Атмосфера и Микроклимат Лекция 2
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ВОЗДУХООБМЕН В КАРЬЕРАХ И СПОСОБЫ ЕГО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕР ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ КАРЬЕРОВ • • • Работа практически всех машин и механизмов, составляющих технологический комплекс карьеров, сопровождается выделением вредных примесей. При достаточно активном естественном воздухообмене между процессами поступления и выноса устанавливается динамическое равновесие, благодаря чему среднее содержание вредных примесей в атмосфере карьера большую часть времени не превышает предельно допустимых концентраций. Общее загрязнение атмосферы карьеров наблюдается, как правило, в периоды безветренной погоды и особенно при инверсиях. Оно возникает либо вследствие постепенного накопления вредных примесей при работе горно транспортного оборудования, либо после массового взрыва, произведенного при неблагоприятных метеорологических условиях. При слабых ветрах возможно образование "труднопроветриваемых" зон с повышенными концентрациями вредных примесей, т. е. местных загрязнений. Местные загрязнения атмосферы наблюдаются обычно в зонах наибольшей концентрации горнотранспортного оборудования: у разгрузочных площадок, рудоспусков, в выездных траншеях, а также на нижних горизонтах карьеров.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ВОЗДУХООБМЕН В КАРЬЕРАХ И СПОСОБЫ ЕГО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕР ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ КАРЬЕРОВ • • • Источники загрязнения атмосферы могут находиться как в карьере, так и за его пределами. Они характеризуются интенсивностью, т. е. количеством токсичных газов и пыли, выделяемых в единицу времени. Интенсивность большинства источников пылевыделения в карьере зависит от многих факторов, в том числе от скорости движения и температуры воздуха в зоне работающего оборудования. Дисперсность пыли, образующейся при работе карьерного оборудования, высокая: , более 90% пылинок имеют размеры менее 5 мкм и лишь 2, 5% — более 10 мкм. Основная масса обнаруживаемой в атмосфере карьеров пыли является "старой", т. е. отделенной от массива ранее и взмученной при движении автомобилей или при взрывах. При бурении, погрузке, дроблении горной массы в атмосферу поступает в основном "свежая" пыль, которая представляет наибольшую силикозоопасность. Причиной весьма сильного, но, как правило, кратковременного загрязнения атмосферы карьеров и прилегающего района являются взрывные работы. Газопылевое облако при мощном массовом взрыве выбрасывается на высоту до 150 250 м, а затем, достигнув уровня конвекции, распространяет ся по ветру на значительные расстояния. Объем облака составляет 15 — 20 млн. м 3, а концентрация пыли в нем достигает 4000 мг/м 3. Удельное пылеобразование при взрывах изменяется от 0, 04 до 0, 154 кг пыли на 1 кг взорванного ВВ. При взрывах выделяются также значительные объемы ядовитых газов — в основном окись углерода и окислы азота. Количество газов зависит от типа ВВ и свойств взрываемых пород. С увеличением удельного расхода ВВ в два раза удельное пылевыделение возрастает в 6 раз. При обводнённости взрываемого блока концентрация пыли в облаке резко уменьшается.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ВОЗДУХООБМЕН В КАРЬЕРАХ И СПОСОБЫ ЕГО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕР ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ КАРЬЕРОВ • • В настоящее время взрывные работы на большинстве карьеров не приводят к длительным загрязнениям атмосферы, поскольку уровень конвекции (исключая периоды инверсий) оказывается, как правило, выше верхней отметки карьера. С увеличением глубины карьеров до 500 м и более массовые взрывы могут стать основным источником загрязнения атмосферы. Интенсивным и постоянно действующим источником загрязнения воздуха в карьерах является автотранспорт. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания представляют сложную многокомпонентную смесь. В настоящее время в их составе определяется уже более 200 различных веществ. Из аэрозольных компонентов наиболее опасна сажа, выбрасываемая в виде частиц с преобладающим размером 0, 05 0, 5 мкм (до 98%). Частицы сажи, обладая значительной удельной поверхностью (до 75 м 2/г), сорбируют канцерогенные и другие токсические вещества, которые, попадая в организм человека, могут привести к тяжелым последствиям. Из газообразных выбросов карбюраторных двигателей наиболее опасными являются окись углерода (до 95% общей токсичности выхлопа); дизельных окислы азота (до 50%), окись углерода (до 25%) и альдегиды (до 20%). При наличии в атмосфере карьеров с автотранспортом повышенных концен траций окиси углерода и окислов азота, как правило, отмечаются и высокие содержания альдегидов. Состав токсичных выбросов карьерных автомобилей в значительной мере зависит от режима работы двигателя и характеристики трассы. Значительные выделения газов из руд и горных пород, способные нарушить нормальную работу карьеров, отмечаются лишь в единичных случаях. Тем не менее, случаи загрязнения атмосферы карьеров углеводородами, выделяющимися из отбитой горной массы и грунтовых вод, неоднократно отмечались на серном месторождении Шорт Су в Средней Азии (где на 1 т отбитой руды выделяется более 700 г углеводородов), а углекислым газом на угольном карьере Тарнобжик (Польская Народная Республика ).
