CC BY
9
УДК 504: 349.6 (038): 622.235 Проф. С.Д. 1саев, д-р хм. наук;
доц. А.П. Пашков, д-р фтос. наук, канд. техн. наук, академк Мiжнародно'i академи БЖД та Мiжнародно'i академи культуры безпеки екологи та здоров'я - НУ "Киево-Могилянська академш "
ТЕХНОЛОГ1ЧН1 ТА ОРГАНВАЩЙШ АСПЕКТИ ЗАПОБ1ГАННЯ НЕГАТИВНИМ НАСЛ1ДКАМ ЗМ1НИ КЛ1МАТУ (НА ПРИКЛАД1 ДОНЕЦЬКО-ПРИДН1ПРОВСЬКОГО РЕГ1ОНУ)
Виявлено проблеми екодопчнох безпеки прничодобувнох галузi Украши та 1х-нш вплив на клiмат i здоров'я людини, зокрема у Донецько-Приднiпровському регь онi. В умовах економГчнох та еколоriчноi кризи запропонованi антикризовi рекомен-дацп щодо питань пiдвищення ефективност та конкурентоспроможностi металур-гшно! галузi будуть дуже актуальними. Обгрунтовано шляхи скорочення термiну пiдготовки масових вибухiв до 8-24 годин, i як наслщок, скорочення термiну i обся-гiв розчинення небезпечних хiмiчних вибухових речовин та запобiгання iстотним змшам клiмату.
Вибух сьогодш - едине джерело енергii, спроможне вщдшити мщну скельну породу вiд масиву шд час розроблення корисних копалин та руйну-вати 11 на шматки потрiбних розмiрiв. Одночасно однiею з найбшьш актуаль-них проблем еколопчно! безпеки на тепер е техногенне забруднення навко-лишнього середовища саме шд час вибухових робiт, особливо шд час вико-нання великомасштабних вибухiв на кар'ерах, якi е головними джерелами значних викидiв пилу та газу в атмосферу та ютотними забрудниками шдзем-них вод. Вгдомо, що на частку вибухових робгг припадае понад 35 % загаль-них обсягiв забруднення навколишнього середовища вгд кар,ерiв унаслiдок залпових викидiв вiд 10 до 15 тис. т пилогазових викидiв у повггря. Окрiм цього, пiд час довготривало! пiдготовки масового вибуху, наприклад, 800 т протягом 3-5 дiб розчиняеться у середньому 12,5-16 % вибухових хiмiчних i дуже токсичних речовин, що становить вгд 100 до 128 т.
Застосування енерги хiмiчних вибухових речовин (ВР) е i залишаеться надалi единим ушверсальним i найбiльш економiчним способом руйнування мщних гiрських порiд. Водночас обсяги викидiв пiдприемств Донецько-Приднiпровського регюну, де розташованi найпотужнiшi гiрничовидобувнi шдприемства, залишаються досить великими i становлять близько 85 % вщ загального об'ему викидiв по краiнi [1]. Загальний обсяг вiдходiв виробниц-тва й споживання в Украши вже досяг 35 млрд. т, а територiя, де вони скла-дуються, перевищуе 130 тис. га [2]. Частка вибухових робгг становить 2530 % шюдливих викидГв у кар'ерь
Певна рГч, лiквiдувати сучасш виробництва, як того прагнуть радикально налаштоваш представники екологiчного руху, неможливо та й не пот-рГбно. Йдеться про пошук таких промислових, оргашзацшних, економiчних Г сощальних технологш, як забезпечили б життя людей на основГ стшко! рГв-новаги у природнш системг Для цього потрГбен розвиток безвщходних та енергозберГгаючих технологш, еколопзащя виробництва Г способу життя. Тому на майбутне украшське суспшьство мае стати суспшьством самоконтролю, саморегулювання, вщповщальностГ перед собою Г прийдешшми поколш-
нями, суспшьством високо! загально! та пол^ично! культури. З щею метою авторами здшсненш аналiтичнi дослiдження щодо небезпечних чинниюв ви-буху та 1хнш вплив на довкшля пiд час шдготовки та виконання великомас-штабних вибухiв.
