Негізгі сұрақтар
1Өндіріс шаңының пайда болу себептері.
2 Өндірістік шаң түрлері.
3 Шаңның адам ағзасына әсері.
4 Шаңнан қорғану шаралары.
Дəрістің конспектісі: Шаңды басуға қажет судың меншікті шығынын анықтаудың қолданыстағы тəсілдерін талдау. Шаңмен күресу мəселелерін зерттеген кезде түрлі қиындықтар туындайды, соның бірі нақты дұрыс терминологияның болмауы, ал бұл өзкезегінде жалпы түсініктерді қарастырғанда шатастыруларды тудырады. Шаңмен күресу, шаңды аулау, шаңды басу сияқты терминдер көп қолданылады. Біздің ойымызша бұл мүлдем дұрыс емес. Терминдердің біріншісі кейіңгілеріне қарағанда жалпылама болып саналады. Соңғы екеуі, біздің ойымызша, келесілерді білдіреді: Шаңды аулау – қандай да бір қондырғы (мысалы циклон, сүзгі т.б.) көмегімен ауалы ағынннан шаң бөлшектерін бөліп алуға негізделген. Бұл термин ауаны шаңнан тазарту терминіне пара-пар келеді.
Шаңды басу – бұл шаңның тікелей пайда болу орнында оған əсер ету нəтижесінде оның байланысуы жəне қонып қалуы жүзеге асады. Одан басқа, ауада қалқып жүретін шаң да (аттыру жұмысынан кейін шаңды бұлтты сумен бүрку жəне т.б.) басылады. Көбіне бүрку жұмысы шаңды сумен немесе су ертінділері арқылы (мысалы, сумен шайып отырып бұрғылау, сулы-ауалы пневмосоққы арқылы бұрғылау т.б.) жүзеге асады. Ылғалдау термині біздің ойымызша шаңның пайда болу орнында, яғни бұзылған тау-кен сілемдерінің көлемдерінде сумен немесе беттік белсенді заттардың судағы ертіндісімен байланыстыру дегенді білдіреді. Бүрку шаңданған ауаға суды бүркуге жатады, оның нəтижесінде шаң басылуы қажет.
Тау-кен жыныстарын игеру жүмыстарының негізгі технологиялық үрдістері болып бұрғылау-аттыру, тиеу-түсіру жəне тау-кен сілемін тасымалдау саналады. Бұрғылау кезіндегі ең көп қолданыс алған шаңмен күресу əдістері болып ұңғымаларды (технологиялық мақсаттарда бұрғыланған тау-кен жыныстарындағы өтпелдерді) сумен немесе беттік белсенді заттардың судағы ертіндісімен шайып – жуу жəне шаңды құрғақ ауалау саналады. Шаңның пайда болуының басқа көздерінде шаңмен күресудің əрі оңай, əрі тиімдісі болып бүрку, су бұлттарын ұйымдастыру жəне ылғалдау əдістері саналады.
Шаңмен күресу шараларының тиімділігіне шаң шығару көздерінің барлығын бірдей ылғалдағанда ғана жетуге болады. Аттыру жұмыстары кезінде бүрку жəне су бұлттарын ұйымдастырудың қолданылуы тек шаңның мөлшерін ғана емес, сонымен қатар, газдардың (азот тотықтарының) мөлшерін де азайтады.
Жеке қорғаныс шарасы ретінде респираторлар қолданылады.
Көптеген ғалымдардың жұмыстарында гидрошаңсыздандыру параметрлерінің таулы-техникалық жəне климаттық шарттарға, тау жыныстарының физика-химиялық қасиеттеріне жəне су мен əртүрлі БАЗ-ды су ерітінділерінің физика-химиялық күйіне тəуелді екені жазылған. Сондай-ақ, ең басты параметрлердің бірі болып су мен сулағыш қоспалары бар сулы ерітінділердің меншікті шығыны болып саналады, ал оны нақты анықтау тəжірибелік жəне теориялық мəнге ие.
Карьерлер атмосферасының жергілікті ластануларының алдын-алу жəне жоюдың перспективті əдісі зиянды ластануларды ауалы-сулы ағындармен басу болып табылады. Сондай-ақ, жұмыста көрсетілгендей судың меншікті шығыны бірақ, бұл жұмыстарда да су шығынын анықтау жолдары толық көрсетілмеген жəне бір уақытта шаң басумен қатар, улы газдарды қарқындау жəне бейтараптау үшін қажетті меншікті су шығынын негізді түрде анықтауға мүмкіндік бермейді.
