Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Обоснование и разработка способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах

ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Обоснование и разработка способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах"

На правах рукописи УДК 622 236

003 166010

СЕМЕНОВ Василий Васильевич

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ ПРИ МАССОВЫХ ВЗРЫВАХ НА КАРЬЕРАХ

Специальность 25 00 20 - «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г 7

Москва 2008

003166010

Работа выполнена в Московском государственном горном университете (МГТУ) и в ОАО «Стойленский ГОК»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор ГОНЧАРОВ Степан Алексеевич

Официальные оппоненты, доктор технических наук, профессор БЕНИН Владимир Арнольдович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ПЕРНИК Леонид Моисеевич

Ведущая организация - ОАО «Рудпром» (г. Москва)

Защита диссертации состоится « Ю » л Л 2008г. в « и » час.

на заседании диссертационного совета Д-212 128 05 при Московском государственном горном университете по адресу 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан « £ » _2008г

Ученый секретарь диссертационного совета докт техн наук МЕЛЬНИК В.В. ~

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Открытый способ разработки полезных ископаемых, в частности рудных месторождений, получил широкое распространение, и его доля в общей добыче составляет порядка 70 % На современных карьерах горные работы ведутся на глубинах до 400 м, а в перспективе глубина карьеров достигнет 450-600 м Применение высокопроизводительного оборудования приводит к повышению концентрации пыли и вредных газов в атмосфере карьеров и прилегающей местности, а большая глубина карьеров затрудняет воздухообмен и возможность эффективного их проветривания

Основным технологическим процессом добычи полезных ископаемых на карьерах в скальных горных породах является их взрывная отбойка, которая сопровождается выделением большого количества пыли и газа Количество образующейся при взрыве пыли и ее дисперсность изменяются в широких пределах и зависят от типа и крепости горных пород взрываемого массива, степени их обводненности, удельного расхода промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) и др

Появление в воздухе в результате взрыва большого количества оксидов азота ведет к неблагоприятным экологическим последствиям при соединении оксидов азота с парами воды образуется азотная кислота, оседание которой на почву приводит к повышению в ней содержания нитратов, а попадание в водоемы подкисляет воду

Вредные газы, выделяющиеся при взрыве в атмосферу, представляют опасность для людей Поскольку оксиды азота токсичнее оксида углерода (ПДК в атмосфере соответственно 0,00025 и 0, 0016 об %), то при оценке суммарной токсичности продуктов взрыва «Единые правила безопасности при взрывных работах» предусматривают эквивалент 6,5 для оксидов азота по отношению к оксиду углерода

Мельчайшие частицы пыли приводят к существенному загрязнению атмосферы карьеров и прилегающих к ним районов Известно, что наибольшая крупность пылинок, попадающих в легкие человека, обычно не превы-

1

шает 10 мкм Наибольшую опасность для человека в соответствии с санитарными нормами представляют пылевые частицы размером порядка 1 мкм, приводящие к такому заболеванию, как силикоз Основные причины, приводящие к заболеванию пневмокониозом в карьерах, связаны с уровнем концентрации пыли и ее дисперсностью, периодичностью ее вдыхания, а также содержанием в ней свободного диоксида кремния, наличием адсорбированных газов (оксидов углерода и азота, альдегидов и др) на поверхности пыли Содержание свободного диоксида кремния в витающей пыли на различных карьерах колеблется в широких пределах 20-50 % на карьерах Кривбасса и 1-10 % на карьерах Курской магнитной аномалии Концентрация СО в верхней части пылегазового облака (Ш О) достигает 0,03-0,04 %, оксидов азота -0,007 %, а пыли - порядка 2000 мг/м3

В этой связи задача пылеподавления и нейтрализации вредных газов при взрывной отбойке железистых кварцитов на карьерах является одной из важнейших С учетом изложенного тема диссертации, посвященная обоснованию и разработке способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах, является актуальной

Цель работы заключается в разработке способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах и обосновании рациональных параметров комбинированной забойки взрывных скважин Идея работы заключается в подаче в область формирования пылегазового облака высокодисперсной воды с избытком анионов и нейтрализатора вредных газов путем применения комбинированной забойки, представленной мелом в нижней ее части и водой с избытком анионов (рН < 6), расположенной в верхней ее части и размещенной в полиэтиленовом рукаве

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна

1. Формирование пылегазового облака (ПГО) при взрыве скважинного заряда начинается с образования высокотемпературного изолированного термика над устьем скважины в результате истечения взрывных газов и

пыли из скважины и зоны мелкодисперсного дробления массива в течение 60 - 80 мс

2. Нейтрализация положительного заряда частиц пыли обеспечивается высоко диспергированной водой с избытком анионов (рН < 6), что улучшает их смачивание, повышает величину капиллярных сил сцепления, способствует их эффективной коагуляции и осаждению в пределах карьера

3. Пылеподавление и нейтрализация вредных газов при массовых взрывах на карьерах осуществляются путем снижения температуры термика и уменьшения его подъемной силы за счет распыления в нем воды до частиц диаметром менее 20 мкм при суммарной площади их поверхности более 150000 м2 с 1 м3 воды и обеспечения твердофазных реакций оксидов азота с нейтрализатором

4. Распыление воды и диспергация нейтрализатора вредных газов осуществляются за счет высокой скорости вылета из скважины комбинированной забойки, представленной в верхней части полиэтиленовым рукавом, заполненным водой с избытком анионов, а в нижней части - мелом в количестве 20 — 40 кг на 1 тонну промышленного взрывчатого вещества

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются*

• использованием в работе законов физической химии, газодинамики и истечения смеси продуктов детонации ПВВ и продуктов разрушения из устья скважины,

• соответствием теоретических оценок с использованием фундаментальных законов газодинамики формирования пылегазового облака с данными натурных измерений параметров этих облаков в производственных условиях,

• положительными результатами апробации разработанного способа пы-легазоподавления с помощью комбинированной забойки на карьере ОАО «Стойленский ГОК»

Научное значение работы заключается в установлении

• закономерности формирования ПГО над устьем скважины в процессе

истечения высокотемпературных взрывных газов с пылью

• закономерности влияния термодинамических параметров взрывных газов в скважине, ее диаметра и высоты заряжаемой части на параметры истечения продуктов детонации ВВ из скважины,

• зависимости влияния давления в скважине при детонации ПВВ и параметров комбинированной забойки (высоты ее нижней части, представленной высокодиспергированным мелом для нейтрализации вредных взрывных газов и высоты верхней ее части, представленной водой с избытком анионов, находящейся в полиэтиленовом рукаве и предназначенной для коагуляции пылевых продуктов взрыва) на скорость ее вылета из скважины

Практическое значение работы состоит в разработке способа пылега-зоподавления при взрывной отбойке железистых кварцитов, обеспечивающего эффективное подавление пыли и нейтрализацию вредных газов, выделяемых при массовых взрывах на карьерах

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Способ пылегазоподавления с применением комбинированной забойки, включающей воду с рН < 6 и нейтрализатор газов, прошел промышленные испытания на ОАО «Стойленский ГОК» Было проведено пять массовых взрывов, которые показали, что при использовании комбинированной забойки имеет место практически полное подавление пыли и вредных газов

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодной конференции «Неделя горняка» (Москва, МПГУ, 1999 - 2006 гг), технических советах Стойленского ГОКа (2004 - 2006 гг ), семинарах каф ФГП и П МГГУ (2003 - 2007 гт)

Публикации По теме диссертации опубликовано 8 статей

Объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, 49 рисунков, 4 таблиц и списка литературы из 78 наименований

Основное содержание работы

В первой главе дан анализ современного состояния вопроса подавления пыли и нейтрализации ядовитых газов, образуемых при массовых взрывах на карьерах, а также проблемы ветровой эрозии и пиления хвостохранилищ Проведены обзор и анализ основных путей повышения эффективности способов и средств пылегазоподавления на карьерах, влияния различных факторов на формирование и развитие пылегазового облака, а также механизма диспергации горных пород в результате взрывного воздействия

Вопросу подавления пыли и нейтрализации токсичных газов, выделяемых при производстве массовых взрывов на карьерах, а также эрозии поверхностей хвостохранилищ посвящено большое количество научных публикаций, среди которых основными являются работы Адушкина В В , Азарко-вича А Е , Белина В А , Бересневича П В , Викторова С Д , Гончарова С А , Захарова М Н, Луговского С.И, Каркашадзе Г Г, Конорева М М, Крюкова Г.М, Кузьменко П К, Кутузова Б Н, Михайлова В А., Неженцевой Н Г, Не-стеренко Г Ф, Очирова В С , Перника Л М, Соловьева С П, Тарасенко В П, Ткаченко А В , Филатова С С, Федорова И С

