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

т. е. 2 вентиляторные установки ПВУ-6.

Как видим, выполняется условие (79). Следовательно, можно рассчитывать, что принятое число вентиляторных установок—4 окажется достаточным для разбавления выделяющейся в раз­ резе СО чистым воздухом. Причем ее концентрация в соответ­ ствии с расчетом не должна превышать

сд 0,0016

0,0004%.

R 4

Уменьшать число вентиляторных установок не следует как из условий создания направленного движения воздуха в застойной зоне (по дальнобойности струй вентиляторных установок и макси­ мальному снижению возможных рециркуляций), так и в связи с отсутствием опыта эксплуатации ПВУ-6, что требует иметь повышенный запас надежности ' расчета на непредвиденные обстоятельства. Промышленные испытания установок ПВУ-6 на Коркинском разрезе в последующем позволят проверить н уточ­ нить предлагаемый метод расчета принудительного проветривания открытых разработок.

Выполненные экспериментальные исследования дают возмож­ ность уже в настоящее время ставить вопрос о проветривании Коркинского разреза установками ПВУ-6.

Предложенный метод расчета проветривания раз­ резов установками ПВУ-6 может быть применен и к другим установкам, создающим слабонаклонные (до а=204-30°) и горизонтальные затопленные струи. Для этого найдем в общем виде уравнение, выражающее процесс принудительного проветривания, в которое входили бы основные параметры, характеризующие затопленную струю той или иной вентиляторной установки.

В соответствии со «старой» теорией свободной струи Г. Н. Абрамовича [1], которая хорошо под­ тверждается экспериментальными данными [85], ко­ личество воздуха, проветривающего объем V, в струях на расстоянии L от начального сечения подсчитыва­ ется по формуле'

201

203

Рис. 82. Значения коэф­ фициента эффективности ■проветривания k, отне­ сенного к производитель­ ности вентиляторных установок СВОУ-1 в на­ чальном сечении струи, при различном их числе:

установок; 4 — шесть уста-' новок; 5 — семь установок

ния в натурных условиях. В первом приближении ко­ эффициент ухудшения параметров струи может прини­ маться /гу = 0,946. Коэффициент ky вводится в расчеты после того, как по формуле (32) будет определена максимальная дальнобойность струи Lmax. При на­ хождении Lmax среднюю по площади поперечного се­ чения скорость v' в уравнении (32) для слабонагре­ тых в начальном сечении струй следует принимать равной 0,25 м/с из условий выноса вредных газов и 0,6 м/с — по пылевому фактору.

Рассчитанная таким путем дальнобойность струи

204

6 kL

0.Z5

0.20

Q15

0.10

0.05

• эффективности проветривания Al для вентиляторных установок ПВУ-6 (а) и СВОУ-1 (б) при их различном числе:

1 — три установки; 2 — четыре установки; 3 — пять установок; 4 — шесть установок; 5 — семь установок

вентиляторной установки ПВУ-6 по выносу газов со­ ставляет 700 м (см. рис. 39) и 300 м по пылевому фактору. Для самоходной вентиляционно-ороситель-

205

ной установки СВОУ-1 эти величины соответственно равны 850 и 355 м.

Для установок ПВУ-6 и СВОУ-1 значения коэф­ фициентов эффективности проветривания kL, отнесен­ ных по условиям выноса вредных газов к расстоянию Lmax от начального сечения струи, представлены в виде графиков на рис. 83.

При расчете проветривания разрезов введем коэф­ фициент kL, и тогда формула (52) приобретет сле­ дующий ВИД1

(85)

где Q — требуемая суммарная производительность вентиляторных установок в начальном сечении, м3/с; L —дальнобойность струй вентиляторных установок в

Дальнейшие исследования позволят уточнить зна­ чения опытных коэффициентов для разных типов вен­ тиляторных установок и схем их размещения в раз­

авиационными винтами. Такие струи, распространяясь в свободном пространстве, вначале сужаются до диа­ метра

(86)

где do— диаметр струи в наиболее суженном сечении, отстоящем от плоскости вращения винта на расстоя­ нии Ья&ёв по направлению струи, м; dB— диаметр винта, м.

За начальное сечение воздушного потока следует принимать данное наиболее суженное сечение, а ско­ рость струи в этом сечении подсчитывать по формуле

(87)

где No — мощность приводного двигателя, кВт.

Далее расчет производится в соответствии с § 8 главы III.

В связи с неравномерностью поля скоростей воз­ душных потоков, создаваемых авиационными винтами, в расчет вводится поправочный коэффициент на ко­ личество движения в начальном сечении струи. Этот коэффициент меньше единицы, его величину обычно принимают равной 0,85—0,95.

