Добыча методом детонации

Примерное время чтения: 8 мин.

Много веков назад люди поняли, какие богатства хранят в себе земные недра. Железная руда, драгоценные камни, уголь и нефть позволяют современным государствам выстраивать свои экономические модели, исходя из ценности своих природных ресурсов, а технические и технологические возможности практически не сдерживают освоение недр по объемам и условиям извлечения из горных пород и переработки полезных ископаемых. Так, наибольшая глубина разработки месторождений в отдельных случаях превышает 3 км, а интенсивность добычи горных пород — 150-200 млн тонн в год. Ограничения, как правило, несут экономический или экологический характер.

При добыче полезных ископаемых, в частности угля, открытым способом основными источниками загрязнения воздушного бассейна являются ядовитые газы (особую опасность представляют окислы азота и углерода) и пыль, образующиеся при бурении скважин, взрывной подготовке пород и их экскавации, транспортировании горной массы, а также за счет сдувания тонкодисперсных частиц пыли с поверхности горных разработок и отвалов горных пород. При этом количество мельчайшей пыли, поднятой с поверхности, пропорционально скорости ветра. Максимальные концентрации пыли превосходят в 3-4 раза предельно допустимые нормы, а азотные соединения, попадая в зону дождевых облаков, могут образовывать выпадать в виде кислотных дождей и наносить ущерб сельскохозяйственным угодьям. Кроме того, с увеличением объема добычи угля открытым способом выводятся из пользования земли лесного фонда и сельскохозяйственного назначения. Установлено, что при добыче угля в пределах 1 млн тонн нарушается не менее 6 га земной поверхности.

Известно, что до 25% энергии взрывчатых веществ затрачивается на дробление породы в ближней от зарядов взрывов зоне. Количество выбрасываемой при массовом взрыве пыли достигает 17 кг/м³ взорванной породы. В зависимости от физико-химических свойств горных пород при взрывании зарядов взрывчатых веществ массой 1 тонна образуется от 70 до 400 кг пыли и 32-85 м³ ядовитых газообразных продуктов взрыва.

Из исследований, проведенных в период применения тротилосодержащих взрывчатых веществ при проведении открытых горных работ, было установлено, что на расстоянии около 2 км от эпицентра взрыва максимальная нагрузка на атмосферу в момент прохождения пылегазового облака возрастает в тысячи раз: от 35 тысяч процентов на расстоянии 500 м до 90 процентов на расстоянии 5 км при объеме массового взрыва в 1 000 т ВВ, и 1300 процентов и 7 процентов соответственно при объеме массового взрыва в 200 т. Отрицательное воздействие на атмосферу в момент проведения массовых взрывов возрастает с увеличением одновременно взрываемого вещества. Так, на расстоянии 5 км от эпицентра взрыва при увеличении одновременно взрываемого вещества в 5 раз нагрузка на атмосферу возрастает в 12 раз.

За период с 2000 до 2019 год объемы добычи угля в России выросли в 1,6 раза. Если до 2014 года ежегодный прирост объемов добычи угля составлял в среднем около 5 млн тонн, то с 2015 года он увеличился более чем в два раза за счет роста объемов угля, добываемого открытым способом. С увеличением объемов угля, добываемого открытым способом, наблюдается пропорциональный рост количества взрывчатых веществ при проведении взрывных работ.

Снизить негативное воздействие на окружающую среду при добыче угля открытым способом можно за счет применения взрывчатых веществ, позволяющих сократить содержание окислов азота и углерода в выбрасываемых газообразующих продуктах взрыва, разработки и внедрения технологий управление взрывным разрушением массива на основе электронных систем сверхточного взрывания, когда допустимый временной разброс в замедлении не превышает 1 м/с.

Все известные технические решения можно разделить на три группы:

• Способы предупреждения образования пылегазового облака: применение малогазовых типов взрывчатых веществ и управление действием взрыва, повышение прочности забойки скважин, снижение массы заряда взрывчатых веществ в скважине, снижение числа взрывных скважин блока, снижение величины перебура в скважине, уменьшение диаметра скважин и т.д. Экспертами предлагаются системы электронного инициирования взрывов, которые обеспечивают не только промышленную, но и экологическую безопасность. Это сеть из связанных электронных детонаторов, состояние которых постоянно тестируется и каждому задается индивидуальное время замедления. Возможность программирования увеличивает управляемость взрыва и позволяет более эффективно использовать промышленные взрывчатые вещества. Уменьшение массы взрывчатого вещества позволяет сократить выброс пыли и минимизировать сейсмические колебания.
• Способы подавления пылегазового облака: выполнение гидравлической и гидрогелевой забойки скважин, гидравлическое орошение и покрытие взрываемого блока пеной, подавление пылегазового облака водовоздушными струями карьерных вентиляторов и пр. Прошли испытания установки, позволяющие сделать залповый выброс жидких агентов массой от 2 до 20 тонн в эпицентр облака в течение 250 м/с на дальность до 100 м со скоростью 150 м/с. Разработан способ активного подавления пылегазового облака путем одновременного использования нескольких технических устройств залпового высоконапорного выброса жидкого агента в эпицентр пылегазового облака в момент его зарождения и формирования над взорванным блоком в карьере. Жидкие агенты (воду, гидрогель, ПАВ и др.) направляют навстречу друг другу, соударяют и диспергируют в эпицентре зарождающегося пылегазового облака, что обеспечивает охлаждение эпицентра и его нейтрализацию.
• Способы утилизации пылегазового облака: гидравлическое обеспыливание, пылеулавливание и дегазация взорванных блоков.

В России взрывные работы производятся в соответствии с «Правилами безопасности проведения взрывных работ», утверждёнными Приказом Ростехнадзора от 3.01.2020г. № 494. В соответствии с документом, ответственность за проведение буровзрывных работ несет непосредственно предприятие, которое производит работы. Что касается разрешений на производство буровых и взрывных работ организации, они соответствуют «Единым правилам», утвержденным действующим законодательством страны.

Стоит также отметить, что организации, осуществляющие работы по обращению с взрывчатыми материалами, должны иметь лицензию. Требование по обязательному получению лицензии на деятельность по хранению, применению и производству взрывчатых материалов промышленного назначения устанавливает статья 12 Федерального Закона от 22.04.2011 № 99-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности» и Федеральный Закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности ОПО». Лицензирование деятельности, связанной с обращением взрывчатых материалов промышленного назначения осуществляется Центральным аппаратом Ростехнадзора.