Введение к работе
Актуальность работы. Снижение вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах строительных материалов во многом зависит от технологии производства взрывных работ. Взрывные работы являются основным способом подготовки горной массы к выемке, в то же время они представляют собой интенсивный источник выброса пыли и газа.
При производстве массовых взрывов выделяется огромное количество пыли и газа в окружающую среду. Масса заряда при производстве взрывных работ на карьерах достигает 300-1000 т, а объём взорванной горной массы – 2 млн. м3. По гранулометрическому составу раздробленных взрывом горных пород разной крепости установлено, что на 1 кг взрывчатых веществ при проведении массовых взрывов в пылегазовое облако поступает от 80 до 320 г пылевой фракции до 20 мкм. Существующие способы снижения вредных примесей в пылегазовом облаке при производстве массовых взрывов основаны на их нейтрализации различными растворами, пенами, пылесвязующими добавками, применении новых взрывчатых веществ, способов взрывания, различных видов забоечных материалов.
Несмотря на большой объем исследований и достигнутые успехи в этом направлении, до настоящего времени нет достаточно обоснованной методики численного определения пылегазовых выбросов для различных параметров БВР; не определена численная зависимость пылегазовыделения от конструкции зарядов и энергетических характеристик ВВ, определяющая формирование и распространение пылегазового облака.
Таким образом, обоснование рациональных параметров буровзрывных работ для снижения вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах является актуальной для горной промышленности в научном и практическом плане задачей, решение которой позволяет повысить безопасность и эффективность горных работ.
Цель работы состоит в установлении зависимостей выхода пыли и газа от конструкций заряда и типов ВВ для обоснования рациональных параметров буровзрывных работ, обеспечивающих повышение безопасности и эффективности горных работ за счет снижения вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах.
Идея работы заключается в учёте газодинамических процессов, протекающих в зарядной полости, и свойств пород при выборе рациональных конструкций заряда и типов ВВ.
Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
-
Основной объем пылевидных фракций формируется в узкой зоне интенсивного мелкодисперсного дробления массива взрывом и определяется газодинамическими параметрами продуктов детонации и свойствами породы.
-
Гранулометрический состав образующихся пылевидных фракций остаётся постоянным при взрыве удлиненных скважинных зарядов независимо от их конструкций и типов ВВ.
-
Снижение вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах достигается применением сплошных и рассредоточенных скважинных зарядов ВВ уменьшенного диаметра (75-165 мм) и типов ВВ с пониженной энергией взрыва, при этом оптимальная величина воздушного промежутка составляет одну четвёртую длины заряда.
-
Разработанный метод оценки количества, гранулометрического и химического состава вредных выбросов пыли и газа в зависимости от типа ВВ и параметров буровзрывных работ при производстве массовых взрывов на карьерах позволяет рассчитать границы зоны высокого загрязнения и тем самым обеспечить повышение безопасности и эффективности горных работ.
Обоснованность и достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций подтверждаются большим объемом проанализированной информации отечественных и зарубежных исследований, использованием современных представлений физики и механики в области трещинообразования при динамических нагрузках, достаточной сходимостью расчётных данных с результатами производственных и лабораторных экспериментов; положительными результатами внедрения разработанных рекомендаций при проведении массовых взрывов на карьерах ЗАО «Каменногорское карьероуправление».
Научная значимость работы заключается в установлении зависимостей выхода пыли и газа для различных конструкций заряда и типов ВВ при производстве взрывных работ.
Практическое значение работы заключается в разработке методики расчёта пылегазовых выбросов для различных параметров БВР; прогнозировании выхода мелкодисперсной пылевой фракции в ближней зоне взрыва для условий карьеров ЗАО «Каменногорское карьероуправление» на различных расстояниях от заряда; в рекомендации конструкций скважинных зарядов и типов ВВ, обеспечивающих снижение вредных выбросов пыли и газа при производстве массовых взрывов на карьерах.
Реализация работы. Разработанные в диссертации технологические решения внедрены на карьерах ЗАО «Каменногорское карьероуправление» при проведении массовых взрывов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы» (Санкт-Петербург, 2009), научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МГГУ 2009-2011) и заседаниях кафедр «Химическая энергетика» в СПбГТИ (ТУ) и «Взрывное дело» и «Аэрология и охрана труда» в МГГУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 6 в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 36 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 109 наименований и 2 приложения.
Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность научному руководителю профессору А.С. Мазуру, заведующему кафедрой «Взрывное дело» профессору В.А. Белину, доценту М.Г. Горбоносу, доценту А.В. Дугарцыренову и другим сотрудникам кафедры, а также профессору Г.П. Парамонову.
Особую благодарность автор выражает гл. инженеру ЗАО «Каменногорское карьероуправление» Черноморцу Р.А. за предоставленную возможность провести научно-практические исследования и эксперименты.
