Янсаитова Г.И., Иляхин С.В.
МГРИ, gulsiya.yansaitova@mail.ru, isv11@mail.ru
Аннотация. При ведении БВР на открытых горных работах в атмосферу выделяется большое количество пыли и газов, оказывающих вредное воздействие на людей, окружающую среду и график работы карьеров. Изложены результаты воздействия пыли и газов после взрыва на окружающую среду и работающих.
Дана оценка экогеоситуаций, сложившихся вблизи Лебединского ГОКа.
Ключевые слова: Взрывчатое вещество, буровзрывные работы, пыле- и газоподавление, карьер.
Актуальность проведения исследований по пылеподавлению в процессе ведения буровзрывных работ является ответом на запрос общества по оздоровлению экологии в местах ведения открытых горных работ с использованием энергии взрыва.
В зависимости от размера частиц различают пыль [1]:
1) крупную -от 100 до 500 мкм (0,1-0,5 мм), которая легко выпадает из потока газа при небольшой его скорости и почти отсутствует в атмосфере;
2) среднюю- от 10 до 100 мкм (0,01 - 0,1 мм), которая удерживается в воздухе, хотя в спокойной среде она оседает вначале с возрастающей, а потом с постоянной скоростью;
3) мелкую - 0,1 - 10 мкм, трудно оседающую в спокойной газовой среде;
4) тонкую - менее 0,1 мкм, которые не оседают под действием силы тяжести, находятся в броуновском движении.
При отработке рудных месторождений образующаяся пыль имеет свои физико- химические характеристики, которые и определяют степень фиброгенности и её потенциальную опасность для здоровья человека. В воздушную среду могут поступать также газообразные токсические вещества от взрывных работ. Длительное воздействие аэрозоля в комплексе с другими факторами приводит к развитию у горнорабочих профессиональных заболеваний органов дыхания. Вдыхаемая пыль вызывает острые заболевания верхних дыхательных путей. Особенно опасны частицы диаметром меньше 10 микрон (мкм), а также менее 2,5 мкм. На каждые 10 микрограмм (1х10 -5г) на 1 м3 увеличения концентрации в воздухе этих частиц количество пациентов лечебных учреждений с хроническими респираторными заболеваниями возрастает на 7%, из них 3,5% приходится на респираторные заболевания в острой форме и 3% - на сердечнососудистые заболевания, а смертность от рака легких возрастает на 8%.
При вдыхании запыленного воздуха часть пыли задерживается слизистой оболочкой дыхательных путей и вызывает воспалительные процессы носоглотки и бронхов. Наиболее опасной является пыль с острыми режущими краями, которая легко проникает в слизистую оболочку и травмирует ее, например, кварц. Пыль, попадая в легкие, оседает там, превращая с течением времени ткань в фиброзную (пневмокониоз), которая не участвует в процессе обмена кислорода и углекислого газа.
При взрыве основным источником мелко - и тонко дисперсной пыли является ближняя зона действия взрыва в пределах около одного радиуса зарядной камеры. Кроме того, мелкодисперсная пыль образуется при бурении взрывных скважин шарошечным способом и накапливается рядом со скважиной, а при взрыве поднимается в атмосферу.
В процессе разработки полезных ископаемых происходит целый ряд нарушений, среди которых выделяются механическая площадная форма, выражающаяся в повреждении поверхности почв, и механическая глубинная - нарушение морфологии почвенного профиля. Кроме того, происходят нарушения в химическом и физическом составе и свойствах почв, активное химическое загрязнение земель предприятий и прилегающих к ним территорий. Главный результат такого воздействия - разрушение почв. Почвенный профиль в ряде случаев замещается техногенными почвоподобными образованиями и непочвенными грунтами.
Имеются данные исследований [2] что при поступлении пыли более 58 кг/ га в месяц наблюдается эффект угнетения жизнедеятельности большинства растений и животных в данном районе. Из-за выпадения пыли в зоне влияния горно-обогатительных комбинатов Курской магнитной аномалии продуктивность сельскохозяйственных угодий по зерновым культурам на площади не менее чем 100 тыс. га снизилась на 30-50 % [3].
Увеличение ПДК пыли в воздухе в 2-5 раз приводит к потерям выращиваемой продукции на 1,5-6,5 %, а в районах расположения пылящих поверхностей концентрация пыли превышает фоновую в десятки и сотни раз. По химическому составу пыль, осаждающаяся на почву, разнообразна и представлена, чаще всего, тяжелыми металлами. В зависимости от погодных условий Лебединским ГОКом выбрасывается в атмосферу от 12 до 39 тыс. т в год пыли и вредных веществ. В результате вокруг центра пылевыбросов сформировалась устойчивая зона запыленности воздуха, радиус которой по содержанию пыли колеблется от 10-20 до 26-40 км.
