Снижение выбросов оксидов азота при проведении массовых взрывов на открытых горных работах

При ведении массовых взрывов на открытых горных работах возникает серьезная и в то же время требующая отдельного внимания горных специалистов проблема выделения токсичных газов, среди которых опасность представляют такие вещества, как оксиды азота (NOx), серы и углерода. Наибольшую угрозу для окружающей среды и работающего персонала из перечисленных газов представляет NOx. В этой связи задачей исследования являлось снижение концентрации оксидов азота, выделяющихся при проведении взрывных работ на карьерах. В рамках лабораторных исследований было проведено определение эффективности забоек, включающих в себя высокоактивные катализаторы, выполнена оценка эффективности данных забоек, рассмотрена возможность их применения в реальных производственных условиях. Из предлагаемых забоек была определена наиболее эффективная. Приведена схема забойки с исследуемыми составами, дана оценка изменения концентрации NOx при использовании высокоактивных катализаторов. Также был определен необходимый дисперсный состав катализатора, его процентное содержание в составе взрывчатого вещества. Для подтверждения результатов лабораторных исследований была проведена апробация в реальных производственных условиях. Выполнено сравнение концентрации NOx при использовании стандартного чистого вещества и взрывчатого вещества с добавлением катализатора, а также сравнение полученных результатов с предельно допустимыми значениями.

Бабкин Р. С., Кольвах К. А., Барабошкин И. А. Снижение выбросов оксидов азота при проведении массовых взрывов на открытых горных работах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 2. – С. 16–27. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2025_2_0_16.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (FSRW-2023-0002 Фундаментальные междисциплинарные исследования недр Земли и процессов комплексного освоения георесурсов).

Бабкин Руслан Сергеевич¹ — канд. техн. наук, доцент, директор Центра довузовских и специальных программ, e-mail: Babkin_RS@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-6211-7261,
Кольвах Константин Андреевич¹ — канд. техн. наук, ассистент кафедры, e-mail: Kolvakh_KA@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-0145-9465,
Барабошкин Илья Андреевич¹ — студент, e-mail: ilandr9@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0005-1562-9439,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Кольвах К.А., e-mail: Kolvakh_KA@pers.spmi.ru.

1. Фомин С. И., Говоров А. С. Обоснование сценарного подхода к определению границ карьеров с учетом стохастического характера исходных данных // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2023. — № 5. — С. 70—78. DOI: 10.21440/0536-1028-2023-5-70-78.

2. Ковальский Е. Р., Конгар-Сюрюн Ч. Б., Петров Д. Н. Проблемы и перспективы внедрения многостадийной выемки руды при отработке запасов калийных месторождений // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 2. — С. 349—364. DOI: 10.21177/199845022023-15-2-349-364.

3. Глебова Е. В., Волохина А. Т., Вихров А. Е. Оценка эффективности управления культурой производственной безопасности в компаниях ТЭК // Записки Горного института. — 2023. — Т. 259. — С. 68—78. DOI: 10.31897/PMI.2023.12.

4. Коршунов Г. И., Спицын А. А., Баженова В. А. Разработка способа снижения выделения респирабельной фракции пыли в атмосферу разреза за счет рекультивации пылящих источников // Безопасность труда в промышленности. — 2022. — № 6. — С. 27—32.

5. Baranowski P., Kucewicz V., Pytlik M., Małachowski J. Shock-induced fracture of dolomite rock in small-scale blast tests // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2022, vol. 14, no. 6, pp. 1823—1835. DOI: 10.1016/j.jrmge.2021.12.022.

6. Чеботарев А. Г., Гибадулина И. Ю., Горячев Н. С. Загрязнение рудничной атмосферы при использовании самоходного оборудования с дизельным приводом и мероприятия по ее нормализации // Горная промышленность. — 2019. — № 2(144). — C. 74—76. DOI: 10.30686/16099192-2019-2-144-74-76.

7. Miao Y., Zhang Y., Wu D., Li K., Yan X., Lin J. Rock fragmentation size distribution prediction and blasting parameter optimization based on the muck-pile model // Mining, Metallurgy & Exploration. 2021, vol. 38, pp. 1071—1080. DOI: 10.1007/s42461-021-00384-0.

