Предисловие

Прогноз состояния атмосферы карьера, процессов и явлений погоды, влияющих на загрязнение атмосферы, представляет собой одну из основных задач метеорологического обеспечения открытых горных работ.

Основным направлением проводимых по проблеме исследований является изучение закономерностей и причин нарушения естественного воздухообмена в карьерах и ресурсах для выведения атмосферы карьерного пространства из состояния устойчивости, прогнозирование моментов наступления загрязнения атмосферы карьеров, разработка средств и методов оперативной регистрации параметров физического и санитарно-гигиенического состояния атмосферы в карьерах.

На предприятиях горной промышленности учет потерь вследствие неблагоприятных погодных условий в настоящее время не ведется, хотя добыча полезных ископаемых в карьерах во многих случаях при опасных метеорологических явлениях осложняется. Прогноз таких явлений и своевременное оповещение о них позволяют предпринимать меры по сокращению простоев, уменьшать количество недополученной по этим причинам продукции.

В настоящее время не подвергается сомнению, что актуальность проблемы обеспечения безопасных атмосферных условий на рабочих местах в карьерах по мере их углубления постоянно возрастает. Важным этапом решения проблемы является создание системы контроля параметров атмосферы карьеров, без которой невозможно своевременно предупредить о сверхнормативном загрязнении воздуха и принять соответствующие меры безопасности.

Далеко не всегда эта проблема решается эффективно. Это связано с рядом объективных трудностей, вызванных попытками управления такой сложной вероятностной системой, как атмосфера карьера. Состояние загрязнения атмосферы карьеров зависит как от регулируемых, так и от нерегулируемых факторов — орографии местности, метеорологических условий и времени года, видов технологических процессов и системы разработки конкретного месторождения, типов, количества и режимов работы горного и транспортного оборудования.

Технологические процессы, массовая отбойка горной породы с использованием взрывчатых веществ, применение дизельной техники в горнодобывающей промышленности приводят к выделению пыли и вредных газов в атмосферу. Поэтому возникает серьезная проблема поддержания нормальных санитарных условий на рабочих местах.

Обострение проблемы проветривания карьеров и быстрое изменение условий накопления примесей приводят к необходимости более частого и надежного контроля загрязнения атмосферы карьера, его оперативного прогнозирования и управления качеством воздушной среды, чем это предусмотрено Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности [7].

Среди факторов, способных изменить состояние воздуха в карьере (уровень его загрязнения), основным является поток тепла, получаемого поверхностью Земли от Солнца. Потоки тепла от почвы нагревают приземный слой атмосферы, тем самым уменьшая его плотность и, соответственно, устойчивость. Поднимаясь, теплый приземный слой воздуха уносит с собой и загрязнители. Так работает естественный механизм очистки приземного слоя воздуха, где наблюдается конвекция. Конвекция обычно характеризуется высотой слоя перемешивания, мощность которого, в свою очередь, зависит от степени устойчивости атмосферы (градиент температуры) и при благоприятных условиях может достигать нескольких километров. Устойчивое состояние атмосферы, в отличие от неустойчивого, не только не способствует развитию конвективных течений, но и, наоборот, подавляет их, что приводит к накоплению вредных веществ в приземном слое атмосферы.

Другой фактор, изменяющий состояние воздуха в карьере, — работа ветра. Аэрация карьеров (обмен внутрикарьер-ного воздуха с атмосферным) под действием ветровых потоков также способствует выносу вредных примесей из объема карьеров и нормализации их атмосферы. Можно выделить три способа взаимодействия внешней среды с атмосферой карьера:

  • 1) передача теплоты, в том числе и антропогенной, поступающей в атмосферу при различных производственных процессах;
  • 2) совершение работы ветром при изменении атмосферного давления;
  • 3) перенос воздушных масс через открытую границу карьера, которые поступают или удаляются со своим запасом энергии.

