Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Анализ современных представлений о процессе формирования пылевых фракций и распространения пылегазового облака при массовом взрыве в карьере и влиянии на него параметров БВР 9
1.2 Современные представления о механизме пылеобразования при взрывных работах и методах снижения уровня пылевого загрязнения 20
1.3 Выводы. Постановка задач исследования 25
2. Физическое обоснование процесса пылеобразования в ближней зоне взрыва скважинного заряда 30
2.1 Анализ существующей модели образования пылевой фракции 30
2.2 Физическая модель формирования пылевых фракций 35
2.3 Расчет взрывных нагрузок и параметров волны напряжений 38
2.4 Исследование влияния конструкции скважинных зарядов на газодинамические параметры продуктов детонации по результатам расчета численной модели 48
2.5 Формирование пылевых фракций в ближней зоне взрыва 56
2.6 Количественная оценка выхода пылевой фракции 65
2.7 Выводы 75
3. Исследование влияния конструкции заряда на снижение уровня начальных параметров формирования пылегазового облака 77
3.1 Влияние конструкции заряда на скорость истечения продуктов детонации при взрыве скважинного заряда 77
3.2 Исследование влияние различных типов забоек на параметры истечения продуктов взрыва 80
3.3 Анализ гранулометрического состава забоечного материала из бурового шлама 90
3.4 Выводы 95
4. Исследование процесса снижения уровня пылеобразования при уступной отбойке гранитов методом скважинных зарядов, рассредоточенных воздушным промежутком в условиях карьеров ленинградской области 96
4.1 Горно-геологические условия месторождений и физико- механические свойства гранитов 96
4.2 Существующая технология и параметры БВР на гранитных карьерах Ленинградской области 102
4.3 Методика проведения производственных экспериментальных взрывов и оценки концентрации пылевых фракций в близи поверхности земли на различных расстояниях от взрываемого уступа 108
4.3.1 Методика и результаты исследований качества взрывоподготовки горной массы 111
4.3.2 Методика оценки и результаты измерений концентрации пылевых фракций в близи поверхности земли на различных расстояниях от взрываемого уступа 117
4.4. Исследование высоты подъема пылегазового облака при массовых взрывах 135
4.5 Выводы 144
Заключение 145
Список литературы 147
- Современные представления о механизме пылеобразования при взрывных работах и методах снижения уровня пылевого загрязнения
- Исследование влияния конструкции скважинных зарядов на газодинамические параметры продуктов детонации по результатам расчета численной модели
- Исследование влияние различных типов забоек на параметры истечения продуктов взрыва
- Существующая технология и параметры БВР на гранитных карьерах Ленинградской области
Введение к работе
Повышение эффективности добычи полезных ископаемых и стройматериалов во многом зависит от совершенства технологии взрывных работ. Взрывные работы, с одной стороны, являются основным способом подготовки горной массы к выемке, с другой сильным источником выброса пыли и газа.
Массовые взрывы, проводимые на карьерах, сопровождаются образованием мощных пылегазовых облаков, которые загрязняют атмосферу карьера и обширные территории, прилегающие к ним. Ежегодно, для разрушения горных пород используется около 1 миллиона тонн ВВ, при этом по данным гранулометрического состава в пылегазовое облако поступает от 100 до 300 тысяч тонн пылевого аэрозоля размерами частиц менее 20 микро-. Таким образом, разработка рациональных параметров буровзрывных работ, направленных на снижение выброса вредных примесей в атмосферу от массовых взрывов является актуальной в научном и практическом плане задачей.
Значительный вклад в исследования процесса формирования и распространения пылегазового облака, снижения уровня его отрицательного воздействия на окружающую среду внесли: АдушкинВ.В., СпивакА.А,, Ефремов Э.И., Бересневич П.В., Родионов Н.Ф., Михайлов В.А., БелинВ.А., Джигрин А.В., Шувалов Ю.В., Парамонов Г.П., Менжулин М.Г., и др.
Существующие способы борьбы с пылью и газами при взрывных работах основаны на их нейтрализации различными растворами, пенами, пылесвязывающими добавками, применении новых ВМ и способов взрывания.