Массовые взрывы являются одним из основных источников выделения пыли и вредных газов в атмосферу Рост объемов добычи полезных ископаемых сопровождается увеличением массы одновременно взрываемых ПВВ В отдельных случаях эта масса достигает 1500 т и выше Большинство крупных взрывов с массой разового использования ВВ более 500 тонн проводится на карьерах Курско-Белгородского округа Например, средняя масса ВВ, приходящаяся на один взрыв в 2006 г на Лебединском ГОКе, составляет 2937 т, а на Стойленском ГОКе - 890 т Производство массовых взрывов сопровождается образованием мощных ПГО, достигающих высоты до 2 км и распространяющихся на расстояние 10-12 км (при взрыве зарядов ВВ массой 200800 т) Взрывные работы и экскавация горной массы дают 60-80 % от общего количества пыли, поступающей в атмосферу карьеров и их окрестностей Промышленные исследования по дальности распространения ПГО показы-

5

вают, что на расстояниях, значительно превышающих санитарно-защитные зоны, концентрация пыли в несколько раз превышает предельно допустимую норму Количество пыли, выделяющейся с каждого кубического метра взорванной горной массы, составляет от 0,027 до 0,17 кг, причем 63-80 % пыли представлено частицами крупностью менее 1,4 мкм

При взрывании ПВВ происходит выделение больших количеств газообразных продуктов (от 800 до 1100 л/кг ВВ), 10-15 % которых представляют вредные газы, в основном оксид углерода (СО) и оксиды азота {Ы02,Ы0,И205) Доля вредных газов в продуктах взрыва зависит от кислородного баланса вещества и теплоты взрыва Общее количество образующихся оксидов углерода, по данным ВНИИБТГ, достигает 60-93 л/кг ВВ, а оксидов азота - 3,5-7 л/кг ВВ

Количество и состав вредных газов зависят также от тала применяемого ВВ и от технологии взрывных работ наличия воздушных пустот в скважинах при их заполнении ПВВ, влажности ПВВ, его уплотнения в результате слеживания, отсутствия или малой величины забойки, являющихся причиной повышенной доли вредных газов в продуктах взрыва.

Анализ состояния проблемы пылегазоподавления при производстве массовых взрывов на карьерах свидетельствует о том, что существующие способы и средства борьбы с пылью и вредными газами при массовых взрывах предназначены для пылегазоподавления уже сформированного ПГО или способствуют снижению в нем концентрации пыли и газов, а также уменьшению его геометрических характеристик - высоты и объема, т е являются средствами, нейтрализующими вредные последствия, а не предупреждающими их

Причина такого положения при взрывных работах связана с недостаточной изученностью процессов, формирующих пылегазовое облако и определяющих его характеристики В частности, остаются неясными вопросы, связанные с начальной стадией образования ПГО истечением смеси продуктов детонации ВВ и высокодисперсных продуктов разрушения породы из

устья скважины, имеющим место до развития магистральных трещин и разрушения массива в целом, вовлечением окружающего воздуха в истекающую турбулентную струю, влиянием подъемных (архимедовых) сил на высоту и ширину ПГО, прорывом газовых потоков через трещины в массиве при его разрушении и др

Ответы на эти и сопутствующие вопросы могли бы стимулировать появление и разработку новых, более совершенных способов, способных устранить причины образования ПГО или, по крайней мере, локализовать его в пределах карьера и тем самым предотвратить загрязнение окружающей среды на глобальном уровне Локализация пыли и вредных газов в пределах приповерхностного воздушного слоя взрываемого блока возможна при существенном уменьшении высоты и объема ПГО

Наиболее эффективным представляется способ предотвращения образования ПГО, заключающийся в устранении основной причины его роста, а именно архимедовых подъемных сил, обусловленных относительно высокой температурой взрывных газов вблизи поверхности взрываемого блока Это возможно, если в данной зоне организовать завесу из высокодисперсных частиц воды с большой суммарной площадью испарения С помощью средств, находящихся за пределами взрываемого блока, подать высокодисперсную водовоздушную смесь в эту зону с большого расстояния весьма проблематично Наиболее эффективным представляется способ, при котором диспер-гация воды осуществляется непосредственно в зоне образования пыли и газа, и желательно за счет энергии взрыва Это возможно при размещении воды непосредственно в забойке, скорость вылета которой из скважины составляет 200 - 260 м/с При этом показатель рН воды должен быть менее 6 для обеспечения в ней избытка анионов и, соответственно, нейтрализации положительного заряда пылевых частиц разрушенной породы В этом случае высокодисперсные частицы воды с рН < 6 выполняют двойную функцию охлаждают приповерхностную зону блока, предотвращая подъем ПГО, и способствуют коагуляции пылевых частиц и их осаждению

Таким образом, отсутствие обоснованных обобщающих закономерностей формирования ПГО является одной из основных причин отсутствия высокоэффективных способов и средств предотвращения загрязнения окружающей среды на глобальном уровне

В связи с изложенным, в диссертации необходимо решить следующие задачи'

1) установить механизм и параметры формирования пылегазового облака, образующегося при разрушении горных пород взрывом скважинных зарядов ПВВ на карьерах;

2) установить закономерности влияния основных факторов, определяющих параметры ПГО и нейтрализацию выделяющихся при взрыве вредных газов,

3) разработать способ локализации ПГО, подавления пыли и нейтрализации вредных газов, образующихся при массовых взрывах на карьерах

Во второй главе дан анализ основных представлений о механизме образования ПГО при массовых взрывах Показано, что аналитическое описание процессов, формирующих ПГО, связано с недостаточной изученностью турбулентных многофазных потоков, содержащих не только частицы разной дисперсности, но и электрически заряженных В то же время существует общее мнение о том, что ПГО представляет собой отдельный объем нагретых газов, воздуха и пылевых частиц, в развитии которого решающую роль играют архимедовы силы

Все известные модели формирования ПГО выделяют в качестве основных следующие стадии.

- выброс разрушенных частиц породы и взрывных газов,

- образование изолированных термиков и их объединение в виде ПГО,

- подъем и распространение ПГО в атмосфере

Предотвращение глобального загрязнения атмосферы возможно, если на начальной стадии образования ПГО существенно уменьшить температуру

термика и, соответственно, его подъемную силу, что позволит существенно снизить вероятность его выхода за пределы карьера

Процесс образования ПГО состоит из трех основных этапов- первого -истечение взрывных газов и вынос пылевых частиц из скважины, смешивание с окружающим воздухом и образование изолированного термика (отдельного объема взрывных газов с пылью) над каждой скважиной; второго -объединение отдельных термиков и образование ПГО над взрываемым блоком, восходящее движение образованного ПГО, обусловленное разностью плотностей газов в термике и окружающей среде, т е за счет действия архимедовой силы, и третьего - перенос ПГО ветром и осаждение пылевых частиц по траектории горизонтального перемещения облака Исходя из этого к наиболее эффективным следует отнести способы пылеподавления, заметно снижающие объем и температуру конвективных термиков

При подъеме ПГО имеет место выпадение из него частиц пыли тех размеров, скорость витания которых меньше скорости восходящего потока термика Для более мелких частиц (диаметром менее 20 мкм) возможным эффективным способом их осаждения является коагуляция в крупные агломераты При коагуляции пылевых частиц с помощью мелкодисперсных частиц воды определяющим является их смачиваемость Поэтому вода должна содержать компоненты, улучшающие смачиваемость

Учитывая сверхвысокие давления газообразных продуктов взрыва (порядка 10' Па) в скважине по сравнению с атмосферным, можно считать, что истечение продуктов взрыва из скважины в отсутствие забойки происходит в критическом режиме При теоретическом анализе этого процесса следует учесть, что истечение газов происходит в переменном режиме, когда имеет место существенное изменение давления в скважине и, соответственно, на входе в сопловое отверстие (устье скважины), связанное с убылью газа во взрывной полости Учет этого фактора произведен в одной из работ автора, где установлено, что давление в скважине определяется выражением

Р(т) = (Л-В ту-r, (1)

П Y Q ») „J 2 У* I 2уц ,J? И_1-Г

ГДeß,=^ Q-

{7 + l)RT'Ä-P™'B-~~rQ'~

* max ' l V +1

ее Pee V' ^

постоянные коэффициенты; tj - коэффициент формы выходного сечения скважины, 77 = 0,7-1, у - показатель изоэнтропы продуктов детонации ВВ; R - газовая постоянная, R - 8,314 Дж / (моль К), Т - температура продуктов детонации, К; Ц - молекулярная масса продуктов детонации, Ртах - максимальное (начальное) давление газов, Па, deba - диаметр устья скважины, м, ~кт - высота заряжаемой части скважины, м

Расчеты показывают, что давление в скважине резко снижается в начале процесса истечения и далее изменяется незначительно Продолжительность процесса истечения газов из скважины г^ можно получить из (1), исходя из условия окончания критического режима течения, когда Р(т) — 2Ршпм

У

(2)

Продолжительность истечения продуктов взрыва из скважины при ее глуби-

2

не Хс— 17 м, высоте и диаметре ее заряжаемой части - Хее = — Хс - 11,333 м

и dgblx = dCKe —0,25 м, т}= 0,8, в частности при взрыве заряда граммонита 79/21 (Рш =6,8-Ю9 Па) - у- 2,8, Т= 4000 К, полученная по формуле (2), составляет 387 мс Действительное значение времени истечения будет значительно меньше, поскольку после завершения процесса разрушения в ближней зоне заряда ПВВ происходит образование зоны радиальных трещин и разрушение массива При этом продукты взрыва истекают не только через устье скважины, но и через трещины, образованные в массиве

