Вентиляция шахт и карьеров
..pdfконденсатор переменной емкости, дающий дважды одинаковую емкость (через 180°), использовать невозможно. В данном случае изготовлен конденсатор, у которого статорные пластины представ
ляют |
собой как бы шнек, который разрезан после оборота на |
360° |
Этим достигнуто постоянное изменение емкости при повороте |
флюгарки на 360°.
Датчик скорости ветра состоит из ветровой подвижной пласти ны 1, всегда устанавливающейся в плоскости, перпендикулярной ветровому потоку, когда флюгарка устанавливается по ветру. На оси ветровой пластины помещен .обыкновенный конденсатор пере менной емкости, так как отклонение ветровой пластины не будет
___ |
_ |
превышать 90°. Пластина 2 я в л я е т - |
||||||
|
|
ся подвижной |
пластиной |
конденса |
||||
|
|
тора. |
Для |
устранения парусности |
||||
|
|
ветровой пластины, |
которая |
будет |
||||
|
|
влиять |
на |
правильность показаний |
||||
|
|
направления |
ветра, |
ось |
пластины |
|||
|
|
точно располагается по оси враще |
||||||
|
|
ния флюгера. |
|
|
|
|
||
|
|
Роторы |
обоих конденсаторов на |
|||||
|
|
шарикоподшипниках, |
что |
обеспечи |
||||
Рис. 85. |
Принципиальная схема |
вает им легкость вращения и боль |
||||||
датчика температуры |
шую степень чувствительности |
при |
бора.
Датчик температуры выполнен на базе радиозонда Молчанова (рис. 85). К контактам гребенки припаяны соединительные про вода, и к этим же контактам подпаяны постоянные конденсаторы емкостью в возрастающем или же в убывающем порядке.
Для получения очередности передачи сигналов используется коммутирующее устройство гребенчатого радиозонда. Вращение оси коммутатора осуществляется с помощью часового механизма от барографа или термографа, переконструированного таким обра зом, что один оборот оси происходит за 1,5 мин. На оси коммута тора закреплены в различных положениях звездочки, которые при поворачивании замыкают соответствующие контакты, включая в анодный контур передатчика конденсаторные датчики. Так как частота передатчика зависит от положения ротора конденсатора, то сигналы по приемнику будут приниматься на различных часто тах. Поэтому в конструкцию вводится кроме датчиков еще один конденсатор — позывного сигнала. Позывной сигнал определяет начальное положение, от которого берутся остальные отсчеты. Для каждого передатчика должен быть свой позывной, чтобы не сме шивать сигналов нескольких передатчиков. Механизм переключе ния датчиков поворачивает ось, и звездочка замыкает контакт по зывного конденсатора. Радиопередатчик излучает определенную частоту, характерную только для этого передатчика. Этим дости гается различие между передатчиками. При дальнейшем повороте оси размыкается контакт позывного конденсатора и включается
194
датчик направления, затем скорости и температуры. Радиопередат чик работает на частотах 38—41 мгц. Прием сигналов датчиков осуществляется с помощью обыкновенного приемника, к которому подключается конвертор (рис. 8 6 ), позволяющий принимать сигна лы частотой 38—41 мгц. Шкала конвертора на три диапазона: 7; 7,5; 8 м. Для каждого радиопередатчика отводится участок шкалы 0,17 мгц. В пределах этого участка и работает передатчик. Зная очередность переключения датчиков, по приемнику определяют ве личину показателей и номер пе редатчика, работающего в дан ный момент.
Количество и месторасположе- <5>_+ ние передатчиков в карьере зара нее известны, и оператор-радист легко может определить аэроди намические параметры воздушно го потока в любое время в инте ресуемом месте.
Количество устанавливаемых радиопередатчиков зависит от конфигурации карьера и разви
тия фронта работ. Один радио |
|
|
|
|||
передатчик устанавливается в ка |
|
|
|
|||
честве контрольного в любом под |
|
|
|
|||
ходящем |
месте |
на поверхности |
Рис |
Принципиальная схема кон |
||
карьера. Оператор-радист может |
|
вертора |
||||
находиться в диспетчерском пунк |
|
|
воздухообмена |
|||
те. При |
обнаружении |
нарушения естественного |
||||
в той или иной |
части |
карьерного |
пространства |
оператор-радист |
через диспетчера даст указания о применении возможных средств по улучшению атмосферных условий на рабочих местах.
