Введение к работе
Актуальность проблемы. Последнее десятилетие было отмечено дальнейшим обострением проблемы создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда в карьерах по фактору загрязнения при взрывных работах. Это обусловлено интенсивным углублением горных работ, использованием более дешевых типов ВВ с повышенной газовостью, а также увеличением количества одновременно взрываемого ВВ.
Анализ работ, посвященных изучению вопроса загрязнения атмосферы карьеров показывает, что существует необходимость поиска новых эффективных научно-технических решений, позволяющих решить вопросы нормализации атмосферы карьеров после массовых взрывов.
Сокращение пылегазовыделения при массовых взрывах эсуществляется в основном за счет мероприятий, которые включают: применение ВВ с нулевым кислородным балансом; взрывание на неубранную горную массу, использование забоечного иатериала с минимальным удельным пылеобразованием, орошением юны выпадения пыли из ПГО водой или пылесмачивающими юбавками. Гидрообеспыливание для сокращения выделения и )ассеивания вредных примесей осуществляется с помощью идрозабойки скважин.
Существующие перечисленные методы борьбы с ібразованием ПГО и выбросом ядовитых газов в атмосферу арьеров имеют ряд недостатков. Несмотря на их эффективность, ірименение данных операций требует больших финансовых затрат. Іозтому для решения данной проблемы наиболее целесообразным редставляется развитие направления, заключающегося в создании инструкции забойки и композиционного материала для ее зготовления, позволяющего уменьшить уровень загрязнения шосферы с одновременным достижением экономического эффекта ри ведении взрывных работ.
Цель диссертационной работы: Снижение уровня ігрязнения атмосферы карьера токсичными продуктами и
мелкодисперсными пылевыми фракциями при массовых взрывах путем применения профилированной скважинной забойки.
Основная идея работы: Забойка со специально рассчитанным внутренним профилем и композиционным составом, позволяет увеличить время истечения продуктов детонации из пространства зарядной полости и снизить выброс ядовитых газов в атмосферу.
В соответствии с поставленной целью основными задачами
являлись:
-
Исследование основных физических процессов, протекающих при торможении потока продуктов детонации профилированной забойкой.
-
Разработка метода расчета геометрических параметров скважинной забойки, увеличивающей время нагрузки на разрушаемый массив и снижающий скорость вылета продуктов детонации, на основе газодинамических принципов.
-
Рациональное обоснование состава композиционного материале для изготовления скважинной забойки, эффективне распираемой в зарядной полости и снижающей, nyrev каталитической реакции, выброс ядовитых газов в призабойнук зону.
-
Проведение промышленных испытаний разработанного тип; забойки и оценка экономического эффекта при ее применении.
Методы исследований. При решении поставленных зада1
использовались современные методы физического I
математического моделирования, аналитические і
экспериментальные исследования, лабораторные и лромышленны испытания.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Ступенчатое торможение потока продуктов детонаци профилированной сква-жинной забойкой обеспечивает с/шжени скорости истечения газов и уменьшает высоту пьиегегювог облака.
-
Обоснованный выбор комозпозициоиного и дисперсного состава материала забойки позволяет значительно уменьшить выброс токсичных продуктов взрыва в атмосферу карьера.
-
Сква.жинная забойка, параметры внутреннего профиля которой рассчитываются с учетом газодинамических процессов истечения продуктов детонации через устье зарядной полости, позволяет, увеличить время нагрузки на разрушаемый массив, что приводит к повышению эффективности работы взрыва.
Научная новизна работы.
Установлены зависимости для расчета внутреннего профиля и эазмеров скважинной забойки, позволяющей увеличить время іагружения на разрушаемый массив горных пород, одновременно /меньшая высоту пылегазового облака; синтезирован материал )екомендуемый для изготовления данной забойки, который, зстушя во взаимодействие с потоком продуктов детонации, снижает шброс токсичных газов, образующихся при взрыве в атмосферу сарьерного пространства.
Практическая ценность работы заключается
в выборе материала и оптимальном подборе составляющих ;омпозицнонного материала для изготовления забойки, гоеспечивающего восстановление и окисление токсичных газов, юразующнхся при взрыве, до конечных продуктов реакции с :ислородом воздуха;
в масштабных натурных исследованиях работы забойки юзволяющих использовать методику расчета проектов массовых зрывов при скважинной отбойке, разработанную для ромышленного применения;
в возможности использования разработанной забойки на лубоких карьерах с затрудненным проветриванием или в условиях изких температур с замедленной естественной циркуляцией оздуха.
Личный вклад автора диссертационной работы заключается в боре и анализе результатов, постановке и проведении натурных и
аналитических исследований, разработке практических рекомендаций.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
Достаточным объемом экспериментальных и натурных исследований, выполненных на модельных материалах и в горных породах;
Корректностью постановок задач и использование при их решении разработанных аналитических зависимостей, а также литературных источников;
Достаточной сходимостью расчетов с результатами масштабных, промышленных испытаний.
Апробация работы:
Основные положения работы докладывались на:
третьем Международном симпозиуме «Горное дело в Арктике». Санкт-Петербург, октябрь 1994 г.
первой и второй конференции молодых ученых СПГГИ (ТУ), Санкт-Петербург, апрель 1996 и 1997 гг.
ежегодном семинаре в МГГУ «Неделя взрывника - 98»,февраль 1998 г.
научных семинарах кафедры разрушения горных пород Санкт-Петербургского горного института.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 научных работ.
Объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 149 страницах текста, содержит 2\ рисунок, 8 таблиц, список литературы из 109 наименований и 3 приложения.
Диссертационная работа выполнена в СПГГИ в течение 1994-1998 годов и входит в комплекс исследований, проводимых на кафедре «Разрушения горных пород», под руководством зав. кафедрой РГП доц. к.т.н. Парамонова Г.П.
Автор выражает благодарность научному руководители: профессору Менжулину М.Г. за большую методическую помощь в
выполнении работы, доц. Парамонову Г.П., доц. Михайлову В.А., доц. Артемову В.А., проф. Боровикову В.А., инж. Артемовой С.А., и другим сотрудникам кафедры РГП за помощь в работе над диссертацией.
Особо признателен Мешкову В.М. за помощь в компьютерном оформлении работы, а также зам. Генерального директора ОАО ПО «Глинозем», Слепову ВВ. за содействие в проведении полигонных экспериментов.