Тем не менее, несмотря на большой объем и достигнутые успехи
исследований, до настоящего времени нет научно-обоснованного подхода к
определению рациональных параметров БВР, снижающих
пылегазообразование на начальной стадии взрыва.
5 Цель диссертационной работы
Снижение негативного воздействия взрывных работ на окружающую среду на основе выбора рациональных параметров буровзрывных работ на карьерах строительных материалов.
Идея работы
Выбор рациональных параметров БВР, обеспечивающих снижение пылеобразования при массовых взрывах, следует осуществлять на основе анализа гранулометрического состава в ближней зоне взрыва и газодинамических параметров продуктов детонации.
Основные задачи работы:
- анализ и оценка влияния параметров БВР на формирование и
распространение пылегазового облака при производстве массовых взрывов на
карьерах;
исследование особенностей образования пылевой фракции в ближней зоне взрыва скважинного заряда при различных условиях динамического нагружения;
изучение газодинамических процессов при взрыве удлиненных зарядор в скважине и шпуре с целью установления квазистатического действия продуктов взрыва на процесс формирования пылегазового облака;
- обоснование рациональных параметров БВР, обеспечивающих
снижение пылегазообразования при производстве массовых взрывов на
карьерах.
Научная новизна работы:
установлены закономерности распределения выхода пылевой фракции по дисперсности и количественному составу в зависимости от расстояния и типа ВВ при взрыве удлиненного заряда;
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность снижения пылегазообразования на основе управления газодинамическими
процессами в зарядной полости путем выбора конструкции заряда и состава ВВ.
Защищаемые научные положения:
1. . Параметры динамического нагружения горной породы в ближней
зоне взрыва, а, следовательно, конструкция заряда и детонационные
характеристики ВВ регулируют образование мелкодисперсной пылевой
фракции.
2. Управление газодинамическими процессами в зарядной полости за
счет конструкции удлиненного заряда и типа ВВ позволяет регулировать
параметры начальной фазы.формирования пылегазового облака и обеспечивает
снижение выброса пыли и газа.
Методы исследований
Обзор и анализ исследований отечественных и зарубежных ученых в области взрывных работ, комплексное использование теоретических и экспериментальных методов в лабораторных и производственных условиях, применение физико-математического моделирования на ЭВМ газодинамических процессов в зарядной полости, сравнительный анализ результатов исследований с натурными данными.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
- выполнено прогнозирование выхода мелкодисперсной пылевой фракции в
ближней зоне взрыва на основе расчета зон повышенной концентрации
микротрещин при взрывном разрушении горных пород;
установлены количественные зависимости образования пылевой фракции в ближней зоне взрыва от конструкции заряда и состава ВВ;
конструкции удлиненного скважинного заряда, обеспечивающего снижение начальных параметров формирования пылегазового облака и уменьшение пыли и газа в окружающую среду использованы на карьерах строительных материалов.
7 Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
Обеспечивается большим объёмом проанализированной и обобщённой информации отечественных и зарубежных исследований, использованием современных представлений физики и механики в области трещинообразования при динамических нагрузках, достаточной сходимостью расчетных данных с результатами лабораторных и производственных экспериментов, использованием разработанных конструкций зарядов при производстве массовых взрывов на карьерах ОАО "Каменногорское КУ".
Личный вклад автора
Сбор и анализ данных ранее проводимых исследований, постановка цели и задач исследований, руководство и непосредственное участие в теоретических и экспериментальных исследованиях, обработка полученных данных на ЭВМ при проведении численных расчетов, обобщение и анализ полученных результатов, разработка практических рекомендаций.
Апробация работы
Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоение» 2003г.-2005г. (Сі 111'И (ТУ), г. Санкт-Петербург) и на научных симпозиумах «Неделя горняка - 2005» (МГГУ, г. Москва). В целом работа докладывалась на заседаниях технического совета ОАО "Каменногорское КУ", на заседаниях кафедры Безопасности производств и разрушения горных пород и НТС СПГГИ (ТУ).
Реализация результатов работы
Результаты исследований внедрены на карьерах ОАО "Каменногорское КУ" при проведении массовых взрывов. Научные и практические результаты диссертации используются в учебном процессе при чтении курсов лекций по дисциплинам: "Технология и безопасность взрывных работ", "Теория детонации ВВ", "Промышленные взрывчатые вещества".
