книги из ГПНТБ / Куликов В.П. Проветривание угольных разрезов

УДК 622.458

Куликов В. П., Рогалис Ю. П. Проветривание угольных разрезов. М., «Недра», 1973. 224 с.

В книге рассмотрено влияние отдельных факто­ ров на загрязнение атмосферы, подробно освещена роль термических и динамических сил в проветри­ вании разрезов, рассмотрен комплекс вопросов принудительного проветривания, приведены расчет­ ные формулы для определения дефицита энергии неустойчивости атмосферы разрезов, обстоятельно описаны существующие способы проветривания, при­ меняемые для этого агрегаты и установки.

Книга рассчитана на работников проектных, на­ учно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов и инженерно-технических работников горнодобывающей промышленности, а также может быть полезной студентам вузов.

Таблиц 35, иллюстраций 83, список литературы —

122 назв.

(б) Издательство «Недра», 1973

043(01)—73

П Р Е Д И С Л О В И Е

Характерной чертой современных открытых разра­ боток является увеличение объемов горной массы по всем основным отраслям горнодобывающей промыш­ ленности, что отражает как интенсификацию добычи полезных ископаемых открытым способом, так и про­ цесс вовлечения новых месторождений, отличающихся большой глубиной, в разработку открытым способом.

С переходом открытых горных разработок на глу­ бокие горизонты ухудшается воздухообмен, особенно при неблагоприятных метеорологических условиях в холодный период года. В глубокой части разрезов увеличивается повторяемость температурных инвер­ сий, при которых атмосфера приобретает естествен­ ную устойчивость, поскольку нижние слои воздуха оказываются более холодными и тяжелыми по срав­ нению с вышерасположенными. Поэтому, кроме спо­ собов и средств принудительного проветривания за­ стойных зон в разрезах, в книге освещены результаты изучения метеорологических условий и синоптических ситуаций, при которых ухудшается естественная аэра­ ция открытых работ и от которых зависит объем принудительного проветривания.

Наблюдения показали, что если на рудных карье­ рах (например, Сибайском) известные закономер­ ности по естественному проветриванию [7] проявляют­ ся удовлетворительно, то на угольных разрезах, осо­ бенно глубоких, возникает местный микроклимат как за счет иного, по сравнению с рудными карьерами, поглощения и отражения горными породами солнеч­ ного тепла, так и иного геотермического градиента горных пород, проявления мощных окислительных

3

инверсии и по результатам отбора из навалов проб газов, выделяющихся с 1 м2 горящих участков. По­ ступление СО составляет в среднем 6700 м3/сутки, снижаясь к моменту максимального подавления по­ жаров (осенью) до 2000 м3/сутки. Это позволяет счи­ тать эндогенные пожары основным источником за­ грязнения атмосферы СО в Коркинском разрезе.

Удельный выход СО с горящих участков, достига­ ет 0,01 м3/ч-м2, составляя в среднем 0,0012 м3/ч-м2.

Взрывные работы также дают довольно большое количество СО и окислов азота. При среднесуточном расходе ВВ в разрезе 20 т выделение вредных газов в пересчете на условную окись углерода составляет 800—1500 м3/сутки. Поэтому в периоды температур­ ных инверсий взрывные работы проводиться не должны.

Основными источниками выделения пыли непо­ средственно в разрезе являются переэкскавация, по­ грузка внутренних породно-угольных навалов и вскрышных пород, бурение скважин по углю и породе, погрузка угля на конвейеры, конвейерный транспорт угля.

Для оценки интенсивности внешних источников за­ грязнения внутрикарьериой атмосферы вредными га­ зами были обследованы наиболее крупные котельные, расположенные на прилегающей к разрезу террито­ рии. Работы выполнены по типовой общесоюзной ме­ тодике, регламентирующей конструкцию газозаборных трубок и порядок отбора проб из газоходов. Всего об­ следовано 24 котельных. По результатам анализов, а также по среднему расходу топлива этими котель­ ными и общему расходу угля, отпускаемого на отоп­ ление, подсчитано, что за сутки в атмосферу выбрасы­ вается около 3000 м3 окиси углерода.