Улы газдарды бір уақытта шаңсыздандырып, əрі бейтараптап су ағындарымен шаңды басу кезінде меншікті шығынмен қатар, ағындардың өз параметрлері де негізделмеген. Ылғалдандыруға кететін меншікті шығынды анықтаудың негізделген теориялық жəне тəжірибелік зерттеулерінің жоқтығын зерттелетін нысан түсінігінің шамамен алғанымен түсіндіруге болады. Өзінің физикалық тұрғысынан меншікті шығынды анықтау əдістері белгілі ылғалдылыққа дейінгі шаң тəрізді бөлшектерді сулаудан тұратынын айта кету керек. Сондай-ақ, жарылған тау массаның көлеміндегі шаң тəрізді бөлшектердің үлесі
ескерілмеген. Сондықтан, мұндай принцип негізінен жарылған тау массасын ылғалдандыру əдістерін қарастырмайды. Осыдан, тау массасы үйінділерін ылғалдандыру əдісі жеткіліксіз жетілдірілген деп ұйғарым жасалады. Меншікті шығынды анықтаудың барлық келтірілген əдістерінің негізінде тау массаларын қажетті, оптималды ылғалдылыққа дейін немесе максималды молекулярлы ылғалдылыққа дейін сулау жатады.
Су жəне оның БАЗ-ды ерітінділерін қолдану тиімділігі шаң тəрізді бөлшектердің минералогиялық құрамына, суланулығына жəне дисперстілігіне тəуелді екені анықталды. Химиялық қоспалардың тиімділігі əртүрлі тау жыныстарының, кендердің жəне көмірлердің сулануы бойынша, жұмыстарда бағаланған. БАЗ-ды сулау тиімділігі жұмыстың мəліметтері бойынша келесі азаюшы тəртіппен орналасады. Əртүрлі ерітінділердің шаңбасу қасиетін негізінен кеніштердің атмосферасын жақсарту немесе сумен салыстыру бойынша бағалайды. Сондайақ, суланған шаң тəрізді бөлшектердің беттік керілу тұтқырлық жəне электролиттік күйінің өзгеруі сияқты физикалық шамаларының өзгеруі белгіленеді. Алайда, ерітінділердің меншікті шығыны тəжірибе жүзінде анықталады. Мысалы, жұмыстың зеттеулері 1 м3 көмір үшін 11,7 л суды 65%-ік кальций хлоридін 2 г/л концентрациясымен беру керек екенін анықтады. Бұл тиімділікті суға қарағанда 30%-ға жоғарылатуға мүмкіндік береді. Жұмыстың біршама зерттеулерінде суға БАЗ-ды қосу, сулау сапасын жақсарту үшін деп бағаланады.
Шаңсыздандыратын ерітінділермен тау массаларын ылғалдандыру əдістерін жасау мен негіздеу. Тау массасы үйіндісінің барлық көлемін біркелкі ылғалдандыру мəселелеріне бірқатар жұмыстар арналған. Бірақ бұл жұмыстарда əртүрлі сулағыш қоспалармен судың жəне оның ерітінділерінің фильтрациясы тау массаларының біркелкі ылғалданбауына алып келетін себептерге талдау жасалынбаған. Фильтрация процесінің біркелкі болмауының бірден-бір себебі, əрқилы кольматация түрлерінің болуы. Сондай-ақ, бұл кезде уақытша немесе ауа кольматациясы сияқты түрлері бақыланады. Дисперсиондық жүйелерден фильтрациясының белгілі шарттарында дисперстік фазалардың бөлінуі – уақытша кольматация болып табылады.
Осыған байланысты үйіндінің суды өткізуі нашарлайды, ал кейбір жағдайларда бұл төменгі қабаттардағы сұйықтықтың фильтрациясының толық тоқтауына алып келеді. Ауа кольматациясы үйіндінің бетіне суды жүйесіз түрде бергенде, оның ішіндегі ауаның шығатын кеуектер бітеліп қалады. Сондықтан үйіндінің ішінде ауа кольматациясы бақыланады.
