Технологическая безопасность в минерально-сырьевом комплексе и охрана окружающей среды. Рубрика в журнале - Горные науки и технологии
Behaviour of pollutants in the upper reaches of East Jiu river case study
Статья научная
Surface water pollution is one of the consequences of modern society development through permanent pressures on the environment imposed by economic activities to provide the necessary resources for keeping modern living standards. Degradation of fresh water bodies is caused by the disappearance of natural water collection areas, deforestation and unsustainable farming practices, river pollution with wastes and the discharge of non-treated domestic and industrial wastewater into natural recipients. The main purpose of the mathematical modeling of rivers is to predict pollution dispersal in longitudinal and transversal directions, taking into account water body mixing coefficient. This paper is devoted to monitoring of physico-chemical indicators in the sampled river reaches and simulation of pollutant dispersal in the upper reaches of the East Jiu river.
Бесплатно
Driver safety system implementation in Europe
Статья научная
In mining industry safety is top priority. There is a request for safety management, risk prevention and operator training. Operator fatigue and distraction leads to dangerous situations. The paper is aimed at reviewing the issues of fatigued or distracted driver operation. This is achieved through creating models in occupational safety strategies. Hereafter the implementation of fatigue and distraction control system within a pilot project is discussed. The pilot project was aimed at collecting realistic operation data from mining industry in Europe. Caterpillar Inc. offers a solution called Driver Safety System (DSS). When driver’s micro-sleep is detected, the system alerts operator through different alarms directly. Dangerous events are also recorded and classified individually in 24/7 monitoring centre. The DSS was tested at European limestone open pit mine with typical working regime. This paper discusses theories, results and transferable insights of the study.
Бесплатно
Статья научная
This paper presents the experiences obtained in the application of Principal Component Analysis (PCA) method to map hydrothermal minerals based on remotely sensed data. In this study, Sentinel-2B MultiSpectral Instrument (MSI) image is used to detect distribution of hydroxyl-bearing minerals in Vinh Phuc province, northern Vietnam. Four bands of Sentinel-2B image including blue band (band 2), Vegetation Red Edge band (band 8A) and SWIR bands (band 11 and 12) are used to calculate the Principal Components, thenand then select the Principal Component, which containing provides information on the hydrothermal minerals information. The obtained results findings show that the methodology and data are effective in detecting and mapping hydrothermal mineralization.
Бесплатно
Статья научная
Khanh Hoa coal mine (Thai Nguyen province) is one of the largest coal mines in the north of Vietnam. For many years, this area suffered from underground fires at coal mine waste dumps, seriously affecting production activities and the environment. This paper presents the results of classification of underground fire areas at Khanh Hoa coal mine using Normalized Diference Coal Fire Index (NDCFI). 03 Landsat 8 OLI_TIRS images taken on December 2, 2013, December 10, 2016, and December 3, 2019 were used to calculate NDCFI index, and then classify the underground fire areas by thresholding method. In the study, the land surface temperature was also calculated from Landsat 8 thermal infrared bands data, and then compared with the results of underground coal fire classification at Khanh Hoa coal mine. The obtained results showed that the NDCFI index can be used effectively in detecting and monitoring underground fire areas at coal mines. The use of the NDCFI index also has many advantages due to its calculation simplicity and rapidness compared to other methods for classifying underground coal fire areas.
Бесплатно
The influence of tailings storage facilities in the eastern part of Jiu valley on the water quality
Статья научная
Mining and sustainable development may be compatible with the priority of measures to reduce impacts on the major ecosystems with severe consequences for the future generations. Infiltration of contaminated water into soils/rocks due to activity of different sectors of mining industry causes increasing concentration of minor and major deleterious elements in natural environment, forcing an economic operator to implement the best available techniques to solve severe environmental problems. The research is aimed at determining heavy metal contents in tailings storage facilities of coal mining operations in the eastern part of Jiu Valley, revealing mechanism of interaction of the TSF infiltrate with East Jiu River, as well as assessing the impact of the TSF on quality of the natural environment. One more aim of the research was to determine the ways by which the TSF components produce negative impact on the soils and surface waters. The obtained results can be fundamental basis for the future researches in the field of closing and maintaining the mining activities in Jiu Valley and the land reclamation.
