Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Обоснование технологических и технических решений открытой разработки фосфоритных месторождений с повышенным радиоактивным излучением

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Обоснование технологических и технических решений открытой разработки фосфоритных месторождений с повышенным радиоактивным излучением"

Р Р 3 Р0(36$ЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

л Л I* ^

л I I/\ц 1.1;:и На правах рукописи

УДК 622'.271.3:085:616.001

САДЕХЕ АМН САЛЕХЕ ИНЕГА

ОБОСНОВАНИЕ ТЕШОЯОГКЧВЖК И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ®ССФОРИТШХ ЫЗЗТСРШДЕВЙ С ПОВНЕЕНККМ РАДО АКТИВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕ!

II.00.11 - охрана округлпчей сред: п рациональное

использование природшх ресурсоз 05.15.03 - открытая разработка месторождений полегши кскопаекнх

Авторе ф. врат? диссертанта га соискание учекоЯ степени кандидата технических нау1:

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре горного дела в Российском университете друкбы народов

Научный руководитель: доктор технических наук,

доцент Л.Н.Каипар Научный консультант1: доктор технических наук, доцент А.А.Касьяненко

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор М.Е.Исвзнор, кандидат технических наук, старший не;—ннй сотрудник

Е.К. Клубнпчкин Ъедуцая организация: Государственный институт по проектированию горных предприятии химической прогишлонности (Госгорхим-прсегт)

Злглта дассертз;згс состоится "3,3 " 1993г.

в 15.30 час. на заседании специализированногоСовета К С53.22.26 и Российском университете друя:(5ы народов по адресу: IÍVX'2, г. ¡.Зосква, ул. Орцконпкпдге, ц.З

0 дпесертяцпе)5 i/.окно ознаког.иться в научно!! библиотеке российского университета дру/.бц народов (II7IS8, г. |Мос::ва, у л. ..'„: :;лухо-1.!а клал, д. 6)

Автореферат разослан f^jpl^J 1993г.

Учены''; секретарь у

сие^али^ировзнкого сонета,

¡■:гь..;;: :.cv хпу-лчесгих наук, рецепт • n/n В.Н.Чистохвалоз

г

0Е!1АЯ ХАРА1СГЕР1!СТИКА РАБОТЫ

H

Актуальность гяйоти. D Танзают до недавнего вреценл потребность сельского хозяйства з фосфоритах полностью удовлетворялась пд счет ккпорта. С середины 60-х го до а началась разработка £сс$орат:к>го кссторсядеюм Шпгашгу. Доля кмпортшя фос*;ат;:х удо'решгЗ сузилась до 30*, np:t неполном удовлетворен! потребностей сельского хозяйства Танзатт. Имеется г.оэ-ютность полного удовлетворения потребностей страш за счет рагрпбот;:и разведанных местсроядегаГ}, в тон числе я несторся-дснтгя ¡-'-птангу. Однако, интенсивность разработки faсгоритних ыесторсядепп"! Тамггши сдгртгсается из-за нзлячпя п продуктнв-tr.cC пластах рад;;оахгпя!т: элсзитов.

Радкоактявноо ггзлуче'пе в карьера я несколько раз прогнию? предельно дспустикыз нэрш. Продолжительность визга работе:: из кгрьеро 1!:г:гашгу сокращается. Растет количество саболегыстЗ, з тем числе ранео кензвеститс в атом районе. Пззтот/ обоснопашо rrrrrerpoi технологии и техютескгас средств разреботга icc^cctîni" мгстсроту^гай с погт-е!П(оЯ радио-сгсгтенсстю пзллзтея г ад г-с!?, кмег^сЯ нзучноо и прпдтаческоо

3!!ачс!с?0.

Црг? обосггогигтгг параметров технология нзобходшю ка основе теоретнчзекгх ксслсдоез!«Я л наблюдения в лабораторных и прсидлотелс уелогнгх в:мгять слигагле природнше факторов я кокструятксшй параметров на интенсивность излучегая и погла» qeinw. Устаногчп як взгдиосвязь, предложить новые рагзгал, обеспочнвжцчз сютскге дозы облучения работшз^гх в карьере на 80-90$. Пра сток необходимо предусмотреть сознояноеть поеи-го:г.».я производственной исциости керьера при Cîstsereni гредного влияния на окрутаячуп среду.

