Способ вентиляции рудника и устройство для его осуществления

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для искусственного проветривания карьеров в условиях инверсности атмосферы. Техническим результатом является повышение эффективности каскадного взрыва топливно-воздушной смеси. Эффективность вентиляции увеличивается за счет предварительного нагрева поверхности грунта в местах проведения взрывов и достигается оптимизацией массы топлива в каскадах путем ее увеличения на нижних горизонтах и уменьшением на верхних. При одинаковой массе топлива в предлагаемом способе объем замещаемого в карьере воздуха увеличивается на 30%. Реализация способа осуществляется с помощью устройства, включающего емкости сифонного типа для размещения топлива, узлы нагревания, опоры для размещения зарядов взрывчатых веществ и блоки подрыва на каждом горизонте, а также пульт управления, размещаемый в безопасной зоне. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для искусственного проветривания карьеров, в которых проводится добыча рудных и нерудных ископаемых.

Одной из важнейших проблем при разработке рудных и нерудных ископаемых открытым способом является обеспечение санитарных норм воздуха в карьерах и разрезах (Певзнер М.Е. Экология горного производства. Горные науки и промышленность, сб. статей. М.: Недра, 1989).

Особенно актуально это для глубоких карьеров при их интенсивной разработке.

Основными причинами пылеобразования и загазованности в рудниках являются: бурение, взрывание, вторичное дробление и перевозка горной массы транспортом с двигателями внутреннего сгорания.

Для нормализации атмосферной обстановки в карьерах используются естественные и искусственные способы проветривания (Битколов Н.Э., Медведев И.И. Аэрология карьеров. М.: Недра, 1992).

Известные методы активации естественного воздухообмена в рудниках (устройство проранов, профилирование бортов карьеров, использование ветроотклоняющих щитов и др.) в практике широкого применения не нашли из-за их низкой эффективности, либо высокой стоимости.

Искусственное проветривание карьеров предполагает применение механических (вентиляторные установки), тепловых или комбинированных средств (Битколов Н.Э., Медведев И.И. Аэрология карьеров. М.: Недра, 1992). При этом реализуются нагнетательный, всасывающий, либо комбинированный способ проветривания с каскадной схемой размещения средств вентиляции.

Эти способы также малоэффективны особенно в крупных карьерах, поскольку для их реализации требуются большие энергетические затраты.

Наиболее близким к заявляемому способу является "Способ вентиляции рудника" (патент РФ №2162944), при котором всасывающая струя формируется каскадным взрывом топливно-воздушной смеси. В то же время в способе-прототипе не рассматривается оптимальный режим вентиляции.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности рудника вентиляции способом каскадного взрыва.

Для достижения поставленной цели предлагается предварительно прогреть поверхность грунта в районе размещения установок с топливом.

В этом случае создается дополнительный восходящий поток воздуха. Интенсивность такого дополнительного потока зависит, естественно, от температуры и площади нагрева поверхности грунта. Прогрев целесообразно осуществлять нагревательными элементами, не вносящими дополнительного технологического загрязнения. Для этого возможно использование тепловых установок, работающих на различных физических принципах (Битколов Н.З., стр.179-180; А.С. СССР №1681016).

Повышение эффективности достигается и выбором массы диспергируемого и взрываемого топлива.

Расчеты, проведенные по методике, изложенной в работе (М.А.Затевахин. Турбулентный термин во влажной атмосфере. Теплофизика высоких температур, 2001, т.39, №4, с.573-580), показывают, что при взрыве 3 каскадов, в которых масса топлива увеличивается с глубиной, высота подъема струи до 10% больше, чем при равномерном распределении массы топлива по каскадам. Такое увеличение высоты струи приводит к увеличению объема замещаемого в карьере воздуха до 30%.

Реализация предлагаемого способа возможна устройством, представленным на чертеже, где показаны: емкость 1, опора 2, узел нагревания 3, блок подрыва 4 и пульт управления 5.

В качестве емкости сифонного типа можно применять аналогичный узел из системы пожаротушения тонкораспыленной водой (Установка. Группа Кампаний "ИСТА", С-Пб, 2000).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Предварительно с помощью узла 3 прогревается грунтовая поверхность в районе размещения емкостей 1 в каждом каскаде, либо в отдельных каскадах. Затем проводится заправка емкостей 1 топливом и установка в них пороховых зарядов и взрывчатых веществ на опорах 2.

По команде оператора с пульта управления 5 осуществляется сначала поджиг пороха в емкостях 1, а после диспергировании топлива в облако, подрывается заряд на опоре 2.

Очередность взрывания каскадов: сверху-вниз, как изложено в "Способе вентиляции рудника" (патент РФ №2162944).

Указанное устройство испытано в условиях карьера ОАО "Гранит - Кузнечное". Результаты испытаний хорошо согласуются с теоретическими расчетами. Например, при взрыве 1 тонны бензина в 3 каскадах замещается в карьере до 10⁷ м³ воздуха.

1. Способ вентиляции рудника, заключающийся в формировании струи каскадным взрывом топливновоздушной смеси и перемешиванием, таким образом, свежего и отработанного воздуха в атмосфере карьера, отличающийся тем, что в каждом каскаде грунтовую поверхность предварительно нагревают известными способами, а затем производят покаскадный подрыв топливновоздушных смесей, начиная с верхнего горизонта, причем массу диспергируемого топлива в каждом каскаде увеличивают с увеличением глубины каскада.

2. Устройство для реализации способа по п.1, включающее в каждом каскаде узел нагревания, одну или несколько емкостей сифонного типа, одну или несколько опор для размещения заряда взрывчатого вещества и блока подрыва, а в безопасной зоне - пульт управления.