Бесплатно
Аэрологические риски высших рангов в угольных шахтах
Статья научная
Устойчивая тенденция перехода к осложнению горно-геологических факторов при подземной добыче угля и одновременно при этом процессы повышения интенсификации горных работ вызывают рост динамических проявлений природных факторов горного производства, таких как внезапные выбросы угля и газа, горные удары, обрушения пород, приводящие к взрывам газа и пыли, пожарам. Это приводит к необходимости разрабатывать модели рисков проявления разных явлений, что позволяет повысить технологическую безопасность горного предприятия. В представленном исследовании на основе методологии оценки аэрологических рисков в угольных шахтах проведен структурный анализ аэрологических рисков. Сформированы критерии опасности горно-геологических и горнотехнических факторов и уязвимости схем и способов вентиляции, а также вентиляционных сооружений и вентиляторов главного проветривания. Разработана иерархическая структура аэрологических рисков высших рангов. Представленная структура рисков позволяет для каждой шахты и отдельных ее объектов определить область пересечения опасных факторов угледобычи и уязвимости систем вентиляции, а также количественно оценить эти области в виде аэрологических рисков. Установлены диапазоны значений аэрологического риска высших рангов для сверхкатегорийных шахт и шахт, опасных по внезапным выбросам угля и газа, для разных вентиляционных режимов. Представленная методология позволяет осуществлять прогнозирование и снижение аэрологических рисков при проектировании, эксплуатации, ликвидации и консервации угольных шахт.
Бесплатно
Статья научная
Проблема защиты окружающей среды представляет собой сложную эколого-экономическую задачу, включающую необходимость разработки и реализации ряда природоохранных мероприятий, обеспечивающих минимизацию негативного влияния отходов горного производства на все природные составляющие и здоровье человека. В связи с этим целью исследования является оценка влияния соединений Pb, Сd, Cr и As на окружающую среду и здоровье населения горняцкого поселка Солнечный. Исходя из цели определены следующие задачи: 1) анализ и систематизация литературных данных по проблеме техногенного пылевого загрязнения; 2) оценка горнопромышленной техногенной системы как источника загрязнения экосистем токсичными элементами в границах влияния закрытых горнорудных предприятий; 3) разработка предложений по снижению влияния горного техногенеза на состояние экосистемы и здоровье человека. В статье изложены результаты исследований по изучению элементного статуса детей и подростков, проживающих в границах влияния закрытого градообразующего предприятия ОАО «Солнечный ГОК». Показана связь изменений в элементном статусе детей с уровнем техногенного загрязнения среды обитания. Особенностью элементного статуса детей в исследуемой группе является высокий показатель содержания тяжелых металлов, в том числе Pb, Cr и мышьяка. Наши исследования подтверждают данные о том, что детский растущий организм активно адсорбирует соединения токсичных химических элементов. Рассчитаны индивидуальные и популяционные канцерогенные риски по As, Pb, Cr. В соответствии с критериями приемлемости риска, обусловленного воздействием загрязняющих веществ, индивидуальный канцерогенный риск CR (Cr) = 1,05∙10-3 относится к четвертому диапазону и является неприемлемым ни для населения, ни для профессиональных групп. Это De manifestis Risk, и при его достижении необходимо проведение экстренных оздоровительных мероприятий по его снижению. Индивидуальный риск CR (As) = 7,05·10-4 превышает приемлемое значение для населения. Данный уровень загрязнения подлежит постоянному контролю, требует разработки и проведения плановых оздоровительных мероприятий по улучшению показателей среды обитания, одним из которых является организация системы экологического мониторинга в исследуемом районе.
