Организация работы карьеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рудненский индустриальный институт

Кафедра металлургии и горного дела

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Аэрология карьеров»

Рудный 2016



Содержание

1. Теоретическая часть

2. Практическая часть

2.1 Исходные условия для решения практических задач

2.2 Решение

Список литературы



1. Теоретическая часть

Что относится к внутренним источникам выделения пыли, как определяется суммарное выделение пыли от внутренних источников

В зависимости от расположения, все источники пыли делятся на внешние и внутренние. От внешних источников пыль посредством ветра проникает в выработанное пространство, ухудшая состояние его атмосферы. К этим источникам относятся дробильные установки, обогатительные и агломерационные фабрики, металлургические предприятия, шлаковые отвалы, автомобильные дороги и др.

Внутренние источники пыле и газообразования располагаются в пределах контура карьера и вызывают как местное, так и общее ухудшение состояния атмосферы. К внутренним источникам относятся: буровые станки и перфораторы, выемочно-погрузочные машины, взрывы, двигатели внутреннего сгорания (автосамосвалы, тепловозы, тракторы, бульдозеры и др.), автомобильные дороги, камнерезные машины, дробильные и сортировочные установки, пожары, газовыделения из пород и водоносных горизонтов, а также площадки, покрытые пылью и подверженные выветриванию.

По рассредоточению все источники выделения вредностей можно разделить на точечные (буровые станки, экскаваторы, камнерезные машины и др.), объемные (пылегазовое облако после взрыва), линейные (автодороги, выделение газов из пластов и т. д.) и равномерно распределенные (аэрозия почвы, выветривание поверхности бортов карьеров).

По времени действия источники разделяются на непрерывные (буровые станки, экскаваторы и т. д.) и периодические (взрывы и др.).

По положению источники выделения вредностей в карьерах могут быть стационарные (стационарные дробильные и грохотильные установки, подъемные конвейеры и др.), по л у стационарные (буровые станки, экскаваторы и др.) и перемещающиеся (автосамосвалы, железнодорожный транспорт и др.)

Общая интенсивность пылевыделения однотипных вредных веществ от внутренних источников будет равна сумме выбросов от всех источников.

УJвн = J1 + J2 + J3 +……+ Jn

где J₁, J₂, J₃, J_n - соответственно интенсивность выбросов пыли от 1, 2, 3 и n-го типа оборудования, мг/с.

Что отражает коэффициент одновременности работы механизмов, как он определяется

Коэффициент одновременности работы однотипных механизмов показывает отношение числа одновременно работающих однотипных механизмов или оборудования к общему числу в данной группе.

где - коэффициент одновременности работы механизмов, ед

- число одновременно работающих механизмов,

- общее число механизмов.

Как определяется параметр . и в каких расчетах он используется?

Параметр Х _n , ед., определяется по формуле

,

где L - расстояние от карьера до источника выброса вредных веществ, м

- глубина карьера, м

Используется для определения значения коэффициента заноса вредностей.

Основные схемы естественного проветривания карьеров.

Естественное проветривание карьеров осуществляется энергией ветра и термическими силами. Соответственно существуют ветровые и термические схемы проветривания карьеров, а также их комбинации.

Ветровые схемы (прямоточные и рециркуляционные) реализуются при скорости ветра на поверхности v_в = 1 -- 2 м/с и более. Прямоточная схема имеет место при углах откоса подветренного борта карьера не более 15°. Рециркуляционная схема реализуется при углах откоса подветренного борта более 15°.

Термические схемы проветривания карьеров реализуются при скорости ветра на поверхности менее 1-2 м/с. Конвективная схема имеет место при прогретых бортах карьера. Инверсионная схема проветривания карьеров возникает при охлаждении бортов карьера.

Кроме отмеченных четырех основных схем проветривания карьеров могут возникать их комбинации: рециркуляционно-прямоточная (одна часть карьера у подветренного борта проветривается по рециркуляционной схеме, вторая, где свободная струя достигает дна и движется вдоль него, -- по прямоточной), инверсионно-конвективная (по одному -- теплому -- борту воздух поднимается, по другому -- холодному (теневому)--опускается), прямоточно-рециркуляционная.

Условия образования и основные элементы свободных струй.

Свободные струи - воздушные потоки, не имеющие твердых границ.

Свободные струи образуются при срыве ветрового потока с верхней бровки и распространении в пространстве карьера, искусственной вентиляции при применении вентиляционных установок, выходе воздуха из трубопровода.