Кольматацияның екі түрінің де алдын-алу дегеніміз бұл ең алдымен оның əрі қарай фильтрациясына жəрдемдесетін сұйықтықты үйінді кеңістігіне дұрыс бөлу. Физикалық тұрғыдан бұл байланыссыз орталардағы сұйықтың фильтрацияциясы бастапқы шарттарға тəуелді дегенді білдіреді.
Топырақ үшін су фильтрациясының əртүрлі аспекттері жұмыстарда терең зерттелген. Кеуекті орта арқылы сұйықтықты фильтрация тəжірбие жүзінде анықталған Дарси заңымен сипатталады. Бұл заңға сəйкес сүзу жылдамдығы пьезометриялық қысымға пропорционал болады. Бірақ, Дарси заңының қолдану аясы шектелген. Біртекті топырақ үшін Дарси заңы Рейнольдс саны А санынан кіші болғанда қолданылады. А саны 3 пен 10 аралығында өзгеріп отырады. Ірікесекті топырақ үшін жылдамдық пен пьезометриялық қысым арасындағы тəуелділік n-ші дəрежелі полиноммен сипатталады, ал оның мəні 2
жəне одан көп шамаға тең болуы мүмкін жəне тəжірибе жүзінде анықталады. Сұйықтық ағысы Дарси заңына немесе фильтрацияның қисық сызықты заңына бағынады жəне біртексіз кеуекті байланыссыз ортаның көлемінде оның əр жаққа бөлінуіне алып келеді. Дарси заңы жəне қисық сызықты фильтрация заңы кеуектері толық толатын ағындар үшін қолданылады. Сонымен қатар, біртексіз кеуекті байланыссыз орталарда кеуектер жүйесінің арасында сұйықтықтар тарамы пайда болады, бұл фильтрацияның басыңқы бағытының туындауына себепкер болады.
Топырақты толық толтырмаған судың ағысы гидродинамика заңына ұқсас заңдарға бағынады, ал басқа күйдегі сұйықтық қозғалысы булану мен беттік керілу заңдарынан шығатын заңдарға бағынады деген қорытындыға келді. Сонымен қатар, Дарси заңын қолданудың кіші шегінің болмауы, белгілі бір шарттарда байланыссыз кеуекті ортада əлі күнге дейін сұйықтықтың беттік керілуі мен сулануына тəуелді математикалық сипаттамасы жоқ сұйықтықтық ағынының ерекше түрі пайда болады деген ойға итермелейді.
Тау массасы үйіндісінің барлық көлемін ылғалдандыру үшін топырақтағы ағысқа ұқсас ағысты жасау керек, тек бұның бір айырмашылығы топырақ түйірлерінің орнына, үйіндіні құрайтын тау жыныстарының бөлшектерін батыра сулау керек. Əдетте, 0-1 мм фракция бөлшектері үйіндінің барлық көлемінің тек бірнеше пайызын алып жатады. Яғни, үйіндінің кез-келген нүктесіндегі оның үлесі, үйіндінің барлық көлеміндегі үлестен де кіші болады. Үйіндінің барлық көлемінің 10% 0-1 мм фракциялар құрайды деп алады.
Биіктігі 20 метр үйіндінің барлық көлеміне 0-1 мм фракцияларды бірыңғай бөлгенде, əрбір метр биіктікке 0,5% фракция келеді. Яғни, тығыздықтың салыстырмалы өзгерісі ең жақсы жағдайда 0,5% құрайды. Ылғалдандырудың ұсынылған əдісі адсорбцирленген ауаны, сондай-ақ кеуектерде жəне үйіндінің бос жерлеріндегі ауаны шығаруды қарастырады.
Əдістің тиімділігі сол, шығарылатын ауа ең кіші кедергі жолымен орын ауыстырады, яғни ауа тау массасы үйіндісінің барлық ашық беттерінен шығады. Бұл əдіс кольматациялық процестерді жоққа шығарады, сондықтан тау массасының барлық көлемінде ылғалдандыратын ағын тудырады
Осылайша, еңбек шарттарын жақсарту мақсатында пайдалы қазбаларды өндірудің технологиялық процестерін өзгерту қажеттілігі туады. Өнімділікті біршама төмендететін болса да, технологиялық параметрлерді өзгертіп, тау-кен жұмысшыларының денсалығын сақтау бұл қазіргі кездегі ең басты мəселе болып табылады. Өнімділіктің төмендеуін тау массасын ылғалдандыру уақытын азайтып орнын толтыруға болады. Ылғалдылықты анықтау үшін алынған сынамалармен қатар, жұмыс аймағы мен экскаватордың кабинасынан ауа сынамалары да шаңдылыққа тексеру үшін алынады. Сондай-ақ, карьердің микроклимат параметрлерін анықтау үшін өлшеулер жүргізіледі, яғни ауа температурасы мен ылғалдылығы, жел жылдамдығы, атмосфералық қысым жəне фондық шаңдылық өлшенеді.