Следовательно, поставленная задача является актуальной, тая как регентш со способствует удовлетворения потребности сельского хозяйства в фосфоритах, снижения доз» облучения работников карьера и сродного влипняя рядиоактивного излучения на окруяея!цуи среду, при улучшении технико-окономических показателей разработки месторождения.

г Целью работы является обоснование технологических реше- | гай разработки полезного ископаемого и вскршных пород, обес-печивашцих резкое (в <5 -20 раз) с тлеете дозы облучения работающих и трудоемкости горных рвйот в карьере.

Идея работы состоит в технологическом использовании задних свойств вскрышных пород и условий еффективного применения выемочно-погрузочного оборудования, способствует* повыиениэ безопасности труда на карьере.

Научные положения, выносимые на аадяту:

1. Экспериыенталы&ми работали доказано, что закономерность снижения дозы облучення от »гснчности толщ» пустых пород описывается акспонентой, такао как и при металлических охранах. Защитная толща пород должка быть более 1,0 м, при которой доза облучения снижается значительно в 15 и более раз.

2. Расчетами доказано, что габаритные размеры ковшевых погрузчиков, карьерных и вскрышных окскаваторов влияют на величину облучения незначительно (снижение на более 15%). Располояение ВПО относительно забоя на площадках уступов способно снизить дозу облучения на Ъ% - 95%.

3. Установлено, что тип ВПО и его расположение в забое повышают или исключают влияние ради активной пыли ( - излучение) на дыхательные пути и легкие.

4. Выявлена зависимость технико-экономических показателей от параметров зайоя и типоразмера драглайна при разработке месторождения с псЕьгаеннш радиактивнкм излучением и предложены конкретные технологические схемы при селективной выемке двух-трех продуктивных пластов по схеме экскаватор-карьер.

Научная новизна работы состоит:

- в установлении закономерности изменения интенсивности радиоактивного излучения с изменением мощности занятной толщи вскрышных пород;

- в выявлении влияния расположения ВПО и его параметров на интенсивность облучения работающего в забое лучами

(А V - лучами);

Ь- _а

г

н

- в разработке технологически схем разработки толвд пород и полезного яскспзеиого карьера я параметров технологии, снкаапцих дозу облучения в 15 - 20 раз.

Практическая значимость результатов ¡доследований состоит в.создании ы8тодеяп расчета параметров технологической схемы разработка фосфоритного иэсторояденпя с пов1=ентм фоном радиации драглаЗнсы о погрузкой рудн на транспорт, в обоснохяниа параметров бункерных установок;

- в обосновании использования защитных толщ горист пород более I м, при которой доза облучения снимется в 15 - 20 раз.

Аппбпдпл работ. Осношшэ научныэ результаты диссерта-ппоппоз работы доггладьталлсь и были одобрены на научно-технических исп|зрзндщ1Х ппзеяеряого факультета Российского унигсрсатета дружбы гародоз (г. Москва, 1550, 1931, 1392 гг).

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использование?» литературы гз 96 патаенсвангй, приложений, изяозонншс па 175 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков п 44 таблицы.

0СГОВГО13 СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Горнодобнвагзая прсшгаленлость занимает пека пэзначп-тельное место п окояемппе Танзании, что характеризуется весьма малой взличиноЗ в объеме национального дохода (менее

4 *)'.

| В Танзании в настоящее время добиваются: золото, алмазы, уголь, фосфориты, а также поверенная соль, сода и каолин. В больших количествах добываются фосфориты, каолин, слюда и цементное сырье.

Несмотря на то, что в Танзании добываются несколько видов полезных ископаемых в разных объемах, но экспортируются только алмазы и золото. Остальные полезные ископаемые используются на внутреннем рынке. Ток как основной отраслью танзанской экономики является сельское хозяйство, в котором занято 90$ населения, добыча фосфоритов имеет больсио перспективы.

