Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аэрология горных предприятий. В 2 частях. Ч.1. Аэрология карьеров. Ч.2. Вентиляция. Методические указания
.pdf
МИНОБРНАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тверской государственный технический университет»
(ТвГТУ)
КафКафедра горного дела, природообустройства и промышленной экологии
промышленной экологии
Г.Е. Столбикова, А.В. Купорова
АЭРОЛОГИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
ЧАСТЬ 1. АЭРОЛОГИЯ КАРЬЕРОВ
ЧАСТЬ 2. ВЕНТИЛЯЦИЯ ШАХТ
Методические указания к практическим занятиям
для студентов 5-го курса специальности 21.05.04 Горное дело
специализации Открытые горные работы
Тверь 2025
УДК 62:331.45(075.8)
ББК 33:65.247я7
Рецензент – канд. техн. наук доцент кафедры ТМО Копенкина Л.В.
Столбикова Г.Е., Купорова А.В. Аэрология горных предприятий: в 2 ч.
Часть 1. Аэрология карьеров. Часть 2. Вентиляция: методические указания
Тверь: Тверской государственный технический университет, 2025. 60 с.
Даны основные формулы и примеры решения задач, а также варианты
для самостоятельных расчетов. В помощь студентам для решения задач указана
соответствующая литература.
Обсуждены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Горное
дело, природообустройство и промышленная экология» (протокол № 7 от
3 июня 2025 г.).
Тверской государственный
технический университет. 2025
Столбикова Г.Е., Купорова А.В., 2025
2
ЧАСТЬ 1 . АЭРОЛОГИЯ КАРЬЕРОВ.
3600
)1(
1
ЧУДО
ПqКК
Влажность
До 0,5
0,5-1,0
1,0-3,0
3,0-5,0
5,0-7,0
7,0-8,0
8,0-9,0
9,0-10
>10
КO
2,0
1,5
1,3
1,2
1,0
0,7
0,3
0,2
0,1
Скорость ветра, м/с
До 2
2-5
5-7
7-10
К1
1,0
1,2
1,4
1,7
Практическое занятие № 1
Расчёт выбросов вредных веществ неорганизованными источниками
К неорганизованным источникам загрязнения атмосферы карьера на
предприятиях горной отрасли относятся породные отвалы, открытые склады
полезных ископаемых, буровзрывные и погрузочно-разгрузочные работы,
карьерный транспорт и др.
1.1. Породные отвалы
Выбросы твёрдых частиц в атмосферу карьера отвалами определяется как
сумма выбросов при формировании отвалов и при сдувании частиц с их
поверхности.
Количество твёрдых частиц, выделяющихся при формировании отвалов,
определяется по формуле:
М
Ф
О
= КО·К1·q
О
·П· (1 - ) 106, т/год (1.1)
УД
где КО – коэффициент, учитывающий влажность материала (табл.1);
К1- коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл.2);
О
q
– удельное выделение твёрдых частиц с 1 м3породы, подаваемой в отвал,
УД
г/м3(табл.3);
П – количество породы, подаваемой в отвал м3/год;
- эффективность применяемых средств пылеподавления (определяется
экспериментально или принимается по справочным данным), дол.ед.
Для расчёта нормативов ПДВ количество выделяющихся твёрдых частиц
при формировании природных отвалов определяется по формуле:
N
О
Ф
= М
НОМ
Ф
=
, г/с, (1.2)
где ПЧ – максимальный объём породы, поступающий в отвал за час, м3/ч.
Таблица 1
Зависимость величины КOот влажности материала
Зависимость коэффициента К1 от скорости ветра Таблица 2
3
Таблица 3
Наименование оборудования
Удельные выделения твёрдых частиц,
q
УД
О
, г/м3
Образование плоских отвалов
Драглайн Эш 15/90, 20/90
18
Драглайн ЭШ 10/70
26,6
Драглайн ЭШ 4/40, 6/45, 5/45
64
Отвалообразователь ОШР 2 5250/190
2,7
Бульдозер
5,6
Разгрузка автосамосвала
10
Разгрузка думпкара
10
O
C
O
C
Удельные выделения твёрдых частиц при формировании отвалов
Количество твёрдых частиц, сдуваемых с поверхности породных отвалов,
определяется по формуле:
М
= 86,4 КOК1К2SOWOγ (365 – TC)(1 - ), т/год (1.3)
где К2- коэффициент, учитывающий эффективность сдувания твёрдых частиц
и численно равен:
1,0– для действующих отвалов;
0,2 – в первые три года после прекращения эксплуатации;
0,1 – в последующие годы до полного озеленения отвала;
SO - площадь пылящей поверхности отвала, м2;
WО- удельная сдуваемость твёрдых частиц с пылящей поверхности отвала
(принимается равной WO= 0,1×106кг/м2с);
γ – коэффициент измельчения горной породы, принимается равным 0.1;
ТC- годовое количество дней с устойчивым снежным покровом.