Бесплатно
Добавка на основе олеата натрия и льняного масла для углепылеподавляющих растворов
Статья научная
Добыча угля, его транспортировка и переработка сопровождаются образованием и поступлением в воздушную среду значительных объемов твердых частиц, в том числе угольной пыли. Наиболее распространенной технологией борьбы с угольной пылью в воздухе является гидрообеспыливание. Эта технология основана на способности воды смачивать пылевые частицы и связывать их между собой и с поверхностями, на которые осаждается пыль. Существенное ограничение данной технологии заключается в гидрофобности поверхности угля, которая препятствует смачиванию водой частиц угольной пыли. Для увеличения смачиваемости гидрофобной поверхности угольных частиц в воду добавляют поверхностно-активные вещества. В настоящей работе нами предложен состав для пылеподавления на основе олеиновой кислоты, гидроксида натрия и льняного масла в воде, изучены его свойства и оценена способность улучшать смачиваемость угольной пыли. Найдена наиболее эффективная концентрация, которая позволяет рабочему раствору улучшить смачиваемость угольной пыли на 187 % относительно воды, что превышает смачивающую способность большинства известных реагентов. Предлагаемый состав содержит 140 мг/л олеиновой кислоты, 100 мг/л гидроксида натрия, 70 мг/л льняного масла в воде. Простота состава, отсутствие вредности для окружающей среды и человека, незначительное влияние на дальнейшую эксплуатацию угольного сырья делают предлагаемый состав смачивателя перспективным для применения в технологиях гидрообеспыливания в угольной промышленности.
Бесплатно
Исследование динамики газовой обстановки подземных выработок после проведения взрывных работ
Статья научная
Определение источников выделения опасных и ядовитых веществ в рудничную атмосферу, их газового состава, а также обеспечение каждого такого источника загрязнения требуемым количеством свежего воздуха - важные вопросы с точки зрения обеспечения нормальных санитарно-гигиенических и безопасных условий труда горнорабочих. В настоящей работе на примере протяженной тупиковой разведочной выработки и подготовительной разрезной выработки медно-никелевого рудника проводится исследование одного из наиболее опасных источников загрязнения - взрывных работ, к которым в соответствии с Федеральными нормами и правилами (ФНиП) предъявляется ряд требований, в том числе осуществление контроля газовой обстановки в забое. В работе проведено исследование динамики газовоздушной смеси в тупиковых горных выработках после проведения в них взрывных работ. Исследования выполнены с учетом экспериментальных данных, полученных в условиях двух тупиковых выработок действующего медно-никелевого рудника. Разработана методика проведения экспериментальных исследований газовыделений после взрывных работ в тупиковой выработке. Даны основные технические характеристики инструментальной базы, задействованной при проведении натурных измерений. Выявлены зависимости изменения концентраций ядовитых газов после взрывных работ в устье взрываемой выработки, на исходящей струе воздуха и у вентилятора местного проветривания. Для оценки достоверности полученных данных произведен расчет объема выделившихся окислов углерода по данным газоанализаторов и химическим формулам разложения взрывчатых веществ при детонации в зависимости от типа и массы взрывчатых веществ. Описана, построена и откалибрована модель переноса газовоздушной смеси с учетом продольной дисперсии. Для моделирования постепенного выноса ядовитых газов из забоя выработки и задачи граничного условия применяется модель Воронина. На основе экспериментальных данных определены коэффициенты продольной дисперсии, эффективности проветривания и объемная концентрация рассматриваемой газовой примеси в зоне перемешивания в начальный момент времени для протяженной тупиковой выработки. Построенная газодинамическая модель и полученные в результате анализа коэффициенты продольной дисперсии позволяют выполнять анализ времени проветривания протяженных тупиковых выработок. На основе полученной модели ведется усовершенствование алгоритма расчета скорости распространения в вентиляционной сети рудника продуктов горения при аварийных ситуациях, а также уточнение коэффициента продольной дисперсии для различных условий ведения работ. Определено время проветривания тупиковой выработки по результатам моделирования газораспределения при удалении забоя выработки на 1500 м.
