способ снижения выноса пыли с поверхности техногенного массива

Формула изобретения

Способ снижения выноса пыли с поверхности техногенного массива, заключающийся в оконтуривании пылящей поверхности и создании защитных заграждений, располагаемых на пылящей поверхности техногенного массива в двух взаимно перпендикулярных направлениях: поперек направления действия господствующих ветров и вдоль этого направления, отличающийся тем, что определяют значение скорости ветра V _lim (м/с), при которой на границе санитарной зоны вокруг техногенного массива обеспечивается предельно допустимое значение концентрации пыли и максимальное значение скорости господствующих ветров V_max (м/с), поверхность техногенного массива разбивают на квадратные участки, по периметрам которых устанавливают защитные заграждения, выполненные из гибкого ячеистого материала, причем длину стороны каждого участка L_уч вычисляют по формуле:

L_уч=46,4Н_заг(V_lim /V_max)^2,6, м,

где Н_заг - высота защитного заграждения, м;

V_lim, - скорость ветра, при которой на границе санитарной зоны вокруг техногенного массива обеспечивается предельно допустимое значение концентрации, м/с;

V_max - максимальное значение скорости господствующих ветров, м/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для защиты окружающей среды от воздействия пыли, выносимой ветром с поверхности техногенных массивов.

Известна установка для связывания пыли - Патент RU №2230997, 7 F 24 F 3/16, опубликован 20.06.2004, Бюл. №17, в которой для связывания пыли применяется биоклеющая смесь, в состав которой входит сапропель. Биоклеющаяся смесь распыляется по площадям пылящих поверхностей с помощью пневмогидравлических форсунок.

К недостаткам данного устройства следует отнести относительную сложность конструкции пневмогидравлических форсунок, распыляющих биоклеющую смесь; необходимость перемещения установки для обработки пылящих поверхностей больших размеров, например хвостохранилищ; необходимость иметь значительный запас количеств сапропеля, что связано с созданием дополнительных складских помещений.

Известен шумопылезащитный экран - Патент RU №2209874, МПК 7 E 01 F 8/00, опубликован 10.08.2003, Бюл. №22, который обеспечивает защиту государственных учреждений, жилых построек, памятников архитектуры от воздействия пыли, шума, звуковых волн городской среды, а также подавление этих факторов. Шумопылезащитный экран может быть установлен на строительных площадках, промышленных объектах и других источниках пыли и звука, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Шумопылезащитный экран смонтирован на фундаменте и состоит из набора акустических панелей, установленных с образованием параллелепипедов, полости которых заполнены звукопоглощающими модулями, и имеющих перфорацию, выполненную на стенках панелей, обращенных к источникам звука и пыли.

Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции экрана; высокая стоимость изготовления экранов и их последующего монтажа на больших площадях.

Известен способ борьбы с ветровой эрозией, описанный в работе «Экология горного производства», М.: Недра, 1991, стр.216-221 (авт. Мирзаев Г.Г., Иванов Б.А., Щербаков В.М., Проскуряков Н.М.), принятый за прототип.

В данном способе эффект снижения выноса пыли достигается в результате создания защитных лесных полос, которые располагают в двух взаимно перпендикулярных направлениях: поперек направления действия господствующих ветров и вдоль этого направления, причем расстояние между защитными лесными полосами в зависимости от породы высаженных деревьев и скорости достижения ими средней высоты составляет 350-600 м.

Недостатками данного способа являются:

1) до момента достижения максимальной эффективности работы способа проходит длительный период вследствие медленного роста деревьев;

2) невозможность использования данного способа для снижения выделения пыли с поверхности хвостохранилищ из-за наличия в них токсичных элементов;

3) высокие трудоемкость и стоимость создания лесозащитных полос.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат способа снижения выноса пыли с поверхности техногенного массива заключается в оконтуривании пылящей поверхности и создании защитных заграждений, располагаемых на пылящей поверхности техногенного массива в двух взаимно перпендикулярных направлениях: поперек направления действия господствующих ветров и вдоль этого направления. Согласно изобретению определяют значение скорости ветра V_lim (м/с), при которой на границе санитарной зоны вокруг техногенного массива обеспечивается предельно допустимое значение концентрации пыли и максимальное значение скорости господствующих ветров V_max (м/с), поверхность техногенного массива разбивают на квадратные участки, по периметрам которых устанавливают защитные заграждения, выполненные из гибкого материала.

