СПОСОБ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ Российский патент 2006 года по МПК E21F5/02 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для улучшения экологической обстановки как в карьерах или подземных выработках, где проводятся взрывные работы, так и за их пределами.

Для добычи рудных и нерудных ископаемых в открытых карьерах и подземных выработках для разрушения крепких горных пород используют взрывной способ. При этом взрыв является мощным источником мгновенного выделения в атмосферу карьера и окружающую среду пыли различных фракций /1/. Наиболее опасными по воздействию на человека, природу и технику являются пылевые фракции менее 50 мкм.

Газопылевое облако может простираться до расстояния в сотни километров от места массового взрыва в карьере /2, 3/, а при взрыве в подземной выработке возникает потребность в ее длительной вентиляции до нормализации воздушной среды.

Борьба с пылью при взрывных работах осуществляется проведением организационных и технологических мероприятий. Одним из технологических мероприятий является орошение взрываемого блока и пылегазового облака /1, 5, 6/. Эффективность пылеподавления орошением повышается при использовании ионизированной жидкости, например воды, поскольку пылевые частицы являются электрически заряженными /4/.

Известные способы и устройства /1, 5, 6, 7/ для обработки атмосферы карьеров широкого и обязательного применения на предприятиях горнодобывающей промышленности не нашли.

Основная причина - это сложность технической реализации для достижения достаточной эффективности.

Целью изобретения является снижение техногенной нагрузки на регионы открытых карьеров и уменьшение продолжительности запыленного состояния атмосферы в открытых карьерах и подземных выработках.

Поставленная цель достигается решением задачи повышения эффективности пылеподавления. Техническим результатом решения задачи является уменьшение времени коагуляции частиц пыли на каплях жидкости и времени их осаждения и сокращение таким образом дальности распространения пылевого облака. Для этого реализуется комплекс мероприятий, определяющих сущность предлагаемого способа.

В заявляемом способе предлагается заранее создать в воздухе над взрываемым блоком завесу из тонкораспыленной жидкости (водяного тумана) и удерживать ее в течение времени, необходимого для осаждения газопылевого облака, образующегося при взрыве.

При этом орошение производится до, во время и после взрыва, что обеспечивается размещением установок вне зоны взрывного воздействия либо их защитой от этого воздействия.

Существующие способы и методы /5, 6/ реализуют частично одно или два из этих условий. Например, способ /6/ предусматривает орошение перед взрывом только поверхности взрываемого блока и прилегающих к нему участков поверхности уступа и орошение газопылевого облака после взрыва.

При массовых взрывах наиболее опасным фактором для установок является разлет кусков породы. Дальность разлета этих кусков в противоположную от навала сторону достигает 100 и более метров. Использование оросительных установок в пределах этой зоны с диспергированием жидкости каплями более 1 мм практически невозможно. Указанный недостаток устраняется применением тонкораспыленной жидкости /8/, т.е. имеющей размер капель менее 50 мкм.

При использовании тонкораспыленной жидкости качественно изменяется физическая картина орошения. Суть этого изменения заключается в том, что капли жидкости размером более 100 мкм находятся в воздухе несколько секунд, а капли тонкораспыленной жидкости - до 20 мин (более 1000 с) /8/. Второй фактор - это существенное увеличение суммарной площади поверхности. Так, при распылении 1 л воды частицами диаметром 2 мм суммарная площадь их поверхности составляет приблизительно 3 м², для диаметра 200 мкм - приблизительно 30 м², а для диаметра 50 мкм - более 100 м². В итоге эффективный показатель воздействия, равный произведению суммарной площади поверхности капель на время их жизни в воздухе, для тонкораспыленной жидкости на 3-4 порядка больше чем, для крупнораспыленной жидкости.

Тонкое распыление жидкости позволяет размещать оросительные установки за пределами зоны взрывного воздействия, поскольку облако этой жидкости может распространяться на дальность до 1 км даже при скорости ветра 1-2 м/с.

Поскольку в газопылевом облаке массового взрыва частицы электрически заряжены /4/, то для осаждения может быть использовано устройство /7/, создающее ионизированную жидкость.

Для повышения эффективности осаждения частиц из газопылевого облака предлагается использовать разнополярную жидкость, а установки располагать в чередующемся порядке.

