Авторы:
Магомедов Г.С.
Тюлькин С.А.
Коршунов Г.И.
Каримов А.М.

Снижение аэротехногенного воздействия респирабельной фракции пыли на персонал карьера при проведении массовых взрывов

Ключевые слова:
пыль массовые взрывы пылевая нагрузка пневмокониозы пылеподавление респирабельная фракция прогноз пылеобразования открытые горные работы

Текущее состояние. Профессиональные заболевания различного происхождения являются проблемой для горнодобывающих предприятий, аэротехногенное воздействие на персонал карьера, вызванное повышенной запыленностью воздуха, в условиях горнодобывающего предприятия приводит к развитию заболеваний органов дыхания. Снижение уровня запыленности карьера является актуальной задачей с точки зрения охраны труда и экологии. Существует множество методов снижения аэротехногенного воздействия пыли, но они не направлены на снижение наиболее вредной респирабельной фракции.

Решаемая научная проблема. Респирабельная фракция пыли наиболее вредная для здоровья формируется в результате переизмельчения породы при производстве массового взрыва, предлагается связывать частицы пыли респирабельной фракции снегом либо раствором с добавлением ПАВ используемым в гидрозабойке скважин.

Методы исследования. В работе использован комплексный подход, включающий: 

• анализ научных исследований и нормативной документации, содержащей требования к параметрам атмосферы на карьерах и методики их оценки; 

• натурные исследования запыленности и способов пылеподавления, влияющих на аэротехногенную обстановку рабочей зоны, на примере карьера «Гавриловский» АО «Гавриловское карьероуправление»; 

• лабораторные исследования дисперсного состава респирабельной фракции пыли, осевшей после массового взрыва; 

• математическое моделирование процессов пылеобразования с целью прогнозирования выделения респирабельной фракции пыли при проведении массовых взрывов.

Для определения параметров воздушной среды карьера по пылевому фактору использовался счетчик пылевых частиц «СЕМ DT-9880» и анализатор размеров частиц «Camsizer XT». Основной целью исследований являлось определение количества наиболее вредных для человека частиц пыли респирабельной фракции (размером до 10 мкм) в замерных точках на различном расстоянии от взрываемого блока.

В ходе работы применялось математическое моделирование для прогнозирования выхода респирабельной фракции пыли. Использовалась математическая модель на основе функций Swebrec,  Розина-Раммлера и логарифмически-нормального распределения. Был подготовлен патент РФ № 2022663908 «Программа для определения гранулометрического и дисперсного состава частиц образованных в результате массового взрыва», бюллетень программ для ЭВМ № 8. Для апробации математической модели необходимо сравнить массовое распределение частиц пыли различных респирабельных фракций, полученных при математическом моделировании и в результате натурных исследований. Чтобы рассчитать массовую концентрацию каждой фракции пыли в мг/м3, необходимо знать количество взвешенных частиц пыли и их средний диаметр, эти данные были получены в результате натурных измерений.

Детали исследования. При производстве массового взрыва с применением на взрываемом блоке снежного покрова толщиной более 20 см наблюдалось снижение числа пылевых частиц наиболее вредной респирабельной фракции PM2,5 на 25—30%. При производстве массового взрыва в летний период без применения средств пылеподавления выделяется в два раза больше частиц пыли респирабельной фракции, чем в зимний период без средств пылеподавления. 

Для борьбы с респирабельной фракцией пыли, выделяемой при производстве массовых взрывов, в летний период предлагается применять поверхностно активные вещества (ПАВ) в составе гидрозабойки скважины. Были проанализированы различные составы ПАВ: эльфор-М, лауретсульфатнатрия 70%, а также составы на основе сульфанола, алкилполигликозидов кокамидопропилбетаина. В качестве ПАВ для гидрозабойки предлагается применять состав на основе алкилполигликозидов с добавлением кокамидопропилбетаина, так как этот состав обладает высокой способностью к смачиваемости, а кокамидопропилбетаин придает амфотерные свойства, что позволит улавливать частицы пыли, имеющие как положительный, так и отрицательный заряд.

Анализ собранных образцов показал, что количество пылевых частиц фракции PM10 составляет 1,4% от их общего количества, а на долю фракции PM2,5 приходится 29,8% массы всей респирабельной пыли (рис. 1).

Рис. 1. Суммарная характеристика крупности пылевого аэрозоля фракции PM10

Прогнозирование выхода пылевых частиц респирабельной фракции с помощью математического моделирования по формуле логарифмически нормального распределения показало, что выход фракции PM2,5 должен составить 33,5% массы всей респирабельной пыли. Прогнозируемый выход респирабельной фракции пыли близок к значениям, полученным во время массовых взрывов без применения каких-либо способов пылеподавления (рис. 2).

Риc. 2. Математическое моделирование суммарной характеристики крупности пылевого аэрозоля фракции PM10

Заключение. При выполнении данной работы установлено что, в период отрицательных температур применение снежного покрова, толщиной 20 см и более на взрываемом блоке, снижает выход  наиболее опасной респирабельной фракции пыли PM2,5 на 25-30%. 

Применение 0,05% раствора алкилполигликозидов с добавлением кокамидопропилбетаина повышает смачивающие свойства гидрозабойки на 40%, данный раствор ПАВ позволяет снизить выход респирабельной фракции пыли при производстве массовых взрывов от 30 до 40%.

Разработанная и апробированная математическая модель на основе функции логарифмически нормального распределения, позволяет прогнозировать выход респирабельной фракции пыли при производстве массовых взрывов. Механизм пылеобразования не до конца изучен, также как и процесс взаимодействия снежного покрова и поверхностно активных веществ с частицами пыли. Изучение влияния горно-геологических условий и различных способов пылеподавления на количество выделяемых частиц респирабельной фракции пыли, для повышения точности математического моделирования пылеобразования при производстве массовых взрывов является направлением дальнейших исследований авторов.

Для улучшения работы сайта и его взаимодействия с пользователями мы используем файлы cookie. Продолжая работу с сайтом, Вы разрешаете использование cookie-файлов. Вы всегда можете отключить файлы cookie в настройках Вашего браузера.