Скорость а истечения продуктов детонации ВВ из скважины определяется известной из газодинамики формулой

„.ГЖ^.ГЕЖ

Vу+1 \М В силу малости времени истечения, данный процесс можно считать адиабатическим Расчеты показывают, что скорость их истечения практически мало изменяется и равна примерно 450 м/с

Зависимость расхода продуктов взрыва (?(г) при их истечении из устья скважины от времени, характеристик ВВ и геометрических параметров скважины имеет вид-

0 = {Л-В ф, (3)

где С = — ц ■ 2 • с1^кв - постоянный коэффициент

Расход (вынос) продуктов взрыва из скважины в начальный момент времени достигает значительной величины 445300 кг/с и снижается по мере увеличения времени истечения В частности, резкое падение расхода имеет место при увеличении т от 0 до 0,001 с, далее темп убывания расхода уменьшается Большая величина расхода в начальный момент времени объясняется тем, что скорость истечения взрывных газов значительна, а их плотность в начале истечения практически равна плотности конденсированного взрывчатого вещества

Общее количество продуктов взрыва в одной скважине равно М0 « 500 кг. Закономерность истечения продуктов детонации ВВ, истекающих из скважины, показывает, что основная масса этих продуктов выносится из скважины в начальные моменты после взрыва Так, при скважинном заряде диаметром ¿ = 0,25 м в течение 50 мс, те. одной седьмой части продолжительности истечения, из скважины выносится 95 % всей массы продуктов взрыва.

Одновременно с детонацией ПВВ в скважине происходит процесс разрушения породы в ближней к заряду зоне Для крепких пород радиус зоны

мелкодисперсного дробления гмд примерно в два раза превышает радиус скважины г (г = г/ /2 = 0,125 м)

скв 4 скв скв 7 '

Скорость распространения фронта разрушения по современным представлениям составляет ир « (0,38 -0,40) Су, где Сх - скорость продольных

волн в среде (в железистом кварците С:= 5300 м/с) С учетом этого продолжительность процесса разрушения в ближней зоне будет равна1 гш, - г 0,125

( ;=_вд—-,-«62 мкс

р ир 0,38 5300

Полученная величина примерно на 4 порядка меньше времени истечения

( 380 мс) С другой стороны, скорость витания частиц пыли и мелких кусков породы значительно меньше скорости истечения взрывных газов Это говорит о том, что вся масса пыли из ближней зоны выносится из скважины в область изолированного термика в самом начале процесса истечения газов

В результате анализа факторов, определяющих загрязнение атмосферы на глобальном уровне, можно сделать вывод об определяющей роли процессов истечения взрывных газов с пылью и образования изолированных терми-ков на формирование ПГО его объема, концентрации пыли в нем, его высоты и ширины При этом главенствующую роль в формировании ПГО играет истечение продуктов детонации ПВВ и разрушенной породы через устье скважины, которое определяет температуру термика и его подъемную силу Подъемная сила является основным фактором, определяющим высоту подъема и размеры ПГО Следовательно, способы и средства предотвращения выноса ПГО за пределы карьера должны быть направлены в первую очередь на снижение температуры изолированного термика (ПГО), осуществление процессов коагуляции пылевых частиц и нейтрализацию вредных газов При этом следует иметь в виду, что пылевые частицы имеют нескомпенсирован-ный положительный заряд

Для проверки наличия нескомпенсированного электрического заряда

частиц пыли, возникающей при разрушении железистых кварцитов, были проведены экспериментальные исследования С этой целью была создана лабораторная установка в виде камеры, внутри которой были закреплены две вертикальные металлические пластины, подключенные к положительному и отрицательному электродам источника постоянного тока В камеру сверху подавалась исследуемая пыль с размером частиц до 40 микрон

Результаты экспериментов, проведенных на пыли, полученной от помола железистых кварцитов Стойленского ГОКа в лабораторной шаровой мельнице, показали, что в обоих случаях пылевидные частицы оседали в основном (более 90%) на вертикальной поверхности пластины, которая была подключена к минусу На установке «ДРОН - 2 0» был проведен рентгенофа-зовый анализ минерального состава осевшей на пластинках пыли, который показал, что на отрицательный электрод оседали пылеватые частицы магнетита, гематита, кварца и др , а на положительный - монтмориллонита

Исходя из этого, можно сделать вывод, что пылевое облако, образуемое при взрывных работах, и пыль с хвостохранилищ имеют нескомпенсирован-ный положительный заряд

Задача нейтрализации вредных газов в продуктах взрыва ПВВ в связи с увеличением масштабов проводимых взрывов и ужесточением экологических требований к последствиям этих взрывов существенно возрастает

Одним из способов решения этой задачи является доставка в ПГО веществ, способных связывать оксиды азота В качестве таких добавок могут выступать любые соединения с щелочной реакцией - основания и соли слабых кислот Практическое значение, очевидно, могут иметь только вещества дешевые и достаточно распространенные К таким веществам относятся гашеная известь, мел, сода и др

Эффективность мела в качестве нейтрализующих добавок позволяет использовать его как материал для комбинированной забойки, состоящей из прослойки мела между полиэтиленовым рукавом с водой, имеющей избыток

анионов, и зарядом ВВ в скважине При этом следует иметь в виду, что мел является основной вскрышной породой на Стойленском ГОКе.

Для уменьшения температуры термика на начальной стадии взрыва необходимо в начале истечения взрывных газов и мелкодисперсных продуктов разрушения из скважины ввести в область, прилегающую к устью скважины, охлаждающий реагент, например наиболее дешевое и распространенное вещество - воду. Технические средства (мониторы, оросители на основе турбовинтовых двигателей и др ), подающие этот реагент, расположены за пределами блока, что затрудняет подачу воды точно в зону устья скважин Технически это трудно осуществимо.

Следовательно, остается единственный путь - вода должна находиться в самой скважине еще до взрыва, причем она должна иметь избыток анионов и содержаться в верхней части скважины изолированно от заряда ВВ, чтобы при взрыве вода достигла скоростей, при которых она самодиспергируется Известно, что при скоростях порядка 200 м/с вода распыляется и медианный диаметр частиц воды, образующихся в результате диспергации при такой скорости, равен 17-20 мкм. Скорости в пределах 260 м/с при вылете забойки вполне реальны, и в работе они обоснованы расчетами. При таких скоростях скважина выполняет роль пульверизатора, подавая воду в воздушное пространство над скважиной и диспергируя ее до размеров менее 20 мкм

Для того чтобы вода в верхней части скважины не растеклась по трещинам массива, ее необходимо размещать в сосудах, например в полиэтиленовых рукавах. При этом рукава надо размещать над зарядом ПВВ на некотором расстоянии, определяемом толщиной промежуточной забойки из непроницаемого материала, например глинистой массы или мела

Взаимодействуя с пылевыми частицами и охлаждая их, вода одновременно улучшает смачиваемость частиц Для нейтрализации нескомпенсиро-ванного положительного заряда пылевых частиц следует применять воду с избытком анионов (воду с низкой величиной водородного показателя рН), что приводит к коагуляции частиц пыли в пылегазовом облаке.

Третья глава посвящена разработке рекомендаций по пылеподавле-нию и нейтрализации токсичных газов при массовых взрывах

Основными факторами, способствующими образованию пылегазового облака (ПГО), являются* разрушение и переизмельчение горной массы до размеров пылевого аэрозоля в ближней зоне взрыва под воздействием высоких температур (до 2000° С) и давлений (до 109 Па) продуктов детонации ВВ, разгон и вынос пылевого аэрозоля в атмосферу через устье скважины сверхзвуковой струей газообразных продуктов взрыва, подъем пылевых частиц за счет приобретенной в газовом потоке начальной скорости и движения в восходящем потоке высокотемпературных продуктов взрыва

Для устранения причин образования термика необходимо снизить температуру продуктов детонации ПВВ в области над устьем скважины Этого можно добиться, как уже было сказано выше, с помощью использования комбинированной забойки, нижняя часть которой состоит из твердых материалов, а верхняя - представляет собой герметичную оболочку, заполненную водой Нижняя часть, в отличие от верхней, испытывает трение со стенками скважины, вода же играет роль инертной массы, оказывая давление на нижнюю часть при ускоренном движении забойки Помимо этого, за счет высокой скорости вылета забойки вода распыляется и способствует подавлению пыли, образующейся в результате взрыва

Расчетное значение скорости вылета комбинированной забойки и, соответственно, ее верхней водяной части при взрыве заряда граммонита 79/21 составляет примерно 260 м/с При такой скорости вода распыляется до частиц диаметром 17-20 мкм Суммарная площадь поверхности частиц диаметром 20 мкм, образуемых из I литра воды, составляет 150 м 2 Установлено, что скорость забойки мало зависит от длины ее водяной части и определяется в основном силами трения ее нижней твердой части, представленной мелом, со стенками скважины

С целью определения влияния зарядов воды и поверхности на ее смачиваемость были проведены лабораторные исследования Результаты экс-

периментов показали, что смачиваемость имеет максимальную величину при разнополярных зарядах воды и смачиваемого материала В связи с этим для лучшего смачивания пыли, частицы которой имеют нескомпенсирован-ный положительный электрический заряд, при ее пылеподавлении целесообразно использовать воду с избытком анионов (отрицательно заряженную) Показано, что улучшение смачиваемости приводит к росту сил сцепления между частицами пыли, что подтверждено экспериментами по определению предела прочности на сжатие и растяжение образцов, изготовленных из смеси породной пыли с водой, имеющей различные значения рН, после их высушивания

В четвертой главе изложены результаты оценки количества и состава пыли и ее влияния на окружающую среду на основании результатов экспериментальных исследований в районе карьера Стойленского ГОКа КМА и результаты проведенных массовых взрывов с экспериментальными блоками, на которых была применена комбинированная забойка.

