Расчет влияния открытых горных работ на состояние атмосферного воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра геоэкологии

Курсовая работа

Тема: «Расчет влияния открытых горных работ на состояние атмосферного воздуха»

Санкт-Петербург

Содержание

Введение

1. Расчет валовых выбросов веществ при ведении буровых работ

1.1 Общие сведения

1.2 Исходные данные

1.3 Методика расчета и результаты

2. Расчет валовых выбросов при ведении взрывных работ

2.1 Общие сведения

2.2 Исходные данные

2.3 Методика расчета и результаты

3. Расчет валовых выбросов вредных веществ, при погрузочно-разгрузочных работах

3.1 Общие сведения

3.2 Исходные данные

3.3 Методика расчета и результаты

4. Расчет валовых выбросов при транспортировании горной массы

4.1 Общие сведения

4.2 Исходные данные

4.3 Методика расчета и результаты

5. Расчет валовых выбросов вредных веществ при отвалообразовании

5.1 Общие сведения

5.2 Исходные данные

5.3 Методика расчета и результаты

Заключение

Введение

Открытая разработка полезных ископаемых является способом добычи полезных ископаемых, при котором процессы выемки осуществляются в открытых горных выработках, производимых на земной поверхности. Таким образом, добывается уголь, руды и различные ценные минералы. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых является относительно дешевой и не требует строительства шахт, прокладывания галерей или подземных работ. Большие скребковые экскаваторы снимают верхние слои земной поверхности. Бульдозеры и другие специализированные машины разделяют полезные ископаемые и отходы. Грузовики, железнодорожные вагоны и подвесные скипы (вагонетки с откидывающимся кузовом) увозят полезные ископаемые на рассортировку и переработку. Во многих странах эта форма разработки месторождений ограничена законом из-за повреждений, наносимых полезной земле. Во многих случаях владельцы открытых разработок по окончанию работ обязаны восстановить экологическое состояние земли, возвращая в прежнее состояние ландшафт и сажая растения.

Несмотря на высокую степень извлечения полезных ископаемых, возможности достижения большой производственной мощности, повышению производительности труда, снижению себестоимости добычи сырья при открытой разработке полезных ископаемых по сравнению с закрытой, данный вид добычи имеет ряд экологических проблем.

Цель данной курсовой работы состоит в том, чтобы посчитать количество загрязняющих веществ на различных стадиях добычи полезного ископаемого (буровые работы, взрывные работы, погрузочно-разгрузочные работы, транспортирование горной массы и отвалообразование), что является важными характеристиками и может являться основой для принятия тех или иных средозащитных мероприятий в будущем.

1. Расчет валовых выбросов веществ при ведении буровых работ

Цель работы: Определение значений валового и максимально разового выбросов пыли при проведении буровых работ.

1.1 Общие сведения

месторождение буровой горный отвалообразование

Буровые работы негативно влияют на окружающую среду главным образом за счет запыления атмосферного воздуха. Так же незначительный ущерб - загрязнение грунтовых вод, а также понижение уровня грунтовых вод при ведении работ. Наибольшую опасность для окружающей среды представляет выделение в атмосферу мелкодисперсной пыли, образованной в процессе бурения. При бурении скважин станками шарошечного бурения с очисткой сжатым воздухом количество образовавшейся мелкодисперсной пыли достигает сотен килограмм. Для наиболее типичных условий бурения вскрышных пород доля частиц с линейным размером <0,05 мм составляет приблизительно 15% от общей массы образующихся продуктов разрушения.

Применение в настоящее время на буровых станках системы сухого пылеулавливания обладает одним существенным недостатком: уловленная и аккумулированная в специальных емкостях пыль периодически сбрасывается на поверхность блока. В последующем она может быть поднята в атмосферу сильным ветром или взрывными работами.