Главным путем создания безопасных атмосферных условий тру да в карьерах является предупреждение попадания вредных при месей в атмосферу, для чего необходимы эффективные средства поборьбе с пылью и газами, включая и искусственное проветривание. Необходимость применения и требуемая эффективность средств газопылевыделения могут быть определены путем предварительно го прогноза состояния атмосферы карьеров, который должен вы полняться как при проектировании, так и во время эксплуатации карьеров. При этом необходимо учитывать этапы развития горных работ с точки зрения условий естественной вентиляции и фактиче ского наличия в карьере источников выделения вредных примесей как местного, так и общего характера.
Главное внимание при прогнозе должно быть уделено подсчету объемов рециркуляционных зон на каждый период работы карье ра и количеству выделяющихся вредных примесей, находящихся в рециркуляционных зонах. По интенсивности всех источников га зопылевыделения, находящихся в зонах рециркуляции, подсчиты
вается и запыленность, и загазованность воздуха в рециркуляцион ных зонах.
Объем рециркуляционных зон и подсчет запыленности и зага зованности по этапам развития горных работ играют важную роль при выборе типа и количества средств для осуществления искус ственной вентиляции застойных зон и подавления пыли на рабо чих местах в этих зонах.
Прогноз атмосферы карьера может осуществляться путем со поставления состояния атмосферы действующих карьеров с проек тируемыми. Более простым и достоверным является метод прогно за канд. техн. наук В. С. Никитина, предложившего определять объемы и границы зон рециркуляции графическим методом [46].
На примере карьера НКГОКа (Кривбасс) проиллюстрируем методику выполнения прогноза загрязнения общей атмосферы карь ера. Карьер отрабатывается уступами 10—15 м, имеет глубину 47 м. Породы и руда содержат 37—40% свободной двуокиси кремния. Для района расположения карьера характерны сильные ветры, преобладающее направление которых северное, северо-во сточное и восточное. Наименьшая интенсивность ветрового потока соответствует летним месяцам. Средняя годовая скорость ветра 5,1 м/сек. Количество дней со штилями составляет 30% (Ю0 дней).
Как известно, общие загрязнения атмосферы карьеров присущи инверсионной и рециркуляционной схемам проветривания.
При отношении размеров карьера на уровне поверхности (дли на или ширина) к глубине около 5— 6 граница зоны рециркуляции определяется точками встречи с поверхностью уступов лучей, про веденных в профилях карьеров и совпадающих с направлением ветра, под углом 1 0 ° к горизонту из точки срыва ветрового потока с подветренного борта.
При отношении длины или ширины к глубине более 6 и углах откосов подветренного борта более 15° их проветривание осущест вляется по смешанной рециркуляционно-прямоточной схеме. Гра ница зоны рециркуляции в этом случае определяется точками встре чи с поверхностью уступов лучей, проведенных в профилях карьера и совпадающих с направлением ветра, под углом 15° к горизонту из точек срыва ветрового потока с подветренного борта.
При углах откоса подветренного борта 15° и меньше, но при равном опережении уступов этого борта проветривание будет осу ществляться по прямоточной схеме.
Для определения границ зон рециркуляции карьера НКГОКа использовались рабочие планы в масштабе 1:2000. Углы откосов бортов карьера определялись графическим методом. План карье ров разбивался на ряд сечений I— I; II — II; III — III; IV — IV; V — V для западного и восточного направлений ветра (рис. 87) и
II — II; III — III; IV — IV; V — V; VI — VI; VII — VII для северно го и южного направлений ветра (рис. 8 8 ).
При западном ветре углы откосов бортов изменяются от 17 до 30°, при южном ветре от 13 до 28°, при северном ветре на отдель
ных участках от 17 до 20° (см. рис. 8 8 , 89, 90). На остальном участ ке карьера углы откосов бортов меньше 15°.
Как видно из построенных сечений, отношение глубины карье-; ра к длине (ширине) на уровне поверхности более б, за исключен нием сечения V I—VI, где это отношение менее 6 при южном и се верном направлениях ветра.