В последнее время ведется интенсивная добыча фосфатов для того, чтобы удовлетворить внутретше потребности в удобрениях (добываемые объемы фосфоритов а Танзашги удовлетворяв? около 70% спроса на удобрения в страл о). Незначительная часть добываемых фосфатов идет на экспорт. Но фосфатные руды на месторождении Ыинжингу содержат в больвом количество радиоактивные элементы.

В фосфоритах Миняингу содержание урана составляет более 6600 Бк/кг. Присутствие урана в большие количествах означает также присутствие небольшого количества радия, сыделяягцзго газ радон. Выделение радона и его производных может быть опасным для здоровья рабочих на горных предприятиях и населения, проживающего вблизи фосфоритных разработок.

На месторождении окспоэионная доза колеблется от 30 мяр/час до G0 мнзв/чсс, а на обогатительной фабрике колеблется от 4 мкзв/час до б мкзв/час.

Кроме внеанего облучения рабочие подвергаются е^о внутреннему облучению за счет пыли. Они дызат пылью, содержащей радиоактивные вещества. Несмотря на то, что на карьере применяется индивидуальные средства заедты дыхатольшх органов рабочих от пыли, больпое количество пыли проникает во внутренние дыхательные пути.

В большинстве месторождений фосфатных пород игра содержание урана в рудо часто ниже IOO^o и лиаь изредка превышает 200&).

При анализе работ Белькова D.H., Гусева Н.Г., Палма до "шлориа, Леккоя Дж.А., Левиса Д.Ы., Моисеева A.A., Давидсо-

[наС

на С.Ф., Натхана У., Шилона У., Макхсрд Дя.С., Горшкова Г.В~ I гпдмо, что завдти от радиактивного излучения при разработке • фосфоритных месторождений является глобальной проблемой. Почти все фосфатные иестороядония в мире содержат болъпоо количество родиактивншс элементов, изотопы радионуклидов. Для того, чтобы снизить опасность облучения горных рабочих необходимо изыскать к обосновать технологии л технические параметры, которые создавали б и благоприятные условия для ведения горних работ. Поэтому необходимо согераенствовать технология разработки, учитывать безопасность ведения работ и требования охршп^ окру-хоп-цзИ среди.

иосторождшпю Мшпннгу разрабатывается открытым способом. В настоящей гремя разрабатывают только мягкие фосфорктныа р.уда. Вскрышные работы и работы по добыче ведутся 9 месяцев и году, кроыз глрта, апреля и мая, когда идут непрерывные дожди.

Выемка вскрьшних пород осуществляется гусеничным бульдозером с вместимостыз лемеха 6,5 м°. Лемех У -образный. Ыощ-ност1 вскрышных пород колеблется от 5 и до 7 м, и уыеньшаотсл и сторону верили горы. Тек;,~дй кооф{-.щиснт вскрыта - 2,6 м°/ма. Высота вскрыгзного уступа 3 м. ■

Погрузка вскрызных пород в самосвалы (типа 1ФСК1Ы 414 грузоподъемностью 10 т и СШУ грузоподъемность» 15 т) осуществляется погрузчиком типа Валмент 1400 с вместимостью косха 2,1 мэ. Порода вывозится во снсигаП отвал.

Выемка и погрузка фосфоритных руд осуществляется однз-коваовца окскаватором типа Лашюн с вмостимостш ковка 2,5 ы°.

На месторождении проведено 63 замера мощности дозы получения.!) разных точках, как показано иа.схено разработки месторождений (рис.1), 4 замера радиоактивного фона в 3-4 км от границ корьера.

Мощность дозы излучения на поверхности кровли руды колеблется от 2,71 мр/час до 6,7 мр/час.

Средняя мощность дозы излучения на поверхности кровли руды 4,43 мр/час.