Для отбора проб пыли использовали ловушки - открытые площадные сосуды, а также автоматические пылесборники, засасывающие запыленный воздух и осаждающие пыль на фильтрах типа АФА-В-10 Применяли также засасывание запыленного воздуха портативной воздуходувкой типа ПРМ-1М через упомянутые фильтры Пылеулавливающие приборы ставили по ходу движения пылегазового облака через определенное (50-250 м) расстояние Направление движения ветра и облака определяли заранее по данным гидрометеослужбы города Пыль из ловушек и фильтров из пылесборников собирали, взвешивали в лаборатории ГОКа, а в лабораториях МГТУ и ИПКОН РАН определяли крупность частиц пыли и ее состав в каждой точке улавливания, а также отбирали образцы почвы и определяли ее рН в лаборатории Взвешивание проводили на аналитических лабораторных весах с погрешностью не более 10 мг, что составляло не более 1,0-1,5% от массы пыли в пробе Крупность частиц пыли определяли под микроскопом марки МСБ-1 с увеличением 64, а также прибором Ценеприс-014 Определение минерально-

го состава пыли производили рентгеновским дифракционным фазовым анализатором с получением и обработкой рентгенограмм на компьютере Характеристику пылегазового облака (его размер, высоту подъема, время существования) определяли по фотографиям и видеозаписям

Дисперсный состав пыли в ПГО изменяется по мере удаления от эпицентра взрыва- уменьшается как крупность пылевых частиц, так и их содержание Наиболее крупные частицы пыли (до 260 мкм) представлены магнетитом, значительно меньше размер частиц у гематита (до 70 мкм), а наименьший размер частиц характерен для кварца (около 30 мкм)

Наиболее крупные и тяжелые частицы пыли (магнетит) выпадают на расстоянии до 250 м от взрываемого блока Крупность частиц пыли резко уменьшается с расстоянием от края карьера для магнетита, сравнительно плавно - для гематита и почти не меняется для кварца Состав пыли с увеличением расстояния от эпицентра взрыва качественно не меняется, т е во всех пробах остаются магнетит, гематит и кварц С увеличением расстояния от эпицентра взрыва несколько увеличивается содержание в пыли гематита и магнетита, но уменьшается содержание кварца, однако кварца в пыли содержится больше, чем магнетита и гематита

Водородный показатель рН почвы за пределами карьера уменьшается с расстоянием от карьера, причем вблизи карьера почва закислена, а далее в основном - щелочная

Во всех случаях с увеличением расстояния от карьера (от эпицентра взрыва) уменьшается масса выпадающей пыли, причем при удалении от оси облака удельная масса выпадающей пыли уменьшается Уменьшение массы пыли в зависимости от расстояния имеет примерно линейный характер Распределение массы выпавшей пыли в поперечном направлении оси движения облака на расстояниях 100,200 и 1200 м от эпицентра взрыва показывает, что максимальное количество пыли выпадает по оси движения облака и уменьшается на его периферии

С целью определения оптимальных параметров комбинированной забойки и эффективности разработанного способа пылегазоподавления на карьере Стойленского ГОКа было проведено пять экспериментальных взрывов Нижняя часть комбинированной забойки выполнялась из нейтрализующего вредные газы вещества, в качестве которого был принят мел, являющийся вскрышной породой месторождения Ее верхняя часть представляла собой воду с избытком анионов, размещенную в полиэтиленовый рукав Высоты нижней и верхней частей изменялись соответственно в пределах 0,5 — 1,0ми5-8м Эксперименты показали, что оптимальные размеры нижней и верхней частей комбинированной забойки составляют соответственно 0,75 м и 8 м В результате проведенных взрывов установлено значительное снижение количества пыли и вредных газов вблизи взрываемых блоков В среднем по данным этих взрывов оно снизилось примерно в 100 раз Осевшая в экспериментальной части блока пыль представлена тонкодисперсными фракциями Очевидно, в результате коагуляции за счет воздействия тонкодиспер-гированного водяного компонента комбинированной забойки основная масса пыли осаждается в пределах развала горной массы, а ловушек достигает только ее небольшая часть Что касается вредных газов, выделяющихся при взрыве, то практическое отсутствие пылегазового облака указывает на их незначительное содержание или их полное отсутствие

Заключение

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой дано новое решение задачи по обоснованию и разработке способа пылепо-давления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах путем применения комбинированной забойки в скважинах, представленной в нижней части мелом, а в верхней части - водой с избытком анионов и размещенной в полиэтиленовом рукаве

По результатам работы лично автором сформулированы следующие основные выводы и рекомендации

1 Процесс образования ПГО состоит из трех основных этапов первого - истечение взрывных газов и вынос пылевых частиц из скважины, смешивание с окружающим воздухом и образование изолированного термика, второго - восходящее движение термика, обусловленное разностью плотностей газов в термике и окружающей среде, т е за счет действия архимедовой силы, и третего - перенос ПГО ветром и осаждение пылевых частиц по траектории горизонтального перемещения облака

2 Изолированный газовый объем (термик) образуется в результате выброса продуктов детонации ПВВ через устье скважины и в последующем через магистральные трещины в массиве Истечение газообразных продуктов взрыва из скважины происходит в критическом режиме, поскольку отношение давления в атмосфере к давлению в скважине (»109 Па) значительно превышает критическое, равное для большинства газов примерно 0,5 Оценка показывает, что давление в скважине должно снижаться до атмосферного в течение тиап » 380 мс при условии камуфлетности взрыва Однако продолжительность истечения газов из скважины существенно меньше и составляет 60-80 мс в связи с разрушением массива и свободным выходом газов в атмосферу Оценка величины критической скорости истечения из скважины показывает, что ее значение для продуктов взрыва граммонита 79/21 после завершения детонации и до разрушения массива составляет примерно 450 м/с

На втором этапе термик под действием архимедовой силы перемещается вверх, одновременно вовлекая внутрь себя массу окружающего воздуха В результате этого и адиабатического расширения газов радиус термика увеличивается по мере его подъема Также на втором этапе имеет место выпадение из ПГО частиц пыли тех размеров, скорость витания которых меньше скорости восходящего потока термика Для более мелких частиц эффективным способом их осаждения является коагуляция в крупные агломераты При коагуляции пылевых частиц с помощью мелкодисперсных частиц воды определяющей является смачиваемость частиц пыли Поэтому вода должна содержать компоненты, улучшающие смачиваемость Величина архимедовой силы

ПГО является определяющей для высоты его подъема Для снижения величины архимедовой силы необходимо уменьшить начальную температуру термика

3 Одним из факторов, влияющих на коагуляцию пылевых частиц, является их электростатический заряд Для проверки наличия нескомпенсиро-ванного электрического заряда на поверхности частиц пыли, возникающей при разрушении железистых кварцитов, были проведены лабораторные исследования По результатам исследований выявлено, что частицы пыли несут положительный электрический заряд. Одноименная зараженность пылевых частиц препятствует их эффективной коагуляции, поэтому для интенсификации пылеподавления необходима предварительная нейтрализация заряда частиц пыли, которая осуществляется водой с избытком анионов Экспериментально показано, что вода с отрицательно заряженными ионами (рН <6) существенно увеличивает смачиваемость частиц пыли и величину сил сцепления между ними

4 Способы и средства предотвращения выноса ПГО за пределы карьера должны быть направлены в первую очередь на снижение температуры изолированного термика (ПГО) и на осуществление процессов коагуляции пылевых частиц и нейтрализации вредных газов

Для этого на начальной стадии взрыва, когда начинается истечение взрывных газов и продуктов разрушения из скважин, целесообразно ввести в область, прилегающую к поверхности блока, охлаждающий реагент, например воду Вода должна находиться в самой скважине еще до взрыва, причем она должна содержаться в верхней части скважины изолировано от заряда ВВ, чтобы при взрыве объем воды можно было ускорить до скоростей, при которых она самодиспергируется.