Рис. 87. Разрезы к определению зон рециркуляции при запад ном и восточном направлении ветра
Следовательно, при западном и южном направлениях ветра карьер будет проветриваться по рециркуляционно-прямоточной схе ме. При северном направлении ветра только часть карьера будет проветриваться по рециркуляционно-прямоточной схеме, а осталь-
Рис. 88. Разрезы к определению зон рециркуляции при южном и северном на правлении ветра
ные участки карьера будут проветриваться по прямоточной схеме. Объем рециркуляционной зоны при северном ветре небольшой, так как в этом случае рециркуляция происходит в пределах уступов (см. рис. 8 8 , сечение III — III) .
Для определения границ зон рециркуляции проводим в сечениях лучи под углом 15° к горизонту до встречи с наветренным бортом или дном карьера. Определяем значения абсцисс для каждой точ ки встречи луча графически. Значения абсцисс, определенные графически, сведены в табл. 29.
|
|
|
Т а б л и ц а 29 |
|
Сечение |
|
Значение абсциссы, м |
||
при западном |
ветре |
при южном ветре |
||
|
||||
I—I |
242 |
|
|
|
II—II |
224 |
|
106 |
|
III—III |
188 |
|
226 |
|
IV—IV |
94 |
|
154 |
|
V - V |
— |
|
170 |
|
VI—VI |
— |
|
190 |
|
VII—VII |
— . |
|
114 |
|
|
|
|
||
|
хср = 187 |
м |
хср = 160 м |
Откладываем на плане карьера значения абсцисс, соответствую щие взятым сечениям, и оконтуриваем зоны рециркуляции на плане. При западном ветре зоной рециркуляции охвачен объем 959 000 ж3, при южном ветре 2 100 000 ж3. Подсчет объемов производим заме ром площади каждого сечения, входящей в зону рециркуляции, и последующим умножением на зону влияния каждого разреза. Затем отдельные объемы складываем.
Зная количество источников выделения вредных примесей, на ходящихся в зоне рециркуляции и их суммарную интенсивность, можно определить степень загрязненности атмосферы в зонах ре циркуляции по формуле В. С. Никитина
С = |
кр |
__ |
(167) |
0,015*срt;0L ’ Ж2/Ж3 |
|||
где G — суммарная интенсивность |
выделения |
пыли источниками |
|
пылеобразования, мг/сек; |
|
|
|
*ср — среднее значение |
абсцисс для ряда характерных профи |
||
лей карьера, м\ |
|
|
|
Vo — скорость ветра на уровне поверхности, м/сек;
L — длина зоны рециркуляции в направлении, перпендикуляр ном направлению ветра, м.
По плану карьера определяется количество источников выделе ния газов и пыли, входящих в зону рециркуляции, и подсчитыва ется суммарная интенсивность выделения пыли или газов этими источниками. Количество источников выделения пыли, находящих ся в зоне рециркуляции, сведено в табл. 30.
Принимая во внимание, что в карьере одновременно работает не все оборудование и не на полную мощность, при расчете сле дует ввести поправку на одновременность работы оборудования.
|
Выделяемые |
Количество |
единиц |
Источник |
при ветре |
||
примеси |
|
|
|
|
|
западном |
южном |
Экскаваторы |
Пыль |
3 |
5 |
Бульдозеры |
Пыль, газ |
1 |
4 |
Автомашины |
То же |
1 |
3 |
Для экскаваторов коэффициент одновременности работы принят 0,53—0,56, для других источников выделения пыли — 0,5. Расчет суммарной интенсивности выделения пыли приведен в табл, 31.
Т а б л и ц а 31
Суммарная интенсивность,
|
|
мг/сек |
|
Источник |
Примесь |
при западном |
при южном |
|
|
||
|
|
ветре |
ветре |
Экскаваторы |
Пыль |
840 |
1400 |
Бульдозеры |
То же |
125 |
500 |
Автомашины |
» |
1500 |
4500 |
И т о г о |
|
2465 |
6400 |
На плане карьера определяем длину зон рециркуляции. Длина зоны рециркуляции при западном ветре 800 м и при южном 1 0 0 0 м. Расчет средней запыленности общей атмосферы карьера в преде лах зоны рециркуляции сведен в табл. 32.
|
|
|
Т а б л и ц а 32 |
|
Скорость ветра, м/сек |
Среднее содержание пыли, мг/м* |
|||
при западном ветре |
| |
при южном ветре |
||
|
||||
1 |
1 , 1 |
|
2,65 |
|
2 |
0,5 |
|
1,32 |
|
3 |
0,36 |
|
0,89 |
|
4 |
0,27 |
|
0,66 |
По данным табл. 32 видно, что при слабых ветрах до 1 м/сек и штилях общая запыленность карьера будет значительно превы шать допустимую норму. В данном случае общая запыленность атмосферы карьера ограничивается зоной рециркуляции, которая охватывает нерабочий борт и часть рабочего борта горизонтов
+ 35 и +50 м.