§ 15. Область применения рекомендуемых вентиляторных установок и режим их работы в условиях Коркинского разреза

Объем принудительного проветривания в основном зависит от интенсивности источников загрязнения и метеорологических условий естественного воздухооб­ мена, которые, в свою очередь, определяются величи­ ной скорости ветра, действием термического фактора и характеристикой микроклимата в данный период года. В жаркие летние дни в разрезах возникают дискомфортные условия труда как по концентрации вредных примесей, так и по температурному фактору вследствие того, ч.то температура воздуха на дне ока­ зывается на 3—5° выше, чем на прилегающей к раз­ резу территории.

В этих условиях ввиду затухания скорости ветра с глубиной, на нижних горизонтах появляется необхо­ димость увеличения подвижности воздуха путем при­ менения средств принудительного проветривания. В холодный период (преимущественно с октября по март и особенно с ноября по февраль) неблагоприят­ ные условия проявляются в накоплении вредных при­ месей на участках застойных зон и снижении види­ мости вследствие туманообразования. Классификация состояний атмосферы по ее опасности и условиям вы­ носа вредных примесей приведена в табл. 5. Примеси выносятся из карьерного пространства за счет энер­ гии ветра и термического фактора. Роль термического фактора при выносе вредных примесей проявляется в формировании конвективных потоков и склоновых циркуляций воздуха, в возникновении положительного или отрицательного теплового баланса внутрикарьерной атмосферы, а также различной ее устойчивости.

207

Чем большую абсолютную величину имеет отрица­ тельный температурный градиент и чем больше глуби­ на разреза, тем больший возникает дефицит энергии неустойчивости атмосферы и большее число вентиля­ торных установок с большей .мощностью должно применяться для обеспечения проветривания.

По условиям проветривания в зависимости от глу­ бины горных работ для Коркинского разреза выде­ ляются три этапа эксплуатации: 340—400, 400—450 и

градиентом до —0,5—1,5°С/100 м). Установки ПВУ-6 используются для усиления воздухообмена в зонах значительного объема (более 50 млн. м3), в том чис­ ле для общеобменного проветривания разреза пре­ имущественно в холодный период года. При комбини­ рованных адвективно-адиабатических и радиационно- адвективно-адиабатических инверсиях, охватывающих значительные территории в периоды стационирующих антициклонов, средства проветривания должны при­ меняться комплексно — ПВУ-6, УПК-4, УПК-РД, а также тепловые установки УТ-ЛФИ, пока разрез не будет обеспечен достаточным числом установок ПВУ-6.

Кроме указанных условий, одна установка УПК-4, одна-две установки ПВУ-6 включаются в работу в жаркий период года для увеличения подвижности воздуха в глубокой части разреза и усиления таким образом охлаждающего эффекта атмосферы, сниже­ ния дискомфортное™ труда. Местное усиление движе­ ния воздуха обычно требуется с 12 до 18 ч.

В связи с тем что не во все дни указанного перио­ да возникают дискомфортные по температурному фактору условия труда, вводится коэффициент, учиты- - вающий продолжительность проветривания k =

= 0,64-0,9.

208

В холодный период года уже в настоящее время на Коркинском разрезе наблюдается полный застой атмосферы на дне при значительной скорости ветра на поверхности (5—8 м/с). Результаты принудитель­

бины разреза до 475 м ожидается значительное ухуд­ шение интенсивности воздухообмена (продолжитель­ ность естественного проветривания после разового за­ грязнения увеличится в 1,95—1,7 раза, что потребует повышения объемов принудительного проветривания, особенно в период с октября по март.

Объемы проветривания (зависящие от величины отрицательного градиента и продолжительности его сохранения во времени) зависят от глубины горных работ, вида температурной инверсии, продолжитель­ ности ее существования и величины дефицита энер­ гии, связанного с устойчивостью виутрикарьерной атмосферы.

Результаты исследований по данному вопросу в обобщенном виде представлены в табл. 6. При радиационных и фронтальных температурных ин­ версиях (типа 1а и 16, величина дефицита энергии, связанного с неустойчивостью атмосферы в разрезе, достигает 50 тыс. МДж) появляется необходимость местного проветривания участков с наиболее интенсив­ ными источниками загрязнения атмосферы установка­ ми УПК-4, УПК-РД и одной-двумя ПВУ-6. ■

При адиабатических инверсиях (тип II), форми­ рующихся вследствие опускания и адиабатического нагрева воздуха при антициклональной погоде, тре­ буется более продолжительное местное, а иногда и общее кратковременное проветривание разреза. Не­ обходимость принудительного проветривания пример­ но в таком же объеме возникает при адвективных ин­ версиях (тип III, дефицит -энергии, связанный с устойчивостью атмосферы в разрезе, 50—100 тыс. МДж). Для проветривания необходимы три-четыре установки ПВУ-6, а также УПК-4 и УПК-РД. При адвекции (горизонтальном переносе) теплого возду­ ха повышенной влажности требуется активное воздей­ ствие на атмосферу химическими реактивами для осаждения тумана.

Та б ли ца 35

Режим работы средств проветривания в условиях Коркинского разреза