Согласно исследованиям Ряполова А. [4] между зерен магнетита находятся частицы кварц размером менее 5 мкм, которые после разрушения магнетитовых кристаллов выделяются в атмосферу карьера в виде тонкодисперсной кварцевой пыли. Подтверждением этому явлению служит и анализ проб пыли, собранной после взрыва за пределами санитарной зоны ГОКа, в которых наблюдаются частички кварца размером менее 10 мкм.
Концентрация вредных газов, особенно при ведении взрывных работ, одномоментно может в десятки раз превышать предельно допустимую величину, особенно на нижних горизонтах карьеров (350 м и более), в которых инверсии - довольно частое явление. Проблема борьбы с вредными газами на карьерах остается актуальной и составляет важнейшую задачу по созданию безопасных условий труда горнорабочих.
Так по данным автора [5] в условиях разработки Криворожского железорудного бассейна в атмосферу выделяется до 2 т пыли и 1,4 млн. л газа при взрывании 64,4 тыс.м3 горной массы. В работе [6] отмечается, что концентрация пыли и газов после взрывов в течение 0,5 часа превышает норму в 4-5 раз, а через два часа -в 1,5-2 раза при скорости ветра 1,8 м/с. В периоды штиля концентрация вредных примесей после взрывных работ может удерживаться выше нормы в течение нескольких суток, что вызывает вынужденные простои горных работ.
Ядовитые газы в больших или меньших количествах образуется при взрыве всех промышленных ВВ. Как показано работах, их количество зависит от химического состава ВВ, его детонационной способности и других факторов, определяющих полноту химический реакций при взрывчатом превращении. Определенное влияние могут оказывать химические, физико-механические и теплофизические свойства взрываемых горных пород.
С повышением детонационной способности ВВ уменьшается образование ядовитых газов, что подтверждается данными полученными в работе [7].
Газообразные продукты, в том числе и ядовитые, образовавшиеся при взрыве ВВ в шпуре, скважине или камере, распределяются следующим образом:
- часть газов непосредственно поступает в атмосферу выработок, смешивается с рудничным воздухом и частично вступает во взаимодействие с ним;
- часть газов поглощается породой, раздробленной при взрыве и выброшенной в выработку, сорбируется пылью;
- часть газов под давлением взрыва заполняет трещины и поры кровли, стенок и почвы выработок.
При этом газы взрыва, проникшие непосредственно в атмосферу, ведут себя по разному: окись углерода сохраняется и должна быть удалена с помощью принудительных методов, окислы азота, постепенно переходя из окиси азота двуокись и соединяясь с влагой, содержащейся атмосфере, превращаются в азотную и азотистую кислоты, оседая и накапливаясь на поверхности.
Среди ядовитых газов, встречающихся при взрывных работах, наиболее токсичными являются окислы азота и соединения циана, затем окись углерода. Сернистые газы занимают среднее положение. Особенность их заключается в том, что они образуются не в процессе взрывчатого превращения ВВ.
Таким образом, в пределах Старооскольско-Губкинского горнопромышленного района фиксируется весь набор экогеоситуаций – от неблагоприятной до умеренно благоприятной. ЛГОК воздействуют на все компоненты окружающей природной среды: в атмосферный воздух выбрасывается достаточное количество опасных химических элементов; наблюдается нарушение целостности почвенного покрова; происходят сбросы опасных веществ в водные объекты.
Литература:
1. .Бересневич П.В., Михайлов В.А., Филатов С.С. Аэрология карьеров. — М.: Недра, 1990.-280 с.
2. Ильченкова, Снижение пылевой нагрузки на окружающую среду связыванием дисперсных материалов пылящих поверхностей на территории горных предприятий. КД.М.:2005.
3. Горлов В.Д,, Горлов Ю.В. Оценка социально-экологических издержек от запыленных сельхозугодий, прилегающих к отвальному массиву // Горный журнал. - М., 1999, №7. - с. 99-101.
4. Ряполов А.Н. Управление магнитными свойствами железных руд путем изменения их микроструктуры при взрывном воздействии : диссертация ... кандидата технических наук. КД.М.:1982.
5. Михайлов В.А., Бересневич П.В., Лобода А.И., Радионов Н.Ф Борьба с пылью и ядовитыми газами при буровзрывных работах на карьерах /.-М.: Недра, 1971.120 с.
6. Чулаков П.Ч., Мухитов И., Садыков П. Исследование пылевыделения при массовых взрывах в карьере //Тр.ин-та / КазПТИ им. В.А.Ленина. 1973. Вып.9. С.190-194.
7. Рахматулин Х.Л. О распространении волн в многокомпонентных средах. // Прикладная математика и механика. – Т., 1969. – Т. 33. – В. 4.].
