Гранично допустимі концентрації шкідливих газів

Газ	ГДК
	за об’ємом%	мг/м3
Оксид азоту в перерахунку на NO2	0,00026	5
N2O5	0,0001	—
Оксид вуглецю	0,0017	20
Сірководень	0,00071	10
Сірчаний ангідрид	0,00038	10
Акролеїн	0,000009	0,2
Формальдегід	0,00004	0,5

2.1.4. Заходи щодо зменшення пилогазовиділення в кар'єрах

Пилогазовиділення в кар'єрах зменшують за допомогою організаційних, технологічних та інженерно-технічних заходів.

Основними організаційними заходами при веденні бурових робіт є перехід на двозмінну роботу та виключення цих робіт вночі, коли повітрообмін у кар'єрах мінімальний, особливо в передсвітанковий час.

До технологічних заходів слід віднести застосування бурових верстатів високої продуктивності, які не створюють дрібно-фракційних продуктів буріння та вибір оптимального режиму буріння. Стосовно термічного буріння: доцільна за­міна водяного охолодження термобура і повітряного окислення на повітряне охолодження та використання кисню для горіння. При цьому інтенсивність пиловиділення зменшується в 3-5 разів, а газовиділення – у 5 разів. Доцільно застосовувати форсунки з більш тонким, рівномірним розпиленням палива в камері згоряння, збільшення її об'єму та використання ультразвукових генераторів.

Інженерно-технічні заходи включають у себе якісне розсіювання шкідливих виділень, пиловловлювання, пилопридушення, нейтралізацію отруйних газів. При збільшенні висоти викидної труби якість розсіювання зростає, і шкідливі виділення в меншій кількості потрапляють у зону дихання.

Вибір засобу пиловловлювання, яке може бути сухим чи вологим, залежить від властивостей пилу, його цінності та бажаного ступеню очищення повітря. Як правило, очищення повітря є багатоступеневим з використанням гравітаційного, інерційного, поглинаючого та фільтраційного затримання частинок пилу. Найчастіше в якості першого ступеня використовують циклон, а другого – тканинний фільтр.

Основним засобом зниження пиловиділення шарошкових бурильних верстатів є використання аспіраційних укриттів і водяне пилопридушення в забої свердловини подачею водоповітряної суміші. Зволоження частинок пилу при цьому має місце в основному в призабійному просторі й частково продовжується у всьому затрубному просторі по шляху руху продуктів буріння. Видалення продуктів буріння від гирла свердловини здійснюється за допомогою струменя повітря, який створює вентилятор, встановлений на відстані 1-1,5 м від свердловини (рис. 2.1). Для збільшення зволожуючих властивостей води до неї додають поверхнево-активні речовини (ПАР). Високої ефективності пило-придушення можна досягти, конденсуючи водяну пару на частинках пилу завдяки пересиченню потоку повітря, який виходить зі свердловини, парою й обробці його холодною диспергованою водою. Аналогічні процеси протікають у затрубному просторі свердло­вини при бурінні верстатами термічного буріння. Зволожені частинки пилу аспіруються з гирла свердловини і вловлюються пінним фільтром.

Рис. 2.1. Схема приготування водоповітряної суміші на верстатах механічного буріння: 1 – посудина для рідини; 2 – насос; 3 – трубопровід; 4 – вертлюг верстата; 5 – буровий стан; 6 – вентилятор; 7 – електронагрівач

Основним організаційним заходом при веденні підривних робіт є здійснення їх за умови максимальної активності вітру, тобто вдень, о 12-13 годині. Щоб запобігти злиттю газопилових хмар, відстань між суміжними блоками, в яких ведуться одночасно підривні роботи, повинна бути не менше ніж 200 м. При тривалому провітрюванні підірваних блоків гірниче устаткування доцільно використовувати на дільницях із чистішим повітрям.

