Координаты аэродинамических характеристик рс - Qi венти­ляционной сети

рг = 0 Па	Qi, м3/с	0	25	50	75	100	125
	рс, Па	0	146	585	1316	2340	3656
рг = 200 Па	Qi, м3/с	0	25	50	75	100	125
	рс, Па	200	346	785	1516	2540	3856

Графический анализ параметров возможных рабочих режи­мов (рис. 4.16), Определяемых точками пересечения сетевых ха­рактеристик р_с – Q_i аэродинамическими характеристиками p - Q вентилятора ВОД-21 (приводимых на рис. 4.9), показывает, что оп­тимальные эксплуатационные параметры карьерной вентиляци­онной системы достигаются при установке лопаток на рабочих

Рис. 4.16. Параметры ожидаемого рабочего режима вентилятора ВОД-21 при вентиляции карьера через заданную трубопроводную сеть

колесах вентилятора под углом Ө= 45°. В этом случае ожидаемая подача воздуха составит Q_o = 103÷106 м³/с при давлении р_о = 2680÷2630 Па и КПД η_ц = 0,71÷0,7.

Требуемая мощность электропривода:

кВт, (4.10)

где k_p =1,15 — коэффициент резерва мощности.

Ориентировочные конструктивные и эксплуатационные пара­метры плавучей части вентиляционного трубопровода длиной L_т = 445 м можно определить следующим образом.

Согласно данным табл. 4.8 принимаем внешний диаметр на­дувного баллона D_н = 4,045 м при длине L₆ = 20,562 м и газовмещающем объеме V_б = 163,303 м³.

Количество баллонов в вентиляционном трубопроводе легче воздуха n_б = 20, а количество соединительных секций n_с = 21. Дли­на одной соединительной секции:

м. (4.11)

Объем гелия, требующийся для заполнения несущих оболочек трубопровода:

V_г = n_б • V_б = 20 ∙ 163,303 = 3266м³. (4.12)

При стоимости одного баллона сжатого гелия вместимостью 6 м³ примерно 500 руб. (на начало 2003 г.), затраты на первоначаль­ную заправку оболочек составляют около 272 тыс. руб.

Суточный расход гелия через оболочку несущих баллонов оп­ределяем по уравнению (4.7):

- при газопроницаемости оболочки b = 0,0001 м³/(м²∙сут):

Q_г = 0,0001 • 20 • π • [ 20,562 • (4,045 + 2,5)+ 0,5 • (4,045² – 2,5²) ]= 0,88 м³/сут;

- при газопроницаемости оболочки b = 0,003 м³/(м²-сут):

Q_г = 0,003 • 8773,482 = 26,32 м³/сут.

Суммарный вес оболочек несущих баллонов (без усилительных элементов) G_об = 1320÷1930 кгс при удельной массе 0,15÷0,22 кг/м². Проектная масса плавучего трубопровода М_т= 2800÷3000 кг.

Капитальные затраты на сооружение подобного вентиляцион­ного комплекса, с учетом доставки и монтажа оборудования и стро­ительства эллинга площадью 2÷2,5 тыс. м², составят примерно 18÷24 млн. руб.

Заключение

Проведенный анализ проблем нормализации воздухообменных процессов в карьерах и технических предложений по методам и средствам проветривания карьерных пространств показывает, что развитие аэрологии карьеров, как отрасли горной науки, разраба­тывающей основы проветривания открытых горных выработок, ста­новится все более актуальным. Это обусловлено тем, что во всем мире увеличивается глубина действующих карьеров, в районах ко­торых биосфера достигает критического состояния по уровню заг­рязненности и деградации.

В технологических пространствах глубоких и сверхглубоких карьеров вряд ли удастся полностью локализовать (исключить) вредные пылегазовые выбросы и выделения. Переход к безвзрыв­ной разработке горных пород и к видам транспорта, использую­щим электрическую энергию, не всегда возможен, требует боль­ших капитальных затрат и много времени на реконструкцию техно­логических комплексов карьеров. Поэтому основное внимание в монографии обращено на обоснование методов рационального воздействия на атмосферу глубоких карьеров и разработку прин­ципов совершенствования средств и схем искусственного провет­ривания карьеров с учетом нормализации атмосферы обширной прикарьерной зоны.

Многие годы к наиболее перспективным относили беструбные вентиляционные системы (БТВС). Однако многочисленные испы­тания в производственных условиях разнообразных БТВС пока не дали положительных результатов. Выяснилось, что их технические параметры недостаточны для полного проветривания глубоких ка­рьеров, а наращивание мощности установок или использование каскадных схем проветривания приводит к экономически неоправ­данным энергетическим затратам. Все это заставило вернуться к рассмотрению трубопроводных вентиляционных систем (ТВС). Приведенные в монографии результаты теоретических исследова­ний показали, что ТВС по сравнению с БТВС имеют во много раз более высокую энергетическую эффективность, обеспечивают га­рантированный приток свежего воздуха в заданную точку карьера независимо от метеорологической ситуации и дальности доставки воздуха при приемлемых значениях потребляемой мощности, снижают количество разбавляемых в пределах карьера вредностей и, как следствие, потребность атмосферы карьера в свежем воздухе. ТВС позволяют быстро изменять схему проветривания реверсиро­ванием потока в воздухопроводном канале и имеют целый ряд дру­гих преимуществ.

Однако преимущества ТВС в существующем традиционном исполнении не могут быть использованы в глубоких карьерах вслед­ствие таких их недостатков как стационарность и плохая совмес­тимость с технологией и процессами открытых горных работ. Жес­ткие трубопроводы большого диаметра требуют сооружения слож­ных переходов через многочисленные транспортные коммуника­ции карьера. Кроме того, зона их активного воздействия ограни­чена. Этих недостатков лишены принципиально новые способы и комплексы проветривания карьеров, включающие организацию воздухообмена между рабочими горизонтами и земной поверхно­стью по одному или нескольким гибким плавучим трубопроводам путем нагнетания или всасывания воздуха через нижние концевые части, перемещаемые по рабочим зонам карьера с помощью мо­бильных самоходных средств.

Карьерные вентиляционные системы, благодаря оснащению плавучими воздуховодами, приобретают новые качественные при­знаки, являются быстровозводимыми, отличаются высоким уров­нем надежности, безопасности, мобильности и технологичности.

Данная монография по существу очерчивает новое научное направление в создании аэростатических методов и средств ис­кусственной вентиляции глубоких карьеров, российский приори­тет которых защищен несколькими патентами РФ. Нельзя не заме­тить, что в идее оснащения ТВС аэростатическими плавучими воз­духопроводами проявляется объективный диалектический закон отрицания отрицания по формуле «возврат к старому (от БТВС к ТВС), но на новой прогрессивной основе».

По мнению авторов создание мобильных ТВС является перво­очередной задачей в аэрологии глубоких карьеров. Появление та­ких систем сделает возможной эффективную отработку полезных залежей открытым способом до глубин 850-1000 ми более. В то же время авторы не абсолютизируют предлагаемые конструкции мо­бильных трубопроводов. Их развитие — огромное поле деятель­ности и можно надеяться, что выдвинутые в монографии идеи и по­ложения явятся опорой в окончательном решении сложной пробле­мы нормализации атмосферы глубоких карьеров.