Методологический подход к оценке взрывопожароопасных свойств сульфидсодержащих полиметаллических руд

Рассматривается методологический подход к экспресс-оценке токсикологических и взрывопожарных (эндогенных) опасностей в процессе ведения горнопроходческих работ, связанных с добычей сульфидной полиметаллической руды, содержащей, прежде всего, химически связанные мышьяк и серу, без применения наукоемкого материально-технического обеспечения и высококвалифицированного научно-технического персонала. Дается краткий обзор проблематики возникновения токсикологических и взрывопожарных опасностей, возникающих в процессе ведения горнопроходческих работ, связанных с добычей таких руд. Показано, что, несмотря на все принимаемые меры и действия по профилактике возникновения токсикологической, эндогенной и взрывной опасностей (взрыв сульфидной пыли), возникающих в процессе добычи данных руд, проблема экспресс-оценки опасных свойств породной массы является актуальной. Цель статьи: проанализировать методы, которые могут быть применены в качестве экспрессметодов оценки опасных свойств рудных материалов при их непосредственной добыче в руднике и предложить варианты, как тот или иной экспресс-метод может быть реализован компанией, осуществляющей добычу полиметаллических руд, непосредственно в забое или в кратчайшие сроки без использования высоконаучного оборудования. Из рассматриваемых в статье экспресс-методов большее внимание уделено методу экспериментального определения группы негорючих твердых веществ и материалов и энергодисперсионному рентгенофлуоресцентному методу.

Родионов В. А., Карпов Г. Н., Лейсле А. В. Методологический подход к оценке взрывопожароопасных свойств сульфидсодержащих полиметаллических руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6—1. — С. 198—213. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_198.

Исследование выполнено за счет субсидии на выполнение государственного задания в сфере научной деятельности на 2021 год № FSRW-2020-0014.

Родионов Владимир Алексеевич — канд. техн. наук, доцент кафедры безопасности производств, https://orcid.org/0000-0003-2398-5829 Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия, e-mail: Rodionov_ VA@pers.spmi.ru;
Карпов Григорий Николаевич — канд. техн. наук, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых https://orcid.org/0000-0002-3763-2701, СанктПетербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия, e-mail: Karpov_GN@pers.spmi.ru;
Лейсле Артем Валерьевич — канд техн. наук, доцент кафедры безопасности производств, https://orcid.org/0000-0002-2937-268X Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия, e-mail: Leisle_AV@ pers.spmi.ru.

Родионов Владимир Алексеевич, e-mail: Rodionov_VA@pers.spmi.ru.

1. Magomet R., Zhikharev S., Maltsev S., Norina N. Method of rapid assessment of sulfide sulfur content in host rocks // E3S Web of Conferences. 2021, vol. 244, 04009. DOI: 10.1051/e3sconf/202124404009.

2. Gartman A., Findlay A. J., George W. Luther III Nanoparticulate pyrite and other nanoparticles are a widespread component of hydrothermal vent black smoker emissions // Chemical Geology. 2014, vol. 366, pp. 32–41. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2013.12.013.

3. Zhang W. D. In-situ pyrite trace element and sulfur isotope characteristics and metallogenic implications of the Qixiashan Pb-Zn-Ag polymetallic deposit, Eastern China // Ore Geology Reviews. 2022, vol. 144, pp. 30–63. DOI: 10.1016/j. oregeorev.2022.104849.

4. Ayupova N., Melekestseva I., Maslennikov V., Sadykov S. Mineralogy and geochemistry of clastic sulfide ores from the Talgan VHMS deposit, South Urals, Russia: Signatures of diagenetic alteration // Ore Geology Reviews. 2022, vol. 144. DOI: 10.1016/j. oregeorev.2022.104839.

5. Vikentyev I. V., Belogub E. V., Novoselov K. A., Moloshag V. P. Metamorphism of volcanogenic massive sulphide deposits in the Urals // Ore Geology Reviews. 2017, vol. 80, pp. 30–63. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2016.10.032.

6. Prodan M., Lupu L-A., Ghicioi E., Nalboc I., Szollosi-Mota A. Pyrophoric sulfides influence over the minimum ignition temperature of dust cloud // AIP Conference Proceedings. 2017, vol. 1918, 020001. DOI: 10.1063/1.5018496.

7. Рыльникова М. В., Митишова Н. А. Методика исследований взрывоопасности убогосульфидных руд при подземной отработке колчеданных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 9. — С. 41–51. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09—0-41—51.

