авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Обоснование параметров биогенного способа снижения аэротехногенного воздействия внешних отвалов на рабочее пространство карьеров строительных материалов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОВШОВ Станислав Вячеславович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БИОГЕННОГО СПОСОБА СНИЖЕНИЯ АЭРОТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ ОТВАЛОВ НА РАБОЧЕЕ ПРОСТРАНСТВО КАРЬЕРОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда (в горной

промышленности)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научные руководители

заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

Гендлер Семен Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Ковалев Олег Владимирович

кандидат технических наук

Дьяконов Леонид Дмитриевич

Ведущее предприятие ООО «Берг-проект»

Защита диссертации состоится 22 апреля 2010 г. в 15 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-линия, д. 2, ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В. Плеханова (технического университета).

Автореферат разослан 19 марта 2010г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Э. И. БОГУСЛАВСКИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Промышленная пыль является основным загрязняющим веществом в атмосфере карьеров строительных материалов. В результате негативного воздействия пыли на организм человека поражаются органы дыхания, что приводит к росту профессиональных заболеваний у горнорабочих.

Различным аспектам борьбы с пылевыделением при добыче и переработке минерального сырья посвящены исследования многих ученых СНГ и зарубежных стран: П.В. Бересневича, Н.З. Битколова, А. Видерлунга, В.И. Дремова, И.Г. Ищука, В.В. Кудряшова, А.И. Лободы, В.А. Михайлова, В.С. Никитина, М.Т. Осоедова, М. Подхайски, В.А. Рогалева, М.М. Сметанина, К.З. Ушакова, С.С. Филатова, Ю.В. Шувалова.

В современной научной литературе и нормативной документации роли внешних отвалов пород в формировании пылевой нагрузки на рабочую зону карьеров уделяется недостаточное внимание. Имеющиеся способы и средства снижения пылевыделения от отвалов пород или недостаточно эффективны, или сами являются источниками загрязнения рабочего пространства. В этой связи обоснование параметров биогенного способа снижения аэротехногенного воздействия внешних отвалов на рабочее пространство – актуальная задача, особенно для карьеров строительных материалов.





Цель работы. Улучшение условий труда рабочих на основе снижения содержания пыли в рабочей зоне карьеров при применении биогенного способа пылеподавления.

Идея работы. Снижение пылевой нагрузки на рабочую зону карьеров строительных материалов от аэротехногенного воздействия внешних отвалов пород следует осуществлять уменьшением пылевыделения на основе нанесения на их поверхность защитного биогенного слоя, состоящего из смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

Основные задачи исследований:

1. Определение параметров аэротехногенного влияния внешних отвалов пород на рабочие зоны в карьерах.

2. Разработка нового биогенного способа снижения пылевыделения с поверхности внешних отвалов.

3. Исследование связующих и биопродуктивных свойств биогенного защитного слоя на основе смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

4. Выделение рациональных технологий и области применения разработанного биогенного способа защиты рабочих пространств от пыли.

Методы исследований. Работа выполнена с использованием комплекса методов исследований, включающего системный анализ проблемы на основе исследований российских и зарубежных ученых; патентно-информационный анализ; лабораторные и натурные методы изучения процессов пылевыделения и пылеподавления; микроскопический, седиментационный, ситовой анализ дисперсности материала, физико-механическую оценку свойств получаемого защитного слоя. Исследования проводились с использованием оборудования Центра коллективного пользования Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета). Для математической обработки данных использовались современные стандартные компьютерные программы пакета MS-Office.

Научная новизна:

1. Установлены закономерности изменения запыленности рабочего пространства карьеров строительных материалов, определяемые аэротехногенным влиянием внешних отвалов пород в зависимости от их параметров, свойств и гранулометрического состава слагающих пород, а также климатических параметров района расположения карьера.

2. Установлено, что при нанесении биогенного защитного слоя на основе смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы обеспечивается снижение пылевыделения в 10-11 раз с повышением биопродуктивности укрепленной поверхности внешних отвалов на 90 %, что определяется соотношением компонентов смеси 125:1 и толщиной слоя 3 см.

Основные защищаемые положения:

1. Значительное влияние в формировании пылевой нагрузки на органы дыхания рабочих карьеров строительных материалов (до 35-50 %) оказывают внешние отвалы пород.

2. С целью снижения пылевыделения от внешних отвалов на карьерах строительных материалов следует наносить на пылящие поверхности биогенный защитный слой, состоящий из смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 125:1.

3. Эффективность способа пылеподавления определяется толщиной наносимого биогенного защитного слоя и зависит от скорости ветра, при величине которой, не превышающей 10 м/с, нанесение биогенного защитного слоя толщиной 3 см приводит к снижению количества пыли, выделяемой с поверхности отвалов, в 9-11 раз.