Публикации: по теме диссертации опубликовано 3 печатные работы.
8 Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 157 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков, 11 таблиц и список литературы из 93 наименований и 4 приложений.
Автор выражает искреннюю благодарность и признательность сотрудникам кафедры Безопасности производств и разрушения горных пород за помощь и консультации в написании диссертации.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В главе I диссертационной работы изложено современное состояние изученности процесса формирования и распространения пылегазового облака при производстве массовых взрывов на карьере, представлен анализ методов снижения уровня пылевого загрязнения. Сформулированы цель и задачи исследований.
В главе II на основе представлений физики и механики в области трещинообразования и кинетики накопления трещиноватости при динамических нагрузках описана физическая модель образования мелкодисперсной пылевой фракции при взрыве удлиненного цилиндрического заряда ВВ, дана методика оценки ее количества и выполнены расчеты для ближней зоны взрыва.
В главе III приведены результаты численного моделирования газодинамических процессов в зарядной камере при взрыве удлиненных зарядов. Определены амплитудно-временные характеристики давления взрыва, определяющие параметры истечения продуктов детонации. Выполнен анализ гранулометрического состава пылевой фракции забоечного материала.
В главе IV рассмотрены конструкция заряда и параметры БВР, рекомендуемые к применению на карьерах, приведены и проанализированы результаты промышленного эксперимента, подтверждающие теоретические и лабораторные исследования.
Современные представления о механизме пылеобразования при взрывных работах и методах снижения уровня пылевого загрязнения
К технологическим способам уменьшения начальных параметров ПГО принято относить: взрывание высоких уступов в зажатой среде или на неубранную горную массу, взрывание в скважинах с воздушными промежутками, применение активной забойки и направленного инициирования ВВ в скважине. Эти способы, в основном, направлены на более эффективное использование процесса детонации ВВ [44] и, как следствие, уменьшение выхода из устья скважин и воронки разрушения остатков продуктов детонации ВВ.
Применение парогенераторов для подавления (связывания) мелкодисперсной пыли в пылегазовом облаке. Для этой цели можно применить генератор ГИГ - 1500, который испаряет 50 тонн воды в час. Для испарения 30 тонн воды потребуется 36 минут. Изложенное определяет предварительное образование облака из водяного пара перед взрывом скважинных зарядов., располагая генератор пара с наветренной стороны - с тем, что облако пара слилось с пылегазовым облаком, созданным взрывом. При отсутствии ветра конец паропровода диаметром 400-500 мм размещают вблизи разрушаемого блока, а генератор располагают на удалении, исключающем его повреждение кусками разрушаемой горной породы.
Генераторы типа ГИГ - 1500 образующие десятки тысяч кубометров водяного пара, рекомендуются для применения при проведении мощных массовых взрывов с массой ВВ в скважинных зарядах до 500-700 тонн. При проведении взрывов менее 100 тонн рекомендуется применение водяных аккумуляторов тепла [13].
Преимущество водяного аккумулятора тепла по сравнению с генераторами инертного газа типа ТИГ - 1500: выброс водяного пара при нарушении герметичности ёмкости с перегретой водой происходит практически мгновенно, в режиме физического взрыва, что обеспечит возможность формирования облака из водяного пара одновременно с формированием пылегазового облака от массового взрыва, изложенное уменьшит непроизводительные потери водяного пар, связанные с неполным его контактом с продуктами взрыва скважинных зарядов: водяные аккумуляторы генерируют облако из чистого водяного пара, а генераторы типа ГИГ - 1500 наряду с водяным паром содержат окись углерода и углекислый газ, не оказывающего нейтрализующие воздействия на окислы азота и пыль.
Пылевые частицы газопылевого облака будут служить ядрами капельной конденсации воды при контакте с водяным паром, и утяжеленные дополнительной массой воды, будут высажены из атмосферы на поверхность земли с исключением их дальнего уноса.
Наиболее широкое применение получили взрывание в зажатой среде или на неубранную горную массу и направление инициирования ВВ в скважине. Первое приводит к сокращению пылевыделения за счет отсутствия пылеобразования в направлении формирования развала, второе - за счет сокращения выхода остатков продуктов детонации из устья скважины [89].