Способ осуществляется следующим образом.

Определяется площадь пылящего участка. В результате инструментальных измерений или расчетов, выполняемых, например, с помощью пакета прикладных программ серии "Эколог 2.55" (Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ в выбросах предприятий. ОНД-086. Госкомгидромет. Л.: Гидрометеоиздат, 1987), определяют значение скорости ветра V_lim, при которой на границе санитарной зоны вокруг техногенного массива обеспечивается предельно допустимое значение концентрации пыли С_пыли=С _ПДК. Кроме того, в результате анализа многолетних данных метеорологических исследований устанавливают максимальное значение скорости господствующих ветров V_max. Защитные заграждения устанавливают на пылящей поверхности техногенного массива таким образом, чтобы во всех случаях при любых направлениях ветра обеспечить сокращение скорости ветра у пылящей поверхности с V_max до V_lim. Уменьшение скорости ветра достигается за счет создания т.н. ветровой тени, протяженность которой зависит от высоты заграждения Н_заг. Чем выше Н_заг , тем при фиксированной величине V_lim/V_max больше протяженность ветровой тени L_тен, и, следовательно, на большем расстоянии друг от друга можно располагать линии защитных заграждений. Аналитическая зависимость между отношением протяженности защитного заграждения L_заг к его высоте Н_заг и отношением протяженности ветровой тени L_тен к Н _заг имеет вид:

Существует вероятность того, что скорость ветра может достигать значения V_max как при господствующем направлении ветра, так в направлении ему перпендикулярном. Поэтому гарантированное снижение скорости ветра у поверхности техногенного массива в V_lim/V_max раз будет обеспечено лишь в случае, когда протяженности ветровой тени L_тен в двух взаимно перпендикулярных направлениях (в направлении господствующего ветра и перпендикулярном к нему направлении) будут одинаковы. Таким образом, ряды защитных заграждений, установленные перпендикулярно направлению господствующих ветров и параллельно этому направлению, должны находится друг от друга на равных расстояниях L_уч. Это расстояние устанавливается из формулы (1) при L_заг=L_уч и L_тен=L_уч .

где Н_заг - высота защитного заграждения (м) выбирается из диапазона 0,5-3 м, при условии превышения L _уч величины 10 м, и заданного снижения скорости ветра. Например, при снижении скорости ветра соответственно на 70; 60; 50; 40% высота заграждения Н_заг может составлять 1; 1,5; 2; 2,5 м соответственно.

Для создания такого заграждения всю пылящую поверхность техногенного массива (1) разбивают на квадратные участки со стороной L_уч (2), рассчитываемой по формуле (2) (фиг.1).

По периметрам участков устанавливают опоры (3), на которые закрепляют экраны (4), выполненные из гибкого материала. В качестве гибкого материала может быть использована, например, ячеистая сетка, выполненная из полимера (фиг.2).

Пример реализации способа для условий Оленегорского ГОКа. В результате выноса пыли с поверхности хвостохранилища концентрация пыли на границе 500 м санитарной зоны превышает максимально допустимую концентрацию в 2 раза. Максимальная скорость ветра, установленная по данным многолетних метеорологических измерений, составляет 6 м/с (Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Части 1-6 Выпуск 2. Мурманская область - Л.: Гидрометеоиздат, 1988). В результате экспериментальных измерений и численных оценок установлено, что для достижения на границе санитарной зоны С_пыли=С_ПДК (5) фиг.1 необходимо снизить скорость ветра у поверхности хвостохранилища до 3,5 м/с. По формуле (2) длина участка, по периметру которого устанавливается заграждение, высота которого равна 2 м, составляет 15 м. Таким образом, вся поверхность хвостохранилища делится на квадратные участки со стороной длиной 15 м. При общей площади пылящей поверхности хвостохранилища 30 га суммарная протяженность заграждений из ячеистой сетки ориентировочно равна 60 км.

Заявляемый способ позволяет снизить вынос пыли с поверхности техногенных массивов (хвостохранилищ, отвалов и т.п.) до величины, гарантирующей не превышения ее предельно допустимой концентрации на границе санитарной зоны, и обеспечить повышение уровня охраны окружающей среды при минимальных затратах.