МГРИ, gulsiya.yansaitova@mail.ru, isv11@mail.ru
Аннотация. При ведении БВР на открытых горных работах в атмосферу выделяется большое количество пыли и газов, оказывающих вредное воздействие на людей, окружающую среду и график работы карьеров. Изложены результаты воздействия пыли и газов после взрыва на окружающую среду и работающих.
Дана оценка экогеоситуаций, сложившихся вблизи Лебединского ГОКа.
Ключевые слова: Взрывчатое вещество, буровзрывные работы, пыле- и газоподавление, карьер.
Актуальность проведения исследований по пылеподавлению в процессе ведения буровзрывных работ является ответом на запрос общества по оздоровлению экологии в местах ведения открытых горных работ с использованием энергии взрыва.
В зависимости от размера частиц различают пыль [1]:
1) крупную -от 100 до 500 мкм (0,1-0,5 мм), которая легко выпадает из потока газа при небольшой его скорости и почти отсутствует в атмосфере;
2) среднюю- от 10 до 100 мкм (0,01 - 0,1 мм), которая удерживается в воздухе, хотя в спокойной среде она оседает вначале с возрастающей, а потом с постоянной скоростью;
3) мелкую - 0,1 - 10 мкм, трудно оседающую в спокойной газовой среде;
4) тонкую - менее 0,1 мкм, которые не оседают под действием силы тяжести, находятся в броуновском движении.
При отработке рудных месторождений образующаяся пыль имеет свои физико- химические характеристики, которые и определяют степень фиброгенности и её потенциальную опасность для здоровья человека. В воздушную среду могут поступать также газообразные токсические вещества от взрывных работ. Длительное воздействие аэрозоля в комплексе с другими факторами приводит к развитию у горнорабочих профессиональных заболеваний органов дыхания. Вдыхаемая пыль вызывает острые заболевания верхних дыхательных путей. Особенно опасны частицы диаметром меньше 10 микрон (мкм), а также менее 2,5 мкм. На каждые 10 микрограмм (1х10 -5г) на 1 м3 увеличения концентрации в воздухе этих частиц количество пациентов лечебных учреждений с хроническими респираторными заболеваниями возрастает на 7%, из них 3,5% приходится на респираторные заболевания в острой форме и 3% - на сердечнососудистые заболевания, а смертность от рака легких возрастает на 8%.
При вдыхании запыленного воздуха часть пыли задерживается слизистой оболочкой дыхательных путей и вызывает воспалительные процессы носоглотки и бронхов. Наиболее опасной является пыль с острыми режущими краями, которая легко проникает в слизистую оболочку и травмирует ее, например, кварц. Пыль, попадая в легкие, оседает там, превращая с течением времени ткань в фиброзную (пневмокониоз), которая не участвует в процессе обмена кислорода и углекислого газа.
При взрыве основным источником мелко - и тонко дисперсной пыли является ближняя зона действия взрыва в пределах около одного радиуса зарядной камеры. Кроме того, мелкодисперсная пыль образуется при бурении взрывных скважин шарошечным способом и накапливается рядом со скважиной, а при взрыве поднимается в атмосферу.
В процессе разработки полезных ископаемых происходит целый ряд нарушений, среди которых выделяются механическая площадная форма, выражающаяся в повреждении поверхности почв, и механическая глубинная - нарушение морфологии почвенного профиля. Кроме того, происходят нарушения в химическом и физическом составе и свойствах почв, активное химическое загрязнение земель предприятий и прилегающих к ним территорий. Главный результат такого воздействия - разрушение почв. Почвенный профиль в ряде случаев замещается техногенными почвоподобными образованиями и непочвенными грунтами.
Имеются данные исследований [2] что при поступлении пыли более 58 кг/ га в месяц наблюдается эффект угнетения жизнедеятельности большинства растений и животных в данном районе. Из-за выпадения пыли в зоне влияния горно-обогатительных комбинатов Курской магнитной аномалии продуктивность сельскохозяйственных угодий по зерновым культурам на площади не менее чем 100 тыс. га снизилась на 30-50 % [3].
Увеличение ПДК пыли в воздухе в 2-5 раз приводит к потерям выращиваемой продукции на 1,5-6,5 %, а в районах расположения пылящих поверхностей концентрация пыли превышает фоновую в десятки и сотни раз. По химическому составу пыль, осаждающаяся на почву, разнообразна и представлена, чаще всего, тяжелыми металлами. В зависимости от погодных условий Лебединским ГОКом выбрасывается в атмосферу от 12 до 39 тыс. т в год пыли и вредных веществ. В результате вокруг центра пылевыбросов сформировалась устойчивая зона запыленности воздуха, радиус которой по содержанию пыли колеблется от 10-20 до 26-40 км.