Распространенный способ бурения - с помощью режущих долот, применяется при бурении, главным образом, мягких пород и угля. Разрушение здесь протекает при относительно небольших нагрузках и происходит за счет скалывающих и сминающих воздействий на породу. При этом доля мелкодисперсных частиц в 2,5-3,0 раза меньше, чем при шарошечном способе бурения. Такой способ бурения не приводит к столь значительному выбросу пыли, как шарошечный, поэтому шнековые станки не оснащаются пылеулавливающими устройствами.

Без принятия пылеподавляющих и пылеулавливающих устройств, при бурении скважин диаметром 320 мм сеткой 8х8 м, объем запыленного воздушного пространства, приходящегося на каждый м³ подготовленной к взрыву породы, составляет 8-10 м³. Концентрация пыли в воздухе - 50 мг/м³.

1.2 Исходные данные

Таблица 1.1. Исходные данные для расчета валовых выбросов, при ведении буровых работ

№	d скважин, м	Крепость пород	Станок	Средства пылепо-давления	Влажность материала, %	Время работы станка, ч/год
14	0,8	15	СБШ-250	УСП	2,5	1460

Таблица 1.2. Значения удельного пылевыделения

Станок	Средства пылеподавления	Коэффициент крепости (f)
		6,1 - 10	10,1 - 12	более 12
CБШ-200	ВВП	2,4	3,7	4,2
	УСП	3,3	5,2	5,9
	БСП	83,1	129,0	147,6
СБШ-250	ВВП	1,9	3,0	3,5
	УСП	2,5	3,9	4,4
	БСП	62,5	96,5	110,6
СБШ-320	ВВП	2,4	3,7	4,2
	УСП	3,0	4,7	5,3
	БСП	75,3	117,1	133,8

Таблица 1.3. Значение коэффициента К₂

Влажность материала, %	К2
0,5	2
0,6-1	1,5
1,1-3	1,3
3,1-5	1,2
5,1-7	1
7,1-8	0,7
8,1-9	0,3
9,1-10	0,2
Более 10	0,1

Таблица 1.4. Техническая производительность станка, м/смена

f станок	менее 12	12,1 - 14	14,1 - 16	более 16
CБШ-200	8,2/75,2	5,1/41,7	4,2/33	3,4/26
СБШ-250	7,5/71,7	5,4/45	4,8/39	4,2/33
СБШ-320	15/85	13,4/82	8,1/54,8	5,4/49,2

*В числителе - скорость бурения, в знаменателе - производительность станка. Смена 8 часов.

1.3 Методика расчета и результаты

1) Производительность бурового станка:

м³/ч,

где: d - диаметр скважины, м (табл.1.1);

Q_тп - техническая производительность станка (табл. 1.4):

м³/ч

2) Расход средств пылеподавления:

т/год,

где: q - удельное пылевыделение (табл.1.2);

T - время работы станка, ч/год (табл.1.1);

К₂ - коэф., зависящий от влажности породы (табл. 1.3).

3) Максимально разовый выброс:

г/c

Вывод: в ходе данной расчетной работы я ознакомилась с методикой расчета валовых выбросов веществ при ведении буровых работ и получила результаты для своего варианта.

2. Расчет валовых выбросов при ведении взрывных работ

Цель работы: Определение значений валового и максимально разового выбросов вредных веществ при взрывных работах.

2.1 Общие сведения

Массовый взрыв на разрезе (карьере) является мощным периодическим источником выброса в атмосферу большого количества пыли и газов. В настоящее время заряд массового взрыва достигает 800-1200 т, а количество взорванной горной массы за один взрыв достигает 6 млн.т.

По манным замерам установлено, что удельное количество пыли изменяется в диапазоне 30-160 г/м3, в зависимости от рецептуры ВВ и свойств взрываемых пород.

С увеличением крепости пород удельное количество пыли на единицу объема горной массы возрастает, а так как с ростом глубины разработки увеличивается крепость разрабатываемых пород, то, следовательно, будет расти и запыленность.