На сьогоднi глибина залiзорудних кар,ерiв в Укршт досягла понад
350 м та при цьому за допомогою енерги вибуху видобуваеться близько 243 • •
25 млн м скельних порiд на рж на одному кар,ерi, а питомi витрати ВР у се-редньому становлять близько 0,9-1,0 кг/м . Одночасно шд час одного велико-масштабного вибуху на зашзорудному кар,ерi викиди пилогазово! хмари становлять до 10-15 тис. т, створюючи еколопчну небезпеку для живих оргашз-мiв через змiну складу атмосфери поза кар'ером. Так, шд час великомасштаб-ного вибуху свердловинних зарядiв ВР у 800 т. середш значення параметрiв пилогазово! хмари становлять: висота - до 2 км та поширюеться у середньо-му на вщстань 10-12 км, середнш горизонтальний розмiр - 0,5 км, а маса пилу з розмiром часток - менше 20 мкм становила 80-300 т за початково! його концентрацп 0,6-2,3 г/м3.
Шкiдливi гази бiльшою чи меншою кiлькiстю утворюються пiд час уЫх промислових ВР, але !хня кiлькiсть залежить вiд хiмiчного складу ВР, 1хньо1 детонацшно! спроможностi та iнших чинникiв, якi визначають повноту хiмiчних реакцiй пiд час вибухового перетворення. Значний вплив можуть чинити хiмiчнi, фiзико-механiчнi чинники та обводнешсть гiрських порiд. Склад продуктiв вибуху значною мiрою залежить вiд кисневого балансу ВР. Досвщ даних за складом продуклв вибуху сумiшей iз рiзноманiтним кисне-вим балансом наведено в табл.
Табл. Склад продукmiв вибуху сумшей
Склад сум1ш1, % Кисневий баланс, % Вм1ст газ1в у ПВ, %
ам1ачна селтгра тротил СО2 СО N0 Н2 СН4 N2
95 5 + 18 16,6 4,55 - 0,55 1,2 76,1
88 12 +8,7 27,9 4,9 3,2 0,5 1,6 61,9
83 17 +4 32,1 5,3 2,4 1,7 1,6 57,0
79 21 +0,3 32,3 5,7 2,7 1,9 1,8 55,6
70 30 -8,7 26,6 13,9 0,7 2,3 2,2 54,4
Примггка: визначали вмют зневоднених продукпв вибуху (ПВ)
Шд час вибуху в лабораторних умовах утворюеться безколiрний мо-ноокис азоту (N0), який шд час контакту з повоям переходить у забарвлеш оксиди: азотистий ангiдрид, двоокис азоту, чотирьохокис азоту (Ы"203, N02, ^04). Пилогазова хмара рухаеться за вггром, а з не! випадають пиловi час-тинки, забруднюючи навколишню територш, причому щiльнiсть випадiння пилу зменшуеться з вiддаленням хмари вiд мюця вибуху. Встановлено, що пилинки розмiром 100 мкм випадають iз хмари на вщстань 15-20 км, а час пе-ребування !х в атмосферi дорiвнюе приблизно 1 год. Частинки пилу 10 мкм досягають максимально! вщстат приблизно 1000 км за 2-3 доби.
О^м цього, виконат авторами дослщження свiдчать, що вибуховi властивостi можливi за умов зволоження ашачно! селiтри (АС), особливо пiд
час пакування в тару чи шд час транспортування, або довготривалого заря-дження свердловин на вибухових обводнених блоках протягом 72-120 год. (замють 8-24 год.). ЕкзотермГчне розкладання амГачнох' селпри (АС), головного компонента ВР, залежно вгд температури, вщбуваеться в однш Гз наведе-них реакцш [3]:
а) шд час нагрГвання АС до температури 110-160 оС чи 210-230 оС:
МН4Ш3 = N20 + 2Н20 чи 2КН4Ш3 = 2N2 + 02 + 4Н20
б) шд час нагрГвання АС до температури 400 оС та вище з шдвищеним тепловим ефектом Г токсичних окислГв азоту:
4КНфЫ03 = 3N2 + 2N02 +8Н20 + 444 кДж
8^ЫЩЫ"03 = 2N02 + 4N0 + 5N2 + 16Н20 + 572 Кдж
Ще 6шьшо1 екологГчнох' небезпеки завдають вибуховГ роботи шд час 1хньо1 шдготовки Г здшснення у складних пдрогеолопчних умовах. Це пов'язано, насамперед, з великими обсягами розчинення амГачно-селпрових вибухових речовин (ВР) в обводнених свердловинах, яке може досягати 2352 %, а це становить 6-25 т ВР за один масовий вибух на будГвельних кар'ерах [4]. На залГзорудних кар'ерах Кривбасу винесення Г розчинення АС Гз зарядГв ВР становить в межах 500-1500 кг/год [5].