При углубке карьера все большая часть карьерного пространст ва будет охватываться рециркуляционной зоной, количество же воз-
духа, поступающее в зону, остается постоянным. Скорость воздуха на нижележащих горизонтах падает. Поэтому для глубокой части карьера, создаются худшие условия, и для нее необходимо приме нять средства искусственной вентиляции.
При расчете средств для осуществления искусственной вентиля ции, как говорилось выше, важное значение имеют объем зон ре циркуляции и их границы. Графический метод определения границ и объемов зон рециркуляции требует длительного времени и явля ется сложным по своему выполнению. Нами предлагается более простой аналитический метод определения границ и объемов зон рециркуляции. При аналитическом методе нет необходимости вы черчивать отдельные сечения в зависимости от направления ветра, все исходные величины берутся с общего плана карьера.
Рис. 89. Разрез к определению границ и объемов зон рециркуляции
Рассмотрим два случая при определении границ и объемов зон рециркуляции аналитическим методом.
Первый случай. Внешняя граница струи первого ряда пересе кается с дном карьера (рис. 89).
Значение X при подветренном нерабочем борте определится по
формуле |
|
|
Х = Я ctgt, м, |
(168) |
|
где Я — высота подветренного борта, м; |
потока; |
|
т — угол расширения свободного воздушного |
||
По В. С. Никитину |
|
|
х = |
15° при ^ -> 6 ; |
|
х = |
1 0 ° при jf К 6 , |
|
где L — длина (ширина) карьера на уровне поверхности, м; Я — глубина карьера, м.
Формула справедлива при условии:
X = f f c t g p < l ;
( Я ^ т — Я ctgp) < I,
где Я Ы ^ р — заложение нерабочего борта карьера, м; / — ширина (длина) дна карьера, м.
В том случае, когда рабочий борт является подветренным бор» том, те же формулы справедливы и
X = Ягctg т, м, где ЯI — высота рабочего борта, ж;
( Hydgz — Hj^ctgf) < I,
где Я, ctg у — заложение рабочего борта карьера, ж. При
(Я ctg х —Я ctg Р) < 0 |
Р<х; |
^ c t g x — Ях^ у ) < 0 |
у < х . |
Объем зоны рециркуляции подсчитывается по формуле
Va. р = if ( S —SJlp, ж3; |
5 = ^ |
(169> |
i=i |
*■ |
|
где .5] — сумма площадей уступов подветренного борта, ж2; опре деляется по исходным величинам, взятым с плана карье ра, т. е.
Si — Ьгуг -)- h3y3-(- h3y3-)- . . . hnyn, ж2,
где hi, hi, ..., hn — высоты уступов, ж;
у i, i/2, Уп — средние линии геометрических фигур, ж;
/р — расстояние между разрезами, ж. |
|
||
Приближенно объемы |
рециркуляции |
подсчитываются по фор |
|
мулам: |
|
|
|
^3. р = *1Г(Х —Я ctg Р) f |
/р , ж2; |
(170). |
|
t=1 |
L |
|
|
y , P = S |
V - ^ c t g T) f 4 , ж», |
(171> |
|
<=1 |
|
|
|
где i — число разрезов.
Второй случай. Внешняя граница струи первого рода попадает-
на наветренный борт карьера |
(рис. 90). Продолжим луч до пере |
|
сечения с продолженной линией ширины (длины) |
карьера. Тогда |
|
X = А |
у, ж, |
(172) |
где А — заложение нерабочего борта карьера, ж; I — ширина (длина) карьера, ж;
Выразим У через известные величины. Для этого рассмотрим, заштрихованный треугольник. Из треугольника видно, что:
a t g w , а — {[В — {A + l)\—y) tg^;
*/tgT = [5 — (А + / ) — у] tgx; У |
t g x ( B — Л — Q |
Ж. |
tg^ + tgx |