книги из ГПНТБ / Куликов В.П. Проветривание угольных разрезов

заданию ИГД МЧМ СССР разработан рабочий про­ ект самоходной оросительно-вентиляционной установ­ ки ОВ-3 (рис. 41).

Техническая характеристика установки ОВ-3

Оросительно-вентиляционная установка ОВ-3 мон­ тируется на шасси автомобиля БелАЗ-540 и может быть использована для проветривания застойных зон

иподавления локальных очагов витающей пыли и растворимых газов (при одновременной работе винта

иоросительных форсунок), а также для очистки автодорог от свежевыпавшего снега (при работе вин­ та во время движения автомобиля).

Взимний период возможна замена водяного бака

игидромонитора специальным пескоразбрасывателем с соответствующей емкостью для сухого песка.

Затраты иа изготовление и эксплуатацию ороси­ тельно-вентиляционных установок ОВ-2 и ОВ-3 на Центральном железорудном карьере Гороблагодат­ ского РУ, отнесенные к стоимости 1 т руды, соответст­ венно составляют 0,38 и 0,59 коп., экономический эф­ фект от применения агрегатов в несколько раз пре­ вышает расходы на них.

Установки ОВ-1, ОВ-2 и ОВ-3, как и АИ-20 КВ, могут быть использованы для местного проветривания угольных и рудных карьеров с автомобильным транс­ портом.

Карьерная вентиляторная установка НК-12КВ

предназначена для общего проветривания открытых разработок, а также застойных зон объемом до 60—

70 млн. м3. В связи с большой высотой установки (8,8 м) она может быть использована преимуществен­ но как полустационарная.

121

Рис. 42. Карьерный вентилятор НК-12 КВ (ИГД Л4ЧМ СССР)

Вентиляторная установка НК-12КВ (рис. 42) включает тягач (па базе шасси автосамосвала БелАЗ-540) и прицеп с вентиляторной установкой [100]. На шасси тягача монтируется топливный бак. Для прицепа используется тележка крана МКП-50-6. Конструкция установки позволяет поворачивать дви­ житель воздуха в вертикальной плоскости на угол ±15° и создать таким образом восходящую или нис­ ходящую струю. Кроме того, установку можно под­ ключать к водопроводной магистрали для подачи воды на выход газовой турбины в количестве 80—100 м3/ч и создания мощной воздушно-водяной струи.

Перед работой ходовая тележка с вентилятором закрепляется колодками, подкладываемыми под ко­ леса. От бокового опрокидывания установка удержи­ вается выносными домкратами (аутригерами).

Техническая характеристика вентиляторной установки НК-12КВ

122

Конструкция карьерной вентиляторной установки НК-12КВ разработана ИГД МЧМ СССР (г. Сверд­ ловск) совместно с Гороблагодатским рудоуправле­ нием [95].

Передвижные вентиляторные установки на базе турбореактивных авиационных двигателей для созда­ ния воздушно-водяных струй. Для улучшения провет­ ривания после массовых взрывов на железорудном карьере НКГОКа с 1962 г. применяется эксперимен­ тальный образец вентиляционно-оросительной уста­ новки, разработанной сотрудниками КГРИ в содру­ жестве с работниками НКГОКа. В установке исполь­ зован турбореактивный двигатель ВК-1, который вместе с кабиной управления, поворотной площадкой, емкостью для топлива и системой шлангов смонти­ рован на ж.-д. платформе. Установка используется в комплексе с гидропоездом, состоящим из трех ж.-д. цистерн емкостью по 60 м3 и насоса производитель­ ностью 75 м3/ч, смонтированного на ж.-д. платформе. Вода от насоса гидропоезда подводится к соплу тур­ бореактивного двигателя по системе шлангов с пат­ рубками. При работе турбореактивного двигателя и насоса создается воздушно-водяная турбулентная струя, которая вовлекает в проветривание прилегаю­ щие массы воздуха.

Благодаря наличию в потоке пара и мелкодисперс­ ной воды витающая пыль осаждается и поверхность пород орошается на площади 0,5—0,8 га без измене­ ния направления струи. После массовых взрывов та­ кая струя очищает воздух от окислов азота [32, 35,36].

При применении вентиляционно-оросительной уста­ новки время простоев экскаваторов в дни массовых

123

Техническая характеристика установки

с двигателем BK-I

взрывов сократилось в 6—7 раз, продолжительность простоев на отдельных участках уменьшилась в 10 раз, простои всего карьера снизились в 2 раза!

