3.4. Трубопроводные вентиляционные системы глубоких карьеров

Так же как и в практике вентиляции подземных рудников, трубопроводные системы проветривания карьеров могут быть вса­сывающие, нагнетательные и нагнетательно-всасывающие (комби­нированные).

В основе всасывающих трубопроводных вентиляционных сис­тем (ТВС) лежит удаление (отсос) загрязненного воздуха застойных зон карьеров по специальным трубопроводам или горным выработ­кам за пределы карьерного поля. Трубопроводы диаметром 1-5 м могут быть стационарные, прокладываемые либо по нерабочим бортам карьера, либо в одной траншее с рельсовым путем карьер­ных наклонных канатных подъемных установок [18, 19, 20, 21], или гибкие мобильные «плавучей» конструкции [12]. В качестве источ-

ника тяги могут использоваться обычные шахтные осевые или цен­тробежные вентиляторы, устанавливаемые стационарно на опреде­ленном расстоянии от борта карьера.

Главным преимуществом всасывающих систем аспирации за­стойных зон глубоких карьеров является надежное удаление за­грязненного воздуха из нижней части карьеров. При этом обратное, даже незначительное попадание его в карьерное пространство мо­жет быть полностью исключено. Таким образом, проблема провет­ривания застойных зон глубоких карьеров при использовании вса­сывающих систем может быть полностью решена.

Экспериментальные исследования аэродинамики трубопро­водного (всасывающего) способа проветривания застойных зон глубоких карьеров были выполнены на кафедре горной механики Свердловского горного института ещё в 70-х годах XX века [22, 23]. Исследования проводились на примере Центрального карьера ГБРУ методом физического моделирования при соблюдении дина­мического подобия процессов и учёте особенностей движения те­кучего в сходящемся диффузоре, каким является пространство карьера. Объем подверженной загрязнению рабочей зоны рассмат­ривавшегося карьера составлял 2,5x10⁶ м . Результаты эксперимен­тов позволили установить высокую эффективность всасывающего трубопроводного способа вентиляции застойных зон глубоких карьеров. Для указанного объекта достаточной величиной подачи стационарной всасывающей установки оказалось 250 м /с. Свое­временное включение такой установки в работу позволяет не до­пустить накопления вредных примесей выше допустимых концен­траций при условии создания равномерного движения воздуха к всасывающим устройствам трубопроводов по всей площади сече­ния застойной зоны карьера.

План модели Гороблагодатского карьера приведен на рис. 3.7.

Модель карьера имела геометрические размеры, уменьшенные в 300 раз по сравнению с натурой, и внутреннюю конфигурацию, соответствующую натуре.

Рассматривая карьерное пространство как продолжение вса­сывающей линии вентиляторной установки, можно представить движение текучего в нем как напорное.

Из уравнения движения Навье-Стокса и неразрывности пото­ка следует, что идентичность процессов движения в двух подобных системах при напорном движении определяется равенством крите-

риев Эйлера и Рейнольдса, из которых критерий Рейнольдса явля­ется определяющим.

Слиб |

Рис. 3.7. План модели Гороблагодатского карьера:

• - точки отбора проб; А,В,С,~ всасывающие трубопроводы

Методика проведения эксперимента заключалась в следую­щем. В нижней части заполненной водой модели карьера с помо­щью раствора анилинового красителя концентрацией 100 мг/л соз­давалась зона загрязнения, соответствующая принятой зоне натуры.

При помощи насоса производилась откачка загрязненной воды по трубопроводам А, В, С (рис. 3.7) имеющим сменные насадки, со дна модели в течение времени, соответствующего часу работы на­турной вентиляторной установки.

Одновременно с откачкой через расчетные промежутки вре­мени производился отбор проб в семи точках зоны загрязнения, расположенных на различных уровнях от дна на уступах и на вы­ходе из нагнетательной линии (точки I—VII).

Результаты экспериментов приведены на рис. 3.8, из которого следует, что характер изменения концентрации красителя для всех семи контролируемых точек в нижней части карьера практически идентичен.