Для расчёта нормативов ПДВ количества сдуваемых с поверхности
породных отвалов твёрдых частиц определяется по формуле
М
= КOК1К2SOWOγ (1 - ) 103, г/с (1.4)
Пример
Определить массу выбросов вредных веществ при формировании отвалов
и при сдувании твёрдых частиц с их поверхности, а также
нормативы ПДВ при этих же случаях при следующих условиях: влажность
материала 4 кг/кг, скорость ветра 3 м/с, формирует отвал Драглайн ЭШ 10/70,
количество пород, подаваемых в год 1 000 000 м3/год. Эффективность
применяемых средств пылеподавления 0,2. Площадь пылящей поверхности
отвала 3000 м2.
4
3600
)2,01(1146,262,12,1
O
C
C
O
Решение
1 – при формировании отвала:
1). Количество твёрдых частиц
Ф
М
= 1,2·1,2·26,6·106(1- 0,2)·106= 30,6 т/год
О
2). Максимальный объём породы, поступающий в отвал за час
ПЧ = П/ 365·24 = 1000000/365·24 = 114 м3/ч
3). Норматив ПДВ твёрдых частиц
N
О
Ф
= М
Ф
=
О
0,97 г/с
2 – при сдувании с поверхности породного отвала
1). Количество твёрдых частиц
М
= 86,4·1,2·1,2·1·3000·0,1·106·0,1(365 – 150)(1 – 0) = 0,8 т/год
2). Норматив ПДВ твёрдых частиц
N
С
О
= М
= 1,2·1,2·1·3000·0,1·0,1 ·106·1·103= 0,0432 г/с
1.2. Открытые склады полезного ископаемого
1.Выбросы твёрдых частиц в атмосферу открытыми складами определяется как
сумма выбросов при формировании складов и при сдувании с их поверхности.
Количество твёрдых частиц, выделяющихся в процессе формирования
открытых складов ПИ, определяется по формуле
М
Ф
= КОК1К4К5q
СК
СК
ПГ(1-ή)·10-6, т/год (2.1)
УД
где КО – коэффициент, учитывающий влажность ПИ, принимается в
соответствии с данными табл. 1;
К4 – коэффициент, учитывающий местные условия, степень защищенности
склада от внешних воздействий (принимается в соответствии с данными табл.
4;
К5 – коэффициент, учитывающий высоту пересыпки материала (принимается в
соответствии с данными табл.5;
СК
Q
– удельное выделение твёрдых частиц с 1 тонны полезного ископаемого,
УД
поступающего на склад, г/т (для угля принимается равным 3,0 г/т);
ПГ – количество ПИ, поступающего на склад, т
5
Таблица 4
Местныеусловия
Склады,хранилища,
открытые
а) с 4-х
сторон
б) с 3-х
сторон
в) с 2-х
сторон
полностью
г) с 2-х
сторон
частично
Д) с 1-й
стороны
К4
1,0
0,8
0,6
0,5
0,1
Высота
падения
материала
0,5
1,0
1,5
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
К5
0,4
0,5
0,6
0,7
1,0
1,5
2,0
2,5
3600
)1(
541
Ч
СК
УДО
ПqКККК
Значение К4, учитывающего местные условия
Таблица 5
Значения К5, учитывающие высоту пересыпки материала
1. Для расчёта нормативов ПДВ количество твёрдых частиц, выделяемых в
процессе формировании склада ПИ, определяется по формуле
М
СК
Ф
=
, г/с, (2.2)
где ПЧ – максимальное количество ПИ, поступающее на склад за час, т/ч.
2. Количество твёрдых частиц, сдуваемых с поверхности открытых складов
ПИ, определяется по формуле
СД
М
= 31,5КОК1К4К6WШφSШ(1-ή)103, т/год, (2.3)
СК
где К6 – коэффициент, учитывающий профиль поверхности складируемого
материала и определяемый как отношение S
ФАКТ/SШ
.