Твердые примеси выделяются в атмосферу в виде пылегазового облака. Около одной трети вредных газов остается во взорванной горной массе и затем выделяется в атмосферу, загрязняя район взорванного блока и прилегающие к нему участки.

Выделившаяся пыль, выпадая из пылегазового облака, оседает на уступах, на площадях около разреза (карьера) и в близлежащих поселках, являясь в дальнейшем источников пылевыделения, а также при атмосферных осадках образует как называемые дождевые сточные воды. Растворение взрывчатых веществ, применяемых при взрывных работах на разрезах, приводит к увеличению концентрации NOx в производственных водах.

2.2 Исходные данные

Таблица 2.1. Исходные данные для расчета валовых выбросов, при ведении взрывных работ

Количество ВВ, т	Объем взорванной ГМ, тыс.м3	ВВ	Крепость пород	Число взрывов в год	Скорость ветра, м/c	KCO	KNO
130	260	Граммонит 79/21	15	30	14	1,25	1,4

Таблица 2.2. Содержание вредных веществ в ПГО и взорванной ГМ, л/кг

ВВ	f	qуд ПГО	qуд ГМ
Граммонит 79/21		СО	NOx	СО	NOx
	>15	11	1,8	4,5	0,74
	13,1-15	9,4	2,2	3,6	0,93
	12,1-13	8,7	2,4	3,5	1,08
	10,1-12	7	4,8	3,2	2,20
	9,1-10	6,1	5	3,3	2,70
	6,1-9	5,8	5,7	2,4	2,50
	2-6	5,3	6,9	2,3	2,90

Таблица 2.3. Значения удельного пылевыделения, кг/м³

f	6 - 8	8,1 - 10	10,1 - 12	более 12
qп	0,06	0,08	0,09	0,10

2.3 Методика расчета и результаты

1)Масса вредных газов (СО и NO_x), выбрасываемых с пылегазовым облаком (ПГО) и оставшихся во взорванной горной массе (ГМ):

т;

т;

т;

т;

где: q_уд - удельное содержание вредных газов (СО и NO_x) в ПГО или ГМ при взрыве 1 кг ВВ, л/кг (табл.2.2);

К - коэффициент, зависящий от определяемого вредного газа (для СО=1,25 г/л, для NO_x=1,4 г/л);

A - количество взрываемого вещества, кг (табл.2.1).

2)Расчет общей массы вредных веществ, выделившихся при взрыве:

a) По удельному СО:

т;

b) По удельному NO_x:

т;

3) Масса твердых частиц, выбрасываемых с ПГО,

т;

где: q_п - удельное пылевыделение из 1 м³ горной массы в зависимости от крепости пород и свойств ВВ, кг/м³ (q_п=0,1);

К₂ - коэффициент, учитывающий влажность (К₂=1,3)

Q_гм - объем взорванной горной массы, плотностью 3 т/м³, из расчета, что на 1 т ВВ приходится 6000 т ГМ, м³. (если А - 130 т, то Q_гм = 260 м³) (табл.2.1);

4) Максимальный разовый выброс для твердых частиц определяется по формуле:

т/cек,

t=5 сек - продолжительность взрыва

5) Суммарная масса вредных веществ (валовый выброс):

а) при одном взрыве:

т;

б) За год:

т/год,

где n - число взрывов в год (табл.3.1).

Вывод: в ходе данной расчетной работы я ознакомилась с методикой расчета валовых выбросов веществ при ведении взрывных работ и получила результаты для своего варианта.

3. Расчет валовых выбросов вредных веществ, при погрузочно-разгрузочных работах

Цель работы: Определение значений максимально разового и валового выбросов пыли при проведении погрузочно-разгрузочных работ.

3.1 Общие сведения

Погрузочно-разгрузочные работы сопровождаются значительным пылевыделением. Максимальное количество пыли выделяется при работе экскаваторов, несколько меньше - при работе бульдозеров.

