Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аэрология карьеров. Практикум
.pdf
ции движущегося воздуха, в этой же точке O происходит отрыв
потока от твердой границы. В результате этого воздух в пространстве карьера движется в виде плоско-параллельной свободной струи с границами АОО
Рис. 3.2. Рециркуляционная схема проветривания
КА.
1
Выше границы АО скорость воздуха равна скорости ветра на
поверхности UВ. Свободная струя при достижении в точке B наветренного борта разделяется на две части. Первая (верхняя) ее
часть, двигаясь вдоль уступов вверх, выходит на поверхность.
Вторая (нижняя) – поворачивает вниз и, двигаясь в направлении, противоположном первоначальному, образует также свободную струю, называемую струей второго рода.
Следовательно, при рециркуляционной схеме проветривания
в карьере имеются две зоны с различным характером движения
в них:
1) зона спутного потока (свободная струя первого рода), направление движения в которой совпадает с направлением ветра.
Граница ее проходит под углом α
≈ 15° (линия ОО1);
2
2) зона обратного потока (свободная струя второго рода), направление движения воздуха в которой противоположно направлению ветра (между подветренным бортом и линией ОО
).
1
Между этими двумя зонами имеются участки с порывистым
движением воздуха самых различных направлений.
31
Из зоны обратного потока воздух, поворачивая вверх, вновь
поступает в зону спутного потока. Этот поворот начинается левее
некоторого сечения РР3. Таким образом, в зоне ОВО1СО происходит многократная циркуляция, или рециркуляция одних и тех
же объемов воздуха, что и было связано с названием рассматриваемой схемы проветривания.
В зоне спутного воздушного потока (свободная струя первого рода) скорости уменьшаются с глубиной карьера. На границе
струи ОО
продольные скорости равны нулю, а поперечные – от-
1
личны от нуля.
В зоне обратного потока (свободная струя второго рода) наблюдается обратная зависимость: скорости воздуха с глубиной
возрастают, достигая максимума у поверхности карьера. В пределах дна карьера максимальная скорость в вихревой зоне находится в сечении Р–Р
.
3
На проветривание рабочих мест в карьере большое влияние
оказывают скорости воздуха на бортах и дне карьера. На подветренном борту они не превышают 0,5UВ и уменьшаются с увеличением угла откоса борта. На участке В
рость воздуха увеличивается от 0,1U
наветренного борта ско-
К
в точке В до UВ в точке К.
В
На участках наветренного борта ВО1 и на дне карьера О1Р3 скорость возрастает в направлении от точки B к точке Р3, достигая в
последней максимального значения.
3.2. Расчет вредных выбросов в атмосферу
карьера
При работе буровых станков количество пыли, г/с, выделяю-
щейся при бурении, определяется по формуле
m
где Q
– объемная производительность шарошечного станка по
бс
выбуриванию породы из скважины, м3/ч (прил. 3.1);
qбс – удельное пылевыделение с 1 м3 выбуренной породы
станком одного типа, кг/м3 (прил. 3.1);
Nбс – общее число работающих однотипных станков на карьере;
K1 – коэффициент, учитывающий влажность материала
(табл. 3.1);
µ – эффективность средств пылеподавления, доли ед.
(прил. 3.5).
32
= 0,28 ⋅ Qбс ⋅ q
бс
⋅ K1 (1 − µ) ⋅ Nбс, (3.1)
бс
Таблица 3.1
Влажность
материала, %
Коэффициент K
1
Коэффициент K
До 0,5 0,6…1 1,1…3 3,1…5 5,1…7 7,1…8 8,1…9 9,1…10
2,0 1,5 1,3 1,2 1,0 0,7 0,2 0,1
1
При наличии в карьере буровых станов различного типа масса выделяющейся при их работе пыли подсчитывается для каждого типа станка.
Экскаваторные работы. Погрузочно-разгрузочные работы на
карьерах производятся экскаваторами цикличного и непрерывного действия. К основному оборудованию цикличного действия
относятся одноковшовые экскаваторы, а непрерывного – роторные экскаваторы.