Поступление в атмосферу сернистого газа уста­ новлено расчетным. путем в связи с отсутствием в нашем распоряжении соответствующих газоанализа­ торов. Согласно литературным данным [39], при. слоевом способе сжигания угля выгорает и поступает в атмосферу около 75% колчеданной и органической серы, содержащейся в угле.

На отопление котельным установкам отпускается с ЦОФ концентрат бурого угля с общим содержанием

7

серы 1,5%, в том числе сульфатной серы 0,05%, кол­ чеданной и органической серы 1,45%. Учитывая, что в отопительный сезон средний расход концентрата угля

всутки составляет 425 т, количество сжигаемой до сернистого газа элементарной серы будет 4,65 т/сутки, или 3500 м3/сутки сернистого газа.

Многочисленными исследованиями, выполненными

вСССР и за рубежом, установлено, что при темпе­ ратурных инверсиях атмосферный воздух приобретает естественную устойчивость, что ухудшает рассеивание вредных примесей в атмосфере, их концентрация в приземном слое резко возрастает [39].

Исследованиями НИИОГРа и других институтов установлено, что поступающие вместе с дымовыми газами твердые частицы и молекулы сернистого газа являются активными ядрами конденсации влаги, в присутствии которых значительно усиливается туманообразование в периоды неблагоприятной метеоро­ логической обстановки. При преобладающем юго-за­ падном ветре пылевые частицы дымовых газов зано­ сятся в разрез и вместе с молекулами сернистого газа способствуют туманообразованию и загрязнению внутрикарьерной атмосферы.

Внастоящее время для очистки дымовых газов от окислов серы институтом НИИОгаз и Гипрогазоочистка применительно к условиям мощных тепловых электростанций рекомендован ряд методов, однако их осуществление не вышло за пределы опытно-промыш­ ленных установок. Кроме того, сооружение сероулав­ ливающих установок и их эксплуатация требуют весьма значительных средств. Для котельных устано­ вок малой и средней мощности вопрос газоочистки также не решен.

Поэтому считается общепризнанным, что наибо­

лее радикальная мера устранения выбросов окислов серы и золы — использование в качестве топлива в котельных установках природного газа, особенно в периоды неблагоприятной метеорологической об­ становки.

Наиболее интенсивным источником внешнего за­ грязнения Коркинского разреза пылью являются обогатительная фабрика и склад угля (47,6 мг/м3), расположенные в непосредственной близости от верх­

8

ней бровки борта со стороны господствующих ветров [73]. Сильно запыленный воздух поступает в разрез также летом при юго-восточном ветре, который зано­ сит пыль с терриконика (5 мг/м3). При южном ветре, заносящем пыль с автомобильного шоссе, запылен­ ность в летний период составляет 2,4 мг/м3, тогда как зимой она значительно ниже: 0,5—1,6 мг/м3. Усиление ветра с 2—3 до 5—7 м/с приводит к заметному уве­ личению заноса пыли с автомобильного шоссе. При северо-западном ветре, также заносящем пыль с ав­ томобильного шоссе, концентрация пыли составляет 0,5—0,7 мг/м3, при северном ветре — в среднем

0,3 мг/м3.

Значительное загрязнение воздуха пылью и газами наблюдается на угольных разрезах Кузбасса, особен­ но при работе автотранспорта в зимний период года при малой скорости ветра.

Пыль взметывается также с поверхности разреза (рабочих и нерабочих площадок, откосов уступов, железнодорожных путей, и автомобильных дорОг), причем основная масса пыли не витающая, а осев­ шая. Наблюдения показали, что даже при отсутствии каких-либо работ в разрезе, но при наличии ветра атмосфера его запыляется. С увеличением скорости ветра возрастает и запыленность воздуха в разрезе. Ожидаемую запыленность на рабочем месте можно определить по формуле

где Nо — запыленность воздуха, поступающего в раз­ рез, мг/м3; w — удельная взметываемость пыли, мг/с-м2; а — расстояние от верхней бровки разреза до рабочего места по направлению ветра, м; b — высота облака пыли, м; v — скорость ветра, м/с.

Значительно снизить взметываемость пыли с бор­ тов разреза и таким образом уменьшить объем работ по принудительному проветриванию можно укрепле­ нием верхнего слоя связывающими материалами, на­ пример орошением 0,01—0,1%-ным раствором поли­ акриламида. Однако применение полиакриламида не­ рационально там, где образующаяся корка быстро

9