Практическая значимость работы:

- установлены количественные зависимости для оценки аэротехногенного воздействия внешних отвалов пород на рабочее пространство карьеров строительных материалов.

- предложены состав и комплексная схема получения смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) для создания биогенного защитного пылеподавляющего слоя.

- предложена технологическая схема нанесения защитного биопродуктивного слоя на пылящие поверхности внешних отвалов пород в зависимости от угла откоса.

- разработаны рекомендации по снижению аэротехногенного воздействия внешних отвалов пород на рабочее пространство в условиях Алексеевского и Афанасьевского карьеров строительных материалов.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций подтверждается большим объемом аналитических, лабораторных и экспериментальных исследований параметров биогенного способа пылеподавления, высокой сходимостью численных расчетов с данными инструментальных и опытно-промышленных исследований, результатами внедрения на Алексеевском и Афанасьевском карьерах цементного сырья рекомендаций по закреплению пылящих поверхностей внешних отвалов пород.



Апробация работы. Основные положения и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 14 международных, российских научно-технических конференциях, совещаниях, симпозиумах, выставках, в том числе: научных симпозиумах «Неделя горняка» (МГГУ, г. Москва, 2009, 2010 гг.); научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГГИ (ТУ), г. Санкт-Петербург, 2008, 2009 гг.); XLIX научно-практической конференции в Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша, 2008 г.), XIV научно-практической конференции в университете Природопользования (Вроцлав, Польша, 2009 г.), международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.), где научные разработки были отмечены сертификатами, дипломами, медалями.

Реализация результатов работы. На технической базе ООО «БиоВерм-КРВ» прошли апробацию методические и технологические рекомендации по созданию состава для биогенного экранирующего слоя (акт внедрения в ООО «БиоВерм-КРВ», г. Саранск, Россия); научные и практические результаты использованы в ОАО «Мордовцемент» в процессе выполнения работ по снижению пылевыделения от стационарных источников на Алексеевском карьере цементного сырья (акт о промышленном внедрении научных и практических результатов диссертационного исследования ОАО «Мордовцемент», пос. Комсомолький, Россия).

Личный вклад автора:

- сформулированы цель, идея и задачи исследований;

- выполнен анализ отечественной и зарубежной горнотехнической литературы по проблеме диссертации;

- разработана методика и проведены исследования параметров аэротехногенного воздействия внешних отвалов на рабочее пространство карьеров строительных материалов;

- предложен новый биогенный способ снижения пылевыделения с поверхностей внешних отвалов и разработана методика определения параметров эффективности его применения;

- в лабораторных и полевых условиях испытаны более 20 образцов биогенного защитного слоя;

- выполнены обработка и интерпретация полученных результатов измерений;

- сформулированы основные защищаемые положения и выводы;

- разработаны практические рекомендации по применению защитного биогенного слоя, учитывающие природно-климатическую специфику расположения карьеров строительных материалов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 научные работы, из них 1 в издании, рекомендованном ВАК Минобрнауки России, 6 зарубежных публикаций, 1 монография – в соавторстве, 17 статьи и 7 тезисов докладов по итогам международных, всероссийских и региональных конференций. Поданы 4 заявки на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 172 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 105 наименований, включает 81 рисунок, 57 таблиц, 2 приложения.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научным руководителям – заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., проф. Ю.В. Шувалову и д.т.н., проф. С.Г. Гендлеру за идеи, которые послужили основой проведения исследований, внимание, помощь и поддержку, оказанные в процессе выполнения работы; техническим работникам ОАО «Мордовцемент» и филиала ОАО «Лафарж цемент» за помощь в сборе информации и проведении полевых исследований; сотрудникам Центра коллективного пользования Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) за помощь в проведении химического анализа компонентов защитного биогенного слоя, сотрудникам кафедры безопасности производств и разрушения горных пород за полезные замечания и ценные советы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертационной работы на основе анализа горнотехнической литературы рассмотрены основные параметры аэротехногенного воздействия различных источников пылеобразования, их классификация, факторы, определяющие интенсивность пылевыделения. Обоснована необходимость учета аэротехногенного воздействия внешних отвалов в формировании пылевой нагрузки на рабочее пространство карьеров. Проведена оценка влияния промышленной пыли на организм горнорабочих карьеров. Сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе приведены результаты натурных исследований на карьерах строительных материалов: Афанасьевском, Алексеевском, «Кузнечное», на основании которых установлено: 1) аэротехногенное воздействие внешних отвалов породы формирует до 35-50% пылевой нагрузки на органы дыхания рабочих карьеров строительных материалов; 2) пылевыделение с внешних отвалов зависит от их параметров и свойств слагающих пород, гранулометрического состава пылящего материала, а также от схемы проветривания и «розы ветров», характеризующей район расположения карьера.