Концентрация пыли при выемочно-погрузочных, также, как и при буровзрывных работах, зависит от крепости и влажности горных пород.

Результаты замеров концентрации пыли показали, что часто она одинакова зимой и летом или выше в период отрицательной температуры. Это связано как с отсутствием средств гидрообеспыливания, так и за счет большей ветровой активности в зимний период.

На интенсивность пылевыделения влияют объем разгрузки породы, высота загрузки, угол поворота экскаватора.

При высоких забоях чаще происходит обрушение верхней части уступа, что приводит в повышенной (1-1,5 раз) запыленности. Запыленность изменяется в таких же соотношениях, как и изменение объема одновременной разгрузки породы.

Одноковшовый экскаватор является основным оборудованием на добычных, вскрышных и отвальных работах. При помощи их осуществляется погрузка вскрышных пород и полезного ископаемого, переэкскавация навалов породы, проведение траншей, нарезка горных пород, погрузка угля и породы, укладка пород.

3.2  Исходные данные

Таблица 3.1. Исходные данные для расчета валовых выбросов, при погрузочно-разгрузочных работах.

Крепость пород	Тип экск.	qуд, г/м3	Вместимость ковша, м3	Кэ	Время цикла,с	Тг, ч/год	скорость ветра, м/c	Число машин, ед
15	ЭКГ-15	19,2	15	0,5	27	2000	14	2

Таблица 3.2. Значения удельного пылевыделения.

Тип экскаватора	Коэффициент крепости пород (f)
	6,1 - 10	10,1 - 12	более 12
ЭКГ-5А	4,8	7,2	10,9
ЭКГ-8И	5,8	8,7	13,2
ЭКГ-10	6,3	9,4	14,3
ЭКГ-12,5	7,6	9,8	17,3
ЭКГ-15	8,4	11,4	19,2
ЭКГ-20	9,6	12,7	21,8

Таблица 3.3. Значение коэффициента К_1.

Скорость ветра, м/с	К1
До 2	1
2,1-5	1,2
5,1-7	1,4
7,1-10	1,7
10,1-12	2
12,1-14	2,3
14,1 и выше	2,6

3.3 Методика расчета и результаты

1) Масса пыли, выделяющаяся при работе одноковшовых экскаваторов, рассчитывается по формуле:

т/год,

где: q_уд - удельное пылевыделение, г/м³ (табл.3.1);

Е - вместимость ковша, м³ (табл.3.1);

К_э коэффициент экскавации, зависящий от плотности породы (табл.3.1);

t_ц - время цикла работы экскаватора, с (табл.3.1);

Т_г - чистое время работы экскаватора в год, часов (табл.3.1);

K₁ - коэффициент, зависящий от скорости ветра (табл.3.3);

Так как число рабочих машин равно двум, то:

2) Максимально разовый выброс вредных веществ при погрузочно-разгрузочных работах одноковшовым экскаватором:

г/с.

Вывод: в ходе данной расчетной работы я ознакомилась с методикой расчета валовых выбросов веществ при ведении погрузочно-разгрузочных работ и получила результаты для своего варианта.

4. Расчет валовых выбросов при транспортировании горной массы

Цель работы: Определение значений валового и максимально разового выбросов вредных веществ при транспортировании горной массы.

4.1 Общие сведения

Негативное воздействие на окружающую среду существующих видов транспортирования проявляются в виде отчуждаемой территории при сооружении транспортных коммуникаций, загрязнения воды подвижным составом и обслуживающим хозяйством, загрязнение атмосферы пылью в результате сдувания ее с поверхности транспортируемого материала.

Автомобильный транспорт загрязняет атмосферу в результате взаимодействия автомобильных колес с поверхности дороги. Интенсивность пылеобразования зависит от скорости движения, грузоподъемных машин, состояния дороги.

