Загрязнение воздушной среды в подземных выработках шахт

Состав воздуха, поступающего в подземные горные выработки, изменяется вследствие различных причин: действия окислительных процессов, протекающих в шахте; газов (метана, углекислого газа и др.), выделяющихся в выработках, а также из разрушаемого угля; ведения взрывных работ; процессов дробления горных пород и полезного ископаемого (выделение пыли); рудничных пожаров, взрывов метана и пыли. К окислительным процессам относят в первую очередь окисление полезного ископаемого (угля, угле - и серосодержащих пород).

В результате перечисленных процессов в воздух выделяются вредные ядовитые примеси: углекислый газ, оксид углерода, сероводород, сернистые газы, оксиды азота, метан, водород, тяжелые углеводороды, пары акролеина, газы, образующиеся при взрывных работах, рудничная пыль и др.

Основная масса углекислого газа (90—95 %) в шахтах образуется при окислении древесины и угля, разложении горных пород кислыми рудничными водами, выделении С02 из угля и пород.

Основными источниками загрязнения воздуха в шахте оксидом углерода являются в экстремальных случаях рудничные пожары, взрывы угольной пыли и метана, а в обычных — взрывные работы и работа двигателей внутреннего сгорания.

Особую опасность представляют пожары от самовозгорания углей, так как они не сразу обнаруживаются.

Сероводород в шахтах выделяется при гниении органических веществ, разложении водой серного колчедана и гипса, а также при пожарах и взрывных работах.

Сернистый газ выделяется в небольших количествах из пород и угля вместе с другими газами.

Основная составная часть рудничного газа — метан. В подземных горных выработках он выделяется с обнаженных поверхностей угольных пластов, из отбитого угля, из выработанных пространств и в небольших количествах с обнаженных поверхностей пород. Различают обыкновенное, суфлярное и внезапное выделение метана.

На угольных предприятиях во время их строительства и эксплуатации почти при всех технологических процессах, связанных с прохождением горных выработок, добычей полезного ископаемого и транспортировкой его, происходит интенсивное пылеобразование, загрязняющее атмосферу. Основные из процессов: бурение шпуров и скважин, как по породе, так и по полезному ископаемому; взрывание и уборка взорванной горной массы; транспортировка, погрузка и перегрузка полезного ископаемого и породы; работа проходческих и выемочных комбайнов, агрегатов, стругов, врубовых машин и других механизмов.

Однако, проходя по горным выработкам, запыленный воздух почти полностью самоочищается (98, 6—99, 9 %). Следовательно, по пылевому фактору подземные горные работы не представляют угрозы для окружающей среды. Существенным источником запыленности атмосферного воздуха являются стволы. Повышенные концентрации угольной пыли отмечаются, как правило, в вентиляционных потоках через скиповые стволы во время погрузки и разгрузки скипов (опрокидных клетей), когда допускается полное опорожнение бункеров. Интенсивным источником пыли является вынос и просыпание угольной мелочи из бункера и подъемного сосуда в разгрузочном устройстве.

Таким образом, из перечисленных вредных веществ, выделяющихся в атмосферу из подземных горных выработок, основную массу составляют пыль, метан и оксид углерода.

Воздух самоочищается от пыли в подземных выработках. Другие вредности не улавливают и не обезвреживают, а только " разбавляют" воздухом. Этим самым существенное негативное воздействие метана и оксида углерода на природу исключается.

К. числу пылеобразующих можно отнести практически все операции, выполняемые на угольном комплексе: прием угля из подъемных сосудов, Дробление, грохочение, загрузка конвейеров, транспортирование горной массы, погрузка и разгрузка бункеров, складирование, разделка проб в ОТК.

Вместе со сростками породы, углистыми и сернистыми породами уголь образует массу, склонную к окислению, в результате которого происходит ее самонагревание и самовозгорание в отвалах. Атмосфера загрязняется вредными газами. Однако не только состав, но и строение отвалов влияет на самовозгорание массы. Наиболее благоприятные условия для этого создаются на терриконах и хребтовых отвалах, у которых при сегрегации горючие вещества накапливаются в верхней части отвала, где есть достаточный приток воздуха. Самовозгорание может возникнуть и от внешних причин.

Горение породы на действующих отвалах носит очаговый устойчивый характер. При этом температура в зоне горения может достигать 800—1200 °С.

В результате воздействия на поверхность отвалов температуры, осадков, ветра, внутреннего тепла крупные куски породы рассыпаются до размеров пыли, которую в сухую погоду сдувает ветер и уносит на значительные расстояния, загрязняя атмосферу. В 150 м от отвала концентрация пыли при скорости ветра 3, 5 м/с и влажности воздуха 90 % может достигать 10—15 мг/м3.

Существенным источником загрязнения воздушного бассейна в отрасли являются промышленные и коммунально-бытовые котельные.

Количество выделяемых вредных веществ при сжигании топлива в котельных в первую очередь зависит от вида, марки, объема топлива и технологии сжигания.

При сжигании угля в промышленных котельных в атмосферу, выбрасываются мелкая зола, и мелкие фракции несгоревшей угольной пыли, оксид углерода, сернистый ангидрид и оксиды азота. Количество этих ингредиентов зависит от характеристик сжигаемого топлива.