Бесплатно
Методика прогноза горных ударов и выбора безопасного направления фронта очистных работ
Статья научная
Планирование горных работ связано с выбором оптимальных решений по раскройке шахтного поля. При этом необходимо комплексно учитывать основные факторы, влияющие в том числе на безопасность ведения горных работ. Разработанная методика прогноза горных ударов в процессе ведения горных работ, учитывающая горные выработки выемочного участка и выработанное пространство, позволяет определить безопасное направление фронта очистных работ. Предлагаемая методика учитывает также все геологические нарушения, которые находятся и за пределами шахтного поля. В основе исходных данных, необходимых для осуществления прогноза горных ударов, предлагается использовать распределение удельной потенциальной энергии в нетронутом массиве. Прогноз осуществляется путем оценки параметра Надаи-Лоде (Lode-Nadai coefficient) при различных направлениях движения фронта очистных работ. Для определения безопасного направления предлагается в качестве критерия использовать коэффициент напряженности. В статье определен критерий безопасности для условий ш. Комсомольская, равный 10. Также для данной шахты было определено направление фронта очистных работ, при котором существенно снижаются риски проявления горных ударов. Наиболее безопасным для условий ш. Комсомольская является вариант направления между 138° и 128° против часовой стрелки от Северного направления для любых реализаций модуля деформации и коэффициента Пуассона.
Бесплатно
Мониторинг аэрологических рисков аварий на угольных шахтах
Статья научная
Оценка и управление аэрологическими рисками аварий в угольных шахтах основываются на создании информационно-аналитической системы данных, включающей в себя проектные значения показателей разных уровней и подсистем угольных шахт, эксплуатационные значения показателей, отслеживаемых системой мониторинга в реальном времени с использованием различных датчиков и устройств. В настоящем исследовании представлена методология мониторинга аэрологических рисков. На основании горно-геологических и горнотехнических условий отработки пластов, статистических данных по элементам вентиляционных и дегазационных систем угольных шахт приведены результаты оценки аэрологических рисков по отдельным уровням функциональной структуры угольных шахт, а также по отдельным факторам риска. По уровням аэрологических рисков выполнено ранжирование восьми угольных шахт. Установлено, что минимальное значение аэрологического риска I ранга составляет 0,0769, максимальное - 0,5698. Наименьшие значения аэрологического риска II ранга (0,1135-0,3873) относятся к шахтам II категории. Минимальное значение аэрологического риска III ранга составляет 0,057, максимальное - 0,595. Ранжирование угольных шахт по уровням аэрологических рисков позволяет выявить шахты с низким уровнем аэрологической безопасности и для каждой шахты определить направления технических, технологических и организационно-технических мероприятий по повышению аэрологической безопасности.
Бесплатно
Статья научная
Традиционно считается, что использование высокопроизводительного добычного оборудования на угольных шахтах приводит не только к увеличению производительности предприятия, но и к значительному повышению выделения метана в рудничную атмосферу. Исходя из этого существующее нормативно-методическое обеспечение для расчета позволяло прогнозировать дебит метана в рудничную атмосферу и определять необходимые режимы работы системы проветривания для обеспечения безопасности горных работ. В работе поставлена задача исследовать на практике закономерности метановыделения от производительности добычной техники и выявить явления, влияющие на характер этих закономерностей. На основании данных средств аэрогазового контроля приведены результаты статистического исследования метановыделения в 101 очистном забое 33 шахт Кузбасса. С высокой степенью достоверности в 76 очистных забоях установлены параболические зависимости метановыделения от производительности добычной техники, имеющие точки максимума относительно скорости подачи и производительности очистного комбайна. С использованием закона А. Дарси и уравнения сорбции И. Ленгмюра теоретически установлено, что метановыделение из отбитого угля является функцией, обратно пропорциональной линейно-гиперболической зависимости, а также имеет точку максимума относительно скорости подачи и производительности очистного комбайна. Анализ установленной зависимости дебита метана из отбитого угля показывает, что метановыделение значительно, в квадратической зависимости, снижается при уменьшении частоты вращения шнека и количества резцов в линии резания или количества лопастей на шнеке. Метановыделение также в квадратической зависимости растет с увеличением мощности пласта и ширины захвата комбайна. Экстремальная зависимость дебита метана из отбитого угля формирует две области допускаемых значений скорости подачи и производительности очистного комбайна по газовому фактору.