Предлагаемый способ заключается в создании над зарядом ВВ комбинированной забойки, верхняя часть которой состоит из емкости с водой, имеющей избыток анионов, а нижняя - из непроницаемой меловой Расчет-

ное значение скорости вылета комбинированной забойки и соответственно ее верхней водяной части составляет примерно 260 м/с Медианный диаметр частиц воды, образующихся в результате ее диспергации при такой скорости водяного компонента забойки, равен 17-20 мкм При объеме водяной части забойки, равном 1 м3, суммарная площадь поверхности частиц диаметром 20 мкм составляет 150000 м2 Такое сверхтонкое распыление водяной части забойки позволяет эффективно снизить температуру термика за счет испарения частиц воды и обеспечить пылеподавление при массовых взрывах Поскольку скорость вылета забойки мало зависит от количества воды в ее верхней части, то существует возможность выбора этого количества для оптимального пылегазоподавления

При вылете из скважины инертная часть забойки также распыляется, что способствует наиболее полной нейтрализации вредных газов Экспериментальными исследованиями установлено, что оптимальное содержание мела в инертной части забойки должно быть в пределах 20 - 40 кг на 1 тонну ПВВ

5 Опытно-промышленные испытания комбинированной забойки для подавления пыли и газа при производстве массовых взрывов применительно к условиям Стойлепского карьера были проведены в несколько этапов Первый массовый взрыв был проведен 20 10 2006 года Экспериментальный блок был разделен на два участка Северная часть блока взрывалась со стандартной забойкой, на южной была выполнена комбинированная забойка (нижняя часть из мела высотой примерно 0,75 м и верхняя часть из воды с избытком анионов в полиэтиленовом рукаве высотой 8 м)

После взвешивания пыли, собранной с ловушек, было установлено, что количество пыли от экспериментальной части блока в 117 раз меньше, чем от части с обычной забойкой и составило по массе 2,1 г/м2 Пыль с экспериментальной части взрываемого блока представлена в основном мелкими фракциями (менее 60 мкм), а с другой части - фракциями более 170 мкм Прове-

денные пять экспериментальных взрывов показали аналогичные результаты Осевшая в экспериментальной части блока пыль представлена тонкодисперсными фракциями В результате коагуляции пыли за счет воздействия на нее тонкодиспергированного водяного компонента комбинированной забойки основная масса пыли осаждается в пределах развала горной массы и ловушек достигает только ее небольшая часть. Что касается вредных газов, выделяющихся при взрыве, то практическое отсутствие пылегазового облака указывает на их незначительное содержание или их полное отсутствие

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах'

1 Гончаров С А, Каркашадзе Г.Г, Чурилов Н Г , Семенов В.В Исследование процесса распространения пыли в атмосфере при взрыве на открытых горных работах // Горный информационно-аналитический бюллетень - 1998 - №3 - С 51-55

2 Гончаров С А, Каркашадзе Г Г, Чурилов Н Г, Семенов В В Оценка возможности процесса диспергирования коагулирующей забойки при взрыве скважинных зарядов // Горный информационно-аналитический бюллетень -1999 -№1 -С 21-23

3 Гончаров С А, Бондаренко Ю В , Чурилов Н Г, Семенов В В. Расчет электростатического заряда взрывного пылевого облака на железорудных карьерах II Горный информационно-аналитический бюллетень -2001 - №6 - С 17-23

4 Гончаров С А, Бондаренко Ю.В , Чурилов Н Г, Семенов В В Оценка электростатического заряда пылевых частиц, образующихся при добыче и переработке железистых кварцитов // Горный журнал - 2002 -№7 - С 82-84

5 Гончаров С А, Семенов В В , Корендясова Ю Исследование механизма пылеподавления на хвостохранилищах и при взрывных работах на карьерах горно-обогатительных комбинатов // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2004 - №6 - С 5-9

6 Гончаров С А, Дугарцыренов А В , Каркашадзе Г Г, Семенов В В Оценка влияния параметров комбинированной забойки на пылеобразо-вание при взрыве скважинных зарядов // Горный информационно-аналитический бюллетень — 2005 - № 11 - С, 27-35

7 Дугарцыренов А.В , Анисимов В Н, Семенов В В Об определяющих факторах формирования пылегазового облака при массовых взрывах на карьерах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007 - №2 - С 43-51

8 Дугарцыренов А В , Семенов В.В. Разрушение породы в ближней зоне скважинного заряда и образование изолированного термика на начальном этапе формирования пылегазового облака // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2008 - №2 - С 5-9

Подписано в печать_Формат 60 х 90 / 16

Объем 1 п л. Тираж 100 экз Заказ № _

Типография МГГУ, Москва, Ленинский проспект, д.6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Семенов, Василий Васильевич

Введение.

1. Современное состояние вопроса пылегазоподавления при взрывных) работах на карьерах.

1.1. Анализ исследований по пылегазовыделению при массовых взрывах на карьерах.

1.2. Обзор способов и средств пылеподавления на карьерах.

1.3. Выводы, цель и задачи исследований.

2. Механизм формирования пылегазового облака при массовых взрывах на железорудных карьерах и возможные пути предотвращения распространения вредных примесей за пределы карьера.

2.1. Механизм формирования пылегазового облака.

2.2. Этапы образования и развития пылегазового облака при массовых взрывах на железорудных карьерах.

2.3. Свободное истечение продуктов детонации ВВ при взрыве сква-жинного заряда и разрушение породы в его ближней зоне.

2.4. Лабораторный анализ электризации продуктов разрушения железистых кварцитов.

2.5. Нейтрализация токсичных взрывных газов.

2.6. Возможные способы и средства предотвращения пылеобразования и нейтрализации ядовитых газов.

2.7. Выводы.

3. Разработка рекомендаций по пылеподавлению и нейтрализации токсичных газов при массовых взрывах.

3.1. Способы снижения температуры изолированного (отдельного) тер-мика и повышения коагулирующей способности пылевых частиц.

3.2. Оценка влияния параметров комбинированной забойки на пылеоб-разование при взрыве скважинных зарядов и их оптимизация.

3.3. Исследование влияния кислотно-щелочных показателей смачивающей жидкости на эффективность пылеподавления при взрывных работах на карьерах.

3.4. Выводы.

4. Характеристики пылегазового облака от массовых взрывов и опытно-промышленные испытания комбинированной забойки.

4.1. Оценка ореолов загрязнения пылью, выпадающей из пылегазового облака.

4.2. Методика проведения промышленных испытаний по взрывной отбойке массива горных пород с применением комбинированной забойки

4.3. Опытно-промышленные испытания способа пылегазоподавления с применением комбинированной забойки.

4.4. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование и разработка способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах"

Актуальность работы. Открытый способ разработки полезных ископаемых, в частности рудных месторождений, получил широкое распространение, и его доля в общей добыче составляет порядка 70 %. На современных карьерах горные работы ведутся на глубинах до 400 м, а в перспективе глубина карьеров достигнет 450-600 м. Применение высокопроизводительного оборудования приводит к повышению концентрации пыли и вредных газов в атмосфере карьеров и прилегающей местности, а большая глубина карьеров затрудняет воздухообмен и возможность эффективного их проветривания.

Основным технологическим процессом добычи полезных ископаемых на карьерах в скальных горных породах является их взрывная отбойка, которая сопровождается выделением большого количества пыли и газа. Количество образующейся при взрыве пыли и ее дисперсность изменяются в широких пределах и зависят от типа и крепости горных пород взрываемого массива, степени их обводненности, удельного расхода промышленных взрывчатых веществ (ПВВ) и др.

Появление в воздухе в результате взрыва большого количества оксидов азота ведет к неблагоприятным экологическим последствиям: при соединении оксидов азота с парами воды образуется азотная кислота, оседание которой на почву приводит к повышению в ней содержания нитратов, а попадание в водоемы подкисляет воду.

Вредные газы, выделяющиеся при взрыве в атмосферу, представляют опасность для людей. Поскольку оксиды азота токсичнее оксида углерода (ПДК в атмосфере соответственно 0,00025 и 0, 0016 об. %), то при оценке суммарной токсичности продуктов взрыва «Единые правила безопасности при взрывных работах» предусматривают эквивалент 6,5 для оксидов азота по отношению к оксиду углерода.

Мельчайшие частицы пыли приводят к существенному загрязнению атмосферы карьеров и прилегающих к ним районов. Известно, что наибольшая крупность пылинок, попадающих в легкие человека, обычно не превышает 10 мкм. Наибольшую опасность для человека в соответствии с санитарными нормами представляют пылевые частицы размером порядка 1 мкм, приводящие к такому заболеванию, как силикоз. Основные причины, приводящие к заболеванию пневмокониозом в карьерах, связаны с уровнем концентрации пыли и ее дисперсностью, периодичностью ее вдыхания, а также содержанием в ней свободного диоксида кремния, наличием адсорбированных газов (оксидов углерода и азота, альдегидов и др.) на поверхности пыли. Содержание свободного диоксида кремния в витающей пыли на различных карьерах колеблется в широких пределах: 20-50 % на карьерах Кривбасса и 1-10 % на карьерах Курской магнитной аномалии. Концентрация СО в верхней части пылегазового облака (ПГО) достигает 0,03-0,04 %, оксидов азота -0,007 %, а пыли - порядка 2000 мг/м3.

В этой связи задача пылеподавления и нейтрализации вредных газов при взрывной отбойке железистых кварцитов на карьерах является одной из важнейших. С учетом изложенного тема диссертации, посвященная обоснованию и разработке способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах, является актуальной.

Цель работы заключается в разработке способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах и обосновании рациональных параметров комбинированной забойки взрывных скважин.

