авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Обоснование параметров биогенного способа снижения аэротехногенного воздействия внешних отвалов на рабочее пространство карьеров строительных материалов

-- [ Страница 2 ] --

Таким образом, концентрация пыли, создаваемой аэротехногенным воздействием внешнего отвала, оказывает значительную роль (до 50 %) в формировании общей пылевой нагрузки в рабочем пространстве карьера.

2. С целью снижения пылевыделения от внешних отвалов на карьерах строительных материалов следует наносить на пылящие поверхности биогенный защитный слой, состоящий из смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 125:1.

В результате исследований предложен способ снижения пылевыделения от внешних отвалов путем нанесения на пылящие поверхности смеси, состоящей из биогумуса, полученного при применении дождевых компостных червей Eisenia Foetida и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) в соотношении 125:1. Закрепление пылящих поверхностей с формированием прочного биопродуктивного слоя осуществляется при естественном или искусственном увлажнении.

Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы имеет химическую формулу [С6Н7O2(ОН)3-x(ОСН2СОONа)x]n, где n = 300 – 1000. Она представляет собой аморфное бесцветное вещество плотностью 1,59 г/см. При растворении в воде Na-КМЦ образует вязкие прозрачные растворы, характеризуемые высокой адгезионной способностью, при этом проявляя свойства поверхностно-активного вещества, хорошо смешивающегося с другими водорастворимыми органическими веществами. Для предотвращения биодеструктивных процессов при закреплении пылящих поверхностей в качестве такого органического вещества рационально применять биогумус, полученный при применении дождевых компостных червей Eisenia Foetida.

При естественном дождевании и действии сил гравитации происходит проникновение фракций Na-КМЦ между фракциями биогумуса и закрепление пылящего слоя (рис. 3). Na-КМЦ имеет адгезионное свойство склеивать мелкодисперсную минеральную составляющую биогумуса, что позволяет предохранять образовавшуюся почву от воздействия водной и ветровой эрозии, но при этом сформировать биопродуктивную среду.

  Схема закрепления пылящей-20

Рис. 3 – Схема закрепления пылящей поверхности внешнего отвала

Связующие свойства смеси биогумуса и Na-КМЦ определены при исследовании сил сцепления с песчаным слоем. Формирование образцов с малым содержанием Na-КМЦ в смеси (до 0,5 %) приводит к образованию структур с низким значением прочности (до 5 кПа). При дальнейшем увеличении содержания Na-КМЦ до 2-3 % наблюдается рост значений прочности на 30-35 %.

Установлено, что рациональной концентрацией Na-КМЦ в смеси является (рис. 4).

  Зависимость сил сцепления-22

Рис. 4 – Зависимость сил сцепления защитной смеси и пылящего материала от концентрации Na-КМЦ

Принято среднее значение этого диапазона , т.е. соотношение биогумуса и Na-КМЦ 125:1.

В лабораторных условиях исследовались адгезионные свойства защитной смеси (табл. 2). Установлено, что подверженность ветровой эрозии при увеличении доли Na-КМЦ в смеси от 0,8 % уменьшается незначительно.

Таблица 2 - Определение адгезионных свойств смеси

биогумуса и Na-КМЦ

Биогумус, % Na-КМЦ, % Масса до продувания, г Масса после продувания, г Целостность сформированного слоя, %
1 100,0 0 250 137 54,8
2 99,2 0,8 250 245 98,0
3 98,5 1,5 250 245 98,0
4 97,0 3,0 250 246 98,4
5 95,0 5,0 250 247 98,8


Для долговременного закрепления пылящих поверхностей внешних отвалов рациональным является внесение семян трав в биогенный защитный слой. Это дополнительно будет способствовать сцеплению защитного слоя с пылящими поверхностями при постепенном увеличении мощности гумусового горизонта.

Лабораторные исследования биоэффективности показали, что при соотношении компонентов смеси биогумуса и Na-КМЦ 125:1 всхожесть трав составляет 95 %, цвет ростков темно-зеленый, их средняя высота составляет 12-15 см. При увеличении доли Na-КМЦ в смеси наблюдается уменьшение всхожести травы, быстрое пожелтение ростков при уменьшении их средней высоты. Установлено, что при увеличении доли Na-КМЦ в смеси свыше 5 %, всхожесть травы не отмечается, т.е. биопродуктивность минимальна.

