як віброізолятори можна використовувати гумові або пластмасові прокладки, одиночні або згруповані циліндричні пружини, листові ресори, комбіновані та пневматичні віброізолятори.

Електромагнітні випромінювання:поняття і характеристика

Електромагнітне випромінювання виникає під впливом електромагнітного поля (ЕМП) природного походження (природний фон): електричного й магнітного поля Землі, космічного електромагнітного випромінювання, насамперед того, що генерується Сонцем. Природа електромагнітного випромінювання пов’язана з вихровими електричними й магнітними полями. Внаслідок того, що ці поля нероздільно пов’язані між собою, вони отримали назву електромагнітних. У період науково-технічного прогресу людство створювало і дедалі ширше використовувало штучні (антропогенні) джерела ЕМП. У наш час ЕМП антропогенного походження значно перевищують природний фон і є тим несприятливим чинником, вплив якого на людину та довкілля рік за роком зростає. Дана форма забруднення пов'язана з порушенням електромагнітних властивостей навколишнього середовища. До основних джерел відносяться лінії електропередач, радіо і телебачення, деякі промислові установки.

Штучні і природні електромагнітні поля впливають на здоров'ї і стан людини. Проте це питання ще недостатньо вивчений. З дією електромагнітних полів і мікрохвильових випромінювань пов'язують збільшення народження дітей з синдромом Дауна, зростання онкологічних захворювань, особливо пухлини мозку.

Поряд досліджень встановлено, що електромагнітні поля і мікрохвильове випромінювання ушкоджують перш за все два типи тканин: тканини головного мозку і тканини, що активно ростуть (зокрема, тканини ембріонів, що розвиваються, маленьких дітей і ракових пухлин).

Ступінь дії електромагнітних полів (ЕМП) визначається часом дії і рівнем індуктивності ЕМП, залежним від відстані до джерела. Так, зростання онкологічних захворювань пов'язують з дією магнітних полів ліній електропередач, індуктивність яких складає всього 3 мГн. Вибирання засобів захисту від ЕМП промислових джерел багато в чому визначається їх частотними характеристиками. У джерела ЕМП розрізняють ближню (індукції) і дальню (випромінювання) зони дії. Перша реалізується на відстані, що не перевищує шостої частини довжини хвилі, де ЕМП ще не сформувалося.

Методи та засоби захисту від електромагнітних конструкцій

Основним способом захисту від ЕМП є захист відстанню. Будівельні конструкції володіють екранізуючою здатністю. Напруженість електричного поля в будівлях, що знаходяться в санітарно-захисних зонах високовольтних ліній напругою 330...500 кВ і що мають неметалічну крівлю, можна понизити, встановивши на даху цих будівель заземлену в двох місцях металічну сітку.