8. Козырев С. А., Власова Е. А. Газовая вредность взрывчатых веществ, применяемых в горнодобывающей промышленности // Горная промышленность. — 2021. — № 5. — C. 106—111. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-5-106-111.

9. Смирняков В. В., Родионов В. А., Смирнякова В. В., Орлов Ф. А. Влияние формы и размеров пылевых фракций на их распределение и накопление в горных выработках при изменении структуры воздушного потока // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 71—81. DOI: 10.31897/PMI.2022.12.

10. Yastrebova K. N., Chernobay V. I., Moldovan D. V. Estimation of rock mass by the ultrasonic method for determining the degree of inhomogeneity // Test Engineering and Management. 2020, no. 83, pp. 6792—6796.

11. Виноградов Ю. И., Хохлов С. В., Зигангиров Р. Р., Мифтахов А. А., Суворов Ю. И. Оптимизация удельных энергозатрат на дробление горных пород взрывом на месторождениях со сложным геологическим строением // Записки Горного института. — 2024. — Т. 266. — С. 231—245.

12. Семин М. А., Исаевич А. Г., Трушкова Н. А., Бублик С. А., Казаков Б. П. К вопросу о расчете распространения вредных примесей в системах горных выработок // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 2. — C. 82—93. DOI: 10.15372/ FTPRPI20220208.

13. Guo Q., Wang Y., Yang S., Xiang Z. A method of blasted rock image segmentation based on improved watershed algorithm // Scientific Reports. 2022, vol. 12, no. 1, article 7143. DOI: 10.1038/ s41598-022-11351-0.

14. Маринин М. А., Евграфов М. В., Должиков В. В. Производство взрывных работ на заданный гранулометрический состав руды в рамках концепции «mine-to-mill»: современное состояние и перспективы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332. — № 7. — С. 65—74. DOI: 10.18799/24131830/2021/7/3264.

15. Sanchidrián J. A., Segarra P., Ouchterlony F., Gómez S. The influential role of powder factor vs. delay in full-scale blasting: a perspective through the fragment size-energy fan // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2022, vol. 55, no. 5, pp. 4209—4236. DOI: 10.1007/ s00603-022-02856-1.

16. Banasiewicz A., Wroblewski A., Gola S. Preliminary sources identification of nitric oxide (NO) emissions in underground mine // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 942, no. 1, article 012019. DOI: 10.1088/1755-1315/942/1/012019.

17. Hodson M. E., Mahmuda Islam, Matty Metcalf, Amy C. M. Wright Amendments of waste ochre from former coal mines can potentially be used to increase soil carbon persistence // Applied Geochemistry. 2023, vol. 151, article 105618. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2023.105618.

18. Воронин С. С., Роева Н. Н., Зайцев Д. А., Рябинкина В. Д., Хлопаев А. Г., Хусаинов И. Р. Организация наблюдений за качеством атмосферного воздуха с учетом требований законодательства РФ // Проблемы региональной экологии. — 2022. — № 2. — С. 38—42. DOI: 10.24412/1728323X-2022-2-38-42.

19. Sverchkov I. P., Matveeva V. A., Chukaeva M. A. Determination of carbon, oxygen, hydrogen and nitrogen content in coals using WDXRF scattering spectra // Spectrochimica Acta. Part B — Atomic Spectroscopythis. 2023, no. 207, article 106738. DOI: 10.1016/j.sab.2023.106738.

20. Ostrom N. E., Ostrom P. H. Mining the isotopic complexity of nitrous oxide: a review of challenges and opportunities // Biogeochemistry. 2017, vol. 132, pp. 359—372. DOI: 10.1007/s10533-0170301-5.

21. Мешков А. А., Коршунов Г. И., Кондрашева Н. К., Еремеева А. М., Серегин А. С. Способ снижения загрязненности воздуха рабочих зон угольных шахт вредными выбросами дизелевозов // Безопасность труда в промышленности. — 2020. — № 1. — С. 68—72. DOI: 10.24000/04092961-2020-1-68-72.