3. Эффективность способа пылеподавления определяется толщиной наносимого биогенного защитного слоя и зависит от скорости ветра, при величине которой, не превышающей 10 м/с, нанесение биогенного защитного слоя толщиной 3 см приводит к снижению количества пыли, выделяемой с поверхности отвалов, в 9-11 раз.

При выборе технологии пылеподавления необходимо учитывать параметр толщины наносимого биогенного защитного слоя, состоящего из смеси биогумуса и Na-КМЦ. Данная задача была решена через определение коэффициента эффективности способа пылеподавления.

На основе сравнительного анализа параметров пылевыделения от внешнего отвала Афанасьевского карьера и экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях, установлено, что при отсутствии средств пылеподавления зависимости пылевыделения от скорости ветра пропорциональны с коэффициентом пропорциональности =10 (рис. 5).

Это дает возможность использовать экстраполяцию параметров пылевыделения при нанесении биогенного защитного слоя с сохранением коэффициента пропорциональности.

В лабораторных условиях установлены зависимости пылевыделения от скорости воздушного потока и толщины защитного слоя (рис. 6).

Коэффициент эффективности способа пылеподавления определяется отношением параметра , характеризующего пылевыделение при отсутствии пылеподавления, к параметру , характеризующего -ый способ пылеподавления:

(4)

  Зависимость пылевыделения от-31

Рис. 5 – Зависимость пылевыделения от скорости ветра

  Зависимость пылевыделения от-32

Рис. 6 – Зависимость пылевыделения от скорости воздушного потока и толщины защитного слоя

Соответствующие показатели получены для защитных слоев с различной мощностью, дающие возможность получать прогнозные значения пылевыделения и концентрации пыли, создаваемой аэротехногенным воздействием внешнего отвала Афанасьевского карьера при среднегодовой скорости ветра, равной 1,5 м/c (табл. 3).

Таблица 3 – Прогнозные параметры пылеподавления

биогенными защитными слоями различной толщины

Толщина биогенного защитного слоя, см Прогнозное значение пылевыделения, мг/с Прогнозное значение концентрации пыли, мг/м
1 2,57 2,72·10
jpg">
1,56
2 3,72 1,88·10 1,08
3 10,13 6,91·10 0,39
5 10,92 6,41·10 0,37

Для рабочих специальностей, представленных на Афанасьевском карьере (машинист бульдозера, машинист буровой установки, машинист экскаватора, взрывник, водитель погрузчика, водитель автомобиля), класс условий труда в зависимости от содержания в воздухе рабочей зоны неорганической пыли, равен 3.2-3.3 (т.к. превышение уровня ПДК составляет 3-6 раз), что характеризует его как вредный. При предотвращении выделения пыли с внешнего отвала с помощью нанесения биогенного защитного слоя, общая пылевая нагрузка уменьшится на 30-40 %, что приведет к изменению класса условий труда до 3.1, т.е. до допустимого уровня.

Для долговременного закрепления пылящих поверхностей внешних отвалов разработана технологическая схема (рис. 7).

Экономический эффект (табл. 4) при нанесении биогенного защитного слоя толщиной 3 см на пылящие поверхности внешних отвалов, по сравнению с проведением биологической рекультивации, составляет 21,7 %, по сравнению с обеспыливанием 5,5 % раствором латекса составляет 53,9 %, а 60%-ной битумной эмульсией на сульфатно-спиртовой барде – 25,2 % при значительном повышении продуктивности и экологической безопасности формируемого массива.

Рис. 7 – Технологическая схема закрепления пылящих поверхностей отвалов на основе смеси биогумуса и Na-КМЦ

Таблица 4 – Оценка стоимости работ по обеспыливанию

внешних отвалов

Способ обеспыливания Затраты в расчете на 1 га, руб.
Нанесение смеси биогумуса и Na-КМЦ 23 000
Нанесение 5,5 % раствора латекса 35 400
Нанесение 60%-ной битумной эмульсии на сульфатно-спиртовой барде 28 800

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи снижения аэротехногенного воздействия внешних отвалов на рабочее пространство карьеров строительных материалов.