При проветривании рабочих горизонтов в обычные дни уменьшается запыленность атмосферы, увеличи­ вается влажность и снижается температура воздуха.

На ЦГОКе смонтированы вентиляторная установ­ ка на тракторе С-80 с двигателем ВК-1 и две пере­ движные установки с двигателями РД-ЗМ для ЦГОКа и НКГОКа на ж.-д. платформах. Эти установки имеют оросительные устройства и кабину управления.

Вкарьерах установки должны работать в комплексе

сгидропоездами.

Воздушно-водяная струя представляет собой двух­ фазную струю. По Г. Н. Абрамовичу, закон измене­ ния скорости в двухфазной струе описывается сле­ дующим выражением:

Wa ~ aL

где Н7Т — скорость струи в центре рассматриваемого сечения, м/с; Wo — скорость в начальном сечении струи (на срезе сопла), м/с; а — коэффициент струк­ туры струи; L — расстояние от среза сопла до рас­ сматриваемого сечения струи, м; R '0— радиус сопла, м;

Xi — местная концентрация примеси в произвольной точке струи; Wn — начальная скорость примеси, м/с; Хо — начальная концентрация примеси.

В установках подача воды происходит вне сопла [61], поэтому выражение, характеризующее измене­ ние осевой скорости в струе, имеет вид:

124

Добавление примеси в значительном количестве вне сопла уменьшает осевую скорость струи. Это уменьшение в двухфазной среде незначительное. По­ этому для расчета- воздушно-водяной струи, которую можно принимать как газовую, следует пользоваться формулами, по которым рассчитывается свободная осесимметричная струя.

С. И. Луговский и В. М. Дубенюк считает, что на НКГОКе, имеющем глубину 120 м, при нормальной метеорологической обстановке эффективное проветри­ вание и обеспыливание всей рабочей поверхности могут быть обеспечены тремя-четырьмя вентилятор­ ными установками с авиационными двигателями ВК-1 или двумя установками с двигателями РД-ЗМ [61]. При проветривании только участков или блоков пос­ ле массовых взрывов достаточно двух вентиляторных установок с авиадвигателями ВК-1 или одной уста­ новки с авиадвигателем РД-ЗМ.

Недостаток установки с турбореактивным двига­ телем — некоторое поступление вредных примесей со струей в атмосферу карьера и на прилегающую к нему территорию.

Передвижная реактивная вентиляторная установ­ ка ПРВУ-РД-ЗМ. Институтом Унипромедь совместно с Башкирским медно-серным комбинатом (БМСК) разработана экспериментальная передвижная реак­ тивная установка ПРВУ-РД-ЗМ. Прототипом этой установки послужила тепловая машина ТМ-59 для очистки взлетно-посадочных полос от снега и льда, в которой применяется реактивный двигатель ВК-1.

Для передвижения установки реактивный двига­ тель РД-ЗМ смонтирован на шасси автомобиля ЯАЗ-210Е. Гидравлический подъемник позволяет устанавливать двигатель под углом до 30° к гори­ зонту.

.Пульт управления установкой смонтирован в ка­ бине автомобиля. Крепление двигателя производится телескопическими штангами. Вся установка при рабо-

125

те крепится шестью башмаками, подкладываемыми под колеса автомобиля. Топливная цистерна емкостью 10 м3 установлена на прицепе. Топливный иасос вра­ щается электродвигателем с аккумуляторным пи­ танием.

Вентиляторная установка получила название ПРВУ-РД-ЗМ и применяется для проветривания Спбайского меднорудного карьера с 1964 г.

Параметры газовой струи на выходе из сопла (па основном режиме работы двигателя равном 0,8 поми­ нального при скорости вращения 4200 об/мин) сле­ дующие:

Состав газовой струи на выходе из сопла по исследованиям ЦИАМ (17 февраля 1965 г ) для режима

РД-ЗМ определялся прибором ВН-48, исследования

126

Уровень шума при работе установки ПРВУ-РД-ЗМ характеризуется данными Московского института ги­ гиены труда им. Ф. Ф. Эрисмана, дБ:

По спектральному анализу шум является высоко­ частотным и интенсивным. Однако, учитывая, что ин­ тенсивность шума уменьшается по мере удаления от вентиляторной установки, а последняя работает толь­ ко периодически и сравнительно непродолжительное время, можно принять, что шум на работающих в карьере существенно не влияет.