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ВОЗДУХООБМЕН В КАРЬЕРАХ И СПОСОБЫ ЕГО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕР ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ КАРЬЕРОВ Состав атмосферы глубоких карьеров достаточно сложен и к его оценке следует подходить, исходя из медико биологических требований, учитывая концентрации вредных примесей, направление их действия, степень токсичности. Медико биологические требования к составу воздуха в карьерах определены предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Однако содержание токсичных веществ в воздухе на уровне ПДК не может рассматриваться в качестве оптимального состава воздушной среды. Учитывая одновременное присутствие в атмосфере карьеров большого числа аэрозольных и газообразных примесей, необходимо стремиться к тому, чтобы достичь концентраций значительно более низких, чем предельно допустимые. Состав атмосферы объектов открытых горных работ должен отвечать установленным нормативам по содержанию основных составных частей воздуха и вредных примесей (пыль, газы) с учетом действующих государственных стандартов. Воздух рабочей зоны должен содержать по объему 20 % кислорода и не более 0, 5 % углекислого газа; содержание других вредных газов не должно превышать установленных санитарных норм. ГАЗЫ Предельно допустимая концентрация мг/м 3 % по объему Акролеин 0. 7 0, 000028 Формальдегид 0. 5 0, 000037 5 0, 0001 20 0, 0016 Сернистый ангидрид Сероводород 10 0, 00035 10 0, 00066 Углекислый газ - 0, 5 Окислы азота (в пересчете на N 2 O 5) Окись углерода
Места отбора проб и их периодичность устанавливаются графиком, утвержденным техническим руководителем организации, но не реже одного раза в квартал и после каждого изменения технологии работ. Допуск рабочих и специалистов на рабочие места после производства массовых взрывов разрешается после получения ответственным руководителем взрыва сообщения от специализированного профессионального аварийно спасательного формирования о снижении концентрации ядовитых продуктов взрыва в воздухе до установленных санитарных норм, но не ранее чем через 30 мин после взрыва, рассеивания пылевого облака и полного восстановления видимости, а также осмотра мест (места) взрыва ответственным лицом (согласно распорядку массового взрыва). Во всех случаях, когда содержание вредных газов или запыленность воздуха на объекте открытых горных работ превышают установленные нормы, должны быть приняты меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда. Запыленность воздуха на рабочих местах не должна превышать ПДК, которые в зависимости от содержания свободной Si. O 2 в пыли и ее минерало гического состава колеблются от 1 до 10 мг/м 3. Характеристика пыли Пыль, содержащая более 70% свободной Si. O Пыль, содержащая более 10% свободной Si. O 2 и более 10% асбеста Пыль гранита Асбестовая пыль и пыль смешанная, содержащая более 10% асбеста Пыль силикатов (тальк, оливин и др. ), содержащая менее 10% свободной Si. O 2 Пыль слюды сырца с примесью свободной Si. O 2 до 28% Пыль слюды (флогопит, мусковит) Пыль барита, апатита, фосфорита, цемента, содержащая менее 10% Si. O 2 Пыль глин, цемента, минералов и их смесей, не содержа щих свободной. Si. O 2 Пыль угольная и угольно породная, содержащая до 10% свободной Si. O 2 То же, при содержании от 10 до 70% Si. O 2 Пыль угольная, не содержащая свободной Si. O 2 Прочие виды минеральной и растительной пыли, не содер жащие. Si. O 2 и примесей токсичных веществ Предельно допустимая концентрац ия, мг/м 3 1 2 2 2 4 5 6 4 4 10 10
• • • Большую часть времени удовлетворительный воздухообмен в карьерном пространстве обеспечивается естественными вентиляционными силами. При штилях или недостаточной активности естественного воздухообмена возникает дефицит в свежем воздухе, который должен восполняться средствами искусственной вентиляции. • Основной инженерной задачей является обеспечение взаимодействия применяемых технических средств с природными силами, осуществляющими естественный воздухообмен в карьерах. Выполнение этого требования является обязательным условием успешного применения инженерных мероприятий. Знание основных закономерностей естественного воздухообмена в карьерах необходимо как для правильного