Применение активной забойки требует дополнительного расхода ВВ и СВ. Взрывание высоких уступов не нашло широкого применения в основном из-за отсутствия соответствующей погрузочной и буровой техники. Взрывание скважин с воздушными промежутками сокращает количество ВВ, размещаемого в скважине, уменьшает радиус действия пластической деформации и, как результат, снижает пылевыделение в окружающую среду. Однако процесс образования зарядов с воздушными промежутками трудно механизировать. Кроме того, использование таких зарядов ограничено трещинами в породе и высоким уровнем обводненности взрывных скважин в блоке.
Гидрообеспыливание возможно в различных модификациях: гидроминное взрывание, применение гидропаст, орошение водой зоны взрыва, покрытие блока слоем устойчивой воздушно-механической пены, применение дождевальных оросителей и гидрозабойка скважин [83,63,72,16]. Гидроминное взрывание требует бурения дополнительных скважин или образования воронок, углублений, что приводит к дополнительным затратам.
Для условий жаркого климата и при дефиците технической воды предложен способ борьбы с пылью при массовых взрывах при помощи воздушно-механической пены с эффективностью 41,7% и сокращением времени проветривания карьера в 3-4 раза [89]. Однако этот способ применим при сохранении заряженного блока или их группы перед взрывом не более двух часов. Орошение зоны взрыва до и после его проведения не сокращает концентрации пыли в пылегазовом облаке, а способствует лишь связыванию осевшей пыли после взрыва. Дождевальные оросительные установки в условиях карьеров еще не испытаны [83].
Перспективным способом борьбы с пылью, по мнению авторов, является гидрообеспыливание с помощью гидрозабойки скважин. Предварительные исследования степени подавления пыли внешней [63] и внутренней [72] гидрозабойкой скважин, применения водяной забойки шпуров в подземных условиях [16] позволяют рекомендовать в качестве эффективного способа борьбы с пылью при массовых взрывах в карьерах комбинированную гидрозабойку скважин, которая представляет собой объединение первых двух типов забойки. Выполнение гидрозабоек предусматривает использование гидроизоляционного материала - полиэтилена. Это относительно прочньщ, эластичный материал, позволяющий изготавливать из него емкости различной формы и размеров. Необходимое условие выполнения гидрозабойки -механизация изготовления емкостей, размещения их в скважинах и наполнения водой.
Предлагается новая конструкция внешней гидрозабойки скважин включающая размещение полиэтиленовых рукавов диаметром 0,93 м и более вдоль рядов скважин. Длина рукава диктуется состоянием поверхности заряженного блока и контуром взрывных скважин. При отсутствии на блоке больших уклонов в условиях прямолинейности расположения скважин рукав может укладываться вдоль ряда всех скважин. Наполнение водой рукава осуществляется поливочной машиной. Полностью заполненный рукав принимает форму параллелепипеда со скругленными гранями. Высота (толщина) слоя воды составляет 0,20-0,23 м. Внутренняя гидрозабойка скважин представляет собой полиэтиленовый рукав диаметром, на 15 мм больше диаметра скважины, и длиной на всю ее неактивную часть.
Исследование влияния конструкции скважинных зарядов на газодинамические параметры продуктов детонации по результатам расчета численной модели
Расчет параметров газодинамических течений, включая параметры динамических нагрузок на стенке скважины, методом численного моделирования проводился для конструкций скважинных зарядов, взрывчатых веществ и параметров расположения инициаторов, какими их планировалось использовать в ходе полигонных испытаний и экспериментальных промышленных взрывов.
Результаты численного моделирования представлены в Приложении 1 на рис. 2.1 -2.4. Результаты в Приложении представляют собой эпюры распределения давления в продуктах взрыва по оси скважины в фиксированные моменты времени. Расчет производился для первых 10 мс с момента детонации заряда. Ограничение времени счета обусловлено длительностью процесса свободного истечения продуктов взрыва через устье скважины и падением давления газообразных продуктов взрыва до величин, исключающих их непосредственное влияние на процесс формирования поля напряжений. Независимо от количества точек инициирования срабатывание промежуточных детонаторов предполагалось одновременным.