При наличии на объекте источников вредностей сохранить или изменить состояние воздуха по фактору его загрязнения можно только в результате внешнего воздействия — совершения определенного вида работы или подведения тепла, а для этого необходимо, чтобы объект был открытым, т. е. имел поверхности контакта с внешней средой — входы и выходы. Через входы оказывается воздействие на атмосферу объекта, а на выходе получают ожидаемую реакцию на такое воздействие. В то же время открытость объекта приводит к тому, что наряду с положительным воздействием появляется и возможность влияния внешней среды, масштабы которого возрастают по мере увеличения открытости границ.

Управление состоянием атмосферы карьера возможно лишь косвенными методами на основе надежного контроля и прогноза опасных по загазованности ситуаций — изменением организации горных и транспортных работ в карьере в эти периоды. Необходимо на основе исследований разработать методы обоснования параметров системы контроля и сформулировать технические требования к системе (диапазон измеряемых параметров, точность, частота и длительность измерений). Особое значение имеет метод определения количества и координат размещения пунктов контроля для надежной оценки состояния атмосферы и его прогноза.

В настоящее время предложены различные пути решения проблемы загазованности карьеров. Это и методы искусственной вентиляции (разработаны и созданы различные установки искусственного проветривания и схемы их применения), и интенсификация естественной аэрации различными техническими средствами. Предлагается оснастить кабины горной техники пылегазоочистными устройствами с кондиционированием воздуха, индивидуальными средствами защиты. Рассматриваются и прогнозные варианты решения проблемы. Предлагаются долгосрочные прогнозы на стадии проектирования на весь срок существования карьера, среднесрочные прогнозы от нескольких суток до нескольких месяцев и краткосрочные суточные прогнозы. Так как в данной работе предлагается прогнозное краткосрочное решение, то остановимся на этих аспектах. Основными слабыми местами предлагаемых методов является то, что предлагаются прогнозы пылегазового режима карьеров, а не условий, которые способствуют загазованности карьеров. Есть попытки спрогнозировать синоптические условия, опасные по загазованности карьеров, но это делается, как и в случае с прогнозом пылегазового режима, для одного конкретного карьера. В данной работе предлагается методика прогноза метеорологических условий, способствующих загрязнению карьера. Эта методика применима для целого региона, а при определенной доработке может стать универсальной.

В результате изучения материалов пособия студент должен: знать

  • • процессы циркуляции воздушных потоков в карьерах и районах их расположения в зависимости от рельефа местности и метеоусловий;
  • • закономерности пространственно-временного распределения вредных примесей в пределах действующих карьеров при различных метеоусловиях;
  • • методику прогноза метеоусловий, опасных по загрязнению атмосферы карьеров. Методы исследования включают методы метеорологических наблюдений, экспериментальные исследования в естественных условиях, методы математической статистики и синоптической метеорологии;

уметь

  • • определять температурный и ветровой режимы карьеров, особенности атмосферной циркуляции в технологическом рельефе;
  • • определять волнообразное распространение загрязняющих веществ в атмосфере карьеров, их скопление в тупиковых забоях, на бермах, где образуются застойные зоны с местной циркуляцией;
  • • применять комплекс мероприятий по нормализации воздушной среды в карьерах, включающий в себя технические, метеорологические и организационные мероприятия. Технические заключаются в регулировке двигателей, метеорологические — в контроле метеорологического и газового состояния атмосферы карьера и метеопрогноз, организационные — в ведении горных работ, обеспечивающем оптимальную схему естественной вентиляции карьера;

владеть

  • • разработанной методикой прогноза опасных по загрязнению метеорологических условий в атмосфере карьеров, которая применима для всех карьеров Кольского полуострова. При определенной доработке данная методика может быть универсальной;
  • • разработанными на основании данного прогноза практическими рекомендациями по оперативному применению комплекса мероприятий по нормализации воздушной среды в карьерах.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >