способ подавления пылегазового облака в карьерах

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ПЫЛЕГАЗОВОГО ОБЛАКА В КАРЬЕРАХ, включающий создание на разных уровнях преград на пути движения вредностей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности подавления пылегазового облака, преграды создают выбросом сжатым воздухом из труб большого диаметра ледяного агента в эпицентр пылегазового облака последовательно с момента его зарождения и по мере его подъема, при этом трубы располагают на рабочей площадке вышележащего уступа веером как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости по центральной поперечной оси взрываемого блока, а ледяной агент составляют из ледяного чопа и гранулированного льда, причем в трубах в первую очередь размещают ледяной чоп, а затем засыпают гранулированным льдом, после чего трубы герметизируют и заполняют пылегазонейтрализующей жидкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к проблеме борьбы с пылью и газами на взрывных работах при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано при добыче рудных, нерудных и строительных полезных ископаемых.

Известен способ борьбы с пылегазовым облаком при взрывных работах, заключающийся в создании до взрыва первичной водяной завесы над взрываемым блоком на пути движения пылегазового облака с помощью взрывания расположенных на блоке емкостей с водой и создания вторичной завесы путем распыления воды с борта карьера дальноструйными установками после взрыва [1]

Подавление пылегазового облака достигается в данном случае путем создания водяной преграды и преград в виде запирающего инверсионного слоя в атмосфере карьера.

Недостатками этого способа борьбы с пылегазовым облаком при массовых взрывах в карьерах являются: невысокая эффективность подавления вследствие ограниченности запирающего инверсионного слоя в карьерах больших объемов, отсутствия возможности подавления продуктов массового взрыва внутри пылегазового облака.

Известен также способ подавления пылегазового облака в карьерах, заключающийся в создании на разных уровнях водяных преград-завес в виде шатра из высоконапорных струй (а. с. по заявке N 4228364/23-03 (061611) от 27.05.88, кл. Е 21 F 1/00, 5/00).

Недостатками этого способа борьбы с пылегазовым облаком являются: невысокая эффективность борьбы с вредностями пылегазового облака вследствие слабой дальнобойности водяных струй и невозможности воздействия на эпицентр пылегазового облака.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подавления пылегазового облака при взрывных работах в карьере, включающий создание первичной температуропонижающей и дополнительной жидкостной преграды на пути движения пылегазового облака (ПГО), при этом преграды создают взрывом дополнительных зарядов в горизонтальных шпурах и взрывом емкостей с жидкостью [2]

Недостатками этого способа являются: невысокая эффективность подавления теплового фактора ПГО вследствие невозможности попадания жидкости в эпицентр ПГО в момент его образования, а также в процессе его подъема, дополнительные затраты на бурение шпуров и заряды взрывчатых веществ.

Целью изобретения является повышение эффективности подавления пылегазового облака в карьерах.

Цель достигается тем, что преграды на пути движения вредностей создают выбросом сжатым воздухом из труб большого диаметра ледяного агента в эпицентр ПГО последовательно с момента его зарождения и по мере его подъема, при этом трубы располагают на рабочей площадке вышележащего уступа веером как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях по центральной поперечной оси взрываемого блока, а ледяной агент составляют из ледяного чопа и гранулированного льда, причем в трубах в первую очередь размещают ледяной чоп, а затем засыпают гранулированным льдом, после чего трубы герметизируют и заполняют пылегазонейтрализующей жидкостью.

Заявляемый способ отличается от прототипа и известных технических решений тем, что преграды на пути движения вредностей создают выбросом сжатым воздухом из труб большого диаметра ледяного агента в эпицентр пылегазового облака последовательно, с момента его зарождения и по мере его подъема, при этом трубы располагают на рабочей площадке вышележащего уступа веером как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях по центральной поперечной оси взрываемого блока, а ледяной агент составляют из ледяного чопа и гранулированного льда, причем в трубах в первую очередь размещают ледяной чоп, а затем засыпают гранулированным льдом, после чего трубы герметизируют и заполняют пылегазонейтрализующей жидкостью.

Наличие большого объема льда на вышележащем уступе в трубах большого диаметра и направленный выброс льда с помощью сжатого воздуха позволяет обеспечивать эффективное снижение температуры и подавление ПГО, активную нейтрализацию ядовитых газов без дополнительного расхода ВВ. Веерное расположение труб в горизонтальной и вертикальной плоскостях обеспечивает минимальное их количество для полного перекрытия льдом площади взрываемого блока. Наличие этих отличительных признаков в заявляемом техническом решении обеспечивает ему соответствие критерию "Существенные отличия". Эффективность подавления пылегазового облака определяется возможностью быстрого формирования ледяной преграды слоя гранулированного льда большой массы и плотности в начальной стадии формирования и по мере подъема пылегазового облака над взрываемым блоком непосредственно в его эпицентре. Фазовый переход льда в жидкость, жидкость в пар в процессе контакта с пылегазовым облаком обеспечивает подавление его температурного эпицентра за счет дополнительного отбора тепла при таянии льда и нагреве жидкости. Нейтрализация ядовитых взрывных газов определяется возможностью растворения их жидкостью, образовавшейся в результате таяния льда, а пылеподавление за счет активной коагуляции частиц пыли в паровоздушной смеси.

На фиг.1-3 даны схемы, иллюстрирующие предлагаемый способ.