Мос?юсть доза излучения на поверхности месторождения и на верхней пловдко вскршлных уступов колеблется от 0,11 до I 2,5 мр/час, что можно объяснить влияшюм толщины вскркпньк [^горних пород. , р|

ra

Pac.S и)и;неит /лщнсгти uayvïtrjs S "í

tí iisucufiocmu РП ¡Stl!Url!lCL! no.tlíiu

пороз

влияние лщшяииг ншриысз и его matци «jjsjy оЬукения I %

TUM inцшчин *<fiü*t* Tun itfiêxcQ em ащмк/nt J"ii

Глин» Л 'C.DiO! iù if iM a.t) yj Äß -щг-t

Uíttcm*)/*!/ JO'0.'0SO I

fltCUHUtU Jt*f\Ci>S « til iîb ж о, m f -äv M»

Mt4*J0 4~ a

Сланец JU »6,140

to to M 43 Joe« Те*щи Яцитяиг тмрзим P'Pet"* »p/ч

rjf: P-ticïtHdKt jtm eSiir&sM HKJ» rf¡ai.u¡^> I Htm vqumuii ispt« мр/ч Л-Калхтлт шлучекшлй пр}х)млгш ь-ptl I

зщипччйffftx ме/ч JH-кецфццият ослепи} х- пищи цщияншчняггаын, а/ C-Cc*¿siHUt щт^шмзго JVU/VÇMJ

SiSu:u4c;nt нз&кпа cityuíxuí i Я от рзух }iy черт ни я П;,-сути, кгр\(рчш ttt/лиия, etcpiiunúi кехмпзт. Sir и А&тймз 53%

т ¿ l¡ li я *, il Si ¡1 Vo Й Iii и j« Päiuyc HißrJKUÜ ß blOliqUJlZUKMUtUKIPUXt)

Рис. j

10

| На графчно (ряс.2) отражено влияние то"а;ннн вскрьт;ны;с ropintx пород на мощность дозы излучения.

При построении графика за I00Í било принята нощюсть дозы облучения на кровле залежи, при мощности излучения от ? 7 до 6,7 tp/час.

Полученгао графики характеризуют зону с большой зоной разброса экспериментальных точек (рис.2). Мощность доэн излучения снняаотся до 15% - 5Й при высоте вскрпгных пород над ¡гровлеЯ руды от 2,5 м до 7 и.

При толп;э глины в 50 см поглощение равнозначно расчетной величин:; и составляет 2% от первоначального значения.

Расхождение рясчсяг-гх и (Ьдтическге данных объясняется тем, что после многолетнего облучения ropir-'a п роды на карьере теряли поглогдтелыгуп способность.

Варьирование количества дозы излучения п разных точках объясняется тем, что интенсивность излучения hi точке проведения измерения нзгтосродствонно связана с количеством пластов-, их моцностыз и нощюстья вмесас^их пластов. Чем болъпе число пластов под точкой, том больио мог?юс?ь дозы излучения.

Фактические мощности дозы излучения отличается от ркс-четглсс нначе^гй мощности дозы излучения при одной и той яо ТОЛП51Н9 заг^тных горных пород

Рф = СРрасч.

КЬЭ'Цяциент С ■ 2 * 7 л зависит от числа залегаг:™гх пластов. При одном пласте руды С » 2, а при пяти пластов С я 7.

При добыче руд карьерней мехлопатой катанист экскаватора, водители самосвалов и рабочее, выполняйте вспомогательные работы находятся в зонах повышенного радиоактивного излучения. Мощность доги излучения колеблется в пределах от 3,5 го/час до 7 мр/час, что превышает норматив ЦЦК в 3,0 - 4,0 раза.

фоке радиактивного излучения из продуктивной толгл в карьере постоянно те-геотсл пыль. Источникам пилсобразовгистя являются:

| - обрушалщаяся фосфоритная толца о забое; |

- просинь из ковша;

- движение автосакосвала;

- проешь из кузов автосашсвала.

Таким образом J процессе добачи фосфоритных руд на месторождении Минышгу на организмы горнорабочих воздействует ионизирующее излучение" как от внешнего .излучения (от/ ; ^ радиоактивных частиц) и внутреннее облучение (от <£ -частицы со-деряйа^-сся в горной гили).

Целью радиоактивной запеты является гцэедущк.'ЗДЗШ0 не-етохастических аффектов и ограниченно вероятности появления стохастических аффектов до уровней, считавшихся приемлемыми, а такжо гарантия тс^о, что вида деятельности, связанные с возшыюстыо облучения, оправданы.