Расчет выбросов пыли при работе одноковшовых
экскаваторов
Работа одноковшовых экскаваторов связана с погрузкой
вскрышных пород и полезного ископаемого в забое, переэкскавацией навалов породы, проведением траншей, нарезкой новых
горизонтов, погрузкой полезного ископаемого и породы на складах и дробильно-перегрузочных пунктах, укладкой пород во
внутренние и внешние отвалы и т.д. Эти процессы сопровождаются значительным выделением пыли.
Максимальный из разовых выбросов вредных веществ, г/с,
при погрузочных работах одноковшовым экскаватором рассчитывается по формуле
m
где q
– удельное выделение пыли с 1 м3 отгружаемого материа-
уд
ла (пород, угля), г/м
K
– коэффициент разрыхления горной массы (табл. 3.2);
1
E – вместимость ковша экскаватора, м
K
K
– коэффициент экскавации (табл. 3.2);
2
– коэффициент, учитывающий скорость ветра, м/с, опре-
3
= qуд ⋅ E ⋅ K1 ⋅ K2 ⋅ K3 ⋅ nэ (1 − µ) / tц, (3.2)
оэ
3
(прил. 3.2);
3
;
деляется по наиболее характерному для данной местности
значению скорости ветра (табл. 3.3);
– общее количество однотипных одноковшовых экскава-
n
э
торов, шт.;
– время цикла экскаватора, с.
t
ц
33
Таблица 3.2
Коэффициенты экскавации K
для разной плотности породы γ
Категория пород
по трудности
экскавации
1 1,6 1,15 0,91 0,83
2 1,8 1,25 0,84 0,75
3 2,0 1,35 0,70 0,65
4 2,5 1,50 0,60 0,58
Скорость ветра,
м/с
Коэффициент K
Плотность
породы в мас-
сиве, т/м
До 2 2,1–5 5,1–7 7,1–10 10,1–12 12,1–14 14,1–16
1,0 1,2 1,4 1,7 2 2,3 2,6
3
Коэффициент K
и разрыхления горной массы K1
2
Коэффициент
3
разрыхления
горной массы K1
3
прямая
лопата
Коэффициент
экскавации K
драглайн
Таблица 3.3
2
Расчет выбросов пыли при работе роторных
экскаваторов
Максимальный разовый выброс пыли, г/с, выделяющейся
при работе роторных экскаваторов, рассчитывается по формуле
m
где q
уд
. =qуд ⋅ E ⋅ nс ⋅ K1 ⋅ K3 ⋅ (1 − µ) ⋅ 10−2 / (Kр ⋅ n
р.э
), (3.3)
р.э
– удельное пылевыделение при работе роторного экскава-
тора, г/м3 (прил. 3.2);
пс – частота ссыпок (частота чередования режущих поясов),
мин–1;
Kр – коэффициент разрыхления горной массы (отноше-
ние породы в разрыхленном виде к ее объему в массиве)
(табл. 3.2);
n
– общее количество однотипных роторных экскаваторов,
р.э
шт.
Транспортные работы
На карьерах в качестве транспортных средств находят применение автосамосвалы, тепловозы, тяговые агрегаты и ленточные
конвейеры.
34
При работе карьерного транспорта загрязнение атмосферы
возможно:
– продуктами сгорания топлива в двигателях внутреннего
сгорания автомобилей, тепловозов и тяговых агрегатов;
– пылью во время транспортирования горной массы транс-
портными средствами, включая ленточные конвейеры.
Расчет выбросов при работе двигателей
внутреннего сгорания транспортных средств
Рассматривая работу автомобиля, тепловоза и тягового агрегата на карьере, можно выделить три характерных режима работы двигателя:
– холостой ход:
а) для автомобиля и тепловоза - при погрузке, ожидании и на
спуске;
б) для тягового агрегата – при погрузке, ожидании и на спуске, а также при движении под контактной сетью;
– частичное (приблизительно 20…30%-ное) использование
мощности двигателя – при движении всех видов автомобилей и
локомотивосоставов по горизонтальным участкам трассы в порожнем состоянии и при разгрузке;
– полное использование мощности двигателя:
а) для автомобиля и тепловоза – при движении на подъем и
при движении груженого автомобиля (поезда) по горизонтальным и пологим участкам трассы в забое и на отвале;
б) для тягового агрегата – при движении груженого поезда по
горизонтальным и пологим участкам в забое и на отвале.
