Файл: Куликов В.П. Проветривание угольных разрезов.pdf

ствии с этим расчет проветривания разрезов должен производиться в два этапа. Первый этап заключается в определении числа средств проветривания, необхо­ димых для создания направленного движения воздуха

времени. На втором этапе расчета необходимо прове­ рить достаточность принятого ранее числа средств проветривания для восполнения дефицита энергии не­ устойчивости атмосферы, возникающего в результате температурной инверсии.

Для определения снижения концентрации вредных примесей в разрезе при его проветривании затоплен­ ными струями авторами были проведены эксперимен­ тальные исследования, которые показали, Дто взаи­

тивности проветривания; V — вентилируемый объем, м3; t — общее время проветривания, с; to — начальный промежуток времени проветривания (продолжитель­ ность переходного процесса), с[см. формулу (65)].

Если поступающий в проветриваемое пространство воздух не является чистым, а имеет некоторое коли­

Из формулы (50) следует, что при известных с, с0, V, t0 = 0 и заданном t количество воздуха, необходи­ мое для проветривания разрезов, можно определить по формуле

183

где k — коэффициент эффективности проветривания — безразмерная величина.

Как видим, в случае /о=0 процесс принудитель­ ного проветривания разрезов описывается той же формулой, что и проветривание подземных камерооб­ разных выработок [12, 27, 28].

Формулы (51) и (52) можно рекомендовать для расчетов как принудительного, так и естественного проветривания открытых разработок. Причем в отли­ чие от коэффициента /г, названного В. Н. Ворониным коэффициентом турбулентной диффузии, в нашем слу­ чае k является коэффициентом эффективности провет­ ривания открытых разработок. При проветривании разрезов k находят либо опытным путем на основа­ нии экспериментальных данных,' либо расчетным спо­ собом, вкладывая в него те или иные понятия [23, 24, 72, 96]. В последнем варианте для того, чтобы можно было пользоваться формулой (52) при расчетах, тре­ буется прежде найти значения эмпирических коэффи­ циентов или использовать метод определения величи­ ны коэффициента турбулентной диффузии, предложен­ ный В. Н. Ворониным [28] и В. С. Никитиным [72].

Если же кроме выноса вредных примесей воздуш­ ный поток поднимает осевшую пыль или усиливает выделение вредных газообразных примесей, то коэф­ фициент k в формулах (49) —(52) будем называть коэффициентом процесса, и обозначать через kc. Это вызвано тем, что воздушный поток в последнем случае вызывает не только диффузию примесей, но также яв­ ляется причиной изменения их поступления в атмосфе­ ру против обычных условий.

Для расчета проветривания камерообразных выра­ боток затопленными турбулентными струями В. Н. Во­ рониным было предложено величину коэффициента турбулентной диффузии определять по показателям, характеризующим затопленную струю на входе в ка­ меру (с одновременным учетом‘длины камеры), т. е.

184

в начальном сечении струи. Расчет систем проветри­ вания открытых разработок целесообразно основывать на параметрах затопленных струй в начальном сече­ нии, причем, одним из основных параметров является количество воздуха, подаваемого средствами провет­ ривания. Поэтому в формулах (49) —(52) будем при­ нимать Q как суммарную производительность средств проветривания (т. е. суммарную производи­ тельность струй в их начальном сечении).

Отметим, что при проектировании системы провет­ ривания разреза обычно требуется сравнить несколь­ ко вариантов вентиляторных установок и схем их раз­ мещения, принять оптимальное решение как по эко­ номическим соображениям, так и с точки зрения ми­ нимального загрязнения атмосферы в разрезе и на прилегающей к нему территории, в том числе с уче­ том выделяемых средствами проветривания вредных примесей (см. третий и второй принципы принуди­ тельного проветривания, § 2 главы III). Необходимо иметь в виду, что канцерогенные вещества способны кумулироваться в организме людей [33]. Кроме того, установлена возможность потенциировання их дей­ ствия из-за наличия в окружающей среде сложного комплекса различных концерогенов. Их воздействие усиливается факторами внешней среды: ультрафиоле­ товой радиацией, радиоактивностью и др.

В. Н. Воронин показал, что при проветривании подземных камер в результате взаимодействия турбу­ лентной свободной струи с окружающим ее воздухом возникает турбулентная диффузия, создающая интен­ сивное перемешивание по всей поверхности соприкос­ новения свободной струи с окружающим ее загазован­ ным воздухом. Отдельные вихревые объемы выносят­ ся за пределы струи, смешиваются с окружающим загазованным воздухом и частично подтормаживают­ ся. При этом размеры струи в направлении движе­ ния увеличиваются, а скорость уменьшается. Однако из камеры удаляется объем загрязненного воздуха, равный объему поступающего свежего воздуха, т. е.

185

внешнего воздуха во внутрикарьерное пространство. Этот воздух вовлекается свободными струями венти­ ляторных устанрвок и рассеивает вредные примеси. Последние выносятся из разреза свободными струями, у которых производительность на расстоянии L от их начального сечения больше производительности струи в начальном сечении, равной дебиту ядра постоянной массы на величину коэффициента эжекции /гЭж, опре­ деляемого из формулы

установки (т. е. производительность ее струи в на­ чальном сечении), м3/с; а — коэффициент структуры струи; L — расстояние, на котором определяется про­ изводительность струи, м; d0— диаметр струи в на­ чальном сечении, м; р0 — плотность струи в началь­

Таким образом, процесс проветривания открытых разработок и камер при подземном способе добычи различен, поэтому значения коэффициентов турбу­ лентной диффузии и эффективности проветривания в формулах (49) —(52) для рассматриваемых случаев могут существенно отличаться (на 1—2 порядка).

Натурными исследованиями проветривания камер большого объема при подземном способе добычи по­ лезных ископаемых установлено, что коэффициент турбулентной диффузии ие является постоянным во времени [66]. Тем более значение k должно изме­ няться при проветривании открытых горных работ. В процессе проветривания разрезов после включения в работу вентиляционных установок все новые массы

186

воздуха в разрезе приходят в движение, что усилива­ ет процесс проветривания во времени. Следователь­ но, коэффициент эффективности проветривания дол­ жен увеличиваться с течением времени. Если же в какой-то момент времени в разрезе возникает рецир­ куляционное движение воздуха, охватывающее боль­ шие объемы, то с этого момента будет снижаться эффективность проветривания, в результате чего ве­ личина коэффициента к должна также уменьшаться.

Таким образом, по изменению во времени величи­ ны k можно судить об эффективности протекания про­ цесса проветривания.

Отсюда следует, что при разработке способа рас­ чета принудительного проветривания разрезов необ­

чета проветривания разрезов показывает, что зависи­ мость k — f(t) целесообразнее всего находить в виде функции коэффициента разжижения вредных при­ месей

модели. Коркинского разреза на конец его отработки при глубине 475 м были обработаны на ЭВМ «Наири». Наиболее эффективные схемы размещения ПВУ-6 приведены в §12 главы III. При обработке экспе­ риментальных данных формула (55) принималась в виде следующих наиболее распространенных функций:

параболической

187