Мероприятия, снижающие негативные последствия локального загрязнения воздушной среды

Снижение загрязнения атмосферы газообразными продуктами

Для систематизации изложения мероприятий, снижающих загрязнение воздушной среды, воспользуемся следующей группировкой основных поступлений газообразных загрязняющих веществ в атмосферу (табл. 1).

Пути снижения вредности выхлопных газов в процессе эксплуатации двигателей при разработке открытых месторождений не отличаются от общих мероприятий по снижению загрязнения воздушной среды двигателями внутреннего сгорания. Кроме того, снижение вредных выбросов обеспечивается в результате нормализации режимов работы двигателей, достигаемой при улучшении качества транспортных трасс.

 

 

 

Таблица 1

Загрязнение атмосферы газообразными продуктами

Вид работ	Основные причины загрязнения атмосферного воздуха
Подземная разработка месторождений	Выдача из подземных выработок рудничного воздуха Газовыделение и горение породной массы в отвалах Миграция на поверхность газов, выделяющихся из массивов полезных ископаемых и пород
Открытая разработка месторождений	Эксплуатация транспортных и технологических машин с двигателями внутреннего сгорания Массовые взрывы при отбойке пород и полезных ископаемых Пожары в карьерах и на отвалах Газовыделения из породных отвалов Газовыделения из массивов полезных ископаемых и пород

Выхлопные газы двигателей транспортного и самоходного технологического оборудования, используемого при подземной разработке месторождений, поступают в горные выработки и выдаются на поверхность в качестве составной части рудничного воздуха. Проблема снижения загрязнения рудничным воздухом локальных участков атмосферы радикального решения до настоящего времени не имеет. Вопросы качества рудничного воздуха рассматриваются только в свете обеспечения безопасных условий труда в горных выработках. Однако необходимо отметить, что очистка рудничного воздуха может осуществляться проще, чем, например, карьерного, так как выброс загрязняющих веществ в атмосферу осуществляется через вскрывающие выработки, устья которых могут быть оборудованы очистными устройствами. Очистка рудничного воздуха целесообразна и с точки зрения комплексного использования минерального сырья, достигаемого при утилизации выбрасываемых соединений, например, метана.

Миграция метана и диоксида углерода на поверхность при производстве подземных работ весьма малоуправляемый процесс; практически совсем не поддается управлению поступление в атмосферу этих соединений после прекращения разработки месторождения или отдельных его участков. В местах выхода на поверхность метана почвы меняются, уплотняются и приобретают серый оттенок, растительность на этих участках погибает; места выделения СО2 и «мертвого воздуха», в составе которого практически отсутствует кислород, отличаются от соседних участков поверхности более интенсивным развитием растительного покрова.

Зоны выделения газов являются объектами систематического наблюдения. К мероприятиям по защите от этих опасностей относятся:

1)    выявление очагов выделения газов для установления границ опасных зон;

2)    газоизоляция и проветривание нижних частей зданий, расположенных в угрожаемых или опасных зонах по метану;

3)    дренирование газов на пути их миграции посредством скважин и пройденных ранее подземных наклонных горных выработок.

Из перечисленного следует, что в этих мероприятиях не предусматривается защита воздушной среды от загрязнения.

Процессы газовыделения из полезных ископаемых и пород при открытой разработке имеют аналогичный характер, однако, проявляются во многих случаях с большей интенсивностью в связи со значительными площадями обнажения пород. Дегазация угольных пластов посредством скважин, пробуриваемых на уступах, с утилизацией каптируемого метана представляется целесообразной. Необходимо отметить, что при подземной разработке аналогичное мероприятие успешно реализуется на многих шахтах.

Совершенствование технологии взрывных работ и использование рациональных «малогазовых» взрывчатых веществ являются действенными мерами, обеспечивающими снижение объема газообразных выбросов в атмосферу при массовых взрывах. Массовые взрывы следует производить с учетом погодных условий.

Мероприятия по снижению газовыделений, происходящих из отвалов вследствие окисления пород и при возникновении очагов горения, включают в себя следующие:

– выбор рациональных форм отвалов (в частности, отказ от терриконов и переход на плоские отвалы),

– послойный порядок отсыпки пород,

– уплотнение верхних и боковых поверхностей отвалов,

– проведение рекультивационных работ.

Для самовозгорания породного отвала необходимо совмещение трех факторов: наличие горючих веществ, поступление достаточного количества воздуха для их окисления, аккумуляция тепла окисления. Профилактика самовозгорания направлена на ликвидацию хотя бы одного из перечисленных факторов.

         Эффективным способом противопожарной профилактики и тушения пожаров на терриконах служит нагнетание в них водоизвестковой суспензии. При этом в породе создается щелочная среда, неблагоприятная для жизни «поджигателей терриконов» ‑ теоновых бактерий. Важным мероприятием снижения вероятности самовозгорания отвала является снижение химической активности массы путем обработки ее антипирогенами – веществами, вступающими в химическое взаимодействие с углем и покрывающим поверхность защитными пленками (5-10 %-й раствор хлорида натрия или кальция, 1-5 %-я суспензия отходов содового производства).

Наибольшее распространение в угольной промышленности как способ тушения породных отвалов конической или хребтовой формы получило их переформирование в отвалы плоской формы (гидросмыв вершины отвала). Отвал считается потушенным при понижении его высоты в два раза и охлаждении верхнего слоя на глубину 2,5 м до 80 оС.

Снижение загрязнения атмосферы минеральной пылью

Основные источники поступления минеральной пыли в атмосферу сгруппированы в табл. 2.