При работе автомобильного и железнодорожного транспорта загрязнение атмосферного воздуха происходит за счет выброса вредных веществ при сжигании топлива в двигателях внутреннего сгорания. При этом в атмосферу с отработавшими газами поступает аэрозольные и газообразные компоненты. Наиболее опасными из газообразных выбросов дизельных двигателей являются нормируемые вещества: NO_x в пересчете на NO₂, CO, CH_x в пересчете на СН₄, твердый фильтрат (С) и аэрозоли несгораемого топлива и смазочного масла. К ненормируемым веществам относится оксид серы.

4.2 Исходные данные

Таблица 4.1. Удельные выбросы вредных веществ дизельными двигателями автомобилей

Автосамосвал	Вредное вещество	Режим работы ДВС
		холостой	50% мощности	Максимальная мощность
БелАЗ-7540 (42 т)	СО	0,190	0,261	0,617
	СНх	0,130	1,148	2,105
	СН	0,052	0,104	0,192
	С	0,009	0,034	0,052

Таблица 4.2. Значение коэффициента К₆

Скорость обдува материала, м/с	К6
2	1
4	1,13
6	1,26
8	1,38
10	1,5
12	1,62
14	1,74
15	1,8

4.3 Методика расчета и результаты

1) Расчет массы вредного вещества за сутки:

,

где: g_вр.в-ва - удельный выброс вредного вещества при работа двигателя, кг/ч (табл.4.2);

t - время работы двигателя в течение рейса за сутки, ч (расчёт ниже);

,

- средняя продолжительность рейса, ч (табл. 4.1),

ч;

кг;

кг;

кг;

кг;

2)Масса годового выброса вредных веществ от сжигания топлива:

т/год,

где: n - количество дней работы предприятия в году, дни (табл.5.1);

N - число работающих машин, шт (табл.4.1);

Kt - коэффициент влияния климатических условий (табл.4.1);

K_авт. - коэффициент, зависящий от состояние автопарка (табл.4.1)

3)Максимально разовый выброс i-го вредного вещества:

,г/c

г/c;

г/c;

г/c;

г/c;

4)Масса годового образования пыли на автодорогах при движении автомобилей:

т/год,

где: g_авт - удельное выделение пыли на автодорогах при движении автомобилей, кг/км (g_авт=0,85);

К₅ - коэффициент, учитывающий среднюю скорость автосамосвала в карьере. При средней скорости движения 20 км/ч данный коэффициент равен 2;

L - длина дороги, км (табл.4.1);

N_р - число рейсов автосамосвала в сутки (табл.4.1);

Т_с - годовое количество дней с устойчивым снежным покровом, дни (табл.4.1).

5)Масса вредных веществ, сдуваемых с поверхности материала, транспортируемого автотранспортом:

рейс/год,

где: n_год - число рейсов автосамосвала в год (табл. 4.1);

g_пп - удельная сдуваемость твердых частиц с квадратного метра поверхности горной массы, г/(м²•c) (табл.4.1);

S_a - площадь поверхности транспортируемого материала в кузове автосамосвала, м² (табл.4.1);

t_к - средняя продолжительность рейса, ч (табл.4.1);

K₆ - коэффициент, учитывающий скорость обдува материала, которая определяется как геометрическая сумма скорости ветра и обратного вектора скорости движения автосамосвала (табл.4.3).

Вывод: в ходе данной расчетной работы я ознакомилась с методикой расчета валовых выбросов веществ при транспортировании горной массы и получила результаты для своего варианта.

5. Расчет валовых выбросов вредных веществ при отвалообразовании

Цель работы: Определение значений валового и максимально разового выбросов пыли при отвалообразовании.

5.1 Общие сведения

Выброс вредных веществ (пыли) при отвалообразовании вскрышных пород осуществляется независимо от способов отвалообразования, точечными, линейными и площадными источниками.

*Точечные источники загрязнения - экскаваторы, бульдозеры. При их работе выделяется значительное количество пыли, причем при экскаваторном способе отвалообразования запыленность воздуха выше, чем при бульдозерном.