З поглибленням кар'ерГв до 350 м обсяги обводнених свердловин ю-тотно збгльшились Г тепер становлять вщ 60 до 90 %. Як наслщок, тд час за-ряджання ВР, щшьшсть яко! змшюеться у межах g = 0,85-0,9 т/см , через стовп води ^ = 1,0 г/км ) уповгльнюеться поринання гранул ВР, знижуеться продуктившсть заряджання у 4 рази та не усуваються навГть "корки" з ВР у свердловиш на межГ "вода-повпря". Вадами цГег' технологи треба вважати:
• по-перше, часткове розчинення амГачнох селири (в межах 12,5-16,6 %) приз-водить до порушення кисневого балансу ВР Г таким чином зб1льшуе вихгд шкгдливих газ1в тд час вибуху;
• по-друге, флегматизащя заряд1в ВР водою Г буровим др1б'язком, який наяв-ний у в зваженому стан протягом 72-120 годин, не рвдко призводить Г до ввд-мови свердловинних заряд1в, л1кв1дащя яких е дуже небезпечним процесом навиъ з розчиненням цих заряд1в.
Не виршуе еколопчних проблем в Украш й застосування таких во-достшких емульсшних ВР: украши1, емульхГм, пауергель, анемжс та ЕРА. Заряджання цих ВР в УкраЛш здшснюеться шд стовп води за допомогою гнуч-ких шланпв дГаметром 70-80 мм Гз забою свердловин шд тиском до 6 атм. Це призводить до шдняття та флегматизаци заряду в обводнених свердловинах водою та буровим дрГб'язком, який оЫв у свердловиш висотою 0,7-1,5 м, а та-кож наявний у зваженому сташ 2,2-5,0 м та на внутршнш поверхш свердловин - близько 15 мм.
Вадами наведено:' технологи е:
• по-перше, емульс1йт ВР тд час заряджання свердловин внаслвдок тиску до 6 атм. Нагттаються до 30 % у трщини, що згодом додатково розчиняються та забруднюють тдземт води;
• по-друге, мала продуктивтсть заряджання через гнучк шланги giaMeTpoM 70-80 мм nig тиском призводить до збшьшення тривалост подготовки масо-вого вибуху до 72-120 годин та, як наслвдок, до збшьшення розчинення амь ачно! сeлiтpи (АС) у ВР;
• по-трете, розчинення АС та флегматизащя заряду призводить до порушення складу ВР, кисневого балансу та ютотного збiльшeння о6^м!в шкiдливих гaзiв.
Обсяги застосування емульсшних ВР в Укра!ш у середньому становлять майже 25 %, коли у США цей показник становить 5 %, а решта 95 % -це еколопчно чист1ш1 ВР типу AN-FO (аналог в Укра!ш - це ^дашти, грану-лгги), вартють яких у 5 раз1в дешевша. Таким чином, одночасно можливо ви-ршувати як еколопчну, так i економ1чну кризу, це крок до конкурентоспро-можност в^чизняних товар1в (металу) на свгговому ринку.
Вадою AN-FO та 1гдашту е низька !хня водостшюсть. Проте водостшюсть ВР залежить не тшьки вщ його складу, а й термшу перебування в об-воднених свердловинах та про^чносл води у свердловинах. Тому саме через довготривале заряджання навггь емульсшних ВР протягом 72-120 годин на кар'ерах Кривбасу протягом останшх 2-х роюв мала мюце вщмова свердло-винних заряд1в цших блоюв по 800-120 т.
