ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.06.2024
Просмотров: 119
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 16 |
|
С равнительная эф ф екти вн о сть проветри вания |
|
|||||
|
К оркинского |
р а зр е з а , |
% |
|
||
Вариант |
Разрез в делом |
Зона I |
Зона |
II |
||
|
Ю ж н ое направление ветра |
|
||||
I |
100 |
|
100 |
|
100 |
|
100 |
|
100 |
100 |
|
||
|
|
|
||||
п |
86 |
|
96 |
64 |
|
|
8 1 ,5 |
|
8 7 ,8 |
|
5 9 ,3 |
|
|
|
|
|
|
|||
ш |
105 |
|
И З |
|
102 |
|
1 0 8 ,3 |
|
1 1 8 ,4 |
1 0 5 ,3 |
|||
|
|
|||||
IV |
90 |
|
98 |
77 |
|
|
9 0 ,8 |
|
100 |
7 4 ,8 |
|
||
|
|
|
||||
V |
99 |
|
108 |
93 |
|
|
100 |
|
1 1 3 ,5 |
90 |
|
||
|
|
|
||||
Ю го -восточ н ое |
направление |
ветра |
|
|||
I |
100 |
|
100 |
|
100 |
|
100 |
|
100 |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|||
11 |
8 8 |
|
89 |
|
69 |
|
85 |
|
8 0 |
|
6 7 ,7 |
|
|
|
|
|
|
|||
I I I |
115 |
|
134 |
|
128 |
|
1 1 1 ,8 |
|
1 4 3 ,6 |
1 1 8 ,5 |
|||
|
|
|||||
г П р и м е ч а н и е . |
В числителе |
эффективность |
|
проветривания в |
объеме |
|
разреза или зоны в делом, в знаменателе — то же, |
в приземном слое. |
|
зон I и II (см. рис. 24) при южном ветре увеличится соответственно на 5, 13 и 2%, а в приземном слое — на 8,3; 18,4 и 5,3%. Для юго-восточного ветра улуч шение воздухообмена соответственно составит 15, 34
и 28%, а в приземном слое— 11,8; 43,6-и 18,5%.
При проектировании и реконструкции действующих разрезов следует избегать размещения в непосредст венной близости от них промышленных сооружений (особенно со стороны господствующих ветров), так
71
как вследствие деформации ветрового потока обра зуется аэродинамическая тень, в зоне влияния которой могут оказаться дополнительные площади внутри разреза.
Учитывая недостаточность естественного воздухо обмена и малую эффективность мероприятий по его улучшению за счет строительства сооружений, необ ходимо применять в глубоких разрезах средства при нудительного проветр иваи ия.
Г л а в а III
ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ ПРОВЕТРИВАНИЕ РАЗРЕЗОВ
§1. Проектные решения п о проветриванию угольных
ирудных карьеров
Проектными организациями в большинстве случаев вопросы вентиляции карьеров не рассматриваются, иногда кратко излагаются отдельные вопросыпро ветривания.
Наиболее значительная работа в этом направлении выполнена институтом Уралгипрошахт, которым в 1969 г. разработано проектное задание по вентиляции Коркинского угольного разреза за счет естественных факторов. В задании кратко изложены все основные материалы по исследованиям естественного проветри вания и состоянию атмосферы, проведенным НИИОГРом в 1966—1967 гг. В проектном задании приведены также материалы выполненного Уралгипрошахтом анализа метеорологических наблюдений ме теостанции Коркинского разреза за скоростью и на правлением ветра на поверхности и в разрезе за., 1967—1968 гг., а также результаты моделирования процессов естественного проветривания разреза, осу ществленного ИГД МЧМ СССР.
Материалы анализа вновь подтверждают сделан ные ранее выводы о значительно меньшей стабиль ности во времени воздушных потоков в разрезе по сравнению с ветром на поверхности, о крайне низкой оправдываемости результатов расчетов воздушных потоков по известной методике [7] и большой роли
73
местных и конвективных движений воздушных масс на глубоких горизонтах при естественном проветри вании.
Уралгипрошахтом вполне обоснованно делается вы вод о том, что улучшение проветривания разреза за счет естественных факторов путем выполаживаиия его бортов под углом 15° потребует громадных объ емов вскрышных работ (около 360 млн. м3), сноса зданий и сооружений на бортах и является явно ме нее целесообразным, чем принудительное проветрива ние. Кроме того, выполаживание бортов не гаранти рует разрез от загазованности в периоды обширных температурных инверсип.