Расчет выбросов при работе автосамосвалов, тепловозов и тяговых агрегатов производится отдельно для каждого из образующихся вредных веществ, а именно: оксида углерода (СО), окислов азота (NO
), углеводородов (СН) и сажи (С).
х
Максимальный из разовых выбросов каждого из вредных веществ, г/с, с отработанными газами автомобилей, тепловозов и
тяговых агрегатов определяется по формуле
m
где m
– удельный выброс i-гo вредного вещества, кг/сут:
ik
m
= (q
ik
удxx
= m
т.с
⋅ txx + q
⋅ N
ik
уд25%i
⋅ ki ⋅ kв / (24 ⋅ 3,6), (3.4)
ap
⋅ t
25%
+ q
уд100%i
⋅ t
100%
) ⋅ (1 − µг),
35
здесь q
уд.xx
, q
уд.25%i, qуд100%i
– удельный выброс i-гo вредного вещества при работе двигателя на холостом ходу, при частичном (20…30 %) и полном использовании мощности двигателей тепловозов и тяговых агрегатов и для дизельных
двигателей автомобилей (прил. 3.3), кг/ч;
Nap – число работающих автосамосвалов (локомотивососта-
вов), шт;
txx, t
25%
, t
– время работы двигателя в течение суток на
100%
холостом ходу, при частичном (20…30 %) и полном (100 %)
использовании мощности двигателя соответственно, ч. Эти
значения определяются исходя из времени работы двигателя в различных режимах в течение рейса (табл. 3.4, 3.5) суммарного времени работы машины в сутки;
– коэффициент влияния климатических условий работы.
k
i
Для автомобилей принимается равным 1; для тепловозов
принимается равным 0,8 севернее 60° северной широты, для
остальных районов – равным 1;
k
– коэффициент, зависящий от возраста и технического со-
в
стояния парка; для тепловозов и автосамосвалов принимается равным 1;
µг – эффективность средств нейтрализации газов, доли ед.,
принимается от 0,5 до 0,8.
Таблица 3.4
Процентное распределение времени работы двигателей при различных
нагрузочных режимах
Режим работы двигателя
Вид транспорта
Автомобиль 37…40 13…15 50…45
Дизель-троллейвоз 70…80 7…10 15…20
холостой ход
20…30 %
мощности
максимальная
мощность
Таблица 3.5
Процентное распределение времени работы двигателей тепловозов
и тяговых агрегатов
Режим работы двигателя
Вид транспорта
ОПЭ-1 55…60 23…20 22…20
ТЭМ-7, ТЭМ-7А 45…50 45…42 12…8
36
холостой ход 20…30 % мощности
максимальная
мощность
Расчет выбросов пыли во время движения
транспортных средств
Максимальный из разовых выбросов пыли при движении ав-
томобилей по автодорогам рассчитывается по формуле
m
= 2 ⋅ 0,28 ⋅ (q
a
где q
ср.в
, q
– удельное выделение пыли при прохождении од-
ср.с
⋅ K5 ⋅ Lв + q
ср.в
⋅ K5 ⋅ Lс) ⋅ (1 − µ) ⋅ nм ⋅ Nар, (3.5)
ср.с
ним автомобилем 1 км временной и стационарной дороги соответственно (прил. 3.4), кг/км;
L
, Lс – длина временных и стационарных дорог соответ-
в
ственно, км;
K5 – коэффициент, учитывающий среднюю скорость движе-
ния автосамосвалов в карьере (табл. 3.6), доли ед.;
µ – эффективность средств пылеподавления, доли ед.