Анализируя результаты расчетов, Представленных на графиках (рис.5^ видим, что п^и применении драглайнов, рабочая илогдпка которых находится на пустых породах, мощность» более I и над фосфоритной рудой, дпет максимальный защитный эффект без каких-либо капиталовложений на создание защитных устройств.

Применение мехлопат любого типоразмера незначительно снижает коцность облучении, Позтоку необходима замена мехлопат и погрузчмков драглайнаин.

В табл. на рис.З сведены результаты расчетов показателей иоцлости дозы облучения о зависимости ог коэффициента ослаблении горнык пород и металлов.

Анализ результатов расчетов показывает, что накбольв^; зап^ткый аффект достигается при использовании драглайнов со стрелой более'»!!) п. В пасчотах не учтен эффект облучения от прообразован;;.1!, который при разработке драглайном полностыз отсутствует.

При работе драглайна с погрузкой на транспорт отмечены простои экскаватора в оквдаши транспортных средств, при перекладках пути. Только по названным причинам простои составляв? от 15 до 28$ календарного времени.

Ликвидировать или в максимальной степени снизить простои в о*ндшши транспорта возможно включегаем в технологическую 1Ь промежуточного звена - деьлфирующей емкости, бункера-

[питателя. Буккер-питатель должен способствовать независимой 1 друг ст друга работа зкскаватора и транспорта.

Исходя я я расчетшя результатов для месторождения Минткнгу целесообразна разработка однопременно двух пластов фос/:ритних руд. При применении драглайна ЭИ-5/45 тсрот/о выполнешя необходимого объсуя пскрнпгагс и добичних работ при расположении драглайна на кровле забоя обеспечивается:

- ютснио степени облучения ргботооп^пс (глг»!1П»ста дзаглпй-1'л) ип 85-95Й от начального;

- сокра^сгаа громснч пребывания в забое при интенсификации рсччп работл Т = 3-1 час.

!Ьслз раеекотрегач ряечсязпе схгм'и определения параметров фронтального рсгрр.ого и терцового габоя, учтт...Л!5гзгх герпетологические, гсрнотзхтп'эдкчо и гсриотпхнолопгогсгио услогчя, установлено, что рациональной схемой и услопипх "гзторс'дон-л .'.'штангу является схема тернового забоя.

Внс;-ка руд и пскркяаз« пород драглайном 3!!!-5/45 прсиячс-дчтея селективно. Поочередно (селективно) сверху пгяэ разрабе-тиггатся сскргакэ породи и фос^срнггп руды. Бскргапю порода и руда (верхний пласт) разгруяслт а бункер Бп и 5 . И псследо-затедьно ппи'ястся псрод1п.-тЛ прослсЯ и второй пласт фэс1орнтг.!.": руд с разгрузкой а бункер Бп и Б^.

На лесторотдекпт Нинт.ингу воз^э-на работа драглайна по ДВУМ ПрЯНЦЯПИаЛЬНКМ СХС!ЛМ.

По одной схеме драглайн разрабатывает зез тог.г.у руды и покрнвгяи« пород при селективной гаенке с погрузкой в два бункера - руд!шй и породный. Из бункеров горная касса грозится автосокссвалами на обогатительную фабрику или в отвал.

Возможна разработка залечаг с укладкой покрывался пород а выработанное пространство и руди з бункер. При при.ченснии такой схем! возможны два варианта разработ:"! месторсхдстая - двух или трех пластов одногремагно (рис.Д и рис.5).

При неизменной производственной мо'дности карьера работы по одновременной разработке трех пластов потребуется более сложная организация тгсиочннх работ я применение драглайнов с большей длиной стрелы.

Ott sut tl ее

РиеЛ

CCi

15

г

При применении схемы с виутрстош отвалообразовакиеи прак-| ткчески исключается расширение плосздки с повыпеннш радиоактивным излучением.

Разгрузка руды в бункер икает'ряд преннущзств с непосредственной загрузкой в кузов автосамосвала:

- разрывается жесткая связь окскасатор-автосаиосвол;

- поцапается производительность акскаватора за счот нскли-чения ерем с га в окидшпш подхода автосамоссола;

- повышается производительность автосашсвала за счат сокращения продолжительности Ц1!Кла, связанного с сокршданиеу длительности маневров под погрузку и продолжительности загрузки кузова;

- повышается надежность работы автотранспорта за счот возможного улучшения качества карьерной автодороги.