Институтом Гипроруда (г. Ленинград) при проек тировании карьера на полиметаллическом месторож дении для принудительного проветривания карьерно го поля принят один осевой двухступенчатый шахт ный вентилятор ВОКД-1,8 с рабочим колесом диамет ром 1,8 м и рассчитана дальнобойность струи венти лятора по известной формуле, построенной па основе теории свободной струи Г. Н. Абрамовича.
При проектировании безопасных условий труда на Гайском карьере применен расчетный метод прогно зирования состава атмосферы при естественном про ветривании, разработанный В. С. Никитиным, этот метод, как показали исследования, требует дальней шего уточнения.
Несколько полнее в проектах рассматриваются во просы использования средств пылеподавления. Одна ко предусматриваемые способы борьбы с пылыо и газами недостаточны и не могут обеспечить нормаль ных атмосферных условий труда на угольных разре зах. В проектах необходимо предусматривать комп лексное применение средств вентиляции и пылепо давления.
§ 2. Основные принципы принудительного проветривания разрезов
Разработке принципов принудительного проветри вания разрезов предшествовали обобщение имеюще гося в науке и практике опыта применения средств принудительного проветривания угольных и рудных
74
карьеров [62], анализ синоптико-метеорологических условий при загазованности Коркинского угольного и ряда рудных карьеров в периоды температурных ин версий, а также исследования свободных (затоплен ных) 1 струй осевых вентиляторов на полигоне и опыт но-промышленные испытания вентиляторных устано вок УПК-4 и УПК-РД на Коркинском разрезе.
Рассмотрим каждый из принципов проветрива ния [51].
Обеспечение требуемого разжижения или выноса вредных примесей из атмосферы разреза. С уменьше нием скорости ветра процессы воздухообмена в раз резе зависят в основном от стратификации атмосфе ры, характеризующейся ветрикальным температурным градиентом у °С/100 м. При неустойчивом состоянии атмосферы (у > 1), как и при равновесном — безраз личном (у— 1 —i—0,6), для принудительного проветри вания достаточно затратить энергию на создание на правленного движения воздуха на участках застой
ных зои. |
угрожающем (у = |
0,6-г-0,0) |
и опасном |
При |
|||
(у<0,0) |
состояниях возникает |
дефицит |
энергии не |
устойчивости атмосферы. В этом случае, кроме затрат на движение воздуха, необходимо восполнить возни кающий дефицит потенциальной энергии неустойчи вости воздуха путем его нагрева или перемешивания воздушной струей с тем, чтобы температурный гра
диент в разрезе |
достиг |
величины |
|
адиабатического |
|||||||||||||
-уа = 1° С/100 |
м или, в крайнем случае, |
у = 0,6°С/100 |
м. |
||||||||||||||
Известны следующие способы восполнения дефи |
|||||||||||||||||
цита энергии неустойчивости: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 П о д |
тер м и н о м |
« св о б о д н ы е » |
обы ч н о |
п о н и м аю т |
стр уи , |
не |
|||||||||||
и м ею щ и е |
т в ер д ы х |
гран и ц . В |
р а зр е за х так ов ы м и |
я вл яю тся |
в |
о с |
|||||||||||
н овн ом |
вер ти к ал ьн ы е |
стр у и , |
н а п р а в л ен н ы е |
сн и зу |
в вер х . |
В |
б о л ь |
||||||||||
ш и н стве |
сл у ч а ев |
п р о в ет р и в а н и е |
о су щ ес т в л я ю т |
н ак л он н ы м и |
и |
||||||||||||
гори зон тал ьн ы м и |
ст р у я м и , к о то р ы е |
на н ек о т о р ы х |
у ч а ст к а х |
о г р а |
|||||||||||||
ничены |
б о р т а м и |
или |
гори о т р а н сп о р т н ы м |
о б о р у д о в а н и е м , |
в |
р е |
|||||||||||
зу л ь т а т е |
чего |
д е ф о р м и р у ю т с я , |
в м ест о |
с в о б о д н ы х |
ст а н о в я т ся |
||||||||||||
в той |
или |
иной |
степ ен и огран и ч ен н ы м и , |
и х |
п ар ам етр ы |
н еск ол ь к о |
|||||||||||
отл и ч аю тся |
от |
|
п а р а м ет р о в |
с в о б о д н ы х |
|
стр у й . |
Б о л е е |
|
об щ и м |
||||||||
я вл я ется |
п он я ти е |
за т о п л ен н ы е |
ст р у и , к отор ы м |
с л е д у е т |
п о л ь зо |
||||||||||||
ваться |
в |
т ех |
с л у ч а я х , |
к о гд а |
н ет н е о б х о д и м о с т и |
уточ н я ть , |
я в л я |
||||||||||
ю тся |
ли |
они |
п ол н ость ю |
св о б о д н ы м и |
или |
части чн о |
о г р а н и |
ченны м и .