(прил. 3.5);
– число рейсов автосамосвала в 1 ч, шт.;
n
м
N
Средняя скорость движения
автосамосвала, км/ч
Коэффициент K
– число работающих автосамосвалов, шт.
ap
Коэффициент K
5 10 20 30
5
0,6 1,0 2,0 3,5
5
Таблица 3.6
Максимальный из разовых выбросов пыли, г/с, с поверх-
ности транспортируемого
материала в автосамосвале или в
вагонах рассчитывается по формуле
m
где q
= 0,003 г/м2 – удельная сдуваемость твердых частиц с 1
nn
м2 поверхности горной массы;
Sa – площадь поверхности транспортируемого материала в
кузове автосамосвала или в вагонах локомотивосостава, м2.
Для автомобилей БелАЗ значение S
– 14 м2; БелАЗ-7548 – 17 м2; БелАЗ-7549 – 31 м2; БелАЗ-7512 –
42 м2; БелАЗ-75215 – 52 м2;
Значения показателя Sa для ж/д вагонов: ВС-60 – 33,4 м2; ВС85 – 38 м2; 2ВС-105 – 48,5 м2; ВС-145 – 59,3 м2; ПС-63 – 34,9 м2;
ПС-94 – 42,9 м2;
= qnп ⋅ Sa ⋅ Nap ⋅ nм ⋅ t
na
⋅ K1 ⋅ K6 ⋅ (1 − µ), (3.6)
днг
составляет: БелАЗ-7540
a
37
Nap – количество работающих автосамосвалов;
– число рейсов транспортного средства в 1 ч;
n
м
t
– средняя длительность движения автосамосвала с грузом
днг
за один рейс, ч;
K1 – коэффициент, учитывающий влажность транспортируе-
мого материала, принимается равным 1;
K6 – коэффициент, учитывающий скорость обдува материа-
ла, которая определяется как геометрическая сумма скорости
ветра и обратного вектора скорости движения автосамосвала
(табл. 3.7);
µ – эффективность средств борьбы с пылью при транспорти-
ровке горной массы, доли ед. (прил. 3.5).
Таблица 3.7
Скорость обдува материала
Vоб, м/с
Коэффициент K
6
Коэффициент K
2 4 6 8 10 12 14 15
1 1,13 1,26 1,38 1,5 1,62 1,74 1,80
6
Максимальный из разовых выбросов пыли, г/с, с поверхности
транспортируемого материала конвейером определяется по формуле
mпк = qпп ⋅ B ⋅ Lк ⋅ K1 ⋅ K6 ⋅ (1 − µ), (3.7)
где q
– удельная сдуваемость твердых частиц с 1 м2 поверхно-
пп
сти горной массы (0,003 г/м2⋅с);
В – ширина ленты конвейера, м;
Lк – длина конвейерной линии, м;
µ – эффективность средств пылеподавления, доли ед.
(прил. 3.5).
3.3. Расчет концентраций вредностей
в карьере
Одним из элементов, определяющих естественное проветривание, является энергия ветра, непостоянство которой во времени определяет различную интенсивность воздухообмена и
вследствие этого возможность его нарушения с накоплением в
атмосфере карьера определенных концентраций газа и пыли.
Интенсивность проветривания зависит от объема карьера, который по мере разработки непрерывно растет в результате увеличения его глубины и разнесения бортов.
38
Для расчета концентрации пыли следует использовать следующую формулу:
C = mоб / (Q ⋅ k), (3.8)
где m
– интенсивность выделения вредностей (пыли или газов)
об
в карьере, мг/с;
Q – количество воздуха, поступающего в карьер, м
3
/с;
k – коэффициент, учитывающий уменьшение концентрации
вредности в верхних слоях атмосферы карьера по сравнению
с усредненной концентрацией (при прямоточной схеме он равен 0,5, при других – 0,25).
