Вентиляция шахт и карьеров

датчик направления, затем скорости и температуры. Радиопередат­ чик работает на частотах 38—41 мгц. Прием сигналов датчиков осуществляется с помощью обыкновенного приемника, к которому подключается конвертор (рис. 8 6 ), позволяющий принимать сигна­ лы частотой 38—41 мгц. Шкала конвертора на три диапазона: 7; 7,5; 8 м. Для каждого радиопередатчика отводится участок шкалы 0,17 мгц. В пределах этого участка и работает передатчик. Зная очередность переключения датчиков, по приемнику определяют ве­ личину показателей и номер пе­ редатчика, работающего в дан­ ный момент.

Количество и месторасположе- <5>_+ ние передатчиков в карьере зара­ нее известны, и оператор-радист легко может определить аэроди­ намические параметры воздушно­ го потока в любое время в инте­ ресуемом месте.

Количество устанавливаемых радиопередатчиков зависит от конфигурации карьера и разви­

через диспетчера даст указания о применении возможных средств по улучшению атмосферных условий на рабочих местах.

Главным путем создания безопасных атмосферных условий тру­ да в карьерах является предупреждение попадания вредных при­ месей в атмосферу, для чего необходимы эффективные средства поборьбе с пылью и газами, включая и искусственное проветривание. Необходимость применения и требуемая эффективность средств газопылевыделения могут быть определены путем предварительно­ го прогноза состояния атмосферы карьеров, который должен вы­ полняться как при проектировании, так и во время эксплуатации карьеров. При этом необходимо учитывать этапы развития горных работ с точки зрения условий естественной вентиляции и фактиче­ ского наличия в карьере источников выделения вредных примесей как местного, так и общего характера.

Главное внимание при прогнозе должно быть уделено подсчету объемов рециркуляционных зон на каждый период работы карье­ ра и количеству выделяющихся вредных примесей, находящихся в рециркуляционных зонах. По интенсивности всех источников га­ зопылевыделения, находящихся в зонах рециркуляции, подсчиты­

вается и запыленность, и загазованность воздуха в рециркуляцион­ ных зонах.

Объем рециркуляционных зон и подсчет запыленности и зага­ зованности по этапам развития горных работ играют важную роль при выборе типа и количества средств для осуществления искус­ ственной вентиляции застойных зон и подавления пыли на рабо­ чих местах в этих зонах.

Прогноз атмосферы карьера может осуществляться путем со­ поставления состояния атмосферы действующих карьеров с проек­ тируемыми. Более простым и достоверным является метод прогно­ за канд. техн. наук В. С. Никитина, предложившего определять объемы и границы зон рециркуляции графическим методом [46].

На примере карьера НКГОКа (Кривбасс) проиллюстрируем методику выполнения прогноза загрязнения общей атмосферы карь­ ера. Карьер отрабатывается уступами 10—15 м, имеет глубину 47 м. Породы и руда содержат 37—40% свободной двуокиси кремния. Для района расположения карьера характерны сильные ветры, преобладающее направление которых северное, северо-во­ сточное и восточное. Наименьшая интенсивность ветрового потока соответствует летним месяцам. Средняя годовая скорость ветра 5,1 м/сек. Количество дней со штилями составляет 30% (Ю0 дней).

Как известно, общие загрязнения атмосферы карьеров присущи инверсионной и рециркуляционной схемам проветривания.

При отношении размеров карьера на уровне поверхности (дли­ на или ширина) к глубине около 5— 6 граница зоны рециркуляции определяется точками встречи с поверхностью уступов лучей, про­ веденных в профилях карьеров и совпадающих с направлением ветра, под углом 1 0 ° к горизонту из точки срыва ветрового потока с подветренного борта.

При отношении длины или ширины к глубине более 6 и углах откосов подветренного борта более 15° их проветривание осущест­ вляется по смешанной рециркуляционно-прямоточной схеме. Гра­ ница зоны рециркуляции в этом случае определяется точками встре­ чи с поверхностью уступов лучей, проведенных в профилях карьера и совпадающих с направлением ветра, под углом 15° к горизонту из точек срыва ветрового потока с подветренного борта.

При углах откоса подветренного борта 15° и меньше, но при равном опережении уступов этого борта проветривание будет осу­ ществляться по прямоточной схеме.

Для определения границ зон рециркуляции карьера НКГОКа использовались рабочие планы в масштабе 1:2000. Углы откосов бортов карьера определялись графическим методом. План карье­ ров разбивался на ряд сечений I— I; II — II; III — III; IV — IV; V — V для западного и восточного направлений ветра (рис. 87) и

II — II; III — III; IV — IV; V — V; VI — VI; VII — VII для северно­ го и южного направлений ветра (рис. 8 8 ).

При западном ветре углы откосов бортов изменяются от 17 до 30°, при южном ветре от 13 до 28°, при северном ветре на отдель­

ных участках от 17 до 20° (см. рис. 8 8 , 89, 90). На остальном участ­ ке карьера углы откосов бортов меньше 15°.

Как видно из построенных сечений, отношение глубины карье-; ра к длине (ширине) на уровне поверхности более б, за исключен нием сечения V I—VI, где это отношение менее 6 при южном и се­ верном направлениях ветра.