Значение К6 колеблется в пределах 1,3 -1,6 в зависимости от крупности
материала и степени заполнения склада;
S
– фактическая поверхность склада, м2;
ФАКТ
SШ – площадь основания штабелей, м2);
WШ – удельная сдуваемость твёрдых частиц с поверхности штабеля ПИ
[(принимается равной 1,0·10-6 кг/(м2·с)];
φ – коэффициент измельчения горной массы (принимается равным 0,1).
3. Для расчёта нормативов ПДВ количество твёрдых частиц, получаемых
при сдувании с поверхности складов ПИ, определяется по формуле
М
СД
= КОК1К4К6WШφSШ(1- ή)103, г/с. (2.4)
СК
6
Пример (вар.13)
Исходные данные:
Склад открыт с 2-х сторон полностью
Высота падающего материала Н = 1.0 м
Годовая пересыпка Пг=180 000 т/год
К6 =1,6
Площадь основания штабеля SШ = 150 м
2
Влажность угля W = 0,5 кг/кг
Скорость ветра V = 8 м/с
Решение
1 –при формировании склада
Количество твёрдых частиц, выбрасываемых в атмосферу при
формировании склада
М
Ф
= 2·1,7·0,6·0,5·3,0·180000(1-0,2)·10-6 = 0,44т/год
СК
Расчёт нормативов ПДВ в процессе формирования склада ПИ
М
СК
ПДВФ
= [ 2·1,7·0,6·0,5·3·37,5 ·(1 – 0,2)]/3600 = 0,0255 г/с
ПЧ = 180000/(300·16) = 37,5 т/ч
3–при сдувании с поверхности склада (штабелей ПИ)
Количество твёрдых частиц, сдуваемых с поверхности открытых складов
ПИ
М
СД
= 31,5·2·1,7·0,6·1,6·1·10-6·0,1·150·(1-0,2)·103 = 1,233 т/год
СК
Расчёт нормативов ПДВ сдуваемых твёрдых частиц с поверхности
складов ПИ
СК
ПДВСД
= 2·1,7·0,6·1,6·0,1·1·10-6·150·(1- 0,2)·103 = 0,039 г/с
М
1.3. Взрывные работы
Загрязнение атмосферного воздуха при взрывных работах происходит за
счёт выделения вредных веществ из пылегазового облака и выделения газов из
взорванной горной массы.
Пылегазовое облако – мгновенный залповый неорганизованный выброс
твёрдых частиц и нагретых газов, включая оксид углерода и оксиды азота.
Взорванная горная масса – постоянно действующий в течение периода её
эксплуатации неорганизованный источник выброса оксида углерода.
7
Расчёт количества вредных веществ (твёрдые частицы, оксид углерода,
..
*1000
МГ
V
A
∆
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Аммонит
0,141
0,088
0,069
0,061
0,058
0,057
0,058
0,060
0,063
∆
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
Аммонит
0,067
0,072
0,079
0,086
0,94
0,104
0,116
0,129
∆
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
Аммонит
0,104
0,076
0,056
0,040
0,030
0,022
0,016
0,012
0,008
0,006
∆
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,0
Аммонит
0,004
0,003
0,002
0,002
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
оксиды азота), выбрасываемых с пылегазовым облаком за пределы карьера при
производстве одного взрыва, определяется по формуле
МB= К ·q
В
·A(1 - ), т, (3.1)
УД
где К – безразмерный коэффициент, учитывающий гравитационное оседание
вредных веществ в пределах карьера (для твёрдых частиц К = 0,16; для газов –
1,0);
В
q
– удельное выделение вредных веществ при взрыве 1 т взрывчатых
УД
веществ (ВВ), т/т;
А – количество взорванного вещества, т;
- эффективность средств пылеподавления, дол. Ед.
При производстве взрывных работ с применением средств
пылеподавления могут быть приняты следующие значения η:
при гидрозабойке скважин η = 0,6 для твёрдых частиц и 0,85 для газов;
при гидрогелевой забойке – соответственно 0,50 и 0,85;
для обводнённых скважин 0,5 для твёрдых частиц.
В
Для определения значений q
УД
предварительно рассчитывается удельный
расход ВВ на 1 м3 взорванной массы по формуле
=
, кг/м3, (3.2)
где VГМ – объём взорванной горной массы, м3.