Расчетные эпюры давления, представленные в Приложении 1, путем обработки данных приводились к виду, удобному для анализа. На рис.2.1 - 2.4 представлены эпюры изменения давления во времени в фиксированных точках по длине скважины, начиная от устья до забоя. Поскольку средняя скорость распространения возмущений по породе для большинства пород в среднем составляет (4-5)-10 м/с, а принятые при взрывании уступа ЛСПП составляют 6-7 м, то время прихода волны разгрузки от фронтальной поверхности уступа к стенке скважины составит в среднем 2,5-3,5 мс, что хорошо согласуется с данными лабораторного физического эксперимента на плоских моделях [85], Поэтому, давая сравнительную оценку газодинамического состояния продуктов взрыва исследуемых зарядов, ограничимся вышеуказанным временем.
Анализ результатов численного счета начнем с рассмотрения сплошногр колонкового скважинного заряда с расположением инициатора в верхней и нижней частях заряда. Процесс инициирования заряда происходит одновременно в 2-х точках (верхней и нижней). Результаты расчета газодинамических процессов представлены в Приложении 1 на рис 2.1 (а, б) - 2.2 (а, б).
Результаты расчета показывают, что стенки зарядной полости испытывают импульсное воздействие давления во времени и по длине скважины в течение 10 мс. Первое воздействие обусловлено детонацией заряда ВВ. Максимальное давление в зарядной полости рис. 2.1 (а, б) меняется от 6200 МПа (t = 0,09 мс) до 1,3-Ю4 МПа (t = 0,47 мс).
Второе воздействие вызвано встречей детонационных волн от точек инициирования заряда и распространением волн отражения к устью и дну скважины. Давление возрастает в точке встречи до 7,8-104 МПа (t = 0,63 мс) и далее снижается до 4500 МПа (t = 1,7 мс), рис. 2.2 а. Третье воздействие обусловлено отражением волны, сформировавшейся от встречи детонационных волн, от дна скважины. Давление в момент отражения достигает значения 6800 МПа (t = 1,9 мс) и далее снижается до 4000 МПа (t = 2,6 мс), рис. 2.2 б.
Начиная с момента времени (t = 2,6 мс) давление в зарядной полости медленно снижается, распределяется равномерно по длине скважины и достигает значения 200 МПа к завершению газодинамических процессов (1=10мс). Следует также отметить, что в центральной части заряда отмечается три последовательные пика, первый из которых обусловлен приходом отраженной детонационной волны от дна скважины, второй - действием проходящей ударной волны от точки встречи детонационных волн и третий - отраженной ударной волны от дна скважины. Все три пика сохраняют примерно одинаковое давление около 5000 МПа с периодами от 0,8 до 1,8 мс. Суммарное время их воздействия составляет около 3,5 мс.
Анализ встречного двухточечного инициирования показал, что по истечении первых 3,5-4 мс среднее давление, начиная от устья, к дну скважины сохраняется на уровне 2000 МПа с повышением до 3500 МПа у дна скважины и с понижением к устью до давления 500 МПа. Важно отметить и тот факт, что периоды импульсного периодического воздействия стали сравнимы со временем нарастания напряжения в средней зоне действия скважинного заряда, таким образом, энергия в падающей волне напряжений передается на большие расстояния с одновременным эффектом циклического воздействия.
Процесс изменения газодинамического состояния продуктов взрыва для зарядов с воздушным промежутком (Приложение 1) и рис. 2.3 (а, б), 2.4 (а, б) рассматривался для воздушного промежутка 2,4 м, что составляло 40% от суммарной длины заполненной ВВ колонки заряда. Естественно, что областью максимального внимания при рассмотрении картины газодинамического состояния продуктов взрыва являлась область воздушного промежутка. Процесс распространения детонации по рассредоточенным частям заряда происходил по уже описанной схеме. Максимальное давление на стенке скважины, контактирующей с детонирующим зарядом, составляло около 12,5-103 МПа,рис.2.3 (а)
При достижении детонационными волнами поверхностей заряда, контактирующих с воздушным промежутком, начиналось движение ударных воздушных волн и продуктов детонации по воздушному промежутку навстречу друг другу. Взаимодействие ударных волн происходило приблизительно в центре воздушного промежутка [92,26,48].