8. Родионов В. А., Турсенев С. А., Скрипник И. Л., Ксенофонтов Ю. Г. Результаты исследования кинетических параметров самовозгорания каменно-угольной пыли // Записки Горного института. — 2020. — Т. 246. — С. 617–622. DOI:10.31897/ PMI.2020.6.3.

9. Жихарев С. Я., Родионов В. А., Пихконен Л. В. Исследование технологических свойств и показателей взрывопожароопасности каменноугольной пыли инновационными методами // Горный журнал. — 2018. — № 6. — С. 45–49. DOI:10.17580/ gzh.2018.06.09.

10. Dmitrievich R. M., Alekseevich R. V., Borisovich S. V. Methodological approach to issue of researching dust-explosion protection of mine workings of coal mines // International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET). 2019, vol. 10, iss. 2, pp. 1154–1161, Article ID: IJCIET_10_02_112.

11. Carson P., Mumford C. Hazardous Chemicals Handbook. Port Sunlight UK. 2021, 608 p. Available at: URL: https://rushim.ru/books/labtechnika/hazardous-chemicalshandbook.pdf (accessed on 21.12.2021).

12. Bartlett H. Best Practice in African Mining // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2014, vol. 11, no. 1, pp. 77–83.

13. Vaughan D. J. Sulfides. Encyclopedia of Geology (Second Edition), Academic Press, Oxford, 2021, pp. 395–412. DOI: 10.1016/B978—0-12—409548—9.02903—1

14. Haoyuan Dai, Jianchun Fan Experimental study on ignition mechanisms of wet granulation sulfur caused by friction // Journal of Hazardous Materials. 2018, vol. 344, pp. 480–489. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.10.056.

15. Pan Ya., Spijker Ch., Raupenstrauch H. CFD modeling of particle dispersion behavior in the MIKE 3 apparatus // Alexandria Engineering Journal. 2022, vol. 61, iss. 12, pp. 9305–9313. DOI: 10.1016/j.aej.2022.03.039.

16. Kazanin O., Sidorenko A., Drebenstedt C. Intensive underground mining technologies: Challenges and prospects for the coal mines in Russia // Acta Montanistica Slovaca. 2020, vol. 26 (1), pp. 60–69. DOI: 10.46544/AMS.v26i1.05.

17. Ермолаев А. И., Тетерев Н. А. Анализ исследований в области взрывов пыли и их предупреждения на подземных рудниках // Известия вузов. Горный журнал. — 2015. — № 8. — С. 75–80.

18. Горинов С. А., Маслов И. Ю. Возгорание пылевоздушных смесей под действием ударных воздушных волн при подземной добыче колчеданных руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — №12 (специальный выпуск 33). — С. 13–22. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-12—33—13—22.

19. Горинов С. А., Маслов И. Ю. Физико-математическая модель разогрева сульфидосодержащего включения в аммиачно-селитренное ВВ // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 12 (специальный выпуск 33). — С. 3—12. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-12—33—3-12.

20. Рыльникова М. В., Радченко Д. Н., Митишова Н. А. Исследование условий и механизма взрыва пылевоздушных смесей в горных выработках при подземной разработке колчеданных месторождений // Научные основы безопасности горных работ: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. — М.: ИПКОН РАН. — 2017. — С. 199–206.

21. Вах А. С., Авченко О. В., Гвоздев В. И., Горячев Н. А., Карабцов А. А., Вах Е. А. Минералы Pb-As-Sb-S и Cu-Pb-As-Sb-S систем в рудах золото-полиметаллического месторождения «Березитовое» (Верхнеe Приамурьe, Россия) // Геология рудных месторождений. — 2019. — Т. 61. — № 3. — C. 64–84. DOI: 10.31857/S0016—777061364— 84.

22. Kornev A. V., Korshunov G. I., Kudelas D. Reduction of Dust in the Longwall Faces of Coal Mines: Problems and Perspective Solutions // Acta Montanistica Slovaca. 2021, vol. 26 (1), pp. 84–97. DOI: 10.46544/AMS.v26i1.07.

23. Харитонов И. Л., Терёшкин А. И., Корнев А. В., Коршунов Г. И., Корнева М. В. Разработка мероприятий по улучшению пылевой обстановки в очистных забоях угольных шахт // Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 12. — С. 53–59. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-12—53—59.

24. Романченко С. Б., Нагановский Ю. К., Корнев А. В. Инновационные способы контроля пылевзрывобезопасности горных выработок // Записки Горного института. — 2021. — Т. 252 (6). — С. 927–936. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.14.