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

§2. Ветровой фактор в глубоких разрезах

ина прилегающей территории

Наиболее значительным фактором выноса вредных примесей является энергия ветра. Изучение ветрового режима в течение 1966—1970 г. показало, что на при­

и юго-западного направлений. Роза ветров на Коркин­ ском разрезе в холодное время года показана на рис. 5.

Иное распределение направлений потоков в разре­ зе в теплый период года: роза ветров имеет почти круговую (квазикруговую) форму (см. рис. 4) неза­ висимо от направления ветра на поверхности разреза. Такая роза ветров в разрезе в теплое время года позволяет отметить периодичность направлений

20

Рис. б. Роза ветров на Коркинском разрезе в холодное время года (в кружках — число штилевых дней)

потоков, вызванную развитием. разных склоновых (вдоль бортов) циркуляций в различное время суток.

ночью северо-западные потоки.

Уменьшение скорости ветра с глубиной, характе­ ризуемое коэффициентом

сказывается при северном и северо-восточном направ­ лении ветра на поверхности по сравнению с другими

21

направлениями, что обусловлено большей термодина­ мической неустойчивостью воздуха этих направлений, так как повышенная турбулентность обеспечивает лучшее выравнивание скоростей потоков на глубине разреза.

Изменение скорости ветра с глубиной может быть выражено формулой

где Uн — средняя скорость потоков на глубине Я, м/с. Как .показали исследования на Коркинском разре­ зе, достигшем глубины 365 м, в формировании воз­ душных потоков проявляется сложное комбинирован­ ное влияние динамического и термического факторов (рис. 6). При штиле на прилегающей к разрезу тер-

(17,9%); 1,1-2 м/с (9,6%) и 2,1—3 м/с (5,8%). Та­ ким образом, при штиле на поверхности преобладает штиль и на дне разреза (2/з общего числа случаев), а возникающие в 7з случаев воздушные потоки вы­ званы действием термического фактора, проявляюще­ гося в различном нагреве бортов, что вызывает цир­ куляции воздуха по наклонной поверхности бортов

22

(склоновые циркуляции). Такие циркуляции возника­ ют в летний и весенний периоды года и практически отсутствуют с октября по февраль.

При скорости ветра более 2 м/с отмечается про­ порциональное увеличение скорости воздушных пото­ ков на дне разреза. Отсюда следует, что преобладаю­ щим фактором формирования воздушных потоков на дне разреза является термический при скорости вет­ ра на поверхности менее 2 м/с. Совместное действие динамического и термического факторов сказывается при скорости ветра более 2 м/с. Так, при скорости

скорости ветра на поверхности более 8 м/с на дне разреза штиль наблюдается редко, термический фак­ тор перестает влиять на проветривание.

Следует ожидать, что при дальнейшем увеличении глубины горных работ штили будут значительно чаще наблюдаться при скорости ветра на поверхности бо­ лее 8 м/с.

Анализ данных о ветре на поверхности разреза (более 5200 наблюдений) показывает, что среднего­ довая скорость равна 3,9 м/с. При такой скорости ветра повторяемость в разрезе штиля составляет 26%, воздушных потоков со скоростью 0,2—1 м/с — 34%; 1,1—2 м/с—19%; 2,1—3 м/с—18%; более 3,1 — м/с — 3% [55].

§ 3. Характеристика основных схем естественного проветривания

Основными схемами естественного проветривания разрезов являются прямоточная и рециркуляционная, а также их производные — прямоточно-рециркуляци­ онная и рециркуляционно-прямоточная.

Прямоточная схема возникает тогда, когда угол наклона подветренного борта р меньше угла расши­ рения струи иг, если же р > « 2, то образуется рецир­ куляционная схема (рис, 7). Обычно принимают сред-

23

Рис. 7. Рециркуляционная схема проветривания (теоретиче­ ская)

нее значение сс2~15°, однако в глубоких разрезах «2 изменяется в очень широких пределах.

Натурные исследования показали, что формирова­ ние прямоточной и рециркуляционной схем естествен­ ного проветривания определяется не только углом наклона подветренного борта, но и соотношением взаимного влияния термического и динамического факторов проветривания.

Повторяемость этих схем в зависимости от направ­ ления ветра на прилегающей к Коркинскому разрезу территории показана на рис. 8. При одном и том же

Рис. 8. Гистограмма повторяемости основных схем есте­ ственного проветривания на Коркинском разрезе при ветре

различных направлений

направлении ветра на прилегающей территории в разрезе наблюдаются как прямоточная, так и рециркуляционая схема, независимо от величины угла на-

24

клона подветренного борта. Наиболее часто наблюдается прямоточная схема: при ветре юго-западного

случаев. Рециркуляционная схема наблюдается: при ветре юго-западного направления 6,7%, западного — 5,4% и юго-восточного — 4,8% общего числа случаев. Оценивая в целом повторяемость этих схем, укажем, что прямоточная схема наблюдается в 65,6%, рецир­ куляционная— в 34,4% общего числа случаев.

Повторяемость схем проветривания в зависимости от скорсти ветра U0 на бровке разреза показана на рис. 9. При скорости ветра менее 3 м/с повторяе­ мость прямоточной схемы несколько больше, чем ре­ циркуляционной (соответственно 57,4 и 42,6%). С увеличением скорости ветра значительно возраста­

ставляет 72,2 и 27,8%, а Цри ветре более 9 м/с почти исключительно наблюдается прямоточная схема — 92,3%, тогда как рециркуляционная составляет только 7,7% случаев при данной скорости ветра.

Обобщенные данные о повторяемости рассматри­ ваемых схем проветривания в зависимости от периода года и скорости ветра на поверхности разреза приве­ дены в табл. 2.

25