Технологічним заходом є зменшення кількості утворених і виділених шкідливих домішок від процесу вибуху. Зменшення газовиділення у 10 разів можливе в разі заміни тринітротолуолу вибуховою речовиною (ВР) з нульовим або близьким до нуля кисневим балансом (грамоніт 79/21, ігданіт тощо) або водонаповненими ВР (акватол, пореміт) та особливо емульсійних, таких як україніт. Використання грамоніту 79/21 з попереднім відкачуванням води зі свердловини або розміщення його в поліетиленових оболонках суттєво зменшує викид шкідливих газів. Недоцільно використовувати набивки, що містять пилові фракції. При вибухах в обводнених масивах різко зменшується викид пилу. Вибух на неприбрану гірську масу з шириною підпору стінки 20-30 м також сприяє зменшенню викиду пилу та газів на момент формування розвалу. При цьому концентрація оксиду вуглецю, що виділяється з гірської маси, на підошві підірваного усту­пу досягає допустимого рівня за 2-3 год. після вибуху майже незалежно від кількості підірваних вибухових речовин. При підриванні уступів висотою 18-20 м кількість утворюваних оксидів азоту зменшується у викиді газопилової хмари в 1,25 раза порівняно з такими вибухами при ви­соті уступу 12-15 м.

До інженерно-технічних заходів відносять гідрознепилювання та вентиляцію. Гідрознепилювання здійснюють за допомогою водяної набивки. Ефективність водяної набивки зростає з додаванням до неї ПАР. Різноманітні типи набивок свердловин подані на рис. 2.2. Вони можуть бути внутрішніми, зовнішніми та комбінованими. Ефективність набивок залежить головним чином від витрат води.

Останнім часом за рекомендацією Криворізького технічного університету пропонується набивка зі щебеню з наступним зволоженням його водою чи розчином бішофіту (взимку). Водяну набивку з додаванням ПАР (етилсульфат натрію) заливають у поліетиленовий рукав зверху заряду ВР. При цьому кількість пилу, що викидається, зменшується у хмарі вдвічі.

Для придушення пилу під час вибуху та безпосередньо після нього ефективно подавати дисперговану воду в газо­пилову хмару за допомогою потужного вентилятора-зрошувача, наприклад, НК-12КВ. Краще частину кар'єрного простору обробляти дрібними краплями води до вибуху, під час вибуху й після нього. Суттєвого ефекту можна до­сягти за допомогою імпульсних дощувальних агрегатів.

Досліди НДІБПГ показали, що при обробці набивки свердловини 2%-ним водним розчином вуглецеволужного реагенту до вологості 30% концентрація пилу й оксиду вуглецю у хмарі знижується в 2-3 рази.

Рис. 2.2. Конструкції зарядів вибухових речовин із застосуванням різних типів набивки свердловин: а, б, в – відповідно зовнішня, внутрішня та комбінована гідронабивка; г – сніго-крижана набивка; д, е, є – гідрогелева набивка відповідно з гідроізолюючим шаром, без нього та зовнішня; ж – набивка із поверхнево-активними речовинами; 1 – бойовик; 2 – заряд вибухових речовин; 3 – набивка з відсіву гірської маси; 4, 5 – вода; 6 – крижаний припій; 7 – сніг; 8 – гідрогель; 9 – відсів гірської маси, яка просочена гідрогелем; 10 – поверхнево-активні речовини

Для дегазації гірської маси і змочування пилу після вибуху доцільно зволожувати розвал водою з витратами до 50 л/м³, що дає можливість прискорити виділення шкідливих газів на 30-40%.

Найпоширенішим інженерно-технічним засобом, який зменшує виділення пилу під час виймально-навантажувальних робіт у кар'єрах, є зволоження порід у вибоях. З цією метою використовують воду, при можливості ту, що відкачують із кар'єру, бажано з добавками, які зменшують її в'язкість. За низької температури повітря (до –10°С) воду доцільно підігрівати, а ще за більш низької – використовувати розчини солей (наприклад, бішофіт) або штучний сніг.

Для зволоження порід у вибоях використовують гідромонітори, які можуть бути стаціонарними або мобільними. Перевагою стаціонарних гідромоніторів є те, що вони менше заважають виймально-розвантажувальним роботам, працю­ють постійно, а струмінь періодично скеровує в потрібне місце помічник машиніста екскаватора. Недоліком такої системи є наявність допоміжного водоводу, який на період підривних робіт необхідно демонтувати.

Мобільні гідромонітори монтують на автомобільній цистер-ні або на гідропоїзд, який має декілька цистерн. У першому випадку насос гідромонітора приводиться в дію від двигуна автомобіля, а в другому – на платформі встановлюють спеціальний двигун внутрішнього згоряння.

Перевагою мобільних гідромоніторів є відсутність спеціального водоводу, а недолік у тому, що робота їх циклічна. Крім того, гідропоїзд займає залізничну колію, завантаження вагонів на період зволоження порід припиняється. Раціональна далекобійність струменя має бути 50-70 м. Для зволоження одного вибою влітку потрібно до 100 м³ води.