Основные научные результаты и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Установлено, что запыленность рабочего пространства карьеров, помимо технологических факторов (буровзрывные работы, погрузка, транспортирование) до 35-50 % определяется аэротехногенным влиянием внешних отвалов, расположенных за пределами контура карьера.

2. Прогнозная пылевая нагрузка на органы дыхания рабочих карьеров, принимаемая за основу при выборе мероприятий по их защите от воздействия пылевого фактора, должна рассчитываться с учетом параметров внешних отвалов пород, их свойств, гранулометрического состава, а также и «розы ветров», характеризующей район расположения карьера.

3. Рационален предложенный оригинальный способ снижения пылевыделения с внешних отвалов карьеров строительных материалов, основанный на нанесении на пылящие поверхности биогенного защитного слоя, состоящего из смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 125:1.

4. Установлено, что увеличение концентрации связующего вещества (Na-КМЦ) свыше заданной пропорции незначительно повышает эффективность пылеподавления, прочностные и ветроустойчивые свойства биогенного защитного слоя при уменьшении его биопродуктивности.

5. Экспериментально установлена зависимость пылевыделения от толщины наносимого на пылящие поверхности отвала биогенного защитного слоя, позволяющая прогнозировать параметры аэротехногенного воздействия внешних отвалов при использовании предложенной системы пылеподавления.





6. Прогнозная санитарно-гигиеническая оценка применения предложенной системы пылеподавления свидетельствует об уменьшении пылевой нагрузки на органы дыхания рабочих в условиях Афанасьевского карьера на 30-40 %, что приведет к изменению класса условий труда по пылевому фактору до допустимого уровня.

7. Технико-экономическая оценка применения биогенного защитного слоя для снижения аэротехногенного воздействия внешних отвалов на рабочее пространство в условиях Афанасьевского карьера свидетельствует о целесообразности его применения и позволяет снизить затраты на закрепление 1 га пылящих поверхностей до 23 000 руб. в ценах 2009 года.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

  1. Ковшов С.В. Проблема отходов органического происхождения и вермитехнология как вариант ее решения // Записки Горного института. Т. 181, 2009 г., СПб.: СПГГИ (ТУ), с. 217-219.
  2. Бульбашев А.П. Рациональная организация добычи полезных ископаемых в карьерах со сложными условиями труда горнорабочих / Бульбашев А.П., Гаспарьян Н.А., Ковшов С.В., Никулин А.Н., Смирнов Ю.Д., Шувалов Ю.В. // Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы, СПб., 2009 г., 464 с.
  3. Шувалов Ю.В. Биогенные методы снижения пылевыделения на карьерах строительных материалов / Шувалов Ю.В., Ковшов С.В. // Труды 7-ой Межрегиональной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения». 8-10 апреля 2009 г., г. Воркута, ВГИ, с. 499-160.
  4. Шувалов Ю.В. Биозакрепление пылящих поверхностей техногенных массивов / Шувалов Ю.В., Ковшов С.В., Смирнов Ю.Д. // Материалы V Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики». Т. 2, 2009 г., Тула: ТулГУ, с. 281-285.
  5. Ковшов С.В. Вермитехнология - новое направление восстановления и увеличения природного агропотенциала / Ковшов С.В., Ковшов В.П. // Вестник Мордовского университета: научно-публицистический журнал. №1, серия «Географические науки», 2008 г., Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, с. 189-196.
  6. Ковшов С.В. Биогенные методы снижения пылевой нагрузки на карьерах строительных материалов // Материалы конференции Политехнического симпозиума «Молодые ученые – промышленности Северо-Западного региона». СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009 г., с. 105-108.


Pages:     | 1 |
2
|
 
Авторефераты диссертаций  >>  Авторефераты по Безопасности

Похожие работы:








наверх


 
<<  ГЛАВНАЯ   |   КОНТАКТЫ
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.