3
Количество воздуха, поступающего в карьер, м
/с, определя-
ется из выражения:
– для прямоточной схемы проветривания:
Q = 0,128 ⋅ V
⋅ Lп ⋅ L, (3.9)
в
– для рециркуляционной схемы проветривания:
Q = 0,077 ⋅ X
где L
– длина проекции подветренного борта на горизонтальную
п
⋅ Uв ⋅ L, (3.10)
ср
плоскость (см. рис. 3.1), м;
Xср – среднее значение X
для нескольких характерных
01
профилей карьера, совпадающих с направлением ветра (см.
рис. 3.2), м;
Vв, Uв – скорости ветра на поверхности карьера, м/с;
L – размер карьера на уровне поверхности в направлении,
перпендикулярном направлению ветра, м.
Принимаем, что со стороны северного, восточного и южного бортов карьера при скоростях ветра более 1 м/с (углы наклона бортов
более 15 градусов) наблюдается рециркуляционная схема проветри-
вания, а со стороны западного – прямоточная схема (скорости ветра более 1 м/с и угол наклона борта более 15 градусов).
Таким образом, количество воздуха, поступающего в карьер
(формулы (3.9), (3.10)):
– при северном ветре (рециркуляционная схема):
Q = 0,077 · 1500 · 2,41 · 4000 = 1 113 420 м
3
/с;
– при восточном ветре (рециркуляционная схема):
Q = 0,077 · 1200 · 2,28 · 3000 = 632 016 м
3
/с;
39
– при западном ветре (прямоточная схема):
Q = 0,128 · 3,4 · 2000 · 3000 = 2 611 200 м
3
/с;
– при южном ветре (рециркуляционная схема):
Q = 0,077 · 1400 · 3,3 · 4000 = 1 422 960 м
3
/с.
Принимаем, что в работе одновременно находятся 40 экскаваторов ЭКГ-8И, 17 буровых станков (12 СБШ-200 и 5 СБШ-250),
35 автосамосвалов БелАЗ-7540.
Интенсивность пылевыделения, г/с, при работе экскаваторов
ЭКГ-8И (формула (3.2)):
m
= qуд ⋅ E ⋅ K1 ⋅ K2 ⋅ K ⋅ 3nэ (1 − µ) / tц,
оэ
где q
5,8 при f = 4–6, E = 8,3, K1 = 1,25 при плотности пород
уд =
в массиве 1,8, K
= 0,84, K3 = 1,2, µ = 0,85, nэ = 40, tц = 10 с.
2
Таким образом, при работе 40 экскаваторов ЭКГ-8И интенсивность пылевыделения равна
m
= 5,8 ⋅ 8,3 ⋅ 1,25 ⋅ 0,84 ⋅ 1,2 ⋅ 40 ⋅ (1 − 0,85) / 10 = 36,4 г/с.
оэ
Интенсивность пылевыделения, г/с, при работе буровых станков СБШ-200 (формула (3.1)):
m
где Q
= 0,28 ⋅ Qбс ⋅ q
бс
= 1,21 м3/ч при f = 4–6, qбс = 0,9 кг/м3 с применением су-
бс
⋅ K1(1 − µ) ⋅ Nбс,
бс
хого пылеулавливания, K1 = 1 (табл. 3.1), µ = 0,95, Nбс = 12.
Таким образом, при работе 12 буровых станков СБШ-200 интенсивность пылевыделения равна
µ
= 0,28 ⋅ 1,21 ⋅ 0,9 ⋅ 1 ⋅ (1 – 0,95) ⋅ 12 = 0,182 г/с.
бс200
Интенсивность пылевыделения при работе буровых станков
СБШ-250 (формула (3.1)):
Q
= 1,8 м3/ч при f = 4–6, qбс = 1,0 кг/м3 с применением сухо-
бс
го пылеулавливания, K1 = 1,0 (табл. 3.1), µ = 0,95, Nбс = 5.
Таким образом, при работе 5 буровых станков СБШ-250 интенсивность пылевыделения равна:
m
= 0,28 ⋅ 1,8 ⋅ 1,0 ⋅ 1,0 ⋅ (1 – 0,95) ⋅ 5 = 0,126 г/с.
бс250
Интенсивность пылевыделения при движении автосамосвалов БелАЗ-7540 (формула (3.5)):
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]