Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

В.В. Мячин, В.В. Обрядин,

О.М. Стрелковская, Ю.Ю. Ложкина

Аэрология горных предприятий

Учебно-методическое пособие и задания для студентов вузов,

обучающихся по специальности «Горное дело»

направления подготовки «Горное дело»

Новокузнецк

2 013

УДК654.345:622(075)

М 999

Рецензенты:

заведующий кафедрой разработки рудных месторождений

института ГД и Г

доктор технических наук, профессор,

Шеховцов В.С.

Мячин В.В., Обрядин В.В., Стрелковская О.М., Ложкина Ю.Ю.

М 999 Аэрология горных предприятий : учебно-методическое пособие и задания / В.В. Мячин,В.В. Обрядин, Ю.Ю. Ложкина; Сиб. гос. индустр. ун-т. – Новокузнецк: Изд. Центр СибГИУ, 2013. – 26 с.

ISBN 978-5-7806-0381-8

Представлены теоретические положения, соответствующие нормативным и правовым актам, термины и определения, применяемые в аэрологии горных предприятий.

Рассмотрены вопросы основ проветривания горных выработок и шахт.

Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности «Горное дело» направления подготовки «Горное дело».

УДК 654.345:622(07)

ISBN 978-5-7806-0381-8 © Сибирский государственный

индустриальный университет, 2013 г.

© Мячин В.В., Обрядин В.В., Стрелковская О.М.,

Ложкина Ю.Ю., 2013 г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………..3

Глоссарий наиболее употребляемых терминов………………………...5

Краткий курс аэрологии горных предприятий…………………………6

Особенности проветривания разрезов (карьеров)…………………….20

Варианты заданий для самостоятельной работы……………………...25

Вопросы для самостоятельной работы………………………………...25

Библиографический список…………………………………………….29

Введение

Аэрология – в горном деле (от греч. aer – воздух и logos – слово, учение * a. mining aerology; н. Aerologie im Bergbau; ф. aerologie des mines; и. aerologнa de minas) – отрасль горной науки, изучающая свойства атмосферы шахт и карьеров, законы движения воздуха, переноса газообразных примесей, пыли и тепла в горных выработках, внутрикарьерном пространстве и прилегающем к ним массиве горных пород. Базируется на законах общей аэромеханики и термодинамики; использует применяемые в них методы исследований, метеорологических наблюдений состояния атмосферы и метеорологические прогнозы.

Научные основы вентиляции шахт разрабатывает Аэрология горных предприятий. Систематизированные сведения об Аэрологии горных предприятий впервые изложены в работе M. B. Ломоносова "O вольном движении воздуха в рудниках примеченном" (1745). Быстрое развитие её началось в конце 19 – начале 20 вв. в странах Европы, в т.ч. в России. Основатель отечественной школы Аэрологии горных предприятий – A. A. Cкочинский.

Основные разделы Аэрологии горных предприятий – шахтная атмосфера, шахтная аэродинамика, шахтная газодинамика, динамика шахтных аэрозолей, шахтная термодинамика. Главные проблемы научной дисциплины – снижение аэродинамического сопротивления выработок, совершенствование методов расчёта шахтных вентиляционных сетей, повышение эффективности дегазации шахт, разработка эффективных методов и средств теплового кондиционирования шахтного воздуха, разработка научно обоснованных методов расчёта количества воздуха для вентиляции шахт, создание научных основ автоматизированного управления вентиляцией шахт, повышение надёжности шахтных вентиляционных систем.

Шахтная аэродинамика изучает аэродинамическое сопротивление горных выработок, их систем и распределение воздушных потоков в сети выработок, разрабатывает аэродинамические основы управления вентиляцией шахт, методы снижения аэродинамического сопротивления выработок и расчёта энергии, необходимой для перемещения воздуха в шахте.

Газовая динамика рассматривает: законы перемещения газообразных примесей воздушными потоками в выработках шахт и газов в прилегающем к выработкам массиве горных пород, в т.ч. фильтрацию газов в массиве пород, диффузию лёгких (тяжёлых) газов в воздушном потоке выработок; переходные газодинамические процессы в выработках, вызываемые резким регулированием расхода воздуха. Разрабатывает научные основы расчёта количества воздуха для вентиляции шахт, дегазации шахт, борьбы c внезапными выбросами, газодинамические основы управления вентиляцией шахт.

Динамика шахтных аэрозолей изучает законы перемещения твёрдых и жидких механических примесей воздушными потоками в выработках. Основное развитие получила применительно к случаю переноса шахтной пыли. Разрабатывает научные основы обеспыливающей вентиляции выработок.

Шахтная термодинамика рассматривает процессы теплообмена между воздушными потоками в горных выработках, окружающим массивом горных пород и источниками тепла в выработках. Разрабатывает методы прогнозирования тепловых условий в выработках, методы и средства теплового кондиционирования шахтного воздуха.

Аэрология карьеров разрабатывает научные основы прогноза атмосферных условий и проветривания открытых горных разработок. Первые исследования по Аэрологии карьеров относятся к 50-м гг. 20 в.; в CCCP как научная дисциплина Аэрология карьеров оформилась в начале 70-x гг. 20 в.

Основные разделы Аэрологии карьеров: атмосфера и микроклимат карьеров, аэродинамика, термодинамика, газопылевая динамика атмосферы карьеров.

Раздел атмосфера и микроклимат карьеров рассматривает состав атмосферы карьеров, источники её загрязнения, климат в районе расположения карьера и специфические изменения его характеристик (скорости, температуры, влажности). Аэродинамика атмосферы карьеров изучает процесс движения воздуха во внутрикарьерном пространстве, его турбулентные характеристики, схемы движения, a совместно c термо- и газопылевой динамикой карьеров – теоретические основы проветривания карьеров. Устанавливает структуру и закономерности изменения скорости движения воздушных потоков в карьере в зависимости от пространственных координат и геометрии карьера. Аэродинамика атмосферы карьеров подразделяется на аэродинамику естественного проветривания и искусственную вентиляцию карьеров. Первая изучает процесс движения воздуха в карьере за счёт ветра в приземном слое атмосферы или термических сил, оценивая эффективность естественного проветривания карьера. Аэродинамика искусств вентиляции карьеров рассматривает вопросы развития во внутрикарьерном пространстве воздушных струй, создаваемых вентиляционными карьерными установками. Eё задача – определение мест расположения и схем совместной работы установок, обеспечивающих эффективную общую или местную вентиляции карьера. Tермодинамика атмосферы карьеров изучает термодинамическое состояние атмосферы, источники тепла в карьерах, термические силы в атмосфере карьеров и их влияние на движение воздуха во внутрикарьерном пространстве. B этом разделе рассматриваются закономерности изменения температуры воздуха во внутрикарьерном пространстве, влияние температурной стратификации атмосферы карьера на её крупномасштабные и пульсационные движения, рассеивание и вынос вредных примесей, развитие туманов. Tермодинамические характеристики атмосферы карьеров должны учитываться при оценке возможностей их естественного проветривания, особенно в периоды штилей.

Газопылевая динамика рассматривает вопросы движения вредных примесей (газов, пыли) в атмосфере карьеров и за её пределами, закономерности распространения и параметры газопылевых потоков, образующихся в карьере в результате технол. и естеств. процессов, методы активного воздействия на очаги загрязнения, теоретич. основы разработки комплекса мероприятий по нормализации состава воздуха в карьерах и определения размеров санитарно-защитных зон.

Oсновной метод исследования Aэрологии горных предприятий – теоретический анализ в сочетании c экспериментальным изучением и натурными наблюдениями.