
- •1.3. Аэродинамика природных вентиляционных сил глубоких карьеров
- •1 .4. Пути улучшения аэродинамики природных вентиляционных сил в карьерах
- •2. Основные требования и теоретические
- •2.1. Рабочая зона карьера как объект проветривания
- •2.2. Требования к системам искусственного проветривания карьеров
- •2.3. Обоснование объемов свежего воздуха, необходимого для разбавления вредностей
- •2.4. Обоснование требуемой подачи вентиляционных устройств, удаляющих загрязненный воздух за пределы карьера
- •3.1. Струйные способы и средства проветривания карьеров
- •3.2. Генерация искусственных осадков в атмосфере карьеров
- •3.3. Оценка аэродинамики и энергетики свободноструйной вентиляции карьеров
- •3.4. Трубопроводные вентиляционные системы глубоких карьеров
1 .4. Пути улучшения аэродинамики природных вентиляционных сил в карьерах
Повышение интенсивности проветривания ветром в карьерах прямо зависит от скорости ветрового потока, действующего над карьером. Поэтому поверхностные сооружения и отвалы следует удалять от карьера на значительное расстояние (не менее 8-10 размеров их высоты). Иначе определенный объем карьерного пространства окажется в зоне аэродинамической тени, где скорость ветра и, следовательно, эффективность аэрации существенно снижаются.
Улучшение аэродинамики поверхности карьеров за счет сооружений и отвалов, образующих конфузоры и ускоряющих ветровые потоки, должно осуществляться с учетом того, чтобы эти сооружения или отвалы не экранировали фланги карьера, потому что возрастание скорости и улучшение воздухообмена в зоне, непосредственно примыкающей к устью конфузора, может вызвать ухудшение проветривания фланговых зон карьера, попавших в аэродинамическую тень, что затруднит естественную аэрацию карьера в целом даже при наиболее благоприятном направлении ветрового потока.
На примере Коркинского карьера было установлено, что все сооружения, находящиеся на борту карьера, отрицательно влияют на естественный воздухообмен. При этом ликвидация отвала, стоящего на пути ветрового потока, привела к ощутимому улучшению проветривания карьера в целом.
Отсюда одним из путей улучшения аэродинамики поверхности, примыкающей к карьеру, является максимально возможное освобождение этой поверхности от различных сооружений, в том числе и отвалов. Конечно, при рациональном расположении отвалов, например при строительстве новых карьеров, в равнинной местности может быть получен ощутимый эффект, которым не следует пренебрегать.
На рис. 1.9 в качестве примера приведена схема рационального расположения поверхностных сооружений и отвалов, позволяющая достигать интенсификации проветривания карьера в целом при любом направлении ветра на поверхности. В качестве крыльев конфузора в этой схеме использованы корпуса обогатительной фабрики 1 и отвалы 2, торцевые части которых расположены от бровки карьера на расстояние /, равное 8-10 их высотам. При этом
24
въездная траншея 3 (что очень важно) ориентирована по направлению господствующих ветров.
Рис. 1.9. Схема рационального расположения поверхностных сооружений и отвалов
Немаловажным для повышения интенсивности естественного проветривания карьеров является также снижение объема зоны рециркуляции, которое может быть достигнуто уменьшением углов откоса бортов карьера за счет рациональной очередности отработки уступов. При вытянутой в плане форме карьера его большую ось следует по возможности ориентировать в направлении господствующих ветров, что также уменьшит объем рециркуляционной зоны.
Внутри карьеров интенсификация воздухообмена может быть произведена за счет ориентации траншей и съездов в направлении господствующих ветров. При проходке их с поверхности эти выработки могут служить воздухопроводящим каналом.
Активизация воздухообмена в карьерах возможна за счет создания направленных выходящих воздушных тепловых потоков в атмосфере карьеров с помощью группы наклонных тепловых источников, которые имеют небольшие перепады температур с окружающей средой. И. П. Резниченко предложена [2] конструкция установки низкотемпературного электронагрева в виде электронагревателей, расположенных на уступах карьера.
