2.2. Требования к системам искусственного проветривания карьеров

При создании систем искусственного проветривания карьеров всегда предполагается параллельное выполнение традиционных мероприятий по улавливанию технологических вредностей, созда­нию экологически чистых технологий и техники, средств индиви­дуальной и коллективной защиты органов дыхания и т. д.

Системы искусственной вентиляции карьеров должны отве­чать следующим основным требованиям:

• обеспечивать бесперебойную работу всего технологического оборудования в карьере в течение периодов штилевой погоды и

поддерживать нормальные атмосферные условия в застойных зонах при недостаточной активности природных вентиляционных сил;

• обеспечивать максимальную эффективность подавления вред­ных примесей в пределах карьера и минимальное загрязнение воз­душного бассейна и территории, прилегающей к карьеру.

Механизмы искусственного воздействия на проветриваемый объем карьерного пространства в зависимости от принятой систе­мы вентиляции предусматривают либо разбавление вредностей до уровня ниже ПДК, либо удаление их за пределы карьерного про­странства, исключающее повторное попадание в карьер. Эти про­цессы могут протекать одновременно или раздельно во времени в различных системах аэрации (будут подробно рассмотрены ниже).

Очевидно, что бесперебойная работа возможна лишь в тех случаях, когда установившееся динамическое равновесие процес­сов поступления и удаления вредностей обеспечивает поддержание санитарных норм (содержание вредностей ниже уровня ПДК). При снижении скорости ветрового потока ниже уровня, гарантирующе­го это равновесие, или при наступлении штиля происходит посте­пенное накопление вредностей до опасного уровня, превышающего ПДК, и работа карьера должна быть приостановлена.

При этом допустимая продолжительность штилевого периода, которая не вызовет простоя карьера, может быть определена из вы­ражения

Г_доп=Г₃^тах(С_г-Со)/20, (2.6)

где V₃^max - максимально допустимый объем зоны загрязнения; C_g, Со -допустимая и начальная концентрации вредностей, мг/м ; EG -суммарная интенсивность выделения вредностей в проветриваемом объеме, мг/с.

Данное выражение справедливо только при условии, что вы­деляющиеся вредности распределяются в рассматриваемом объеме равномерно, например, при работе струйных вентиляционных ус­тановок в объеме F₃^max без выноса из него вредностей.

Следовательно, допустимое время накопления вредностей («аккумулирующая способность» атмосферы карьера) до опасного уровня зависит от гигиенических характеристик эксплуатируемого в карьере комплекса оборудования и от величины К₃^тах, которая, в свою очередь, зависит от общего объема карьера V_K и стадии веде-

33

н ия горных работ. В периоды строительства карьера горное обору­дование размещается по горизонтам примерно равномерно и вели­чина F₃^max соизмерима с общим объемом карьера. Как правило, то­гда карьер в проветривании не нуждается. Но по мере достижения карьером предельного контура, горные работы и оборудование по­степенно сосредотачивается на нижних горизонтах (3-4 уступа от дна карьера), а величина К₃^тах снижается до 3-16 % общего объема выработанного пространства карьера, что в большинстве случаев составляет величину порядка 2-10 - 10-10⁶ м . Конечно, в ряде слу­чаев на карьерах, имеющих большие размеры в плане, величина F₃^max может достигать и более значительных объемов.

Следует отметить, что весь объем карьера в проветривании не нуждается, поскольку эффективно действующая система вентиля­ции застойных зон глубокого (сверхглубокого) карьера с момента приведения ее в действие должна уменьшать загрязненный объем до полного его устранения. Конечно, при отсутствии системы ис­кусственного проветривания загрязнению может подвергнуться весь объем карьера, но это свидетельствует как раз о необходимо­сти создания таких систем.

Между процессами выделения и выноса вредных примесей при работе горнотранспортного оборудования в карьерах устанав­ливается динамическое равновесие, определяемое уравнением ба­ланса вредных примесей. Нарушение баланса при недостаточной аэрации приводит к накоплению вредных примесей и прекращению работы карьеров.

Баланс содержания вредных примесей в проветриваемом объ­еме описывается дифференциальными уравнениями (при условии равномерного распространения примесей в объеме V._s).

Из анализа процессов поступления и удаления вредностей следует, что в зависимости от характера загрязнения (эпизодиче­ского или непрерывного) и интенсивности выделения примесей мо­гут применяться два принципиально различных способа улучшения атмосферы рабочих зон глубоких карьеров:

• разбавление вредностей в пределах атмосферы карьерного пространства до уровня ниже ПДК;

• активный вынос образующихся вредностей за пределы карь­ерного пространства, исключающий их обратное попадание в карь­ер.

34

Первый способ может быть эффективен и достаточен при не­больших эпизодических загрязнениях или незначительной интен­сивности источников выделения вредностей. Второй способ обес­печивает бесперебойную работу карьеров при любой продолжи­тельности штилевых периодов, однако требует для себя более мощного вентиляционного оборудования и энергетических затрат.

При этом чрезвычайно важен вопрос о требуемой кратности воздухообмена в застойных зонах карьеров. Очевидно, что на при­нятую для промышленных объектов 3-4-часовую кратность ориен­тироваться в рассматриваемом случае не следует. Во-первых, это потребует очень крупного вентиляционного оборудования и соот­ветствующих капитальных вложений и эксплуатационных затрат, а во-вторых, в этом нет и технической целесообразности, так как ра­бочая зона карьера как объект проветривания принципиально отли­чается от замкнутых, четко ограниченных пространств, например цехов промышленных предприятий или подземных камер большого объема. Дело в том, что даже при сравнительно небольшой подаче вентиляторных установок в трубопроводных системах вентиляции за пределы карьера может быть удалено до 1100 кг пыли (без учета сопутствующих ядовитых газов) [12]. Отсюда вместо кратности воздухообмена в рабочих зонах карьеров целесообразнее ориенти­роваться на показатели интенсивности удаления из них вредностей. Выбор способа искусственного проветривания глубокого (сверхглубокого) карьера, а следовательно, и схемы вентиляции и вентиляционного оборудования должен осуществляться в каждом конкретном случае с учетом климатических условий района, интен­сивности ведения горных работ, геометрических параметров карье­ра, в том числе глубины и объема рабочей зоны и др.