Исследование влияние различных типов забоек на параметры истечения продуктов взрыва
Размещение забойки из инертного материала в устье зарядной полости, , является одним из важных условий повышения эффективности взрывно отбойки горных пород и снижения выброса пыли и газа.
Кроме того, образование пылегазового облака зависит от формирования при истечении продуктов взрыва ударной воздушной волны, энергия которор определяется коэффициентом перехода энергии взрыва. Именно коэффициент перехода энергии - Кп является одним из основных факторов влияющих на образование и развитие пылегазового облака.
Известно, скорость движения ПГО (Ui) в неподвижной атмосфере при массовом взрыве заряда весом Qs равна: где г - расстояние, у - адиабатическая постоянная, равная 1,4. Отсюда, при фиксированных значениях ( и г, скорость движения ПГО и соответственно, перенос пыли, будет пропорциональна
Таким образом, уменьшая величину Кп, мы соответственно уменьшим скорости, с которыми перемещаются частицы. Исследования, проведенные нами и другими авторами, показывают, чтр коэффициент перехода определяется конструкцией заряда и, в частности, забойкой.
Для исследования влияния различных типов забоек на скорость истечения продуктов взрыва и выброса материала забойки при взрыве шпуровых зарядоэ были проведены полигонные испытания.
Экспериментальные исследования проводились на отрабатываемых участках карьера ОАО «Каменногорское КУ». В каждом из трех опытов одновременно взрывались либо три скважины 0 160 мм, с одинаковыми зарядами граммонита 79/21 массой m3 = 50 кг, либо три шпура диаметром 40 мм и массой заряда 0,4 кг аммонита 6ЖВ. Одна из скважин была без забойки, вторая - с традиционной забойкой из породной мелочи и третья с испытуемой забойкой. Одновременность взрывания скважин обеспечивалась последовательным соединением ЭД. Проводилась скоростная киносъемка процессов истечения газов через устье скважин при помощи кинокамеры ПУСК - 16 с частотой 500 кадров/сек, а также видео- и фотосъемка. На рис. 3.3 (а, б) представлены кинофотограммы взрыва трех шпуров с различными забойками и без нее, а на рис. 3.4 графическая зависимость изменения скорости выброса продуктов взрыва во времени для зарядов с различными типами забоек.
Анализ кинограмм, представленных на рис. 3.3 (а, б) показал, что процессы над дневной поверхностью при взрыве скважинных зарядов без забойки, развиваются по одной схеме и проходят ряд стадий. За начало отсчета по времени выбран кадр, предшествующий появлению продуктов детонации над устьем скважины. При своем появлении ПД имеют высокую яркость и неправильную форму. Через 7,5 мс после появления ПД в истекающей из устья шпура струе формируется структура, близкая к классической схеме дозвуковое струи истекающей в затопленное пространство.
На начальном участке наблюдается структура типа ядра постоянных скоростей, визуализируемая увлекаемыми частицами породы, в распределении которых отсутствуют существенные неоднородности. Струя на этом участке имеет небольшой толщины пограничный слой. Переходный участок характеризуется большей степенью турбулизации потока, и неравномерностью распределения увлекаемых струей частиц породы. На основном участке струя имеет турбулентную структуру, видимых частиц породы не наблюдается. При переходе к основному участку наблюдаются изменения в линейной зависимости толщины струи от осевого расстояния.
На следующей стадии начинается вспучивание поверхности породы в окрестности устья скважины, в дальнейшем переходящее в выброс и разлет раздробленной породы. С началом интенсивного выброса раздробленно породы исчезает начальный, а затем и переходный участки струи и остается лишь основной турбулентный ее участок. Если в начале объем выбрасываемой породы имеет форму близкую к усеченному конусу, то с течением времени она становится цилиндрической со скругленной верхней частью.
Параметры истечения струи на начальной стадии отличаются незначительно, а в процессах выброса и разлета раздробленной породы наблюдаются большие количественные различия: вспучивание и последующий выброс породы начался в 2 раза позже по времени, а высота подъема и объем раздробленной породы в несколько раз ниже. Такие отличия могут быть объяснены высокой степенью естественной трещиноватости породы. При истечении продуктов детонации в естественные трещины, давление в полости взрыва понижается, что приводит к уменьшению разрушающего и поршневогр действия взрыва на квазистатической стадии.
