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

Рис. 17. Номограмма для определения продолжительности инсоляции (для 54° северной широты)

Температурный режим в разрезе зависит не толь­ ко от закрытости горизонта, но и от продолжитель­ ности солнечного облучения бортов и дна. Продол­ жительность инсоляции определяют по номограмме Рейдата, которая составляется для широты, соответ­ ствующей месту расположения разреза, например для Коркинского разреза 54° северной широты (рис. 17). Номограмма изображается в виде ряда концентриче­ ских окружностей, проведенных через 5°. Внешняя окружность представляет собой линию горизонта, а центр — зенит солнца. От центра через 10° проведены радиусы, угол между ними характеризует азимут, а длина радиуса-вектора — высоту стояния солнца. Для всех дат года (через десять дней) проведены траек­ тории солнца в виде кривых линий. Эта группа кри­ вых пересекает часовые линии, интервал 1 ч. Совме­ щая диаграмму Рейдата со схемой закрытости гори-

38

а

S,kok/ cmz4

б

5,кал/снг ч

Рис. 18. Суточная' продолжительность прямой солнеч­ ной радиации в разрезе в различные периоды года:

разных точках разреза через десять дней в течение всего года. На рис. 18 представлены графики продол­ жительности инсоляции прилегающей территории раз­ реза и различных бортов для наиболее длительного (22 июня) и наиболее короткого (21 декабря) свето­ вого дня. •

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы. Поверхность бортов разреза до глубины 100 м облучается солнцем круглый год, од­ нако продолжительность инсоляции различна как в течение года, так и в зависимости от ориентации бор­ та. Наибольшая продолжительность инсоляции в те­ чение года наблюдается на северном, северо-запад­ ном и северо-восточном бортах. Так, 22 июня она со­ ставляет 14,5 ч, тогда как 21 декабря только 5,2 ч. В зимний период заметно снижается продолжитель­ ность инсоляции и на бортах южной четверти она со­ ставляет для южного 3,5 ч, юго-восточного —4 ч, югозападного 2,6 ч.

С глубиной инсоляция уменьшается. На глубине 200 м от поверхности на северном борту она изме­ няется с 12,3 ч 22 июня до 3,8 ч 21 декабря, на юго-

39

восточном борту — соответственно 13,1 и 4,6 ч, на западном борту— 10,7 и 1,9 ч. На юго-западном бор­ ту по мере приближения зимы инсоляция быстро снижается, и с 30 ноября по 11 января этот борт совсем не получает прямой солнечной радиации. Не облучаются также борта южный (70 дней) и юго-во­ сточный (150 дней).

Наименьшая инсоляция наблюдается иа дне раз­ реза. Оно совсем не получает солнечной радиации у юго-восточного борта 132 дня, у южного 126 дней и у восточного 88 дней. Прилегающие ко дну участки бортов также зимой не облучаются: южного борта в течение 50 дней, юго-западного — 30 дней.

Особенно неблагоприятные условия по продолжи­ тельности солнечного облучения на гор. 200 м сложи­ лись в юго-восточной части разреза, которая в про­ цессе отработки оказалась отгороженной выступом, расположенным в центре разреза. Закрытость гори­ зонта в юго-восточной части составляет 34° с юга и 30° с юго-востока. В результате зимой, когда высота стояния солнца над горизонтом мала, эта часть раз­ реза не получает прямой солнечной радиации в тече­ ние 150 дней, т. е. дольше, чем дно разреза. Такое длительное пребывание в тени юго-восточной части разреза приводит к формированию отрицательного теплового баланса атмосферы. Выхоложенный в ре­ зультате радиационного излучения воздух застаивает­ ся, а при малых горизонтальных барических градиен­ тах, вызывающих небольшую скорость ветра на при­ легающей территории, в разрезе возникают продол­ жительные температурные инверсии.

Таким образом, анализ показывает, что различия в величине теплового баланса наиболее заметны для прямой солнечной радиации, которая обеспечивает основной приток тепла к бортам и дну разреза, а так­ же для отраженной от подстилающей поверхности радиации (альбедо). В холодный период года альбедо примерно в три раза больше, чем в теплый период.

Летом на широте г. Коркино даже для наименее благоприятно ориентированного южного борта сол­ нечное облучение достаточно для подогрева подсти­ лающей поверхности, развития термической конвекции и выноса вредных газов в объеме разреза. Однако в

40

жаркие солнечные дни на дне возникают дискомфорт­ ные условия по температурному фактору, так как воздух оказывается более нагретым (на 3,5—8°) по сравнению с воздухом прилегающей территории, в связи с чем требуется принудительное проветривание.

Зимой из-за малой высоты стояния солнца и уменьшения продолжительности дня значительная часть разреза не освещается солнцем и только верх­ ние горизонты северного борта получают прямую сол­ нечную радиацию в количестве, достаточном для есте­ ственного воздухообмена. В период длинный зимних ночей в глубокой части разреза наблюдается значи­ тельное радиационное выхолаживание, которое при­ водит к возникновению продолжительных температур­ ных инверсий.

По характеру происхождения выделяются пять основных видов температурных инверсий: радиацион­ ная, фронтальная, адиабатическая (инверсия оседа­ ния), адвективная и комбинированные (адвективно­ адиабатические и радиационно-адвективно-адиабати­ ческие). Классификация инверсий по происхождению и влиянию на объемы принудительного проветривания приведена в табл. 6 [54].

По месту возникновения задерживающего возду- / хообмен слоя (с инверсионным распределением тем­ пературы по высоте) отмечаются три вида инверсий: внутрикарьерные, приземные .(на прилегающей к раз­ резу территории) и приподнятые (в свободной атмо­ сфере в разрезе или на прилегающей территории).

Примерно в 80% общего числа случаев на Кор­ кинском разрезе наблюдаются инверсии радиацион­ ного происхождения, возникающие после захода солнца, за счет охлаждения почвы и прилегающего слоя воздуха (на высоте в несколько десятков мет­ ров) при безоблачном небе или слабой облачности. Радиационное охлаждение приводит к возникновению отрицательного теплового баланса атмосферы в этот период суток.

При благоприятной метеорологической обстановке после восхода солнца приземная радиационная инзерсия на прилегающей к разрезу территории разру­ шается, что приводит к рассеиванию дымки. В разрезе нагрев воздуха начинается значительно позднее, чем

41

ной влажности