Шумовые характеристики не превышают санитар­ ных норм при следующих расстояниях от двигателя: в направлении движения струи 55 м, со стороны вса­ сывающего тракта двигателя 5 м, в боковых направ­ лениях 5 м. Сибайскнй карьер имеет две такие уста­ новки, одна из них в зимнее время используется на очистке карьерных дорог от снега.

Продолжительность работы вентиляторной уста­ новки при проветривании застойной зоны в основном участке на нижнем горизонте карьера в каждом кон­ кретном случае зависит от движения воздуха на верх­ них горизонтах и направления ветра и колеблется от 15 мин до 2 ч, иногда более. Эффективность провет­ ривания в каждом конкретном случае различна.

При эксплуатации установок ПРВУ-РД-ЗМ на Учалинском меднорудном карьере [14] было установ­ лено, что во время температурной инверсии и ско­ рости ветра на поверхности менее 0,5 м/с проветри­ ваются отдельные участки и зоны карьера, при ско­ рости ветра от 0,5 до 1 м/с в большинстве случаев происходит полное удаление загрязненного воздуха. При штиле и мощном инверсионном слое вредные примеси поднимаются на некоторую высоту в виде купола, а после выключения установок медленно опускаются в нижнюю часть карьера или в виде об-

127

lJiic. 43. Распространение струи двигателя РД-ЗМ при проветри­ вании Сибайского медно-серного карьера (для визуализации про­

изведено ее задымление)

лака медленно блуждают в атмосфере' прилегающей к карьеру территории. Из графика (рис. 44) видно, что иногда содержание акролеина в атмосфере карь­ ера не удается довести до допустимой нормы. Однако применение установки для проветривания экономи­ чески оправдывается. За 1967 г. Сибайский карьер имел простои из-за загазованности всего 15 мин, а до применения установок и меньшей глубине карьера были более продолжительные простои.

Затраты на проветривание Сибайского медно-сер­ ного карьера реактивными двигателями характери­ зуются следующими данными. Число дней принуди­ тельного проветривания в год составляет 60—70. Ре­ активные установки могут быть использованы для орошения водой отбитой горной массы при экскава­ ции, подавления пыли и газов при взрывных работах и для очистки ж.-д. путей и автодорог при снежных заносах. Поэтому принимают продолжительность ра­ боты установки в году 150 дней.

На карьере имеются две вентиляторные установ­ ки, из них одна загружена на 40%. Их работа и за­ траты характеризуются следующими данными.

Общая сумма затрат на эксплуатацию двух уста­ новок составляет, руб.:

128

I р. 17 к. расходы эксплуатации вентиляторных уста­ новок незначительны и составляют 0,92% себестои­ мости 1 м3. Расходы, отнесенные к проветриванию,

поверхность (прЪстой 180 ч/год). Стоимость 1 ч про­ стоя карьера (по данным планового отдела Сибайского карьера) 1234 руб.

На карьерах Гайского ГОКа (карьер № 1 глуби­ ной 125 м, карьер № 2 глубиной 100 м) в штилевую погоду при скапливании большого количества отра­ ботанных газов применяется принудительное про­ ветривание.

Вентиляторная установка представляет собой тур­ бореактивный двигатель РД-ЗМ, установленный на автосамосвале КрАЗ-222. Чаще всего во время про­ ветривания ее устанавливают на высоте 40 м от дна карьера в 200 м от забоев. Обслуживают установку слесарь и машинист. Общие расходы на обслуживание составляют 780 руб. в месяц. Применение вентилятор­ ных установок сокращает время простоев, улучшает экономические показатели карьера. Недостатком при­ менения вентиляторных установок с турбореактивны­ ми двигателями является поступление выхлопных га­ зов вместе с воздушной струей в карьерное прост­ ранство и на прилегающую территорию.

Вентиляторная установка с винтом самолета ЯК-18. На одном из озокеритовых карьеров Средазнипроцветметом [40] проводились испытания вентиля­ торной установки по проветриванию рабочих мест в карьере.

Для создания воздушных струй был использован винт В-501Д от самолета ЯК-18, приводимый во вра­ щение электродвигателем. Агрегаты были смонтиро­ ваны на салазках. При испытании вентиляторную установку располагали на дне карьера глубиной 95 м, на расстоянии 75 м от экскаваторного забоя.

Техническая характеристика вентиляторной

$>0.50035

%0.00030

^O.OOOZ5

%

^ 0,00020

\10,00015

| 0,00010

10,00000

Рис. 44. Изменение содержания акролеина на дне Сибайского меднорудного карьера

130