Практичне застосування еколопчно чистших ВР типу AN-FO, ^даш-ти та ш. нал1чуе не один десяток роюв, а !хш переваги й недолжи загальновь домь Це особливо важливо розумгги тепер, коли Укра!ни перебувае у сташ системно! кризи i будь-яке "вщведення" значних кошт1в окремш галуз1 може спровокувати ще б1льш1 кризов! явища в Укра!н!.
На шдстав1 анал1зу усунення еколопчних небезпек, яких спостерша-ють шд час тдготовки i виконання масових вибух1в в Укра!ш, можливо лише за умов ретельного вивчення закордонного i вггчизняного досвщу, ефектив-ного застосування енерги х!м!чних вибухових речовин та технолопчних нап-рям!в у виpiшeннi цих проблем.
Одне з чшьних мюць у свт за масштабами застосування еколопчно безпечшших ВР, розвитком техшки та тeхнoлoгiï вибухово! вщбшки посщае тепер США. Рiзкe зниження забруднення довкшля шд час вибухових робгг пояснюються, головним чином, широким застосування ВР найпростшого складу сумiшeй типу aмiaчнa сeлiтpa-дизильнe пальне (АС-ДП), шша назва AN-FO, зaгaльнi витрати яких на вщкритих роботах на сьогодш становлять 95 % сумарних р!чних витрат уЫх ВР.
Обвoднeнi свердловини з непроточною водою перед заряджанням еколопчно безпечшшими неводостшкими сумшами типу АС-ДП обов'язково зневоднюють. Свердловини з про^чною водою заряджають частково водос-тшкими АС-ДП, тобто з покриванням гранул aмiaчнoï сeлiтpи (АС) захисною пшвкою. Дeякi конструкци змiшувaльнo-зapядних машин oблaштoвaнi насосами для видалення !з свердловин води. Заряджання обводнених свердловин тсля !хнього зневоднення виконуеться будь-яким способом з устя свердловин. 1нша тeхнoлoгiя заряджання ВР передбачае, що попереду йдуть 1-3 спе-цiaлiзoвaнi машини, як! лише зневоднюють свердловини, а зарядш машини вщразу йдуть i заряджають щ знeвoднeнi свердловини.
Оскшьки будь-як зневоднювальш машини (пристро") залишають у доннш частиш свердловини певну кшьюсть води, обводнену нижню частину свердловини доцгльно заряджати патронованими ВР так, щоб верхнш патрон виступав над рГвнем води. Розроблену у США техшку Г технологш вщбшки сумшшю АС-ДП досить широко застосовують у багатьох крашах свГту.
Прикладом може бути Соколовсько-Сарбайське прниче виробниче об'еднання у Казахстан^ де розробили Г запровадили на кар'ерах п'ять зневод-нювальних машин продуктившстю до 60 свердловин за змшу. Таким чином, протягом змши у кар'ерах зневоднюють Г заряджають до 300 свердловин за 8 год. Це дало змогу керГвництву об'екта застосувати нову та еколопчно чис-тшу вибухГвку типу гранулГт-Е, яка мГстить нафтопродукту на рГвш 4-6 %, а амiчачноi селпри - 94-96 %. Впчизняш дослщження [6] також переконливо свГдчать, що шдвищити працездатшсть зневоднення свердловин на кар'ерах можливо навпъ за вГдсутност зневоднювальних машин за допомогою попе-реднього вибуху простршочних донних мжрозарядГв масою 1,2-2,0 кг, залеж-но вгд висоти стовпа води та дГаметра свердловин.
Сутшсть ново! еколопчно безпечнiшоi технологи шдготовки масових вибухГв полягае в наступному. У день виконання мжровибуху вщповщно до проекту, у кожну обводнену свердловину опускають донш заряди 3-5 шашок Т-400 на детонуючому шнурГ ДШЕ-12 (ДША), як виготовлеш та доставлен з дшьнищ шдготовки масового вибуху. У випадку зневоднення до 100 свердловин донш заряди можуть бути виготовлеш безпосередньо на блощ. ПотГм заряди комутують Г шдривають.