В третьей главе предложен новый биогенный способ пылеподавления – создание защитного слоя, состоящего из смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ). Описана методика исследования защитных свойств биогенной смеси.

В четвертой главе представлена рациональная система реализации способа пылеподавления на основе применения смеси биогумуса и Na-КМЦ. Предложены две технологические схемы снижения пылевыделения в зависимости от уклона пылящей поверхности. Произведена экономическая, технологическая, химическая оценки предлагаемого способа, а также рассмотрена биоэффективность защитного слоя.

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

1. Значительное влияние в формировании пылевой нагрузки на органы дыхания рабочих карьеров строительных материалов (до 35-50 %) оказывают внешние отвалы пород.

При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом происходит формирование внешних отвалов, располагающихся за контуром карьеров. Анализ существующих в научной литературе данных подтверждает, что такие отвалы являются крупными источниками пылевыделения, обуславливающими во многом фоновую концентрацию пыли на рабочих местах. При этом концентрация пыли от местных источников суммируется с фоновой концентрацией, что формирует суммарную пылевую нагрузку на горнорабочих.

Подобный расчетный анализ аэротехногенного воздействия внешних отвалов был осуществлен для условий Афанасьевского карьера строительных материалов, расположенного в Московской области. Внешний отвал имеет следующие параметры: высота 10 м, ширина 50 м, длина 500 м, площадь пылящей поверхности 2,5 га. Карьер расположен в зоне умеренно-континентального типа климата, где превалируют ветры западного и юго-западного направлений (75 %), средняя скорость которых находится, в основном, в диапазоне 1-3 м/с. Основным типом вредностей, выделяемых внешним отвалом, является неорганическая пыль с содержанием SiO< 20 %.

Аэротехногенное влияние отвала на рабочее пространство карьера изучалось с помощью программного пакета «Эколог». Внешний отвал моделировался площадным источником пыли, расположенным на высоте, равной максимальной глубине карьера. В качестве исходных данных принимались геометрические параметры отвала (длина, ширина, высота, занимаемая площадь), вид пылящего вещества и его гранулометрический состав, а также метеорологические параметры района расположения карьера (скорость и направление ветра, время года и др.).

В результате вычислений была построена карта рассеивания неорганической пыли (рис.1), а также получена зависимость концентрации пыли в рабочем пространстве карьера от расстояния до отвала и скорости и направления ветра (рис.2).

  Карта рассеивания неорганической-2

Рис. 1 – Карта рассеивания неорганической пыли от внешнего отвала на рабочее пространство Афанасьевского карьера (в нормах ПДК)

 Зависимость концентрации пыли в-3

Рис. 2 - Зависимость концентрации пыли в рабочем пространстве карьера от расстояния до отвала и скорости ветра

Анализ полученных данных показал, что при скорости западного (юго-западного) ветра, равной 1-3 м/с, максимальная запыленность приходится на рабочие места, находящиеся на II уступе левого рабочего борта карьера и на его подошве, где превышение ПДК пыли составляет 3-4 раза (для рабочих мест карьеров ПДК по неорганической пыли с содержанием SiO< 20% составляет 4 мг/м).

Если за принять среднесменную концентрацию пыли в воздухе рабочей зоны, то при фиксированном расположении отвалов, их геометрических параметрах и заданных свойствах пород, средняя за календарный год концентрация пыли будет равна:

, (1)

где , – повторяемость скоростей ветра и направлений его действия (доли ед.)

Пылевая нагрузка на органы дыхания составляет:

, (2)

где и – соответственно число смен в календарном году и количество лет, отработанных в условиях контакта с пылью; – объем легочной вентиляции, м3.

В условиях Афанасьевского карьера на II уступе его левого рабочего борта и на подошве расположен ряд точечных, линейных и площадных источников пылеобразования, также формирующих суммарную пылевую нагрузку. К их числу относятся буровзрывные и выемочно-погрузочные работы, дороги, внутренние отвалы.

Для определения доли концентрации пыли , создаваемой аэротехногенным воздействием внешнего отвала, её величина была отнесена к средней за календарный год общей концентрации пыли в различных зонах рабочего пространства .

, % (3)

Соответствующие показатели получены для указанных зон рабочего пространства (табл. 1).

Таблица 1 - Доля концентрации пыли, создаваемой внешним отвалом, в общей концентрации пыли по зонам рабочего пространства

Зона рабочего пространства , %
Зона выемочно-погрузочных работ 37,3
Зона буровых работ 42,4
Дороги 47,4
Зона внутренних отвалов 33,1


Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.