Идея работы заключается в подаче в область формирования пылегазового облака высокодисперсной воды с избытком анионов и нейтрализатора вредных газов путем применения комбинированной забойки, представленной мелом в нижней ее части и водой с избытком анионов (рН < 6), расположенной в верхней ее части и размещенной в полиэтиленовом рукаве.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

1. Формирование пылегазового облака (ПГО) при взрыве скважинного заряда начинается с образования высокотемпературного изолированного термика над устьем скважины в результате истечения взрывных газов и пыли из скважины и зоны мелкодисперсного дробления массива в течение 60 - 80 мс.

2. Нейтрализация положительного заряда частиц пыли обеспечивается высоко диспергированной водой с избытком анионов (рН < 6), что улучшает их смачивание, повышает величину капиллярных сил сцепления, способствует их эффективной коагуляции и осаждению в пределах карьера.

3. Пылеподавление и нейтрализация вредных газов при массовых взрывах на карьерах осуществляются путем снижения температуры термика и уменьшения его подъемной силы за счет распыления в нем воды до частиц диаметром менее 20 мкм при суммарной площади их поверхности более 150000 м"с 1 м воды и обеспечения твердофазных реакций оксидов азота с нейтрализатором.

4. Распыление воды и диспергация нейтрализатора вредных газов осуществляются за счет высокой скорости вылета из скважины комбинированной забойки, представленной в верхней части полиэтиленовым рукавом, заполненным водой с избытком анионов, а в нижней части - мелом в количестве 20 40 кг на 1 тонну промышленного взрывчатого вещества.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

• использованием в работе законов физической химии, газодинамики и истечения смеси продуктов детонации ПВВ и продуктов разрушения из устья скважины;

• соответствием теоретических оценок с использованием фундаментальных законов газодинамики формирования пылегазового облака с данными натурных измерений параметров этих облаков в производственных условиях;

• положительными результатами апробации разработанного способа пы-легазоподавления с помощью комбинированной забойки на карьере ОАО «Стойленский ГОК».

Научное значение работы заключается в установлении:

• закономерности формирования ПГО над устьем скважины в процессе истечения высокотемпературных взрывных газов с пылью.

• закономерности влияния термодинамических параметров взрывных газов в скважине, ее диаметра и высоты заряжаемой части на параметры истечения продуктов детонации ВВ из скважины;

• зависимости влияния давления в скважине при детонации ПВВ и параметров комбинированной забойки (высоты ее нижней части, представленной высокодиспергированным мелом для нейтрализации вредных взрывных газов и высоты верхней ее части, представленной водой с избытком анионов, находящейся в полиэтиленовом рукаве и предназначенной для коагуляции пылевых продуктов взрыва) на скорость ее вылета из скважины.

Практическое значение работы состоит в разработке способа пылега-зоподавления при-взрывной отбойке железистых кварцитов, обеспечивающего эффективное подавление пыли и нейтрализацию вредных газов при массовых взрывах на карьерах.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Способ пылегазоподавления с применением комбинированной забойки, включающей воду с рН < 6 и нейтрализатор газов, прошел промышленные испытания на ОАО «Стойленский ГОК». Было проведено пять массовых взрывов, которые показали, что при использовании комбинированной забойки имеет место практически полное подавление пыли и вредных газов.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодной конференции «Неделя горняка» (Москва, МГТУ, 1999 - 2006 гг.), технических советах Стойленского ГОКа (2004 - 2006 гг.), семинарах каф. ФГП и П МГГУ (2003 - 2007 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, 49 рисунков, 4 таблиц и списка литературы из 78 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Семенов, Василий Васильевич

4.4. Выводы.

1. Оценка количества и состава пыли и ее влияния на окружающую среду проведена на основании результатов экспериментальных исследований в районе карьера Стойленского ГОКа КМА. Для отбора проб пыли использовали ловушки - открытые сосуды определенной площади (приемники пыли из ткани ФПП). А так же - автоматические пылесборники, засасывающие запыленный воздух и осаждающие пыль на фильтрах типа АФА-В-10. Применяли также засасывание запыленного воздуха портативной воздуходувкой типа ПРМ-1М через упомянутые фильтры. Пылеулавливающие приборы ставили по ходу движения пылегазового облака через определенное (50-250 м) расстояние. Направление движения ветра и облака определяли заранее по данным гидрометеослужбы города. Автоматические приборы-пылесборники включались автоматически от сейсмического действия взрыва. Пыль из ловушек и фильтры из пылесборников собирали, взвешивали в лаборатории ГОКа, а в лабораториях МГГУ и ИПКОН РАН определяли крупность частиц пыли и ее состав в каждой' точке улавливания, а также отбирали образцы почвы и определяли ее рН в лаборатории. Взвешивание проводили на аналитических лабораторных весах с погрешностью не более 10 мг, что составляло f не более 1,0-1,5% от массы пыли в пробе. Крупность частиц пыли определяли под микроскопом марки МСБ-1 с увеличением 64, а также - и прибором Ценеприс-014. Определение минерального состава пыли производили рентгеновским дифракционным фазовым анализатором с получением и обработкой рентгенограмм на компьютере. Характеристику пылегазового облака (его размер, высоту подъема, время существования) определяли по фотографиям и видеозаписям.

Дисперсный состав пыли изменяется по мере удаления от места взрыва: уменьшается как крупность пылевых частиц, так и их содержание в воздухе. Наиболее крупные частицы пыли (до 260 мкм) состоят из магнетита, значительно меньше размер частиц гематита (до 70 мкм), а наименьший размер частиц относится к кварцу (около 30 мкм).

Наиболее крупные и тяжелые частицы пыли (магнетит) выпадают на расстоянии до 250 м от края карьера. Крупность частиц пыли уменьшается с расстоянием от края карьера резко для магнетита, сравнительно плавно - для гематита и почти не меняется для кварца. Состав пыли от расстояния качественно не меняется, т.е. во всех пробах остаются магнетит, гематит и кварц. С расстоянием от взрыва несколько увеличивается содержание в пыли гематита и магнетита, но уменьшается содержание кварца, однако кварца в пыли содержится больше, чем магнетита и гематита.

Водородный показатель рН почвы в районе карьера уменьшается с расстоянием от края карьера, причем у края карьера почва закислена, а далее в основном - щелочная. Вокруг карьера за много лет его работы создана зона большой площади (18,4 км ) закисленной и ощелоченной почвы с высокой л концентрацией пыли (до 0,8 кг/м ), которая подвергается вторичному переносу на большие расстояния.

Во всех случаях с расстоянием от края карьера (от эпицентра взрыва) уменьшается масса выпадающей пыли, причем при удалении от оси облака удельная масса выпадающей пыли уменьшается. Причем уменьшение массы пыли в зависимости от расстояния имеет примерно линейный характер. Распределение массы выпавшей пыли в поперечном направлении оси движения облака на расстояниях 100, 200 и 1200 м от эпицентра взрыва> показывает, что максимальное количество пыли выпадает по оси движения облака и уменьшается на его периферии.

Пример: взрыв №2 (27.08.1998 г.). Было взорвано 362 скважины с общим суммарным зарядом 1224 тонны взрывчатого вещества. Было отбито 511 тысяч тонн железистого кварцита.

Фронт взрыва имел размеры 503,0 м по длине и 32,5 по ширине. Длина пути оседания пыли составила, согласно измерениям, 500 м. Следовательно, площадь оседания пыли захватила 250 тыс. м. кв.

Из полученных экспериментальных зависимостей' следует, что в среднем на 1 кв. м выпадает 33,4 г пыли, т.е. в.результате упомянутого'массового взрыва на поле за карьером выпало 8,4 т пыли, что составляет 0.00162% от отбитой массы железистого кварцита.

При слабом ветре (до 3 м/с) пыль оседает в радиусе 600 м, а при более сильном ветре (более 10 м/с) - до 1200 м и более.

Общая площадь запыления достигает 18,4 кв. км при среднем содержании пыли 0,81 кг/м кв., причем вследствие неравномерности силы, времени и скорости ветра распределение пыли составляет: вдоль западного борта карьера в среднем 0,53 кг/м кв. при ширине зоны запыления 600 м, вдоль восточного борта карьера - 1,54 кг/м кв. при ширине запыленной зоны 1100 м, вдоль северного борта - 0,48 кг/м кв. при ширине зоны запыления 500 м, вдоль южного борта - 0,43 кг/м кв. при ширине зоны запыления 650 м.

Распределение пыли по плотности и составу неравномерное: у борта карьера выпадает пыли в 4-5 раз больше, чем у края зоны запыления и в 2,33,0 раза больше, чем в середине зоны. Более крупные частицы, размером до 0,3 мм, выпадают вблизи борта карьера и состоят в основном из магнетита и гематита. В середине зоны выпадают частицы крупностью около 0,1 мм и состоят из магнетита и сростков кварц-магнетит-гематит. На край зоны запыления выпадают частицы крупностью менее 0,1 мм (в среднем 0,04 мм) и состоят в основном из кварца, гематита и сростков гематит-кварц.

Наиболее запыленная зона расположена вблизи края бортов карьера и составляет площадь около 4,6 км кв.

