2.2.4. Туманообразование
Туманообразование в карьерах вызывает уменьшение видимости и нарушает санитарные условия труда.
Туман образуется при наличии в воздухе водяного пара и достаточно сильном охлаждении в вечернее и ночное время, когда поверхность карьера интенсивно охлаждается при отдаче тепла.
2.3. Газовая динамика карьеров 2.3.1. Основные понятия
Газовая динамика в аэрологии карьеров – это раздел изучающий распространение газообразных примесей в их атмосфере.
Процессы переноса газов делятся на стационарные, характеристики которых не изменяются во времени, и нестационарные, изменяющиеся во времени.
Стационарные – это процессы переноса газов с постоянной интенсивностью (с обнаженных поверхностей карьера, подземных вод, при окислении или горении пластов, отвалов и т.п.), при неизменном аэродинамическом режиме атмосферы карьера (постоянные скорость ветра и температурная стратификация атмосферы карьера).
Нестационарные – это процессы переноса газов после ВР, процесс накопления газов в карьере при инверсиях и т.п.
Распространение газов в воздушном потоке происходит в процессе:
увлечения их движущимся воздухом;
молекулярного перемешивания с чистым воздухом;
турбулентного перемешивания.
52
В соответствии этими распространениями различают переносы газов:
конвективный;
молекулярный;
турбулентный.
Последние два называют молекулярной и турбулентной диффузией
(растеканием). Если одновременно с ними происходит и конвективный перенос, то их называют конвективный и молекулярный или конвективный и турбулентный переносы (диффузии).
Молекулярная диффузия – это взаимное проникновение молекул диффундирующих сред.
Турбулентная диффузия – обмен объемами. Она гораздо более интенсивнее молекулярной.
Конвективный перенос газа происходит в направлении движения потока воздуха и является основным, обеспечивающим вынос газообразных примесей их карьера.
Молекулярный и турбулентный переносы происходят во всех направлениях от источника газовыделения и способствуют уменьшению концентрации газа в воздухе.
При больших скоростях ветра в карьере преобладает конвективный перенос газа, а при термических конвективных движениях воздуха – турбулентный. При штилевой погоде и инверсионных состояниях атмосферы карьера преобладает молекулярный перенос газов.
Выделяющиеся в карьере газы по плотности могут существенно отличаться от плотности воздуха и могут способствовать диффузии (активные), например легкий газ метан, или сдерживать ее (пассивные), например СО2 и др.
Газы, поступающие в атмосферу карьера в виде свободной струи (выхлопные газы ДВС, труба ОФ и др.) распределяются в ее сечении неравномерно. Максимальная концентрация газов находится на оси струи.
2.3.2. Распространение газов из точечных и линейных источников
На рис. 2.3.2.1 показан факел газа от точечного источника, а на рис. 2.3.2.2 от линейного.
53
Рис. 2.3.2.1. Схема факела от точечного источника:
а – источник на поверхности уступа; б – источник на высоте h над поверхностью уступа
Угол раскрытия факела газа (фи) – основная характеристика интенсивности рассеивания газа. Чем он больше, тем меньше концентрация газа в воздухе. Величина его зависит от соотношения продольного (конвективного) и поперечного (турбулентного) потока газа.
Распространение газов происходит под действием различных сил: кинетической энергии взрыва, разности температур газов и окружающего воздуха, а также воздушных потоков, циркулирующих в во внутрикарьерном пространстве.
Рис. 2.3.2.2. Схема факела от линейного источника
54