Рис. 1 Схема свободной турбулентной струи, вытекающей из отверстия конечного диаметра: 1 - полюс струи; 2 - начальное сечение; з -внутренняя граница свободной струи; 4 - внешняя граница свободной струи; 5 - переходное сечение; ABC - ядро постоянных скоростей; В"ВАА" - ядро постоянной массы; В" В В' и А" А А' -области присоединенных масс

карьер пыль проветривание струя

Точка начала свободной струи носит название полюса струи. Практически, однако, начальное сечение струи всегда имеет некоторые размеры. В этом случае полюс струи определяется как точка пересечения внешних границ струи.

При выходе воздушного потока из начального сечения АВ (см. рис. 1) на его кромке происходит срыв струй, в результате чего образуется расширяющийся турбулентный пограничный слой А'АС В В'. Между его внутренними границами АС и БС находится ядро постоянных скоростей, в пределах которого продольные скорости остаются постоянными и равными средней скорости в начальном сечении.



2. Практическая часть

2.1 Исходные условия для решения практических задач

При эксплуатации карьера в его атмосферу выделяются вредности: минеральная пыль, вредные газы и токсичные летучие жидкости. Кроме того, на определенном расстоянии от карьера работает обогатительный комплекс, который выбрасывает в атмосферу вредности в виде пыли и газа (окиси углерода), которые частично с попутным ветром заносятся в карьер.

На пути ветра, дующего от обогатительного комплекса в направлении карьера, находятся горы и отвал.

Периодически в карьере производится массовые взрывы.

Необходимо:

- определить интенсивность выбросов вредных веществ (минеральной пыли, окиси углерода, окислов азота, акролеина, формальдегида) внутренними и внешними источниками;

- определить концентрацию вредных веществ в атмосфере карьера с уче-том заноса вредных веществ в атмосферу карьера от внешних источников;

- определить время проветривания карьера после проведения массового взрыва.

При расчетах использовать следующие исходные показатели:

Данные по виду и количеству оборудования в карьере:

Глубина карьера - 500м;

Длина подветренного борта - 2150м;

Угол наклона подветренного борта - 12є;

Скорость ветра на поверхности - 3,1м/с;

Тип буровых станков и их количество - СБШ-250, 12ед;

Экскаватор с емкость ковша более 5м - 12ед;

Экскаватор роторные - 4;

Автомобили, марка - БеЛАЗ-7512, 16;

Бульдозеры, марки - ДЗ-118, 12ед;

Конвейеры, тип, число, длина - РТЛ-1500, 2/500м;

Содержание двуокиси кремния в пыли - 7%;

Период года - ХОЛ.

1) Нормативные значения интенсивности выбросов вредностей от единицы горного оборудования. Интенсивность выделения пыли работающими в карьере механизмами, мг/сек:

Оборудование	Интенсивность выделения
	пыли, мг/сек
Буровые станки: СБШ-250МНА-32	2600
Экскаваторы: Е более 5 м3	600
Роторные экскаваторы	6900
Автосамосвалы: БелАЗ-75120	12000
Бульдозеры: ДЗ-118	7000
Конвейеры на расстоянии 100 м
РТЛ-1500	3300
Перегрузочный пункт конвейера	100
Внутрикарьерный перегрузочный склад	800

Интенсивность выделения газа и летучих жидкостей работающими в карьере механизмами:

Источники	Количество газа (машина под нагрузкой)	мг/сек
	СО	N2О5		Акролеин
Бульдозеры:
ДЗ-118	1000	1100		5,5
Атосамосвалы:
БелАЗ - 7512	1100	1300		6,5

2) График зависимости параметров ослабления потока воздуха после преодоления препятствий

Р - коэффициент ослабления ветрового потока; Н₁ - высота препятствия; L₁ - расстояние от препятствия до карьера.

График определения значения коэффициента заноса вредностей

1, 2, 3…7 - графики при значении Х _n равном Н_к, 2Н_к, 3Н_к,…7Н_к;

m - коэффициент заноса вредностей в карьер;

Н _т - отношение высоты труб к средней глубине точки встречи ветра с наветренным бортом карьера.

3) Расстояние от ДОФ (дробильно-обогатительной фабрики) и ЦПО (цех по производству окатышей) до карьера - 4,4км.

5) Высота труб ДОФ - 70м, ЦПО - 130м.

6) Горы на пути ветрового потока к карьеру находятся на расстоянии 3 км, высота гор - 680 м.

7) Отвалы, расположенные на пути ветрового порока к карьеру, находят-ся на расстоянии 0,6 км, высота отвалов - 50 м.