Согласно исследованиям Ряполова А. [4] между зерен магнетита находятся частицы кварц размером менее 5 мкм, которые после разрушения магнетитовых кристаллов выделяются в атмосферу карьера в виде тонкодисперсной кварцевой пыли. Подтверждением этому явлению служит и анализ проб пыли, собранной после взрыва за пределами санитарной зоны ГОКа, в которых наблюдаются частички кварца размером менее 10 мкм.
Концентрация вредных газов, особенно при ведении взрывных работ, одномоментно может в десятки раз превышать предельно допустимую величину, особенно на нижних горизонтах карьеров (350 м и более), в которых инверсии - довольно частое явление. Проблема борьбы с вредными газами на карьерах остается актуальной и составляет важнейшую задачу по созданию безопасных условий труда горнорабочих.
Так по данным автора [5] в условиях разработки Криворожского железорудного бассейна в атмосферу выделяется до 2 т пыли и 1,4 млн. л газа при взрывании 64,4 тыс.м3 горной массы. В работе [6] отмечается, что концентрация пыли и газов после взрывов в течение 0,5 часа превышает норму в 4-5 раз, а через два часа -в 1,5-2 раза при скорости ветра 1,8 м/с. В периоды штиля концентрация вредных примесей после взрывных работ может удерживаться выше нормы в течение нескольких суток, что вызывает вынужденные простои горных работ.
Ядовитые газы в больших или меньших количествах образуется при взрыве всех промышленных ВВ. Как показано работах, их количество зависит от химического состава ВВ, его детонационной способности и других факторов, определяющих полноту химический реакций при взрывчатом превращении. Определенное влияние могут оказывать химические, физико-механические и теплофизические свойства взрываемых горных пород.
С повышением детонационной способности ВВ уменьшается образование ядовитых газов, что подтверждается данными полученными в работе [7].
Газообразные продукты, в том числе и ядовитые, образовавшиеся при взрыве ВВ в шпуре, скважине или камере, распределяются следующим образом:
- часть газов непосредственно поступает в атмосферу выработок, смешивается с рудничным воздухом и частично вступает во взаимодействие с ним;
- часть газов поглощается породой, раздробленной при взрыве и выброшенной в выработку, сорбируется пылью;
- часть газов под давлением взрыва заполняет трещины и поры кровли, стенок и почвы выработок.
При этом газы взрыва, проникшие непосредственно в атмосферу, ведут себя по разному: окись углерода сохраняется и должна быть удалена с помощью принудительных методов, окислы азота, постепенно переходя из окиси азота двуокись и соединяясь с влагой, содержащейся атмосфере, превращаются в азотную и азотистую кислоты, оседая и накапливаясь на поверхности.
Среди ядовитых газов, встречающихся при взрывных работах, наиболее токсичными являются окислы азота и соединения циана, затем окись углерода. Сернистые газы занимают среднее положение. Особенность их заключается в том, что они образуются не в процессе взрывчатого превращения ВВ.
Таким образом, в пределах Старооскольско-Губкинского горнопромышленного района фиксируется весь набор экогеоситуаций – от неблагоприятной до умеренно благоприятной. ЛГОК воздействуют на все компоненты окружающей природной среды: в атмосферный воздух выбрасывается достаточное количество опасных химических элементов; наблюдается нарушение целостности почвенного покрова; происходят сбросы опасных веществ в водные объекты.
Литература:
1. .Бересневич П.В., Михайлов В.А., Филатов С.С. Аэрология карьеров. — М.: Недра, 1990.-280 с.
2. Ильченкова, Снижение пылевой нагрузки на окружающую среду связыванием дисперсных материалов пылящих поверхностей на территории горных предприятий. КД.М.:2005.
3. Горлов В.Д,, Горлов Ю.В. Оценка социально-экологических издержек от запыленных сельхозугодий, прилегающих к отвальному массиву // Горный журнал. - М., 1999, №7. - с. 99-101.
4. Ряполов А.Н. Управление магнитными свойствами железных руд путем изменения их микроструктуры при взрывном воздействии : диссертация ... кандидата технических наук. КД.М.:1982.
5. Михайлов В.А., Бересневич П.В., Лобода А.И., Радионов Н.Ф Борьба с пылью и ядовитыми газами при буровзрывных работах на карьерах /.-М.: Недра, 1971.120 с.
6. Чулаков П.Ч., Мухитов И., Садыков П. Исследование пылевыделения при массовых взрывах в карьере //Тр.ин-та / КазПТИ им. В.А.Ленина. 1973. Вып.9. С.190-194.
7. Рахматулин Х.Л. О распространении волн в многокомпонентных средах. // Прикладная математика и механика. – Т., 1969. – Т. 33. – В. 4.].
Проект "Климат и экология" реализуется при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации