Способ проветривания карьера

Способ проветривания карьера

Реферат

Заявляемое изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к добыче полезных ископаемых открытым способом, и направлено на нормализацию состояния карьерного воздуха в периоды безветрия или инверсионного состояния атмосферы.

Известен способ интенсификации проветривания карьера с помощью водяных завес, распыляющих холодную и горячую воду соответственно на подветренном и наветренном бортах [заявка на выдачу патента РФ №2015109151 от 16.03.2015].

Недостатки известного способа заключаются в неэффективности его использования в безветренную погоду и периоды атмосферных инверсий.

Известен способ интенсификации проветривания карьера с помощью парогенератора. Парогенераторы устанавливаются в нижней части карьера у зумпфов с карьерной водой, а вентиляторы устанавливаются в застойных зонах. Электропитание парогенераторов и вентиляторов происходит от ветроэнергетических установок, которые расположены на бортах карьера. Парогенератор разлагает карьерную воду на чистый водород и кислород, которые поступают под давлением в генератор, где водород сгорает в атмосфере кислорода, при этом образуя мощные конвективные потоки, а карьерные вентиляторы образуют неизотермические свободные струи [Патент РФ №2082010 от 20.08.1997].

Недостатки способа: громоздкость и сложность конструкции, содержащей в своем составе ветроэнергетические установки, повышенная взрывоопасность, связанная с сжиганием водорода в атмосфере кислорода.

Цель заявляемого изобретения заключается в организации проветривания карьера в безветренную погоду, в период атмосферных инверсий.

Поставленная цель достигается тем, что в периоды безветрия или атмосферных инверсий проветривание карьера осуществляют конвективными потоками теплоносителя, генерируемыми нагревателем, размещенным на поверхности карьера, путем импульсной подачи теплоносителя со скоростью от 100 до 300 м/с и периодичностью от 1 до 5 сек.

Конвективные потоки теплоносителя формируют поочередно, вначале с помощью конического сопла теплоносителя, обеспечивающего раскрытия конвективного потока на 1-2 градуса, затем с помощью конического сопла, обеспечивающего раскрытия конвективного потока на 3-5 градусов.

Теплоносителем в период безветрия является водяной пар, а при атмосферных инверсиях - горячий воздух.

Целесообразность импульсной подачи конвективными потоками теплоносителя обосновывается необходимостью его движения с высокой скоростью, обеспечивающей выход импульса и вынос вредных примесей за пределы карьерного пространства за время меньшее, чем время охлаждения теплоносителя до температуры карьерного воздуха. При средней глубине современных карьеров, имеющих проблемы с естественным проветриванием и атмосфера которых подвержена интенсивному накоплению вредных примесей, от 300 до 600 метров, скорость импульса должна находиться в пределах 100-300 м/с.

Снижение скорости импульсного конвективного потока ниже 100 м/с может привести к охлаждению теплоносителя до температуры окружающего воздуха, по мере движения струи в карьерном пространстве, до момента ее выхода за пределы верхней границы карьерного пространства.

Скорость импульсного конвективного потока более 300 м/с не обеспечит полной отдачи теплоты карьерному воздуху теплоносителем и увеличит затраты энергии на нагрев последнего.

Периодичность импульсной подачи теплоносителя, от 1 до 5 сек выбирается в зависимости от геометрических и технологических параметров карьера: глубины, объема карьерного пространства, интенсивности ведения буровзрывных работ (БВР) и эксплуатации карьерного автотранспорта. В карьерах меньшей глубины с умеренной интенсивностью БВР и эксплуатации автомобильного транспорта периодичность импульсной подачи теплоносителя минимальная, от 5 сек, в глубоких карьерах с интенсивным ведением БВР и интенсивной эксплуатацией автомобильного транспорта максимальная, до 5 сек.

Целесообразность поочередного формирования конвективных потоков, вначале с помощью конического сопла, обеспечивающего угол раскрытия конвективного потока на 1-2 градуса, затем с помощью конического сопла, обеспечивающего угол раскрытия конвективной струи на 3-5 градусов, обосновывается следующим.

Поток, из первого сопла, при подъеме на каждые 100 м увеличивается в диаметре на 3,5-7 метров. При этом струя за счет инжекции вовлекает в поток смежные слои карьерного воздуха, увеличивая таким образом диаметр конвективной струи в 4-5 раз.

Интервал формирования потоков от 1 до 5 с выбран из соображений сохранения конвективного и инерционного движения карьерного воздуха, побуждение которого вызвано при выпуске первой струи меньшего диаметра. Снижение интервала, менее 1 сек, несет риск того, что за этот момент не успеет сформироваться струя карьерного воздуха за счет инжекции потока теплоносителя. Превышение интервала, более 5 сек, несет риск затухания скорости потока, сформированного движением первоначального потока.

Использование в качестве теплоносителя водяного пара целесообразно в периоды безветрия и в периоды инверсий в условиях отрицательных температур. В этом случае водяной пар, охладившись в верхних слоях атмосферы карьера, выпадает на его дно в виде снега, дополнительно очищая воздух от пыли.

Использование в качестве теплоносителя горячего воздуха целесообразно в условиях высокой влажности и туманов, когда появление в атмосфере дополнительной влаги ухудшает видимость и санитарно-гигиенические условия на рабочих местах горных рабочих.

Заявляемый способ проветривания поясняется графически на фиг. 1 и фиг. 2.

Заявляемый способ проветривания осуществляется следующим способом. В карьерное пространство 1 размещается парогенератор 2, установленный на транспортировочные лыжи 5. Доставка воды в парогенератор осуществляется по трубопроводу 3, а электропитание парогенератора обеспечивается от трансформатора по проводам 4. Формирование конвективного потока 8, 9, 10 в зависимости от состояния атмосферных явлений обеспечивают водяным паром или горячим воздухом.

Конвективные потоки теплоносителя формируют поочередно, вначале с помощью конического сопла теплоносителя 6, обеспечивающего раскрытия конвективного потока на 1-2 градуса, затем, с помощью конического сопла 7, обеспечивающего раскрытия конвективного потока на 3-5 градусов, со скоростью от 100 до 300 м/с и периодичностью от 1 до 5 сек. Вначале конвективный поток обеспечивает предварительный прогрев или охлаждение карьерного воздуха меньшего объема, затем с увеличенным раскрытием конвективного потока вовлекаются в движение значительные объемы карьерного воздуха 11, в том числе и за счет инжекции.

Преимущества заявляемого изобретения заключаются в организации воздухообмена карьерного пространства с окружающей средой в периоды безветрия и атмосферных инверсий, улучшении санитарно-гигиенических условий труда горных рабочих, исключении простоев горных работ из-за плохой видимости при высокой загазованности и запыленности карьерного воздуха.

1. Способ проветривания карьера конвективными потоками теплоносителя, генерируемыми нагревателем, размещенным на поверхности карьера, отличающийся тем, что конвективные потоки формируют импульсной подачей теплоносителя со скоростью от 100 до 300 м/с и периодичностью от 1 до 5 сек.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что конвективные потоки теплоносителя формируют поочередно, вначале с помощью конического сопла теплоносителя, обеспечивающего раскрытия конвективного потока на 1-2 градуса, затем с помощью конического сопла, обеспечивающего раскрытия конвективного потока на 3-5 градусов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что теплоносителем в период безветрия является водяной пар, а при атмосферных инверсиях - горячий воздух.