Таблица 2

Загрязнение атмосферы минеральной пылью

Вид работ	Основные причины загрязнения атмосферного воздуха
Подземная разработка месторождений	Выдача из подземных выработок рудничного воздуха Пылевыделение с породных отвалов Погрузочно-транспортные операции и дробление горной массы на поверхности
Открытая разработка месторождений	Массовые взрывы при отбойке пород и полезных ископаемых Бурение скважин, машинная выемка, погрузка, перевалка, дробление, транспортировка горной массы в карьерах и на отвалах Эксплуатация в карьерах и на отвалах дорог, не имеющих твердого покрытия Пылевыделение с породных отвалов и откосов бортов карьеров, взметание осевшей ранее в карьере пыли

 

Большие загрязнения атмосферного воздуха минеральной пылью наблюдаются в аварийных ситуациях при пожарах в угольных и серных карьерах. Сокращение выбросов обеспечивают следующие мероприятия: применение пожаробезопасных систем разработки пласта, изолирование выработанных пространств, создание в них инертной атмосферы, быстрое и эффективное тушение возникших пожаров.

Снижение пылевыделения в процессе массовых взрывов на карьерах может быть достигнуто путем совершенствования технологии взрывной отбойки, что обеспечивает сокращение выхода переизмельченных пылевых фракций отбиваемых пород и полезных ископаемых, а также за счет предварительного увлажнения породных массивов. Существенное значение на процесс пылеподавления (осаждение пыли) имеют метеорологические условия ‑ массовые взрывы целесообразно подготавливать с учетом прогноза погоды и приурочивать ко времени дождя или снегопада.

Запыленный воздух, проходя по горным выработкам, почти полностью самоочищается (98-99 %). Повышенная концентрация угольной пыли отмечается, как правило, в вентиляционных потоках, проходящих через скиповые стволы, во время погрузки и разгрузки скипов. Мероприятия по пылеподавлению (орошение горных массивов) и пылеулавливанию, реализуемые при проведении горных работ в подземных выработках, обеспечивают снижение запыленности рудничного воздуха. Однако в некоторых случаях запыленность может быть выше предельных допустимых концентраций пыли, поэтому обеспыливание рудничного воздуха при выдаче его на поверхность представляется желательным. Может быть рекомендован процесс обеспыливания, основанный на конденсации влаги на пылинках, происходящей при подъеме по стволам шахт и снижении температуры рудничного воздуха, имеющего высокую влажность.

Интенсивность пылевыделения при машинной выемке, рыхлении, погрузке, перевалке, транспортировке и дроблении пород, осуществляемых в открытых горных выработках или на поверхности, снижается с помощью увлажнения массивов пород, орошения с применением растворов поверхностно - активных веществ (ПАВ). Трубопроводный транспорт угля в виде водоугольной смеси обладает рядом существенных преимуществ, в том числе характеризуется отсутствием загрязнения воздушной среды. Представляет несомненный интерес опыт использования на некоторых щебеночных и гравийных карьерах для транспортировки полезных ископаемых трубопроводного пневмоконтейнерного транспорта, не загрязняющего атмосферу ни пылью, ни газообразными продуктами, даже названного поэтому «гигиеническим».

Мероприятия по снижению запыления карьерного воздуха при транспортировке пород сводятся к снижению интенсивности пыления с перевозимых пород и пылеобразования при движении автомобильного транспорта на карьерных и отвальных дорогах. Автодороги на карьерах имеют обычно щебеночное или гравийное покрытие. Уровень запыленности воздуха без применения средств борьбы с пылью на автодорогах карьеров достигает
500 мг/мз (при ПДК от 1 до 10 мг/мз), причем в пылевом облаке более 90 % пыли имеет размер менее 10 мкм. Получившее наибольшее распространение в карьерах гидрообеспыливание путем орошения дорог водой в большинстве случаев недостаточно эффективно, характеризуется кратковременностью действия, не экономично, применимо только в летнее время, снижает срок службы дорог. Наиболее целесообразным считается способ снижения пылевыделения за счет связывания пылевых фракций вяжущими веществами с образованием эластичного «коврика» из этих компонентов. Вяжущие вещества должны выбираться с учетом удовлетворения следующих требований: эластичность, но достаточная прочность связывания пылевых фракций износа дорожных покрытий; нетоксичность, нерастворимость в воде, неагрессивность к резине и металлу и экономичность применение. Применение в качестве связующих веществ хлорида кальция (обеспыливание в течение 240 ч)
и мазута (600 ч) повышает эффективность пылеподавления, однако имеет и существенные недостатки: загрязнение карьерной воды, выделение вредных паров. Применение отходов бумажно-целлюлозной промышленности снижает интенсивность пылевыделения при щебеночном покрытии дорог на 80-89 %.

Снижение пылевыделения с породных отвалов и откосов бортов карьеров, происходящего вследствие интенсивной ветровой эрозии пород, сводится к выбору эрозийно устойчивых форм породных отвалов, например невысокие отвалы правильных геометрических форм ‑ усеченного конуса, усеченной пирамиды. Также снижение пылевыделения происходит за счет обработки наиболее эрозирующих поверхностей пылесвязывающими растворами и эмульсиями и водой, а также при осуществлении посева многолетних трав. При расположении отвала на земельных отводах целесообразно учитывать направление господствующих ветров.

Недопущение пожаров терриконов также обеспечивает существенное снижение пылеобразования (в очагах горения при высоких температурах происходит интенсивное разрушение кусков породы до размеров пылевых частиц; в процессе горения наблюдаются местные обрушения боковых поверхностей отвала, сопровождающиеся дополнительными выбросами пыли в атмосферу).

При многочисленных источниках пылеобразования в карьерах эффективная борьба за снижение запыленности воздуха возможна только при комплексном решении этой проблемы.