Частота зволоження вибою залежить від природної вологості гірської маси, температури, вологості та швидкості повітряних мас. Наприклад, у Кривбасі вважають достатнім проводити зволоження гірської маси один раз на добу з використанням цистерн.

Значного зменшення концентрації пилу в вибоях екскаваторів можна досягти за допомогою зрошувально-вентиляційних агрегатів, що являють собою автоцистерну з гідромонітором і вентилятором пропелерного типу, який встановлюють попереду на рівні кабіни. Управління вентилятором і гідромонітором здійснюється з кабіни водія. Такий вентиляційно-зрошувальний агрегат виготовляють на базі автомобіля БєлАЗ-540.

Для зменшення газовиділення при транспортуванні гірської маси автотранспортом доцільно перейти на електричну тягу або на циклічно-потокову технологію з широким застосуванням конвеєрів.

Замість автосамоскидів із дизельним приводом доцільно використовувати дизель-тролейвозну тягу. Перспективним є використання замість дизельних двигунів газових турбін, які більш гігієнічні. Технологію видобутку корисних копалин відкритим способом краще вести із внутрішнім відвалоутворенням, що в кілька разів скорочує шлях транспортування порід і знімає потребу у відчуженні земель під відвали.

Користування шляхами з покращеним покриттям різко зменшує інтенсивність здування пилу. Поверхню такого шляху потрібно регулярно очищати від просипів.

У зниженні газовиділення при роботі дизельних двигунів важливе значення має якісне регулювання паливної системи при максимально можливій компресії.

Основним засобом боротьби з пилоутворенням на автошляхах є зв'язування пилу в поверхневому шарі за допомогою води з різними в'яжучими домішками бішофіту, сульфітно-спиртової барди, нафтопродуктів, універсину, лужного стоку виробництва капролактаму та ін. Для нанесення цих розчинів на поверхню автошляху використовують серійні або місцевого виготовлення поливальні автомобілі.

Для зниження токсичності газів, що виділяються транспортними засобами, застосовують нейтралізацію, використовуючи водяно-паливні емульсії (добавлення води до палива), присадки для палива та нейтралізатори. Останні найбільш розповсюджені, вони бувають рідинні, каталітичні, полуменеві, термокаталітичні та комбіновані.

У рідинних нейтралізаторах продукти згоряння проходять через воду або розчини хімічних реагентів (15%-ний розчин сірчанокислого натрію і 0,5%-ного гідрохінону), при цьому поглинаються оксиди азоту та альдегіди. Полуменеве доокислення базується на принципі догоряння недоокислених газів СО, Н₂, СН₂0, С₃Н₄0 при температурі вище температури їх спалаху – близько 700°С. Цей метод неекономічний.

При каталітичному доокисленні неокислених газів штучне підвищення температури вихлопних газів необов'язкове. Найбільш відомий нейтралізатор цього типу НКД-241, призначений для автомобіля БєлАЗ-540А. Як каталізатор використовують платину, хлористий паладій та ін. Ефективність НКД-241: СО – 75-85%; вуглеводи – 60-70%; сажа – 10-15%. Кількість оксидів азоту не зменшується. У термокаталітичних нейтралізаторах вихлопні гази очищуються і після підігрівання знешкоджуються ка­талітичним методом. Ці нейтралізатори дещо складніші і вимагають додаткових витрат на підігрівання.

Доцільнішою є комбінована нейтралізація, за якої спочатку вживають заходів попередження створення шкідливих газів, а надалі – каталітичне їх доокислення.

Перспективним вважається пропускання вихлопних газів через породу в кузові автосамоскида, яка зволожується водою або нейтралізуючими розчинами. При цьому затримується сажа й частково оксиди азоту.

При циклічно-потоковій технології основним джерелом пилоутворення є стаціонарні чи пересувні дробарки. При їх роботі для боротьби з пилом використовують зволоження гірської маси, аспіраційні укриття та водяні завіси. На перевантажувальних вузлах також використовують аспіраційні укриття з подальшим очищенням аспіраційного повітря, зволоження гірської маси і водяні завіси.

Заходи щодо зменшення пилоутворення при відвальних роботах зводяться до зволоження гірської маси, поверхні відвалів закріплюють пилозв'язуючими розчинами, аналогічними тим, що використовуються для зволоження автошляхів, своєчасне проведення рекультивації відвалів.