Кислая зона расположена по контуру карьера и имеет ширину 200-400 м в соответствии с розой ветров, а щелочная зона следует за кислой и простирается до 1000-1200 м от края карьера.

2. Результаты проведенных массовых взрывов с экспериментальными блоками, на которых была применена комбинированная забойка показывают значительное снижение количества выпадающей пыли. В среднем по данным трех взрывов это снижение составляет порядка 100 раз. Осевшая в экспериментальной части блока пыль представлена тонкодисперсными фракциями. Очевидно, в результате коагуляции за счет воздействия тонкодиспергирован-ной водяной компоненты комбинированной забойки основная масса пыли осаждается в пределах развала горной массы и до ловушек достигает только ее небольшая часть. Что касается токсичных газов, выделяющихся при взрыве, то практическое отсутствие пылегазового облака указывает на их незначительное содержание или их полное отсутствие.

Заключение

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой дано новое решение задачи по обоснованию и разработке способа пылеподавления и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах на карьерах путем применения комбинированной забойки в скважинах, представленной в нижней части мелом, а в верхней части - водой с избытком анионов и размещенной в полиэтиленовом рукаве.

По результатам работы лично автором сформулированы следующие основные выводы и рекомендации:

1. Процесс образования ПГО состоит из трех основных этапов: первого - истечение взрывных газов и вынос пылевых частиц из скважины, смешивание с окружающим воздухом и образование изолированного термика;1 второго - восходящее движение термика, обусловленное разностью плотностей газов в термике и окружающей среде, т.е. за счет действия архимедовой силы, и третего - перенос ПГО ветром и осаждение пылевых частиц по траектории горизонтального перемещения облака.

2. Изолированный газовый объем (термик) образуется в результате выброса продуктов детонации ПВВ через устье скважины и в последующем через магистральные трещины в массиве. Истечение газообразных продуктов взрыва из скважины происходит в критическом режиме, поскольку отношение давления, в атмосфере к давлению в скважине («109 Па) значительно превышает критическое, равное для большинства газов примерно 0,5. Оценка показывает, что давление в скважине должно снижаться до атмосферного в течение тист « 380 мс при условии камуфлетности взрыва. Однако продолжительность истечения газов из скважины существенно меньше и составляет 60-80 мс в связи с разрушением массива и свободным выходом газов в атмосферу. Оценка величины критической скорости истечения из скважины показывает, что ее значение для продуктов взрыва граммонита 79/21 после завершения детонации и до разрушения массива составляет примерно 450 м/с.

На втором этапе термин под действием архимедовой силы перемещается вверх, одновременно вовлекая внутрь себя массу окружающего воздуха. В результате этого и адиабатического расширения газов радиус термика увеличивается по мере его подъема. Также на втором этапе имеет место выпадение из ЕГО частиц пыли тех размеров, скорость витания которых меньше скорости восходящего потока термика. Для более мелких частиц эффективным способом их осаждения является коагуляция в крупные агломераты. При коагуляции пылевых частиц с помощью мелкодисперсных частиц воды определяющей является смачиваемость частиц пыли. Поэтому вода должна содержать компоненты, улучшающие смачиваемость. Величина архимедовой силы ПГО является определяющей для высоты его подъема. Для снижения величины архимедовой силы необходимо уменьшить начальную температуру термика.

3. Одним из факторов, влияющих на коагуляцию пылевых частиц, является их электростатический заряд. Для проверки наличия нескомпенсиро-ванного электрического заряда на поверхности частиц пыли, возникающей при разрушении железистых кварцитов, были проведены лабораторные исследования. По результатам исследований выявлено, что частицы пыли несут положительный электрический заряд. Одноименная заряженность пылевых частиц препятствует их эффективной коагуляции, поэтому для интенсификации пылеподавления необходима предварительная нейтрализация заряда частиц пыли, которая осуществляется водой с избытком анионов. Экспериментально показано, что вода с отрицательно заряженными ионами (рН <6) существенно увеличивает смачиваемость частиц пыли и величину сил сцепления между ними.

4. Способы и средства предотвращения выноса ПГО за пределы карьера должны быть направлены в первую очередь на снижение температуры изолированного термика (ПГО) и на осуществление процессов коагуляции пылевых частиц и нейтрализации вредных газов.

Для этого, на начальной стадии взрыва, когда начинается истечение взрывных газов и продуктов разрушения из скважин, целесообразно ввести в область, прилегающую к поверхности блока, охлаждающий реагент, например, воду. Вода должна находиться в самой скважине еще до взрыва, причем она должна содержаться в верхней части скважины изолировано от заряда ВВ, чтобы при взрыве объем воды можно было ускорить до скоростей, при которых она самодиспергируется.

Предлагаемый способ заключается в создании над зарядом ВВ комбинированной забойки, верхняя часть которой состоит из емкости с водой, имеющей избыток анионов, а нижняя - из непроницаемой меловой. Расчетное значение скорости вылета комбинированной забойки и соответственно ее верхней водяной части составляет примерно 260 м/с. Медианный диаметр частиц воды, образующихся в результате ее диспергации при такой скорости водяного компонента забойки, равен 17-20 мкм. При объеме водяной части забойки, равном 1 м3, суммарная площадь поверхности частиц диаметром 20 мкм составляет 150000 м 2. Такое сверхтонкое распыление водяной части забойки позволяет эффективно снизить температуру термика за счет испарения частиц воды и обеспечить пылеподавление при массовых взрывах. Поскольку скорость вылета забойки мало зависит от количества воды в ее верхней части, то существует возможность выбора этого количества' для оптимального пылегазоподавления.

При вылете из скважины инертная часть забойки также распыляется, что способствует наиболее полной нейтрализации вредных газов. Экспериментальными исследованиями установлено, что оптимальное содержание мела в-инертной части забойки должно быть в пределах 20 - 40 кг на 1 тонну пвв.

5. Опытно-промышленные испытания комбинированной забойки для подавления пыли и газа при производстве массовых взрывов применительно к условиям Стойленского карьера были проведены в несколько этапов. Первый массовый взрыв был проведен 20.10.2006 года. Экспериментальный блок был разделен на два участка. Северная часть блока взрывалась со стандартной забойкой, на южной была выполнена комбинированная забойка (нижняя часть из мела высотой примерно 0,75 м и верхняя часть из воды с избытком анионов в полиэтиленовом рукаве высотой 8 м).

После взвешивания пыли, собранной с ловушек, было установлено, что количество пыли с экспериментальной части блока в 117 раз меньше, чем с л части с обычной забойкой и составило по массе 2,1 г/м . Пыль с экспериментальной части взрываемого блока представлена в основном мелкими фракциями (менее 60 мкм), а с другой части — фракциями более 170 мкм. Проведенные пять экспериментальных взрывов показали аналогичные результаты. Осевшая в экспериментальной части блока пыль представлена тонкодисперсными фракциями. Очевидно, в результате коагуляции пыли за счет воздействия тонкодиспергированного водяного компонента комбинированной забойке основная масса пыли осаждается в пределах развала горной массы, и ловушек достигает только ее небольшая часть. Что касается вредных газов, выделяющихся при взрыве, то практическое отсутствие пылегазового облака указывает на их незначительное содержание или их полное отсутствие. i I

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Семенов, Василий Васильевич, Москва

1. Бересневич П.В., Михайлов В.А., Филатов С.С. Аэрология карьеров. — М.: Недра, 1990.-280 с.

2. Битколов Н.З., Никитин B.C. Проветривание карьеров. М.: Госгор-техиздат, 1963. -252 с.

3. Адушкин В.В., Спивак А.А., Соловьев С.П. и др. Геоэкологические последствия массовых химических взрывов на карьерах. \\ Геоэкология. 2000. №6. С.554-563.

4. Михайлов В.А. и др. Борьба с пылью в рудных карьерах. М.: Недра, 1981.

5. Михайлов В.А. и др. Борьба с пылью и ядовитыми газами при буровзрывных работах на карьерах. — М.: Недра, 1971.

6. Бересневич П.В., Лобода А.И. Способы и средства борьбы с вредными газами в железорудных карьерах // Черная металлургия: Бюлл. НТИ. — 1991.-№3.-С. 4-13.

7. Бересневич П.В., Наливайко В.Г. Снижение выбросов пыли и газов в атмосферу карьеров и окружающую среду при массовых взрывах: Чер-метинформация. М.: 1989. - Вып. 4. - 23 с.

8. Бересневич П.В., Ткаченко А.В. Микроклимат железорудных карьеров и нормализация их атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 176 с.

9. Адушкин В.В., Соловьев С.П., Будников В.А. Литосферные источники аэрозольного загрязнения атмосферы. \\ Геология и геофизика, 1995, т.36, №8, с. 103-110.

10. Адушкин В.В., Соловьев С.П. О методе расчета пылевого загрязнения атмосферы по измерениям напряженности электрического поля. \\ ФТПРПИ, 1994, №4, с. 80-88.

11. Леб Л. Статическая электризация. М.: Госэнергоиздат, 1963.