В случае взрыва скважин с исследуемой забойкой процессы над дневной поверхностью проходят все те же стадии, что и в случае отсутствия забойки. Истечение продуктов детонации начинается одновременно с истечением из скважин без забойки, но высота подъема струи несколько меньше. Затем скорость распространения струи несколько увеличивается.
Существующая технология и параметры БВР на гранитных карьерах Ленинградской области
Разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом оказывает негативное влияние на все важнейшие компоненты, составляющие среду обитания человека: атмосферу, гидросферу, литосферу. Массовый взрыв на карьере является мощным периодическим источником выброса в атмосферу большого количества пыли и газов. По данным замеров установлено [5], что удельное количество пыли изменяется в диапазоне 30-160 г/м , в зависимости от рецептуры ВВ и свойств взрываемых пород. Установлено также, что с увеличением крепости пород удельное количество пыли на единицу объема горной массы возрастает, а так как с ростом глубины разработки увеличивается крепость разрабатываемых пород, то, следовательно, будет расти и запыленность. Вредные примеси выделяются в атмосферу в виде пылегазового облака. Часть вредных газов (около одной трети) остается во взорванной горной массе и затем выделяется в атмосферу, загрязняя район взорванного блока и прилегающие к нему участки. Выделившаяся пыль, выпадая из пылегазового облака, оседает на уступах, на площадях около карьера и в близлежащих поселках, являясь в дальнейшем источником пылевыделения, а также при атмосферных осадках образует так называемые дождевые сточные воды. Растворение взрывчатых веществ, применяемых при взрывных работах на разрезах, приводит к увеличению концентрации NOx в производственных водах. Основными вредными газами взрыва промышленных ВВ являются оксид углерода СО и оксиды азота NOx (NO+NO2).
Загрязнение окружающей среды происходит за счет выделения вредных газов и пыли из пылегазового облака (ПГО) и газов из взорванной горной массы (ГМ). Для определения количества загрязняющих веществ, выделяющихся при производстве взрывных работ на открытых разработках, наиболее масштабные исследования в промышленных условиях были проведены под руководством П.В. Бересневича (ВНИИБТГ) [5]. Исследования проводились на карьерах черной и цветной металлургии и относятся к породам, коэффициент крепости которых по М.М. Протодьяконову изменяется в интервале 6-20. Полученные П.В. Бересневичем и его сотрудниками результаты содержания вредных веществ в ПГО и взорванной горной массе в зависимости от крепости пород, после взрыва граммонита 79/21, граммонита 50/50 и гранулотола подтверждаются данными, полученными в лабораторных и полигонных условиях другими авторами [6,7,8,9]. Масса вредных газов (оксид углерода, оксиды азота), выбрасываемых с пылегазовым облаком (ПГО) [10]. где К - переводной коэффициент, зависящий от определяемого вредного газа (для СО:К = 1,25 г/л, для NOx:K = 1,4 г/л); ЧУДІ - удельное содержание вредных газов в ПГО при взрыве 1 кг взрывчатых веществ (ВВ) л/кг (табл.4.2.); А - количество взрываемого ВВ, кг. Масса вредных газов, оставшихся во взорванной горной массе (ГМ) и постепенно выделяющаяся в атмосферу где СГМІ - концентрация вредного газа во взорванной горной массе, мг/м , QrM - объем взорванной горной массы, м . где qrMi - удельное содержание вредных газов в отбитой горной массе (ГМ) в зависимости от крепости пород и рецептуры ВВ, л/кг (табл.4.2); ) Данные относятся только к игданиту на пористой селитре или с загущающими тонкодисперсными добавками. ) Приведены данные лабораторно-полигонных испытаний ВостНИИ эмульсионных ВВ: порэмита-1 и аналогичной рецептуры опытного образца - эмульсита (содержание СО- 4,7 л/кг, NOx -1,2 л/кг ВВ в газообразных продуктах взрыва открытого заряда ВВ без работы разрушения). Кр - коэффициент разрыхления горной массы (отношение породы в разрыхленном виде к ее объему в массиве).
Продолжительность выделения в атмосферу вредных веществ до уровня ПДК оценивается в конкретных условиях эксплуатации. Расчет общей массы вредных газов, выделившихся при взрыве (по условной СО)