Рис. 87. Разрезы к определению зон рециркуляции при запад­ ном и восточном направлении ветра

Следовательно, при западном и южном направлениях ветра карьер будет проветриваться по рециркуляционно-прямоточной схе­ ме. При северном направлении ветра только часть карьера будет проветриваться по рециркуляционно-прямоточной схеме, а осталь-

Рис. 88. Разрезы к определению зон рециркуляции при южном и северном на­ правлении ветра

ные участки карьера будут проветриваться по прямоточной схеме. Объем рециркуляционной зоны при северном ветре небольшой, так как в этом случае рециркуляция происходит в пределах уступов (см. рис. 8 8 , сечение III — III) .

Для определения границ зон рециркуляции проводим в сечениях лучи под углом 15° к горизонту до встречи с наветренным бортом или дном карьера. Определяем значения абсцисс для каждой точ­ ки встречи луча графически. Значения абсцисс, определенные графически, сведены в табл. 29.

Откладываем на плане карьера значения абсцисс, соответствую­ щие взятым сечениям, и оконтуриваем зоны рециркуляции на плане. При западном ветре зоной рециркуляции охвачен объем 959 000 ж3, при южном ветре 2 100 000 ж3. Подсчет объемов производим заме­ ром площади каждого сечения, входящей в зону рециркуляции, и последующим умножением на зону влияния каждого разреза. Затем отдельные объемы складываем.

Зная количество источников выделения вредных примесей, на­ ходящихся в зоне рециркуляции и их суммарную интенсивность, можно определить степень загрязненности атмосферы в зонах ре­ циркуляции по формуле В. С. Никитина

Vo — скорость ветра на уровне поверхности, м/сек;

L — длина зоны рециркуляции в направлении, перпендикуляр­ ном направлению ветра, м.

По плану карьера определяется количество источников выделе­ ния газов и пыли, входящих в зону рециркуляции, и подсчитыва­ ется суммарная интенсивность выделения пыли или газов этими источниками. Количество источников выделения пыли, находящих­ ся в зоне рециркуляции, сведено в табл. 30.

Принимая во внимание, что в карьере одновременно работает не все оборудование и не на полную мощность, при расчете сле­ дует ввести поправку на одновременность работы оборудования.

Для экскаваторов коэффициент одновременности работы принят 0,53—0,56, для других источников выделения пыли — 0,5. Расчет суммарной интенсивности выделения пыли приведен в табл, 31.

Т а б л и ц а 31

Суммарная интенсивность,

На плане карьера определяем длину зон рециркуляции. Длина зоны рециркуляции при западном ветре 800 м и при южном 1 0 0 0 м. Расчет средней запыленности общей атмосферы карьера в преде­ лах зоны рециркуляции сведен в табл. 32.

По данным табл. 32 видно, что при слабых ветрах до 1 м/сек и штилях общая запыленность карьера будет значительно превы­ шать допустимую норму. В данном случае общая запыленность атмосферы карьера ограничивается зоной рециркуляции, которая охватывает нерабочий борт и часть рабочего борта горизонтов

+ 35 и +50 м.

При углубке карьера все большая часть карьерного пространст­ ва будет охватываться рециркуляционной зоной, количество же воз-

духа, поступающее в зону, остается постоянным. Скорость воздуха на нижележащих горизонтах падает. Поэтому для глубокой части карьера, создаются худшие условия, и для нее необходимо приме­ нять средства искусственной вентиляции.

При расчете средств для осуществления искусственной вентиля­ ции, как говорилось выше, важное значение имеют объем зон ре­ циркуляции и их границы. Графический метод определения границ и объемов зон рециркуляции требует длительного времени и явля­ ется сложным по своему выполнению. Нами предлагается более простой аналитический метод определения границ и объемов зон рециркуляции. При аналитическом методе нет необходимости вы­ черчивать отдельные сечения в зависимости от направления ветра, все исходные величины берутся с общего плана карьера.

Рис. 89. Разрез к определению границ и объемов зон рециркуляции

Рассмотрим два случая при определении границ и объемов зон рециркуляции аналитическим методом.

Первый случай. Внешняя граница струи первого ряда пересе­ кается с дном карьера (рис. 89).

Значение X при подветренном нерабочем борте определится по

где L — длина (ширина) карьера на уровне поверхности, м; Я — глубина карьера, м.

Формула справедлива при условии:

X = f f c t g p < l ;

( Я ^ т — Я ctgp) < I,

где Я Ы ^ р — заложение нерабочего борта карьера, м; / — ширина (длина) дна карьера, м.

В том случае, когда рабочий борт является подветренным бор» том, те же формулы справедливы и

X = Ягctg т, м, где ЯI — высота рабочего борта, ж;

( Hydgz — Hj^ctgf) < I,

где Я, ctg у — заложение рабочего борта карьера, ж. При

Объем зоны рециркуляции подсчитывается по формуле

где .5] — сумма площадей уступов подветренного борта, ж2; опре­ деляется по исходным величинам, взятым с плана карье­ ра, т. е.

Si — Ьгуг -)- h3y3-(- h3y3-)- . . . hnyn, ж2,

где hi, hi, ..., hn — высоты уступов, ж;

у i, i/2, Уп — средние линии геометрических фигур, ж;

где i — число разрезов.

Второй случай. Внешняя граница струи первого рода попадает-

где А — заложение нерабочего борта карьера, ж; I — ширина (длина) карьера, ж;

Выразим У через известные величины. Для этого рассмотрим, заштрихованный треугольник. Из треугольника видно, что:

a t g w , а — {[В — {A + l)\—y) tg^;