Бесплатно
Статья научная
Все более сложные геологические и гидрогеологические условия отработки рудных месторождений, ведение работ на более глубоких горизонтах, а также амбициозные планы экономического развития предприятий поставили задачи использования высокопроизводительного, мощного дизельного самоходного и добычного оборудования. Это сказалось на увеличении нагрузки на вентиляционную сеть и потребовало использования новых методов обеспечения безопасности при ведении горных работ. Приведена оценка влияния взаимосвязанных производственных факторов на аэрологическую безопасность рудника. Представлены фактические данные по газам, поступающим от различных источников. Проведен анализ метода расчета необходимого количества воздуха по фактору выхлопные газы дизельного оборудования. Проведено численное моделирование динамических процессов (с изменяющимися во времени параметрами), позволившее установить распределение концентраций выхлопных газов по горным выработкам. Последующие натурные измерения позволили верифицировать полученные результаты математического моделирования в условиях горных предприятий. Проведенные натурные эксперименты и их анализ позволили обосновать необходимость внедрения новых, более совершенных методов расчета расхода воздуха для рудника, использующего оборудование с ДВС. В качестве основного метода расчета требуемого количества воздуха использовалась методика, разработанная в МГИ НИТУ «МИСИС» (далее - Методика), были оценены ее точность и преимущества.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время неблагоприятным фактором для окружающей среды в Солигорском горнопромышленном районе является влияние подземных горных работ на рельеф и ландшафтную обстановку. Отмечено, что подтопление и заболачивание на подрабатываемой территории шахтных полей калийных рудников связано со специфическими природными условиями района. Известно, что глинисто-солевые шламы складируют в шламохранилищах. С целью предотвращения фильтрации рассолов и диффузионного проникновения солей в подстилающие грунты и грунтовые воды и недопущения тем самым засоления геологической среды в районах размещения солеотвалов и на откосах ограждающих дамб устраивается противофильтрационный экран. Отмечено, что в последние годы на рудоуправлениях ОАО «Беларуськалий» широко используется технология высотного складирования твердых отходов, что позволяет сократить площади, занимаемые под солеотвалы. В целях предотвращения и ликвидации избыточных рассолов в ОАО «Беларуськалий» внедрен способ биологической рекультивации отработанных шламохранилищ, что предусматривает создание растительного покрова на поверхности почвенно-грунтового слоя и условий для его самовосстановления...
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования явились сформированные в прошлом веке деятельностью ныне закрытых горных предприятий природно-горнопромышленные техногенные системы в Приамурье и Приморье Дальневосточного федерального округа Российской Федерации. Экспериментальные исследования позволили установить, что складированные в хвостохранилища сульфидизированные токсичные отходы переработки минерального сырья, накопленные в прошлом веке в большом количестве, негативно влияют на окружающую среду. Выявлено, что их консервация и рекультивация не были проведены. Однако они представляют огромную угрозу не только для окружающей среды, но и для здоровья населения. В связи с этим цель исследования состояла в оценке экологической опасности накопленных токсичных отходов и обосновании возможности снижения их отрицательного влияния на компоненты биосферы и здоровье человека. Исходя из цели исследования, определены следующие задачи: 1) анализ и обобщение существующего опыта изучения проблемы в России и за рубежом; 2) выявление основных источников создания кризисных ситуаций на закрытых горных предприятиях, показатели и критерии оценки экологической опасности накопленных отходов переработки минерального сырья; 3) оценка экологической опасности накопленных отходов переработки минерального сырья; 4) разработка принципов и мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности хвостохранилищ с токсичными отходами. Использованы следующие методы: физико-химические, биологические, а также математического моделирования, ГИС-технологий и др. В статье на основе изучения современного состояния хвостохранилищ, оценки уровня техногенного загрязнения объектов окружающей среды и патентного поиска обоснована необходимость эффективного решения названной проблемы. Установлено, что отходы относятся ко второму классу (высокоопасные). Выявлено превышение регионально фоновых показателей от 4 до 46 раз, а ПДК - более чем 200 раз. Доказано, что поверхность хвостохранилищ естественным путем не зарастает в течение 30 лет. Патентный поиск и собственные экспериментальные исследования позволили разработать мероприятия по обеспечению экологической безопасности сульфидизированных отходов переработки оловорудного сырья, новизна которых подтверждена патентами РФ.