В качестве тонкораспыленной ионизированной жидкости наиболее удобно использовать воду. Для ее ионизации не требуется сложных установок.

Для конкретных условий взрывания в карьере или в подземной выработке размещение установок (их чередование) должно определяться расчетно-экспериментальным методом.

В среднем в пылегазовом облаке при взрыве 1000 кг BB содержится 20 кг частиц размером менее 50 мкм /1/ и для их эффективного улавливания и осаждения в пределах зоны взрывания достаточно 5-10 кг ионизированной воды.

Таким образом, комплексное продолжительное (до, во время и после взрыва) использование тонкораспыленной ионизированной жидкости (воды) из оросительных установок, расположенных в чередующемся порядке (по заряду ионов) на безопасном по взрывному воздействию расстоянии, позволяет обеспечить высокоэффективное пылеподавление при взрывных работах как в открытых карьерах, так и в подземных выработках.

Сущность способа поясняется схемой: на фиг.1 - для случая открытого карьера, на фиг.2 - для подземной выработки. При массовом взрыве в блоке (1) в районе этого блока до взрыва оросительными установками /2/ создается завеса из тонкораспыленной ионизированной жидкости (3), которая способствует коагуляции частиц из пылегазового облака (4) и их интенсивному выпадению на подстилающую поверхность. Продолжительность работы установок (2) определяется временем значимого пылевыделения в блоке (1).

Техническая реализация предлагаемого способа сомнений не вызывает, поскольку основные его элементы известны и используются в практике.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Битколов Н.З., Медведев И.И. Аэрология карьеров. М.: Недра, 1992.

2. Каплунов Д.Р. Проблемы устойчивого развития региона КМА. Горный журнал, №9, 1998.

3. Мартинсон Н.М., Стифеев А.И. Воздействие промышленных предприятий КМА на экологическое состояние региона. Горный журнал, №9, 1998.

4. Гончаров С.А. и др. Оценка электростатического заряда пылевых частиц, образующихся при добыче железистых кварцитов. Горный журнал, №7, 2002.

5. Способ защиты воздушной среды карьеров от загрязнений. А.С. СССР №1712627, Бюллетень №6, 1992.

6. Способ пылегазоподавления при массовых взрывах в карьерах. А.С. СССР №1425350, Бюллетень №35, 1988.

7. Устройство для подавления пыли. А.С. СССР №651140, Бюллетень №9, 1979.

8. Модульная установка пожаротушения тонкораспыленной водой. Реклама ЗАО НПП «Иста», С-Пб, 1999.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для снижения экологической нагрузки в регионе карьеров или уменьшения времени нормализации воздушной среды в подземных выработках. Техническим результатом изобретения является уменьшение времени коагуляции частиц пыли на каплях жидкости и времени их осаждения и сокращения таким образом дальности распространения пылевого облака. Для этого осуществляют продолжительную (до, во время и после взрыва) обработку пылегазового облака тонкораспыленной ионизированной жидкостью, например водой, из оросительных установок, размещаемых в чередующемся (по заряду ионов) порядке вне зоны их возможного повреждения или разрушения под воздействием взрыва, или защищают их от взрывного воздействия. Порядок чередования оросительных установок, степень ионизации, количество жидкости и режим ее истечения определяют расчетно-экспериментальным методом, исходя из конкретных условий взрывания в карьерах или подземных выработках. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ пылеподавления при взрывных работах, заключающийся в орошении взрываемого массива пород и пылегазового облака диспергированной ионизированной жидкостью из установок орошения, отличающийся тем, что орошение начинают до взрыва за время, необходимое для создания жидкостной завесы в районе взрываемого блока, и продолжают до завершения значимого пылевыделения после взрыва, при этом оросительные установки с положительно и отрицательно заряженной жидкостью размещают в чередующемся порядке вне зоны их возможного повреждения или разрушения под воздействием взрыва или защищают их от взрывного воздействия, а порядок чередования, степень ионизации, количество жидкости и режим ее истечения определяют расчетно-экспериментальным методом для конкретных условий взрывания в карьере или в подземной выработке.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионизированную жидкость распыляют до тонких фракций, причем в качестве ионизированной жидкости используют воду.