выбора режимов работы карьера (в частности, времени проведения взрывных работ), так и для эффективного использования средств пылегазоподавления и искусственной вентиляции. Метеорологическими наблюдениями установлено, что в карьерном пространстве формируется собственный микроклимат, особенности которого проявляются все более четко по мере увеличения глубины разработок. На нижних горизонтах глубоких карьеров отмечаются существенные различия в температуре воздуха, влажности, прозрачности атмосферы, количестве осадков. Увеличение глубины сопровождается ухудшением условий воздухообмена в карьерном пространстве, что связано как с падением активности ветрового потока, так и с уменьшением интенсивности солнечной инсоляции, приходящейся на единицу площади обнаженных поверхностей. Следствием этого является возникновение "труднопроветриваемых", объем которых, как правило, увеличивается с глубиной и находится в зависимости от величины скорости ветра на поверхности. Основными факторами, определяющими активность естественного воздухообмена в карьерах, являются ветровая энергия, солнечная радиация и термическая стратификация атмосферы карьера и вышележащих слоев. При определенных условиях на естественный воздухообмен могут влиять окислительные процессы и глубинное тепло Земли (особенно при высоких значениях геотермических градиентов). В реальных условиях воздухообмен в карьерах определяется совместным действием ряда факторов, дифференцировать удельное значение которых методами непосредственных измерений практически невозможно. Определяющим фактором в процессе аэрации карьеров является ветровая энергия. Местные потоки, вызванные солнечной радиацией, при наличии ветра выполняют второстепенную роль. Термическая стратификация атмосферы в карьере и вышележащих слоях либо способствует развитию вертикальных перемещений воздуха, либо препятствует ему.
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА • • • Исходными данными, определяющими естественный воздухообмен в карьерах и необходимый комплекс профилактических мероприятий, которые должны быть рассмотрены в проекте, являются: географическое положение района, горно геологические условия, технология разработки и применяемая техника, геометрия карьерного пространства и организация работ. Географическое положение района определяет, прежде всего, его климатические условия, которые характеризуются величинами, приведенными в таблице 3. Широта, градус Средняя температура января. °С Средняя температура июля, °С Средняя температура, °С Годовая температура, °С Климат 90 36, 0 0 19, 0 36, 0 Холодный 80 32, 2 2. 0 17, 2 34, 1 “ 70 26, 9 7, 2 10, 4 34, 1 “ 60 16, 4 14. 0 0, 6 30, 4 “ 50 7, 7 18, 1 5. 4 25, 8 Умеренный 40 4, 6 23, 9 14, 0 19. 3 “ 30 13. 8 26. 9 20, 4 13, 1 Жаркий 20 21. 3 27, 8 25, 0 5, 5 “ 10 25. 4 26, 1 26, 0 0. 7 “ 0 25. 3 25, 4 0, 0 “
Микроклимат Метеорологические условия представляют собой комплекс физических факторов, оказывающих влияние на теплообмен организма с окружающей средой и его тепловое состояние. На формирование производственного микроклимата существенно влияют технологический процесс и климат местности. Показателями микроклимата являются: • температура (0 С); • относительная влажность (%); • скорость воздушного потока (мс 1); • интенсивность теплового облучения (Втм 2); • температура ограждающих конструкций (стен, полов, потолков), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств (0 С). • • По характеру воздействия на организм работающих показатели микроклимата разделены на оптимальные и допустимые (ГОСТ 12. 1. 005 88). Оптимальные микроклиматические условия – сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов теплорегуляции. Допустимые микроклиматические условия – сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов теплорегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. Допустимые условия не вызывают нарушений здоровья, но могут ухудшать самочувствие, снижать работоспособность за счет теплового дискомфорта. Оптимальные показатели распространяются на всю рабочую зону, а допустимые устанавливают раздельно для постоянных и непостоянных рабочих мест в тех случаях, когда по технологическим, техническим или экономическим причинам невозможно обеспечить оптимальные нормы.
Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений Период года Холодный Категории работ по Температура Скорость Температура поверхностей, Относительная движения уровням влажность энергозатрат, воздуха, С С воздуха, % воздуха, м/с Вт 22 -24 16(140 -174) 21 -23 II а (175 -232) 19 -21 II 6 (233 -290) 17 -19 III более 290 Теплый 1 а(до 139) 16 -18 1 а(до 139) 23 -25 16(140 -174) 22 -24 II а (175 -232) 20 -22 II 6 (233 -290) 19 -21 18 -20 III более 290 21 -25 20 -24 18 -22 16 -20 15 -19 22 -26 21 -25 19 -23 18 -22 17 -21 60 -40 60 -40 60 -40 0, 1 0, 2 0, 3
Категории работ разграничиваются на основе интенсивности энерготрат организма в ккал/ч (Вт). • • • К категории Iа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т. п. ). К категории I 6 относятся работы с интенсивностью энерготрат 121 150 ккал/ч (140 174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т. п. ). К категории IIa относятся работы с интенсивностью энерготрат 151 200 ккал/ч (175 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно ткацком производстве и т. п. ). К категории IIб относятся работы с интенсивностью энерготрат 201 250 ккал/ч (233 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т. п. ). К категории III относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т. п. ).
Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8 часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины. Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 2 применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года. При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих местах: перепад температуры воздуха по высоте должен быть не более 3° С; перепад температуры воздуха по горизонтали, а также ее изменения в течение смены не должны превышать: а) при категориях работ Iа и I 6 4° С; Б) при категориях работ IIа и IIб 5° С; В) при категории работ III 6° С. При этом абсолютные значения температуры воздуха не должны выходить за пределы величин, указанных в табл. 2 для отдельных категорий работ. При температуре воздуха на рабочих местах 25° С и выше максимально допустимые величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы: 70% при температуре воздуха 25° С; 65% при температуре воздуха 26° С; 60% при температуре воздуха 27° С; 55% при температуре воздуха 28° С. При температуре воздуха 26 28° С скорость движения воздуха, указанная в табл. 2 для теплого периода года, должна соответствовать диапазону: 0, 1 0, 2 м/с при, категории работ Iа; 0, 1 0, 3 м/с при категории работ I 6; 0, 2 0, 4 м/с при категории работ IIа; 0, 2 0, 5 м/с при категории работ IIб и III.
Таблица 2 Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений Температура воздуха, С Температура поверхностей, С Относительная влажность воздуха, % 24, 1 25 19 26 15 75 19 20, 9 23, 1 24 18 25 15 75 II а (175 232) 17 18, 9 21, 1 23 16 24 15 75 II б (233 290) 15 16, 9 19, 1 22 14 23 15 75 III более 290 Холодный 13 15, 9 18, 1 21 12 22 15 75 Теплый 1 а(до 139) 21 22, 9 25, 1 28 20 29 15 75 16 (140 174) 20 21, 9 24, 1 28 19 29 15 75 II а (175 232) 18 19, 9 22, 1 27 17 28 15 75 диапазон ниже оптимальных диапазон выше оптимальных I а (до 139) 20 21, 9 16(140 174) Период года Категории работ по уровням энергозатрат, Вт
Скачать презентацию Атмосфера и Микроклимат Лекция 2 ЕСТЕСТВЕННЫЙ ВОЗДУХООБМЕН
Атмосфера и микроклимат.pptx