12. Бересневич П.В., Кузьменко П.К., Неженцева Н.Г. Охрана окружающей среды при эксплуатации хвостохранилищ.-М.: Недра, 1993.-128 с.

13. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М:

14. Конорев М.М. Искусственная вентиляция и пылегазоподавление в атмосфере карьеров. Диссертация д.т.н. Екатеринбург, ИГД., 1999.

15. Бересневич П.В., Лобода А.И., Ребристый В.Н. Прогноз способов и средств нормализации атмосферы глубоких карьеров методом экспертной оценки. \\ Горный журнал, 1990, №4, с.52-55.

16. Бересневич П.В. Определение газовости взрывчатых веществ в условиях карьеров. Бюлл. ЩЖИЧМ, №17, серия 2, 1966.

17. Новожилов М.П., Друкованный М.Ф., Ильин В.И., Оксанич И.Ф. Взрывание в зажатой среде на карьерах. Киев, изд-во «Наукова думка», 1967.

18. Михайлов В.А., Бересневич П.В. Снижение запыленности и загазованности воздуха на открытых горных работах. Киев, Техника, 1975.

19. Азаркович А.Е., Болховитинов Л.Г., Перник Л.М. Возможности уменьшения выделения оксидов азота при взрывании- аммиачноселит-ренных ВВ. ФТПРПИ, -№2, 1995.

20. Мосинец В.Н., Лукьянов А.Н., Аверкин Л.А., Конорев М.М. Проблемы нормализации атмосферы на открытых горных работах. Горный журнал. - 1991 - №1 - с. 48-52.

21. Филатов С.С. Нормализация состава атмосферы в глубоких,карьерах. — Горный журнал, 1979, №1, с. 59-61.

22. Дубенюк В.М. и др. Проветривание карьеров реактивной вентиляционной установкой. Горный журнал. - 1965. - №10.

23. Луговский С.И., Дубенюк В.М. Проветривание карьеров воздушно-водяными струями: Волгоград. - 1967.

24. Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. М.: Недра, 1969.

25. Михайлов A.M. Охрана окружающей среды на карьерах. Киев. — Высшая школа. - 1990. - 186 с.

26. Филатов С.О. О предотвращении опасных загрязнений атмосферы глубоких карьеров. Горный журнал. - 1979. - 1979. - №1. - С. 59-61.

27. Использование отходов производства в качестве вяжущего мателиала для закрепления хвостохранилищ / Р.Е.Григорьянц, И.Е.Букалов, А.К.Скарлато и др. // Цветная металлургия. 1984. - №3. - С. 49-50.

28. Кучеревский В.В., Мазур А.Е., Доценко А.Н. Опыт биологического закрепления пылящей поверхности действующих хвостохранилищ // Горный журнал. 1989. - №7. - С. 56-57.

29. Reclamation of the Urad Molybdenum mine Empire, Colorado. Brown Larry E. "Yackson charles L. "Miner. And Envison", 1984, 5, N 5, p. 33-37.

30. Studis on the reclamation of tailing dam at Lawar Mines Udaipur, India, Hery N.C., Fiagi U.L. "Asian Mining Pap. Conf. Manila, 11-14. Febr., 1985," London, 1985, p. 65-70.

31. Давыденко Т.И. Разработка и исследование вяжущих композиций для противоэрозионной защиты сооружений // Науч. технич. реф. сб. / НИИ техн.-экон. исслед. Горнохим. пром-ть 1982. - Вып. 3. - С. 8-9.

32. Использование отходов производства в качестве вяжущего материала для закрепления хвостохранилищ / Р.Е.Григорьянц, И.Е.Букалов, А.К.Скарлато и др. // Цветная металлургия. 1984. - №3. - С. 49-50.

33. Олейников А.Г., Стороженко Н.Г. Составы для закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ // Цветная металлургия. 1989. - №10. -С. 61-64.

34. Давыденко Т.И. Использование интерполимерных комплексов для управления агрегатным составом дисперсных пород с целью борьбы с эрозией // Тр. ГосНИИ горнохим. сырья. 1985. - №66. - С. 70-73.

35. Акатов А.И., Смирнова JI.B. Использование хвостов Оленегорского ГОКа // Складирование и утилизация отходов переработки черных металлов. Отрасл. тематич. сб. / М-во метал. СССР. Ин-т Механобрчер-мет. М.: Недра, 1991. - С. 70-77.

36. Soil Stabilization wes colliery tailings/ Mining Equip, unt. 1984, 5, N 5, p. 77-82.

37. Кретинин H.K., Борисов В.Г., Жушман В.И. Способ борьбы с пылью на действующих хвостохранилищах // Цветная металлургия. 1988. -№12.-С. 55-58.

38. Федоров И.С., Захаров М.Н. Складирование отходов рудообогащения. -М.: Недра, 1985.-228 с.

39. Никитин B.C., Бересневич П.В. К вопросу о выносе вредных газов из карьера после массовых взрывов. В кн.: Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. - М.: Профиздат, 1969, вып. 59, с. 7-13.

40. Викторов С.Д., Бутысин B.C. Методика и программарасчета, образования, распространения пылегазового облака при массовом взрыве на карьере. Горный журнал, №5, 1996.

41. Адушкин В.В. Основные факторы воздействия открытых горных работ на окружающую среду. Горный журнал, №4, 1996.

42. Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. Термодинамика формирования пылегазового облака (ПГО) при массовых взрывах // Горные науки на рубеже 21 века: Материалы Международной конференции 1997/ ГИ УрО РАН. Екатеринбург: УрО РАН, 1998, с. 220-226.

43. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — 366 с.

44. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Часть I. М.: Наука, 1987. 464 с.

45. Shuvalov V.V. Multi-dimensional hydrodynamic code SOVA for interfacial flows: Application to the thermal layer effect? Shpclc Waves (1999) 9, 6:381-390.

46. Андреев В., Панчев С. Динамика атмосферных термиков. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 152 с.

47. Адушкин В.В., Соловьев С.П., Сурков В.В. Электрическое поле, возникающее при взрыве на выброс // ФГВ, 1990. Т. 26. - №4. - С. 117121.

48. Адушкин В.В., Соловьев С.П. Электризация пылегазовых облаков массовых взрывов // Тез. докл. Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы-- взгляд в 21 век». М.: РАН. -2000. - С.7.

49. Покровский Г.И. Взрыв. М., Недра, 1980. 190 с.

50. Друкованый М.Ф., Куц B.C., Ильин В.И. Управление действием взрыва скважинных зарядов на карьерах. М., Недра, 1980. 223 с.

51. Кочетков П.А. Управление разрушением горных пород при буровзрывных работах. Днепропетровск., 1993. 106 с.

52. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. М.-Л., Госэнергоиздат, 1961. 671 с.

53. Крюков Г.М., Глазков Ю.В. Феноменологическая квазистатическо-волновая теория деформирования и разрушения материалов взрывом промышленных ВВ. Отдельные статьи ГИАБ. — 2003. №11. — 67 с. — М.: Изд-во МГТУ.

54. Чедвик П., Кокс А., Гопкинсон Г. Механика глубинных подземных взрывов. -М.: Мир, 1966.

55. Weis М., Worsham С. Atomization in high velocity air streams, American Institute Chemical Engineering Journal, V. 11, No. 1,1965.

56. Mc. Donald J.E., J. Geophys. Res., 1963. v. 68, № 17, p. 4993-5003.

57. Ермилов П.И. В кн.: Учен. Зап. Ярославск. технол. ин та, 1959, т. 3, с. 137- 155.

58. Шановская С.С. В кн.: Борьба с силикозом. М.: Изд. АН СССР, 1953. с. 126-133.

59. Барон Л.И. В кн.: Борьба с силикозом. М.: Изд. АН СССР, 1955, т. 2, с. 71-78.

60. Беркович М.Т. В кн.: Сб. работ по силикозу. Свердловск, Урал. Фил. АН СССР. 1956, вып. 1, с. 41-49.

61. Таубман А.Б., Никитина С.А. В кн.: Борьба с силикозом. М.: Изд. АН СССР, 1955, т. 2, с. 61-70.

62. Кругляков П.М., Корецкий А.Ф. Изв. Сиб. отд. АН СССР, сер. хим. 1971, № 9 н., вып. 4, с.16-22.

63. Быховский А.И. В кн.: Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел. Киев, Наукова думка, 1972, с. 174-176.

64. Hauck Н., J. Aerosol. Sci., 1972, v. 3, №1, p. 3-37.

65. Weber E., Staub, 1969, Bd. 29. № 7, S. 272-277.

66. Мухленов И.П., Демшин В.Я. ЖПХ, 1955, т. 28, №9, с. 922-926.

67. Позин М.Е., Мухленов И.П., Демшин В.Я. ЖПХ, т. 28, №8, с. 841-848.

68. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.,Наука,1971. 1108 с.

69. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. М.: Наука, 1981.800 с.

70. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М., Стройиздат, 1979. 304 с.

71. Хмельницкий Р.А. «Физическая и коллоидная химия» Москва, «Высшая школа», 1988, стр. 201-229.

72. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. 464 с.

73. Ржевский В.В., Новик Г.Я. «Основы физики горных пород». М.: «НЕДРА», 1978, стр. 72.