Бесплатно
Статья научная
Загрязнение природных экосистем тяжелыми металлами и металлоидами (HMM) - это главным образом результат антропогенной деятельности. Именно поэтому в настоящее время разрабатываются технологии, направленные на ограничение подвижности HMM и уменьшение сроков протекания химических реакций по переводу поллютантов из подвижной в неподвижную форму. Решение проблемы рекультивации всегда предполагает выбор наиболее перспективного и эффективного вида рекультивационных работ, а также обоснование приоритизации земель, подлежащих рекультивации. В части эффективности и перспективности популярность приобретает сорбент-ориентированный метод, основанный на принципе «зеленой» утилизации техногенных отходов в качестве сырья для создания композитных сорбентов нового типа в целях рекультивации нарушенных земель. Зарубежная практика в качестве обоснования необходимости и приоритизации рекультивационных работ использует различные методики оценки экологических рисков. Цель текущего исследования - апробировать имеющиеся распространенные методики оценки рисков причинения экологического ущерба и оценить эффективность и «экологичность» разрабатываемых авторских композитных сорбентов с позиции оценки и сравнения уровней возникновения потенциальных экологических рисков/рисков нанесения экологического ущерба после их (сорбентов) применения. Задачи: 1) рассмотреть теоретические аспекты HMM: сформулировать определение, рассмотреть генезис HMM, исследовать вопрос токсичности HMM и выявить наиболее распространенные методики оценки экологических рисков HMM; 2) апробировать имеющиеся методики оценки экологических рисков HMM; 3) оценить эффективность и «экологичность» разрабатываемых авторских композитных сорбентов с позиции оценки и сравнения уровней возникновения потенциальных экологических рисков/рисков нанесения экологического ущерба после их (сорбентов) применения. Объект исследования: горный отвод Левихинского рудника (зона экологического бедствия) как экосистема нарушенных земель, в составе которой присутствуют промышленные отвалы, содержащие HMM. Гипотеза исследования: доказать возможность «зеленой утилизации» техногенных отходов в качестве сырья для композитных сорбентов, используемых для рекультивации нарушенных земель, без увеличения рисков причинения экологического ущерба природной среде. В результате проведённых экспериментов наибольшую эффективность продемонстрировали сорбенты торф/осадки водоподготовки (пропорция при естественной влажности: 20/80, %), торф/диатомит/осадки водоподготовки (пропорция при естественной влажности: 5/15/80, %), где суммарная эффективность превышала 89 %. У сорбента торф/диатомит (пропорция при естественной влажности: 25/75, %) наблюдается суммарная эффективность 67,7 %. Оцениваемые риски ER и EH после применения авторских композитных сорбентов, в состав которых входят осадки водоподготовки, снижались в среднем на 89,5 и 88 % соответственно.