Значения q
В
твёрдых частиц и оксида углерода для различных ВВ с
УД
учётом их удельного расхода приведены в таблицах 6 и 7. Для оксидов азота
в
q
принимается равным 0,0025 т/т.
уд
Таблица 6
Удельное выделение твёрдых частиц для различных ВВ (для аммонита)
Таблица 7
Удельное выделение углерода на 1 т ВВ при взрывных
работах (для аммонита)
Количество выделяющегося из горной массы после взрыва оксида
углерода СО следует принимать равным 50% от его выброса пылегазовым
облаком
М
СО
ГМ
= 0,5 М
СО
. (3.3)
В
8
Количество выделяющихся из горной массы после взрыва твёрдых частиц
B
CO
B
NO
X
и оксидов азота принимается равным нулю.
Пример
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Количество взорванного ВВ А = 400 т.
ВВ – аммонит
Удельный расход ВВ = 0,5 кг/м3
Удельное выделение – твёрдых частиц q
- оксида углерода СО q
- оксидов азота NOx q
В
= 0,006 т/т (табл.7).
УД
В
= 0,0025 т/т (условия задачи).
УД
В
= 0,067т/т (табл.6).
УД
Решение
1. Количество твёрдых веществ, выделяющихся при одном взрыве из
пылегазового облака
ТВ
М
= 0,16·0,067·400(1 – 0,6) = 1,72 т
В
2. Количество оксида углерода СО
М
= 1·0,006·400(1 – 0,85) = 0,36 т
3. Количество оксидов азота NOx
М
= 1·0,0025·400(1 – 0,85) = 0,15 т
4. Количество оксида углерода СО, выделяющегося из горной массы
Мг.м.со = 0.5х0,36 = 0,18 т
5.Общщее количество оксида углерода СО
М
со
= 0,36 +0,18 = 0,54 т
об
1.4. Буровые работы
1.Количество твёрдых частиц, выделяющихся при работе буровых
станков, определяется по формуле
М
ТВ
Б
= 0,785d
2
·Vб·ρ·T·b·K7(1 - ), т/год (4.1)
СК
где d
– диаметр буровых скважин, м;
СК
VБ – скорость бурения, м/ч;
ρ – плотность породы, т/м3;
Т – годовое количество рабочих часов, ч/год;
b – содержание пылевой фракции в буровой мелочи, дол.ед. (принимается
равным 0,1);
К7- доля пыли (от всей массы пылевой фракции), переходящая в аэрозоль
(принимается равной 0,02);
- эффективность средств пылеулавливания, дол.ед.
2.Для расчёта нормативов ПДВ количества твёрдых частиц (г/с),
9
выделяющихся при работе буровых станков, оснащённых системами
6.3
10)1(785.0
3
7
22
Kbd
Б
6.3
10)7.01(02.01.05.210215.0785.0
32
пылеулавливания, определяется по формуле
М
ПДВтв
Б
=
, г/с (4.2)
Пример
Определить количество твёрдых частиц, выделяющихся при работе
буровых станков и их норматив ПДВ.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Диаметр буровых скважин d = 0 ,125 м
Скорость бурения
= 10 м/с
Плотность породы ρ = 2,5 т/м
Содержание пылевой фракции b = 0,1 дол.ед
Доля пыли, переходящая в аэрозоль К7= 0,02 дол.ед.
Эффективность средств пылеподавления = 0,7
Число часов работы в год:
Т = 8ч ·400см= 3200 ч/год
1. Количество твёрдых частиц, выделяющихся при работе буровых
станков
ТВ
М
= 0,785·0,2152·10·2,5·3200·0,1·0,02 ·(1 – 0,7) = 1,74 т/год
Б
2. Норматив ПДВ
ПДВтв
М
Б
=
= 0,15 г/с
1.5. Погрузочно-разгрузочные работы
Интенсивными неорганизованными источниками пылеобразования
являются места пересыпки открытой горной массы, погрузка в открытые
вагоны, полувагоны, бункера, автосамосвалы, перемещение бульдозером и др.
1.Количество твёрдых частиц, выделяющихся при проведении всех
погрузочно-разгрузочных работ, определяется по формуле
М
ТВ
= К0К1К4К5q
П
П
ПÏ(1-)106, т/год (5.1)
УД
где К4- коэффициент, учитывающий местные условия работы, степень
запылённости склада от внешнего воздействия (по данным табл.4);
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]