*Линейные источники загрязнения - конвейеры, железнодорожные составы, автодороги.

Общими для всех способов отвалообразования является образование больших незакрепленных поверхностей (плоскостных источников), которые при неблагоприятных условиях приводят к интенсивному пылеобразованию, зависящему от вида материала, гранулометрического состава и метеорологических условий.

5.2 Исходные данные

Таблица 5.1. Удельная сдуваемость пыли, мг/(м²*с)

Приземная скорость ветра, м/с	Высота отвала, м
	10	50	100	150
5	3,7	9,3	13,8	17,4
8	14,3	35,8	53,3	67,3
10	26,7	68,2	100,9	127,1

5.3 Методика расчета и результаты

1) Масса вредных веществ, образующихся в зоне выгрузки и укладки пород:

Где, m_в.у - масса пыли, выделившаяся в зоне выгрузки и укладки пород, т/год:

т/год

m_с.отс - масса пыли, сдуваемая с 1м² свежеотсыпанного отвала за год:

g₀ - удельная сдуваемость пыли с пылящей поверхности отвала, мг/(м²•с) (табл.5.2);

Т_с - годовое количество дней с устойчивым снежным покровом (табл.5.1);

S_с.отс - площадь свежеотсыпанного отвала, м² (табл.5.1);

m_д - масса пыли, сдуваемая с 1м² дефлирующих поверхностей отвала, т/год:

т/год;

К_з - коэффициент, учитывающий эффективность сдувания твердых частиц с поверхности отвала (К_з=0,1);

S_д - площадь дефлирующих поверхностей отвала, м² (табл.5.1);

q_уд - удельное выделение пыли, выгружаемой из транспортного средства (табл.5.1);

г - удельный вес породы (табл.5.1);

q_уд.ск - удельное выделение пыли, складируемой в отвал (табл.5.1);

Q - объем породы, транспортируемый на отвал, т/год (табл.5.1);

1. Максимально разовый выброс пыли на отвале в зоне выгрузки и складирования пород:

г/c,

где: Q_ч - объем породы, подаваемой в отвал за 1 час, т/час (табл.5.1).

Вывод: в ходе данной расчетной работы я ознакомилась с методикой расчета валовых выбросов веществ при отвалообразовании и получила результаты для своего варианта.

Заключение

Разработка месторождений полезных ископаемых оказывает сложное и многоплановое воздействие на окружающую среду. Это, в особой степени, относится к открытому способу добычи полезных ископаемых. При производстве открытых горных работ в воздушную среду поступает значительное количество поллютантов, причем основным загрязняющим веществом выступает неорганическая пыль. Эмиссия данного вещества приводит к постепенной деградации зеленых насаждений, снижение их продуктивности и утрате устойчивости. Под влиянием «чуждых» для организма веществ, нарушается структура клеток, снижается продолжительность жизни организмов, ускоряются процессы старения. Для человека особую опасность представляют собой пылинки, способные проникать в альвеолы и периферии легкого. В мировой практике с учетом рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в ряде стран осуществлен переход на нормирование содержания в воздушной среде частиц пыли с размерами менее 10 мкм. В Российской Федерации в настоящее время нормирование запыленности воздушной среды осуществляется без учета конкретного дисперсного состава пыли.

В настоящее время последствия негативного воздействия предприятий на окружающую среду (экологический ущерб) компенсируются платежами, которое каждое из них осуществляет за причиненный природе вред. Размер платежей определяется величиной выброса вредных веществ и классом их опасности. При этом нормы платежей дифференцированы в зависимости от того превышает фактический выброс вредных веществ, установленный для предприятия лимит или нет. Таким образом, подразумевается, что величина экологического ущерба соответствует размеру платежей.

Знакомство с основными методиками расчетов по выделению загрязняющих веществ от различных стадий проведения открытой горной разработки, проведенных в данной курсовой работе, могут послужить основой для оценки негативных воздействий предприятий в будущем.

Размещено на Allbest.ru

...