8) Интенсивность выброса пыли и газов от внешних источников:

- ДОФ - пыли 50 тыс. тон в год, газа - 10 тыс. тон в год (окись углерода);

- ЦПО - пыли 70 тыс. тон в год, газа - 17 тыс. тон в год (окись углерода).

9) Режим работы обогатительного комплекса - 365 дней в году.

10) Глубина массового взрыва в карьере Н_в, м, определяется по формуле

Н_в = Н_к - 50,

где Н_к - глубина карьера, м.

11) Глубина взрывных скважин 20м.

12) Тип взрывчатого вещества - аммонит № 6ЖВ.

13) Количество одновременно взрываемого взрывчатого вещества ВВ - 530т.

14) Заряжается и взрывается блок руды, расположенный на подветренном борту карьера.

15) Средняя глубина точки встречи границы струи ветра с наветренным бортом карьера Н_ср, м, определяется по формуле

Н_ср = 0,3Н_к

16) Протяженность борта карьера в направлении перпендикулярном направлению ветра - 2150м.

17) Начальная концентрация окиси углерода в облаке после взрыва С₀, мг/м³, определяется по формуле

С_н = 875 + С_пдк,

где С_пдк - предельно-допустимая концентрация окиси углерода в атмосфере карьера, мг/м³.

2.2 Решение

1) Расчет выброса пыли по однотипному внутреннему источнику J, мг/сек, определяется по формуле

J = K_нK_гУ(1 - K_эф)F_iP_im_i

где K_н - коэффициент неучтенных источников выделения пыли принять =1,1; K_г - коэффициент, учитывающий время года. В холоде K_г = 0,5 для пыли; для газа K_г = 1,0;

K_эф - коэффициент эффективности подавления пыли (газа). По пыли: в холод для экскаваторов, бульдозеров, буровых станков K_эф = 0,6; для автомобилей K_эф = 0,8; для конвейеров K_эф = 0,5; для в/к перегрузочных складов K_эф = 0,8

F_i - интенсивность выделения пыли при работе одного источника (машины, механизма, оборудования), мг/сек;

P_i - коэффициент одновременности работы однотипных механизмов, равен для буровых станков и бульдозеров K_эф = 0,8; для конвейеров K_эф = 0,65; для ковшовых экскаваторов K_эф = 0,6; для роторных экскаваторов K_эф = 0,65; для автомобилей K_эф = 0,85; для в/к перегрузочных складов K_эф = 1;

m_i - количество однотипных источников выделения пыли, ед.

Для буровых станков:

Для одноковшовых экскаваторов:

Для роторных экскаваторов:

Для бульдозеров:

Для автосамосвалов:

Для конвейеров роторных экскаваторов:

Для внутрикарьерных перегрузочных складов:

Расчёт выброса газов по однотипному внутреннему источнику J, мг/сек

Для бульдозеров:

Для автосамосвалов:

2) Общая интенсивность пылевыделения однотипных вредных веществ от внутренних источников будет равна сумме выбросов от всех источников.

УJ_вн = J₁ + J₂ + J₃ +……+ J_n.

где J₁, J₂, J₃, J_n - соответственно интенсивность выбросов пыли от 1, 2, 3 и n-го типа оборудования, мг/с.

3) Параметр , ед., определяется по формуле

где - высота труб над поверхностью земли, м;

средняя глубина точки встречи границы струи ветра с наветренным бор-том карьера, м.

где глубина карьера, м.

м

4) Параметр Х _n , ед., определяется по формуле

где L - расстояние от карьера до источника выброса вредных веществ, м.

5) Коэффициент заноса вредностей m определяем по графику в приложении В, рисунок 2В.

6) Величина заноса пыли в карьер определяется по формуле

Jвнеш = mFi,

где J_внеш - интенсивность заноса вредного вещества в карьере от внешних источников, мг/сек;

m - коэффициент заноса, ед.;

F_i - масса вредного вещества, выделяемой из труб внешнего источника, мг/c.

мг/c

мг/c

Величина заноса газов в карьер от внешних источников:

7) Общая интенсивность выделения вредного вещества от внешних источников

8) Общая интенсивность выделения вредного вещества от внутренних и внешних источников.

J_об = УJ_вн + УJ_внеш,

J_об = 65627,1+457572 = 523199,1 мг/с

9) Концентрация вредного вещества в атмосфере карьера С, мг/м³, определяется по формуле

где С - начальная концентрация пыли, мг/м³;

J_об - общая интенсивности выделения вредного вещества в атмосферу карьера, мг/сек;

Q - количество воздуха, поступающего в карьер для проветривания, м3/сек;

K_у - коэффициент, учитывающий уменьшение концентрации вещества в верх-них слоях атмосферы по сравнению с усредненной концентрацией, принять K_у = 0,5ч 0,8 ед.