Бесплатно
Оценка эффективности способов и средств дегазации углеметановых пластов
Статья научная
Представлены результаты анализа перспективных способов и технических средств, обеспечивающих повышение эффективности дегазации углеметановых пластов при их подземной разработке. По результатам анализа выделены традиционные способы и средства дегазации, эффективность которых составляет 12-25 %, и нетрадиционные способы с эффективностью десорбции метана до 40 %. В качестве классификационного признака нетрадиционных способов и средств десорбции метана газа принято условие снижение давления и повышение температуры угольной матрицы твёрдого газового гидрата. Выявлены условия перехода метана из газогидратного состояния в свободное с учётом реальных горнотехнических и техногенных условий шахт. Учитывая сложность подачи дополнительной тепловой энергии в угольный пласт, в качестве основного способа снижения давления в пласте принята разгрузка массива горных пород относительно исходного напряжённого состояния и дезинтеграция угля и пород при переходе от упругого их деформирования к упруго-пластичному и запредельному.
Бесплатно
Статья научная
Численное моделирование развития рудничных пожаров и взрывов является важным этапом в процессе разработки технических решений и мероприятий по повышению безопасности персонала, задействованного на подземных работах. От корректности результатов моделирования зависит, насколько принятые решения будут эффективны в случае возникновения реальной аварийной ситуации. В связи с этим должное внимание необходимо уделять каждой стадии моделирования, и в особенности начальной - стадии параметризации модели. В настоящем исследовании сформулирован общий принцип определения параметров моделей рудничных пожаров и взрывов для оценки их развития при помощи аналитического комплекса «АэроСеть». Такими параметрами в случае пожара являются тепло- и газовыделения, а в случае взрыва - избыточное давление на фронте ударной волны в очаге взрыва. Установлено, что при моделировании пожара целесообразно использовать эквивалентные тепло- и газовыделения, определяемые содержанием горючих компонентов в источнике горения. В случае горения горнопроходческой техники данные параметры возможно рассчитать на основании технических характеристик машины. В свою очередь, при моделировании несанкционированного взрыва взрывчатых материалов избыточное давление, определяемое безразмерной длиной активного участка горения , рассчитывается с учетом массы и удельной теплоты сгорания взрывчатого вещества, а также геометрических параметров выработки. При моделировании взрыва метановоздушной смеси избыточное давление рассчитывается с учетом газоносности пород по свободным горючим газам, длины буровзрывной заходки, размеров области повышенного трещинообразования, а также нижнего предела взрываемости метана. На основании предлагаемого принципа параметризации аварийных моделей в качестве примера выполнена разработка модели развития пожара и взрыва в существующих протяженных тупиковых выработках (длиной более 1000 м), проходимых соосно друг другу на разных высотных отметках. Произведено численное моделирование различных аварийных ситуаций в выработках с учетом ведения горных работ в сложных горнотехнических условиях.
Бесплатно
Природа радиоактивности дренажных вод карьеров Новосибирской области
Статья научная
Актуальность исследования заключается в получении первых геохимических данных (включая информацию о радионуклидах) о дренажных водах разрабатываемых и затопленных карьеров в пределах восточных районов Новосибирской области. Целью исследования является выявление особенностей химического состава дренажных вод (широкого спектра химических элементов от Li до U). Лабораторное изучение химического состава методами титриметрии, ионной хроматографии, масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой проводилось в Проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии (ПНИЛ ГГХ) Инженерной школы природных ресурсов Томского политехнического университета (ИШПР ТПУ). Измерение содержаний 222Rn в водах проводилось на комплексе «Альфарад плюс» в лаборатории гидрогеологии осадочных бассейнов Сибири Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук (ИНГГ СО РАН). Разделение данных на однородные геохимические совокупности выполнено с помощью коэффициентов Са / Na, Са / Mg, Ca / Si, Mg / Si, Na / Si. Установлено, что химический состав изученных объектов весьма разнообразен. Доминируют воды SO4-HCO3 Na-Mg-Ca состава с величиной общей минерализации от 400 до 700 мг/дм3. Выявлены три геохимические группы вод. Первая представлена дренажными водами разрабатываемых карьеров бутового камня, вторая включает в себя объекты Горловского угольного бассейна и третья - отработанные затопленные карьеры. Первая группа характеризуется окислительными параметрами геохимической среды с Eh, изменяющимся в широком диапазоне от +84,6 до +261,0 мВ, pH от 6,9 до 8,6 и O2 раств. от 3,43 до 14,39 мг/дм3. Содержания радионуклидов составляют (мг/дм3): 238U 9,30 · 10-3 - 1,40; 232Th 1,00 · 10-6 - 2,16 · 10-3; активность 222Rn изменяется от 1 до 572,5 Бк/дм3. Отношение 232Th / 238U находится в диапазоне от 4,20 · 10-5 до 2,69 · 10-3 при среднем 8,40 · 10-4. Вторая группа отличается меньшей вариацией Eh от +133,2 до +199,6 мВ, pH от 7,5 до 8,5 и O2раств. от 6,81 до 10,43 мг/дм3. Концентрации радионуклидов изменяются (мг/дм3): 238U 2,26 · 10-3 - 2,90 · 10-2; 232Th 7,15 · 10-6 - 5,57 · 10-4. Отношение 232Th / 238U находится в диапазоне от 8,37 · 10-4 до 4,80 · 10-2 при среднем 9,54 · 10-3. Третья группа также характеризуется окислительной геохимической обстановкой с Eh +131,3 - +250,0 мВ, pH от 6,9 до 8,8 и O2раств. от 4,00 до 16,59 мг/дм3. Содержания радионуклидов составляют (мг/дм3): 238U 3,00 · 10-4 - 2,74 · 10-2; 232Th 1,65 · 10-6 - 1,15 · 10-5; активность 222Rn изменяется от 2 до 31 Бк/дм3. Отношение 232Th / 238U находится в диапазоне от 2,36 · 10-4 до 1,02 · 10-3 при среднем 6,25 · 10-4. В целом 232Th / 238U отношение изученных вод свидетельствует об их урановой природе радиоактивности. Полученные данные говорят о незначительном влиянии сброса дренажных вод разрабатываемых месторождений полезных ископаемых на окружающую среду.
Бесплатно
Статья научная
Загрязнение воздуха PM2.5 (твердые частицы размером 2,5 мк и менее) представляет собой не только значительную опасность для здоровья человека в повседневной жизни, но и опасный риск для рабочих при открытых горных работах, особенно на угольных разрезах. PM2.5 на угольных разрезах могут вызывать заболевания легких (например, пневмокониоз, рак легких) и сердечно-сосудистые заболевания из-за длительного воздействия вдыхаемой пыли. Поэтому точное прогнозирование PM2.5 имеет большое значение для минимизации загрязнения PM2.5 и улучшения качества воздуха на рабочих местах. В данном исследовании изучались метеорологические условия и выбросы PM2.5 на угольном разрезе во Вьетнаме с целью разработки новой интеллектуальной модели для прогнозирования выбросов и загрязнения PM2.5, применялась нейронная сеть с функциональными связями (FLNN) для прогнозирования загрязнения PM2.5 в зависимости от метеорологических условий (в частности, температуры, влажности, атмосферного давления, направления и скорости ветра). Вместо традиционных алгоритмов для обучения модели FLNN был использован алгоритм поиска методом голодных игр (HGS). Важнейшая роль HGS в данном исследовании заключается в оптимизации весов в модели FLNN, которая была названа моделью HGS-FLNN. Также были рассмотрены три другие гибридные модели, основанные на FLNN и метаэвристических алгоритмах, т.е. ABC (искусственная пчелиная колония)-FLNN, GA (генетический алгоритм)-FLNN и PSO (оптимизация роя частиц)-FLNN, для оценки возможности прогнозирования PM2.5 на угольных разрезах и сравнения их результатов с результатами модели HGS-FLNN. Исследования показали, что HGS-FLNN является лучшей моделью с самой высокой точностью прогнозирования загрязнения воздуха PM2.5 (в среднем до 94-95 %, при этом точность других моделей варьировалась от 87 до 90 %), а также наиболее стабильной моделью с наименьшей относительной ошибкой (в диапазоне от -0,3 до 0,5 %).
Бесплатно