Вода, яка вилГтае зГ свердловини, розпилюеться у повпрГ Г створюе по-впряно-водяну завГсу та досить добре зрошуе запилену поверхню блока. Ке-рувати повпряно-водяною завГсою можливо не тшьки з урахуванням напрям-ку виру, але й черговГстю шщдавання рядГв свердловин (секцш).
Дослщження вибухового зневоднення обводнених свердловин безпосередньо у промислових умовах 1нгулецькому прничозбагачувальному ком-бшат (Д^прода^ов^^ обласл) та на Кальчикському Г Ждановському бу-дГвельних Г флюсових кар'ерах Докучаевського ФДК (Донецькоi обл.) дали змогу зневоднити 1787 свердловин та замшити 329, 6 т гранулотолу на еколопчно числшГ частково водостшю, ВР типу Ггдашг та грамошт 79/21, як за техшчних умов Г можливо запровадити тшьки у зневоднеш свердловини. Це дало змогу зменшити викиди токсичних речовин (у перерахунку на СО) шд час виконання масових вибухГв на 26,37 млн т.
Перевагами цiеi технологи треба вважати:
а) висока працездатшсть зневоднення 100 свердловин за годину двома тд-ривниками (машин з такою працездаттстю у свт немае);
б) середнш викид води Гз однiеi свердловини за висоти стовпа води 10 м за-лежно вгд дГаметра складу 250-320 мм вгдповгдно 12,3 л/м2 Г 20,0 л/м2, що дае змогу штенсивно зрошувати блок, як тсля доброго дощу;
в) можливГсть керування пилогазовими викидами та ютотно 1'х зменшувати.
На переконання цьому свщчить Г 15-рГчний досвщ попереднього вибухового зневоднення свердловин донними зарядами (у виглядГ патрону амош-та Т-19 масою 30 кг) Кшпсепського мщномолГбденового комбшату в Росп,
де свердловини i блоки у rap'epi 100 % обводнеш, а в окремих свердловинах вода навггь виливаеться з русла. Кар'ер розташований поряд з озером i про-точшсть води у свердловинах не дае змоги формувати колонки заряд ВР будь-яким способом без попереднього !хнього зневоднення.
Отже, на сьогодш в Укра!ш в умовах eкoнoмiчнoï та еколопчно! кризи для виршення питань кoнкуpeнтoспpoмoжнoстi металургшно! гэлуз! та одно-часного запобшання небезпечним навантаженням i ютотним змшам кшмату найбшьш доречною, безсумшвно, е застосування peсуpсoзбepiгaючoï технологи шдготовки масових ви6ух!в !з розширенням запровадження еколопчно безпечшших ВР типу AN-FO (вггчизняних АС-ДТ) завдяки попереднього зневоднення свердловин.
Основними антикризовими заходами для поширення цiеï прогресив-нoï технологи е:
1. Скорочення тepмiну шдготовки масових ви6ух!в вщ 72-120 год. до 836 год., а обсяпв шдготовки до 300-400 свердловин (тобто така кшьюсть свердловин, яка може бути тдприемством зневоднена i заряджена протягом не бшьше 2-х свгтлових д!6).
2. Посилення державного контролю Мшприроди та державного прничого нагляду Мiнiстepствa пращ та сoцiaльнoï пол^ики в Укpaïнi за постшни-ми порушеннями щодо забруднення тдземних вод i водоносних гори-зонив та псування земель через нэдм!рш скиди забруднених вод i пило-гэзов! викиди вщповщно.
1ншими заходами додаткового зниження пилогазових викид!в шд час
проведення масових ви6ух!в треба вважати зрошення поверхш блоку водою • 2 •
!з розрахунку 10 л на 1 м площд, застосування гiдpoгeлeвoï забивки свердловин, руйнування на неприбрану прську масу (ширина пiдпipнoï стшки 2030 м) та ш.
Лгтература
1. Куприн В.П. Экологические аспекты газогенерации и применения эмульсионных взрывчатых композиций / В.П. Куприн, И.П. Коваленко, Р.С. Крысин // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2000. - № 2. - С. 112-115.
2. Фшшчук Г. Все м1няеться, а природа в1чна / Г. Фшпчук // Екотиждень, 2009. - № 12.
- С . 3.