Вместе с тем конструктивное исполнение бункера, бго габариты и средства погрузки в транспорт трсбупт детализации и углубленного обоснования технологии сыокочко-погрузоч!^ работ.

фи укладке вскрмшншс пород в вуроботанноо пространство (бестранспортная схема ЭО) и погрузке фосфоритов 1&, автотранспорт сн-.пкаетсл потребность в автосаыосвалах. Основгао расчот-ше зависимости параметров забоя система разработке и драГлайна представлена на ркс.

Условия применения типоразмеров драглайнов в конкретках условиях целесообразно рассчитывать щ ЭВ!,!. Для отого каш раграбртана блок-схема и програ1й1а расчета параметров забоев прокзЕодствсшюЙ шнцности и целесообразного типоразмера драглайна.

Предлагаемая технология предусматривает разработку пород кекрцеи и полезного ископаемого одним к тем же окскаватором последовательно, поочередно производя выемку то пород сскриьл, то,полезного ископаемого. Поэтому ввделение затрат на собствои-ио добичу и производство Бскрипных работ не целесообразно.

Б случае разработке пород и полезного ископаемого с погрузкой на автотранспорт вконокический оффект в об^ем виде составит:

Э - сДсйст- гпредл. | ■ год "год

—Д— а

Для условий месторождения Нинжингу

Э = 848952 - 438396 = 410556 долларов

Основные результаты и вывода

1. Используемые на практике технологические схемы разработки фосфоритных месторождений с повышенным радиактинным излучением предопределяют нахождение работающих в карьере трудящихся в зоне всестороннего воздействия радиации. На карьере Минжингу в добычных забоях доза обучения превысает предельно допустимые значения (ДЦД =2,5г&р/ч) в 2-4 раза.

2. Экспериментально доказано, что законом! ность снижения дозы облучения от мощности толщи пустых пород описывается эк-спонентой, так же как и при металлических экранах. Залетная толща пустых пород должна быть более 1,0 м, что обеспечивает снижения дозы облучения в 15-20 раз.

3. Теоретическими расчета!,и и экспериментами обоснованы технологические и технические рекения разработки фосфоритных месторождений с повышенным радиактивным излучением, обеспечивающими снижение дозы облучения работающее в карьере в 15-20 раз.

4. Погрузку горной массы на транспорт необходимо производить через бункер-перегружатель. Бункер-перегружатель целесообразно монтировать по блочной схеме из нескольких бункеров ограниченных размеров в плане и по высоте.

5. Установлено, что замена ковпевых погрузчиков и карьерных мехлопат на действующем карьере Митингу драглайном

ЗШ 5/45 обеспечит снижение облучения работающих в карьере на 955? (мощность излучения составит не более 0,5 кр/ч), исключит внутреннее облучение работающих от пыли, позволит вдвое умень-пить время пребывания рабочих в карьере при сокращении количества горнорабочих в 2,5 раза.

Разработанные алгоритмы по определению типоразмера драглайна, величины снижения дозы облучения в зависимости от мощности' защитной толщи пород и при применении различных типов выемочно-погрузочного оборудования решены на языке "Фортран-1У".

6. Внедрение в практику горных работ карьера Минзшнгу предлагаемых решений экономический эффект составит 410 тыс. долларов при уменьшении дозы облучения горнорабочих в 15 и более раз и сокращении кх численности в 2,5 раза.

Таким образим, работе дано новое решение актуальной научной задачи снижения дозы облучения горнорабочих карьера при разработке фосфоритных месторождений с повышенным радиак-тивныы излучением за счет использования за:цитных свойств горных псрод, параметров и местоположения ВПО на уступе, что обеспечивает улучшение экологической обстановки в районе производства горных работ, рациональное.использование природных ресурсов и снижение трудоемкости открытой разработки фосфоритного месторокд ;Н11Я.

_ОДьем I с, л._Знр- 100 НО

Тглогрз}гя РУДН^ Ордзошкадяе, 3

гш