25
В
качестве источников тепла использованы
отработавшие свой ресурс резинотросовые
ленты типа РТЛ-2500, которые собраны в
секцию. Они крепятся на борту анкерами,
вбитыми в берму уступа.
Стальные тросы лент с помощью силового
кабеля подключаются
к источнику питания, в качестве которого
используется сварочный трансформатор
ТДС-1000-4 с выходным напряжением под
номинальной нагрузкой 35-45 В. Площадь
одной секции электронагревательного
устройства составляет 100 м".
Формирование низкоскоростного течения воздуха осуществляется за счет создания положительного градиента температур 5-12 °С между поверхностями ленточного нагревателя и примыкающими к ним слоями воздуха. Это и способствует интенсификации воздухообмена в карьере.
Следует отметить, что осуществление мероприятий по интенсификации природных вентиляционных сил в карьерах, как правило, связано с техническими трудностями и дополнительными материальными затратами (особенно на действующих карьерах). В то же время в периоды безветрия рассмотренные способы оказываются неэффективными. В связи с этим глубокие карьеры должны иметь эффективно действующие даже при самых неблагоприятных условиях системы их искусственной вентиляции. Касается это, в первую очередь, нижней части выработанного пространства, в которой наиболее вероятно образование застойных рециркуляционных зон и сосредотачивается основной технический персонал карьера. Следует добавить, что в руководящих документах недавнего прошлого (70-х годов XX века) однозначно указывалась необходимость искусственной вентиляции карьеров, в частности, при эксплуатации автомобильного транспорта начиная с глубин всего 70-100 м [9].
Выводы
Анализ факторов, влияющих на состав атмосферы карьеров, показывает, что к числу наиболее значимых относятся метеорологические и климатические, а также технологические процессы и конфигурация открытых горных работ (глубина карьера, форма, размеры в плане и углы откоса).
Определяющими факторами природных вентиляционных сил в карьерах являются энергия ветра и термическая энергия.
При переходе атмосферы карьера к изотермическому состоянию турбулентные процессы в ней затухают и вынос примесей из карьера сокращается (или прекращается), а выработанное пространство «запирается» задерживающим слоем воздуха. Это наиболее тяжелый, с точки зрения проветривания карьера, случай.
Помимо загазовывания в периоды длительных инверсий, как правило, наблюдается туманообразование и резко снижается видимость, что приводит к приостановке горных работ.
Для повышения температуры нижних слоев воздуха в сверх- и суперглубоких карьерах возможно использование глубинного тепла
Земли.
К числу наиболее вредно действующих на здоровье людей факторов в карьерах относится пыль, обладающая выраженным кумулятивным воздействием, а также альдегиды, оксиды азота и углерода.
Особенностью рабочих мест в карьерах (временной среды обитания человека) является то, что вредное воздействие производственных факторов усиливается по мере углубления карьеров. Рабочие места технического персонала карьеров могут быть отнесены к классу вредных и опасных условий труда первой и второй степеней.
Для глубоких карьеров чрезвычайно важно создание постоянно действующих систем искусственной вентиляции рабочих зон, исключающих содержание вредностей в воздухе выше ПДК и обеспечивающих хорошую видимость рабочих мест.
9. Повышение интенсивности ветрового проветривания карье ров возможно за счет улучшения аэродинамики поверхности карье ров: за счет сооружений и отвалов, образующих конфузоры и уско ряющих ветровые потоки.
10. Повышение интенсивности естественного (природного) про ветривания карьеров возможно также за счет уменьшения зоны ре циркуляции и ориентации траншей и съездов в направлении господ ствующих ветров.
П. Интенсификация воздухообмена в карьерах возможна и за счет создания восходящих воздушных тепловых потоков посредством установок низкотемпературного электронагрева, располагаемых на уступах карьера.
12. На примере разработки карьера «Удачный» очевиден значительный социально-экономический ущерб по причине отсутствия систем принудительной вентиляции рабочих зон глубоких и сверхглубоких карьеров.