2.1.5. Движение воздуха в карьере

Движение воздуха в карьере вызывается энергией ветра, термических сил, разностью статических давлений в карьере, факторами технологического характера.

Энергия ветра – это кинетическая энергия движущихся масс воздуха. Она является основным естественным фактором, обеспечивающим естественное проветривание карьера. Но с увеличением глубины карьера ее значение в естественном проветривании уменьшается. Эффективно карьер проветривается до глубины примерно в 200м.

47

Термические силы проявляются при подогреве или охлаждении отдельных объемов воздуха из-за чего плотность их становится отличной от плотности окружающей среды и при этом развивается выталкивающая сила.

Термическая сила зависит в первую очередь от инсоляции бортов и дна карьера. Она имеет второстепенное значение после ветровых сил в процессе проветривания карьера. В тоже время при сильном охлаждении воздуха в приземном слое она может значительно затруднить или даже приостановить естественное проветривание.

При различной освещенности солнцем отдельных зон внутрикарьерного пространства или воздействии ветра на один из бортов возникают небольшие разности статических давлений. Наличие этих разностей давлений вызывает потоки воздуха небольшой интенсивности от зон большего давления к зонам меньшего.

Значительные количества энергии могут выделяться в карьере от технологических процессов и в первую очередь при БВР. Воздух в карьере при взрыве получает мощный импульс, направленный вверх. Энергия этого импульса бывает достаточна для выноса за пределы карьера значительных количеств газов ВВ и пыли. Некоторое влияние на локальное состояние воздушной среды оказывают и гидромониторные струи.

Воздействие перечисленных сил приводит к пульсационному и поступательному движениям воздуха в атмосфере карьера. Вследствие этого турбулизация атмосферы карьера может быть как больше, так и меньше, чем на поверхности.

2.1.6. Схемы естественного проветривания карьеров

Карьер является частью земной поверхности, и воздухообмен в нем определяется в основном теми же факторами, т.е. скоростью ветра и распределением температуры в приземном слое воздуха.

При ветре с достаточно высокими скоростями в приземном слое, в карьере образуется либо свободная (рис. 2.1.6.1а), либо полуограниченная (рис. 2.1.6.1б) струя, которая обеспечивает эффективный вынос вредностей.

48

Рис. 2.1.6.1. Схемы проветривания карьера:

а – рециркуляционная; б – прямоточная

Свободная или рециркуляционная струя образуется при большом угле откоса борта карьера при разработке крутопадающих и наклонных месторождений. Эта струя образует обратную струю второго рода в зоне ОБСО и приводит к многократной циркуляции части воздуха в объеме карьера. Эта зона ОБСО называется застойной или мертвой, т.к. часть вредностей при рециркуляции будет возвращаться обратно в эту зону и со временем накапливаться в ней.

Схема проветривания с полуограниченной струей называется прямоточной, т.к. воздух в карьере движется в одном направлении и не имеет застойных зон. Эта схема встречается при разработке пологих и горизонтальных месторождений.

При отсутствии ветра или его малой скорости движение воздуха в карьере формируется под действием термических и объемных (тяжести, инерции и др.) сил.

Воздух в карьере подогревается дном, бортами под действием солнца, окислительных процессов, эндогенным теплом пород. Слои воздуха, прилегающие к подогреваемым поверхностям, становятся более легкими и поднимаются вверх, вынося вредности. Такая схема проветривания называется конвективной или переносной.

49

При морозах воздух становится более тяжелым и опускается на дно карьера. Такая схема движения воздуха называется инверсионной или перестановочной и вынос вредностей из карьера практически не происходит. Периоды инверсии на карьерах могут быть значительны по времени.

Кроме указанных четырех основных схем движения воздуха в карьере могут возникать различные их комбинации.