75
подогрев воздуха сильно нагретыми струями пу тем сжигания углеводородного топлива — керосина, солярового масла или бензина — в форсунках устано вок типа метеотрон;
низкотемпературный подогрев воздуха с помощью инфракрасных горелок, разрабатываемый Главной геофизической обсерваторией;
низкотемпературный подогрев воздуха электриче скими нагревателями.
Второй и третий способы могут оказаться целесо образнее первого способа в результате более высо кого к.п.д., резкого снижения выделений вредных при месей от сжигания топлива по второму способу и пол ного исключения их при третьем способе.
Теоретически был предсказан и экспериментально подтвержден на полигоне и в производственных условиях разреза эффект низкотемпературного на грева воздуха в осевых вентиляторных установках, заключающийся в структуре [52]. Воздух, посту пающий в осевой вентилятор, омывает привод ной электродвигатель. Потребляемая из сети дви гателем мощность только частично преобразуется вентилятором в кинетическую энергию затопленной струи. Часть мощности, равная потерям в электро
двигателе |
и вентиляторе, идет на нагрев воздуха |
(см. § 13 |
главы III). |
Таким образом, при проветривании открытых раз работок затопленными струями имеется принципиаль ное различие в использовании потребляемой энергии по сравнению с проветриванием шахт. Если для шахт к.п.д. вентиляторной установки в целом (агрегата вен тилятор— электродвигатель) представляет собой от ношение полезно используемой мощности на' преодо ление аэродинамического сопротивления шахты к об щей потребляемой мощности и в натурных условиях обычно не превышает 0,3—0,5, то при проветривании разрезов вся потребляемая из сети электродвигателем мощность передается затопленной струей и к.п.д. вен тиляторной установки практически равен 1. Для аг регатов с приводом от двигателей внутреннего сгора ния и газовых турбин (например, на базе авиадвига телей АИ-20, НК-12 и др.) к.п.д. несколько меньше единицы вследствие неполного сгорания топлива.
76
При проветривании разрезов кроме к.п.д. вентиля торной установки необходимо отдельно рассматривать к.п.д. затопленной струи, выносящей вредные примеси из проветриваемого пространства или перемешиваю щей воздух в застойной зоне. В результате в том и другом случае концентрация примеси снижается. К.п.д. затопленной струи всегда меньше единицы. Во прос о возможной его величине требует специальных исследований.
С учетом эффекта естественного низкотемператур ного нагрева воздуха в вентиляторных агрегатах най дено [52], что для установки УПК-4, потребляющей из сети мощность 450 кВт, кинетическая энергия за топленной струи составляет 170 кВт, на подогрев струи расходуется 280 кВт. На выходе из вентиля тора воздух имеет температуру на 2,12° С выше окру жающей среды. По мере удаления от вентилятора струя эжектирует прилегающие массы воздуха, в ре зультате чего температура снижается, происходит перемешивание воздушных масс и их равномерный нагрев. Разрабатываемая передвижная вентиляторная
установка |
ПВУ-6 из |
потребляемой |
мощности |
2080 кВт |
на создание |
струи будет |
расходовать |
1570 кВт и на ее подогрев 510 кВт, иметь температуру струи на выходе из вентилятора на 1,96° С выше окружающей. При такой незначительной разнице температур можно ожидать низкие потери тепла от лучеиспускания струи, как нагретого тела, так и в ре зультате этого высокий к.п.д. нагрева воздуха при ликвидации температурных инверсий в ра'зрезе.
Для создания направленного движения воздуха в Коркинском разрезе по условиям размещения .уста новок и геометрических размеров затопленных струй необходимо по предварительным данным шесть вен тиляторных установок ПВУ-6 (см. § 12 главы III). Суммарная мощность подогрева воздуха составит 3060 кВт. Таким образом, можно ожидать, что при работе шести вентиляторных установок ПВУ-6 в те чение суток удастся разрушить температурную ин версию в глубокой части разреза. Одновременно надо учитывать следующие причины, облегчающие провет ривание разреза. Во-первых, кинетическая энергия затопленных струй (9,6 тыс. кВт) при создании на
77