10.2. Проветривание карьеров

Проветривание карьера – устойчивое поддержание во всех действующих горных выработках атмосферы в состоянии надлежащей чистоты по составу и соответствующего теплового комфорта.

Проветривание карьеров осуществляется, как правило, естественным путем, реже – принудительно.

Естественное проветривание осуществляется за счет действия естественных вентиляционных сил ветра и тепла в процессе которого происходит вынос вредных примесей из карьера и поступления в него свежего воздуха.

В зависимости от того, самостоятельно или совокупно действуют в карьере эти силы, различают четыре аэродинамические схемы: -конвективную, инверсионную, прямоточную и рецеркуляционную.

Рис. 10.5. Конвекционная схема проветривания

Конвекционная схема (рис. 10.5) – обмен воздуха в карьере происходит за счет восходящих потоков воздуха, возникающих за счет притока тепла, например, за счет окислительных процессов. Скорость потока воздуха на бортах карьера возрастает в направлении снизу вверх. При глубине карьера до 100-120 м у верхней кромки карьера обычно не превышает 1,5 м. Схема мало эффективна.

Инверсионная схема (рис. 10.6) – возникает при восходящем потоке более теплого воздуха по площади карьера и заполнении карьера более холодным воздухом, стекающим по его бортам от верхнего контура к подошве. Схема наиболее неблагоприятна, так как при ней происходит накопление вредных примесей, а их вынос начинает происходить лишь после полного заполнения карьера холодным воздухом.

Рис. 10.6 Инверсионная схема проветривания

Рис. 10.7. Прямоточная схема проветривания

Прямоточная схема (рис.10.7) – проветривание осуществляется турбулентной струей первого рода. Схема возникает при скорости ветра 1 м/с и более в карьерах с углами откоса подветренного борта менее 0,26 рад. (15⁰) при равном опережении уступов этого борта. Деформации скоростного поля внутри потока ограничивается линией ОАК на которой горизонтальная составляющая скорости V максимальна и равна V₀. Скорость воздуха в зоне карьера (в объеме ОКСО) изменяется по косинусоиде от V=0.725V₀ на линии ОК до 0 у поверхности уступов подветренного борта.

Рис.10.8. Рециркуляциионная схема проветривания

Рециркуляционная схема проветривания (Рис. 10.8) – проветривание осуществляется турбулентными струями первого и второго рода, создаваемыми ветровыми потоками. По этой схеме в карьере имеются две зоны с различным характером движения воздуха в них – зона сопутног и обратного потока.

Схема возникает при скорости ветра равной и более 1 м/с в карьере с углами откосов подветренного борта более 0,28 рад (15⁰), или с углами откоса равным или менее 0,28 рад (15⁰) при различном опережении уступов относительно друг друга. Для этой схемы характерным является наличие зоны непрерывной рецеркуляции части воздушного потока по замкнутому контуру, что может являться причиной общего загрязнения атмосферы в этой зоне.

Принудительное проветривание применяется при загрязнении небольших объемов внутрикарьерного пространства (экскаваторные забои, перегрузочные пункты, места взрывных работ и т.п.) или карьера в целом. Для принудительного проветривания используют вентиляторы с трубопроводами и специальные карьерные вентиляторные передвижные установки.

Общеобменная принудительная вентиляция применяется при больших зонах загрязнения в карьерах или при загрязнении карьера в целом. Для её осуществления используют мощные вентиляционные установки на базе винтовых и турбовинтовых и турбореактивных авиационных двигателей (АИ-20КВ, НК-12КВ, УВУ-1) на ж.д., автомобильном или гусеничном шасси, а также конвекционные тепловые установки (УТ-ЛФИ-2, УКПК-1). (А – агрегат; И – изотермический, У – увлажнительная, Н – низкотермическая). /В конвекционных установках используют жидкое или газообразное топливо. Работают с горелками в цилиндрическом корпусе или пустотелой ферме./

Характеристики В.у. имеют широкий диапазон значений: - начальный расход воздуха от 125 до 3770 м/с; - мощность от 220 до 80000 кВт; -дальнобойность струи до 1300м; - расход воздуха в конце активного участка струи до 80000 м³/с; - часовой расход топлива до 7900 кг; - электрическая мощность до 1000 – 1200 кВт.

Эффективное проветривание рабочих зон крупных карьеров возможно при использовании систем вентиляции, состоящих из нескольких мощных вентиляторов, расположенных в карьерном пространстве с учетом конфигурации карьера и рельефа окружающей местности