3. Кривцов М.В. Исследование физико-химических свойств амиачной селитры как взрывчастого вещества / Кривцов М.В., Пашков А.П. // Проблеми охорони пращ в УкраЫ : зб. наук. праць ННД1ПБОП. - К. : Вид-во ННД1ПБОП, 2007. - Вип. 8. - С. 119-127.
4. Нечаева Н.С. Захист тдземних вод вщ забруднення при вибухових роботах // 1нфор-мацшний бюлетень з охорони пращ Нащонального НД1 охорони пращ. - К. : Вид-во ННД1-ОП. - 2005. - № 4. - С. 39-43.
5. Мец Ю.С. Взрывные работы у сложных гидрогеологических условиях. - К. : Вид-во "Техшка", 1979. - 109 с.
6. Пашков А.П. Еколопчш злочини, небезпека непридатних боеприпаав та тенденци розвитку вибухових роб1т на кар'ерах Украши до 2010 р. // Безпека життед1яльносп. - К. : Вид-во "Основа". 2007. - № 1. - С. 4-8.
Исаев С.Д., Пашков А.П. Технологические и организационные аспекты предотвращения негативных последствий изменения климата (на примере Донецко-Приднепровского региона)
Обнаружены проблемы экологической безопасности горнодобывающей отрасли Украины и их влияние на климат и здоровье человека, в частности в Донецко-Приднепровском регионе. В условиях экономического и экологического кризиса
предложенные антикризисные рекомендации относительно вопросов повышения эффективности и конкурентоспособности металлургической отрасли будут очень актуальными. Обоснованны пути сокращения срока подготовки массовых взрывов до 824 часов, и как следствие, сокращение срока и объемов растворения опасных химических взрывчатых веществ и предотвращения существенных изменений климата.
Isajev S.D., Pashkov A.P. Technological and organizational aspects of prevention of negative consequences of climate change (on example of Do-netsk-Prydniprovsky Region)
The article illuminates problems of ecological safety in mining branch and it's impact on climate and human's health, specially in the Donetsk-Prydniprovsky region. Numerous recommendations for raising both effectivity and competitiveness in the mining branch are offered in the conditions of economical and ecological crisis. Certain ways of decreasing of time needed for preparation of mass-explosions to 8-24 hours and as a result decreasing of time needed for degradation of biohazardous explosive substances and their amounts, as well as prevention of considerable climate shifts._
УДК 674.02:621.923 Доц. О.А. Кйко, д-р техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ВИРОБНИЦТВА ПЛИТНИХ ДЕРЕВНИХ МАТЕР1АЛ1В В УКРА1Н1
На основi моделювання здшснено прогноз розвитку виробництва плитних де-ревних матерiалiв в Укра'ш на перюд до 2020 р. Проаналiзовано рiвень ресурсного забезпечення ще! галузь Розглянуто перспективи розвитку виробництва плитних де-ревних матерiалiв в Укршш.
З огляду на свггов1 тенденци розвитку тдгалузей люового комплексу та об'ективш умови Украши серед вшх тдгалузей люового комплексу, виробниц-тво плитних деревних матер1ашв е одним 1з найбшьш перспективних. Вироб-ництво деревинностружкових плит в Укрш'ш вщ 2000 по 2007 рр. зросло на 620 % (рис. 1) \ досягнуло 1639 тис. м (темпи зростання за останш п'ять роюв е пор1внянними з темпами росту у меблевш та деревообробнш тдгалузях зага-лом { становлять 223 %). Виробництво фанери зростало дещо меншими темпами (рис. 1), шж виробництво ДСП - зростання за перюд з 2000 по 2007 рр. ста-
новить 333 % (темпи зростання за останш п'ять роюв становлять 152 %). 1800-
5
6
о в я
сз h
1600 Е 1400
с н
и и„
>=t'fl
о : со н
а 1200
л
сч
к
я
ю с
сн
s PQ
1000 800 600 400 200 о
1
г
г
о-< к 1-1 1—1 1=11
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
PiK 2007
Рис. 1. Динамка виробництва ДСП i фанери в УкраШ за nepiod з 2000 по 2007рр.: —•—ДСП; —■— фанера (за даними Министерства промисловог полтики Украти)