Ылғалдандырудың барлық тəсілі үшін, ылғалдылық пен ауа шаңдылығын есептеуге алынған сынамалардың нəтижелері, кенішінде сыналған барлық əдістер, фонды есептемегенде, экскаватордың жұмыс аймағындағы шаңдылықты ШРК деңгейіне дейін төмендетуге мүмкіндік береді. Карьердің орналасу аймағындағы фон 2,9·10-6-3,4·10-6 кг/м3 шамасына ие жəне шекті рұқсат етілген концентрация шамасынан асып түседі. Бұл кенішінің карьерлері шөлейтті жерде, кейде жел жылдамдығы 20 м/с асып түсетін аймақта орналасқандығымен түсіндіріледі.
Келтірілген ылғалдандыру əдістері кенішінің шарттарында жүргізілген өндірістік-тəжірибелік сынаулардың нəтижелері сипатталған əдістерге сəйкес келеді. Тау массасы үйіндісін суарудың бірінші əдісінде ылғалдандыру тиімділігі 70%-ға жетеді, ал өңдеудің екінші жəне үшінші тəсілдерінде тиімділік сəйкесінше 73% жəне 75% құрайды. Сонымен қатар, экскаваторлық қазбабөлімнің шаңдылығы ШРК деңгейіне дейін төмендейді. УМП-1 қондырғысының саны жеткіліксіз болғанда, əрі экскаватор жұмысының мəжбүрлі тоқтап қалған кезінде алдын-ала ылғалдандыру жəне жару жұмыстары кезінде шаң бөлінуді ескерту қолданылды. Бұл бір немесе бірнеше экскаватордың мəжбүрлі тоқтап қалған кезінде УМП-1 қондырғысының жұмысының да тоқтап қалатындығымен, ал барлық экскаваторлар жұмыс істеп тұрған кезде УМП-1 барлық қазбабөлімнің өңделуін қамтамассыз ете алмауымен түсіндіріледі. Сондықтан, алдын-ала ылғалдандыру жəне жару жұмыстары кезінде шаң бөлінуді ескерту УМП-1 қондырғысы үздіксіз жұмыс істеп тұруын қамтамассыз етеді, бұл үйіндініэкскаватор жұмысына дейін бірнеше күн бұрын ылғалдырып қою арқылы жүзеге асады. Болашақта барлық экскаваторлар жұмыс істеп тұрса да, суды тасымалдау жолы ұзақ болса да УМП-1 қондырғысы үйіндіні уақытылы ылғалдандыра алады жəне осы əрекетімен тау-кен құралдарының тұрып қалуын жояды .
Салыстырмалы ылғалдылықтытың күрт төмендеп кетуі кеуектерден буланудың өте интенсивті жүруіне алып келеді, бұл сұйықтықтың үстіндегі кеңістіктің ұлғаюының есебінен жүреді, нəтижесінде сұйықтық пен оның буының арасында динамикалық тепе-теңдік орнамайды.
Үйінді көлемінің 70-75 % ылғалдандыру тиеу-тасымалдау процесі кезіндекарьер атмосферасын қалыпты жағдайда ұстап қалуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, су шығынын төмендетуге қол жеткізіледі, бұл экономикалық жағынан тиімді, əрі құрғақ жəне ыстық аймақтардағы су тапшылығы жағдайына едəуір оң үлесін қосады.
Негізгі əдебиет: [1-3, 10],
Осымша əдебиет: [3, 4, 14].
Бақылау сұрақтары:
1. Шаңмен күресу
2. Шаңды аулау
3. Шаңды басу
4. Шаңды басуға қажет судың меншікті шығынын анықтаудың
қолданыстағы тəсілдерін талдау.
5. Шаңсыздандыратын ерітінділермен тау массаларын ылғалдандыру
əдістерін жасау мен негіздеу