Состояние атмосферы карьеров в зависимости от величины вертикального температурного градиента

Вертикальный темпера­турный градиент γ, КУ.м	Состояние атмосферы	Силовые факторы, формирующие воздухообмен
> 0,01 (сверхадиабатиче­ский) = 0,01 (адиабатический) = 0,00 (изотермический) < 0,00 (инверсионный)	Неустойчивое Безразличное равновесие Устойчивое Очень устойчивое	Температурный градиент и ско­рость ветра Скорость ветра Ветровой напор; температурный градиент затрудняет обмен Ветровой напор; температурный градиент сильно затрудняет обмен

Оценивая в целом влияние термического фактора на процес­сы комбинированного проветривания, следует отметить его под­чиненную роль в сравнении с ветровой энергией и одновременно возрастающее значение с ростом глубины разработок при умень­шающемся соотношении размеров карьера в плане к его глубине. Опыт показывает, что даже при достаточно сильном ветре на по­верхности ветровой поток проникает в глубь большинства карье­ров не более чем на 150÷200 м [5]. Ниже этого уровня ветровая энергия становится настолько незначительной, что уже не оказы­вает определяющего влияния на формирование воздушных пото­ков, которые в этом случае образуются преимущественно под дей­ствием термических сил. В глубокой части карьера движение воздуха может быть конвективным или инверсионным. При прямоточно-конвективном движении воздуха в карьере (рис. 1.10) верхняя часть его продувается ветром, а нижняя часть проветривается вос­ходящими термическими потоками. При этом вредности с конвективными потоками поступают в зону действия прямоточной ветровой струи, которая выносит их за пределы выработанного про­странства. Возможны и другие комбинированные схемы естествен­ного проветривания карьеров.

Рис. 1.10. Комбинированная прямоточно-конвективная схема проветривания карьера

Условия для естественного движения воздуха в карьерном про­странстве нередко возникают под воздействием определенных тех­нологических процессов. Это прежде всего относится к производ­ству взрывных работ. При взрыве воздух в карьере получает мощ­ный импульс, направленный вверх, действие которого в первом приближении можно рассматривать как состоящее из термичес­кого воздействия сгорающих взрывчатых веществ (ВВ) и динами­ческого воздействия распространяющихся при взрыве газов и раз­летающихся кусков пород. Энергия этого импульса бывает доста­точной для выноса за пределы карьера значительных количеств газов ВВ и пыли. Определенное локальное влияние на состояние воздушной среды могут оказывать гидромониторные струи, пневмотранспортные установки и другие, движущиеся с большой ско­ростью, транспортные средства.

Взаимодействие техногенных и природных сил устанавливает тот или иной уровень загрязненности атмосферы карьера. Степень загрязнения внутрикарьерного воздушного бассейна зависит от многих факторов, основными из которых являются [6]: интенсив­ность внутренних и внешних источников пылегазовыделения, аэро­динамические параметры воздушных потоков в месте расположе­ния источников выделения примесей и внутри всего карьерного пространства, климатические и метеорологические условия дан­ного района и уровень загрязненности атмосферного воздуха, по­ступающего в карьер с поверхности. На практике часто возникают ситуации, когда действие природных сил не обеспечивает поддержание концентрации вредных примесей в атмосфере карьера в пределах допустимых норм. Причи­ной тому, в первую очередь, являются гигантские объемы пылевых и газовых выделений от работающего оборудования и обнаженных слоев горных пород, большая глубина карьеров при весьма неблагоприятном для ветрового и теплового естественного проветривания соотношении глубины к ширине и суровый климат с часто повторяющимися атмосферными инверсиями, приводящими к пол­ному «запиранию» воздушного объема карьеров с прекращением естественных воздухообменных процессов. Для продолжения нормальной работы горного предприятия в этих условиях возникает необходимость в подавлении или удалении вредных примесей из рабочих зон. Одним из возможных решений проблемы нормализации внутрикарьерной атмосферы является ее искусственное проветривание, все существующие способы которого принято делить на два класса [3-11 ] - способы интенсификации естественного воздухообмена и способы искусственной вентиляции.