На чертежах введены следующие обозначения: взрываемый блок 1, скважинные заряды 2, труба 3 большого диаметра, заправочная горловина 4, пылегазонейтрализующая жидкость 5, ледяной чоп 6, гранулированный лед 7, мембрана 8, заряд 9 сжатого воздуха, сбросоледяная заглушка 10, компрессорная станция 11, клапан-замедлитель 12, парожидкостный агент 13, оболочка 14 ПГО, эпицентр 15 ПГО

На фиг. 1 показаны взрываемый блок 1 со скважинными зарядами 2, веерное расположение в вертикальной плоскости труб 3 большого диаметра с заправочной горловиной 4 для пылегазонейтрализующей жидкости 5, ледяным агентом, состоящим из ледяного чопа 6 и гранулированного льда 7, мембрана 8, отделяющая заряд 9 сжатого воздуха, сбросоледяной заглушки 10 и компрессорной станции 11 с клапанами-замедлителями 12.

На фиг.2 показана схема направления последовательного действия ледяного агента и его переход в парожидкостный агент 13 в процессе активного взаимодействия с оболочкой ПГО 14 и воздействия на его эпицентр 15.

На фиг. 3 приведена схема взрываемого блока 1 в плане, труб 3 большого диаметра, размещенных веером в горизонтальной плоскости на площадке вышележащего уступа и соединенных трубопроводами через клапаны-замедлители 12 с компрессорной станцией 11.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

На горизонтальной площадке вышележащего уступа по центральной оси взрываемого блока 1 устанавливают веером как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях трубы 3 большого диаметра. Углы раскрытия вееров и количество труб зависят от размеров взрываемого блока и объема взрываемого взрывчатого вещества. В трубах 3 большого диаметра устанавливают ледяной чоп 6, затем засыпают гранулированный лед 7, герметизируют трубы сбросоледяными заглушками 10, заполняют трубы через заправочные горловины 4 пылегазонейтрализующей жидкостью и создают в трубах воздушные заряды 9. Компрессорной станцией 11 по трубопроводам нагнетают воздух до высокого давления, на которое рассчитаны мембраны 8 и клапаны-замедлители 12.

При взрыве скважинных зарядов 2 блока 1 образуется ПГО, купол которого достигает уровня нижнего горизонтального ряда труб, при этом в них срабатывают воздушные заряды 9, путем дополнительной подачи воздуха с компрессорной станции 11 в трубопроводы и разрыва мембран 8. Под действием воздушных зарядов 9 ледяной чоп начинает перемещаться, выталкивая пылегазонейтрализующую жидкость 5 и гранулированный лед 7. Пылегазонейтрализующая жидкость при этом снижает сопротивление при выбросе льда и способствует повышению дальности и мощности ледовожидкостной струи, которая пробивает оболочку 14 ПГО и обеспечивает попадание ледяного чопа 6 в эпицентр 15 ПГО. При выходе ледяного чопа 6 из трубы он благодаря большей кинетической энергии опережает гранулированный лед 7 и пылегазонейтрализующую жидкость 5 и попадает в эпицентр 15 ПГО, где превращаясь в жидкость, а затем в пар, активно отбирает тепло, снижая кинетическую энергию подъема ПГО, связывает пыль и нейтрализует ядовитые газы.

При достижении купола ПГО зоны воздействия следующего ряда труб срабатывает клапан-замедлитель 12 и воздушные заряды 9 труб следующего ряда. Затем последовательно срабатывают остальные ряды труб.

Таким образом последовательно образующиеся на разных уровнях мощные ледяные преграды, поражающие эпицентр ПГО, деформируют его и прерывают процесс вертикального движения. Лед в процессе взаимодействия с облаком тает, активно понижая при этом температуру ПГО. Образовавшаяся при этом жидкость и пар взаимодействуют с облаком, происходит активная нейтрализация ядовитых газов, связывание мелкодисперсной пыли и их осаждение на месте взрыва.

Лед для осуществления способа подавления пылегазового облака в карьерах может быть получен путем замораживания воды, растворов или пылегазонейтрализующей жидкости искусственным путем, с помощью морозильных камер при положительных температурах окружающей среды, либо естественным путем при отрицательных температурах окружающей среды. Замораживание можно производить также и в трубах большого диаметра непосредственно перед выбросом. В качестве пылегазонейтрализующей жидкости и жидкости замораживаемой могут применяться различные известные растворы, например вода с добавками для ускорения осаждения пыли (полиакриламид) в отношении 95:5, вода с добавками для повышения эффективности улавливания пыли (синтанол ДТ-7, оксанол ДТ-12 и др.) в отношении 99:1. В качестве газонейтрализующей жидкости может использоваться раствор двузамещенного фосфата алюминия и др.

Предлагаемый способ подавления ПГО в карьерах позволит в отличие от известных повысить эффективность подавления облака, активно гасить температурный очаг взрыва и нейтрализовать ядовитые взрывные газы и пыль в карьере, исключив их выброс в окружающую среду. Применение данного способа позволяет локализовать тепловой фактор ПГО при взрыве и получить существенный экологический эффект за счет снижения загрязнения окружающей среды вредными выбросами пылегазового облака. Значительным представляется и социальный эффект, заключающийся в охране чистоты атмосферного воздуха в густонаселенных регионах горнопромышленных комплексов.