10) Количество воздуха поступающего в карьер Q, м³/сек, определяется по формуле

Q = V_pL_вhК_з

где V_p - скорость ветра на поверхности после преодоления препятствий на его пути гор (отвалов), м/сек.

L_в - длина подветренного борта, м;

h - толщина свободной воздушной струи над верхней бровкой подветренного борта карьера, м;

К_з - коэффициент, учитывающий замедление потока воздуха перед бровкой карьера, ед. Для угла откоса более 15° он равен 0,9.

Q = 2*2150*50,4*0.9 = 195048 м³/сек

11) Скорость ветра после преодоления препятствий х_р, м/с, определяется по формуле

х_р = х(1 - р)

где х_р - расчетная скорость ветра после преодоления гор, м/с.

х - начальная скорость ветра на поверхности, м/сек

р - показатель ослабления ветрового потока, ед.

х_р = 3,1(1-0,34) = 2 м/с

12) Толщина свободной воздушной струи над верхней бровкой подветренного борта карьера h, м, определяется по формуле

,

где h - толщина свободной струи над верхней бровкой подветренного борта карьера, м;

H_к - глубина карьера, м;

б_под - угол наклона подветренного борта, градус.

13) Время проветривания карьера после взрыва t, сек, определяется по формуле

где t - время проветривания карьера после массового взрыва, сек;

t_о - время формирования пылегазового облака после взрыва, 30-40 сек;

V_н - начальный объем пылегазового облака, м³;

К₁ - безразмерный коэффициент, учитывающий приращение объема пылегазового облака за счет турбулентности воздушного потока, ед.

F - площадь сечения пылегазового облака в направлении, перпендикулярном к движению ветра,м²;

х_р - расчетная скорость ветра, м/сек;

С_н - начальная концентрация вредностей в облаке, мг/ м³;

С_пдк - предельно допустимая концентрация вредных веществ в атмосфере карь-ера, мг/м³;

- безразмерный коэффициент;

14) Значение коэффициента К1, ед., определяется по формуле

где r - радиус пылегазового облака, м;

15) Значение коэффициента б, ед., определяется по формуле

где К - коэффициент, равный 0,4 ед.

16) Значение радиус пылегазового облака r, м, определяется по формуле

где V_н - начальный объем пылегазового облака, м³

17) Начальный объем пылегазового облака V_н, м³, определяется по формуле

V_н = mAb,

где m - безразмерный коэффициент, учитывающий действительное количество газов, поступивших в атмосферу карьера (часть газов остается во взорванной горной массе. Принять m = 0,7 ед.);

A - масса взрывчатого вещества (аммонит № 6ЖВ) кг;

b - объем газа образующегося при взрыве 1 кг взрывчатого вещества, м³/кг. (Принять 0,7 м³/кг).

V_н = 0,7*530000*0,7 = 259700 м³

18) Площадь поперечного сечения пылегазового облака F, м², определяется по формуле

^,

м²

19)Высота подъема пылегазового облака после массового взрыва

где Н_п - высота подъема пылегазового облака,м

А - масса ВВ, т;.

b - коэффициент, учитывающий глубину взрываемых скважин, ед. (При глубине скважин > 15 метров = 0,8 ед.)

20) Начальная концентрация вредностей в пылегазовом облаке С_н, мг/м³, определяется по формуле

С_н = 875 + С_пдк,

С_н = 875 + 26,2 = 901,2 мг/м³

21) Предельно допустимая концентрация всех газов в карьере во время работы С_пдк, мг/м³, определяется по формуле

Спдк = Ссо + СN2O5 + Сакр + Сальд,

где С_со - концентрация окиси углерода, мг/м³;

С_N2O5 - концентрация окислов азота, мг/м³;

С_акр - концентрация акролеина, мг/м³;

С_альд - концентрация альдегидов, мг/м³;

Спдк = 20 + 5 + 0,7 + 0,5 = 26,2 мг/м³



Список литературы

1. Ушаков К.З., Михайлов В.А., Аэрология карьеров. М. Недра, 1985. с. 271.

2. Бересневич П.В., Михайлов В.А., Филатов С.С. Аэрология карьеров. М. Недра, 1990. с. 279.

Размещено на Allbest.ru

...