Способ проветривания карьера
Владельцы патента RU 2716066:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для интенсификации естественного проветривания карьера. Способ проветривания карьера включает возведение вентиляционного канала на борту, связывающего выработанное пространство карьера с окружающей атмосферой. Создание в канале естественной тяги за счет ветрового напора и разницы температур воздуха внутри и снаружи канала, перемещение загрязненного воздуха по каналу за пределы карьера. Проветривание карьера в летнее время осуществляют за счет разницы температур карьерных вод и воздуха, проходящего через вентиляционный канал, установленный на борту карьера высотой, на 10-20% превышающей глубину расположения нижней границы свободной струи воздуха, при этом карьерные воды удаляют на поверхность по обводному каналу. Проветривание карьера в зимнее время осуществляют за счет разницы температур внутри и снаружи канала при подаче карьерных вод в водяную рубашку, установленную в верхней части вентиляционного канала. Технический результат заключается в повышении эффективности естественного проветривания. 1 ил.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для интенсификации естественного проветривания карьеров.
Известен способ вентиляции глубоких карьеров, включающий возведение магистрального вентиляционного канала, связывающего выработанное пространство карьера с окружающей атмосферой, прокладку к застойным зонам карьера дополнительных вентиляционных каналов, соединенных с магистральным каналом, создание воздушного потока в магистральном канале за счет источника принудительной или естественной тяги и управление аэродинамическими параметрами вентиляционных потоков в каналах путем регулирования величин тепловой депрессии дополнительных каналов, создаваемой нагревательными элементами, за счет изменения мощности нагревательных элементов и высоты их установки в дополнительных каналах в соответствии с относительной загрязненностью проветриваемых застойных зон [Патент РФ №2581644, заявл. 26.11.2014, опубл. 20.04.2016].
Недостатки известного способа заключаются в удалении загрязненного воздуха лишь из застойных зон, в громоздкости вентиляционных каналов и потребности в электронагревательных элементах, увеличивающих энергопотребление карьера.
Известен способ проветривания карьера, включающий установку восходящих воздухопроводных каналов на борту и за пределами карьера и соединение их магистральными воздухопроводными каналами, размещение всасывающих отверстий воздухопроводных каналов в рабочих зонах карьера, создание в каналах естественной тяги за счет ветрового напора и разницы температур воздуха внутри и снаружи каналов, перемещение загрязненного воздуха по каналам за пределы карьера и регулирование его расхода, при этом в холодное время года перемещение загрязненного воздуха от восходящих каналов, установленных на борту карьера, к восходящим каналам, расположенным за пределами карьера, осуществляют по обводным воздухопроводным каналам, затопленным в естественных источниках воды, а регулирование расхода удаляемого из карьера воздуха обеспечивают путем изменения соотношения расхода воздуха в обводных и магистральных каналах [Патент РФ №2460885, заявл. 30.03.2011, опубл. 10.09.2012].
Недостатки известного способа заключаются в необходимости регулирования соотношения расхода воздуха в обводных и магистральных каналах со сменой времени года, в потребности в естественных источниках воды (реки, озера), достаточных для затопления в них воздухопроводных каналов, а также размещение всасывающих отверстий воздухопроводных каналов в рабочей зоне карьера, что может создать препятствия выполнению горных работ.
Задачей заявляемого изобретения является организация проветривания застойной зоны карьера за счет естественной тяги в воздуховодном канале, размещенном на борту карьера.
Достигается это тем, что в способе проветривания карьера, включающий возведение вентиляционного канала на борту, связывающего выработанное пространство карьера с окружающей атмосферой, создание в канале естественной тяги за счет ветрового напора и разницы температур воздуха внутри и снаружи канала, перемещение загрязненного воздуха по каналу за пределы карьера при этом, проветривание карьера в летнее время осуществляют за счет разницы температур карьерных вод и воздуха проходящего через вентиляционный канал, установленный на борту карьера высотой, на 10-20% превышающей глубину расположения нижней границы свободной струи воздуха, при, этом карьерные воды удаляют на поверхность по обводному каналу, а проветривание карьера в зимнее время осуществляют за счет разницы температур внутри и снаружи канала при подаче карьерных вод, в водяную рубашку, установленную в верхней части вентиляционного канала.
Канал, который устанавливают на борту карьера восходящего воздухопроводного канала высотой Н, должен соответствовать условию:
где L - длина линии верхнего контура карьера в направлении движения ветровых потоков;
γ=180-15 - σ,
где: γ - угол с вершиной, образованной линией нижней границы ОС раскрытия свободной струи, осуществляющей проветривание карьера, и линией ОВ, соединяющей верхнюю бровку подветренного борта с днищем карьера;
15 - угол раскрытия свободной струи, осуществляющей проветривание карьера;
180 сумма углов треугольника ОАС, образованного линией верхнего контура карьера, линией нижней границы раскрытия свободной струи, осуществляющей проветривание карьера, и отрезком АС, расположенным на наветренном борту карьера;
σ - угол с вершиной, образованной линией верхнего контура карьера OA, и линией ОВ соединяющей верхнюю бровку подветренного борта с днищем карьера;
К=1,1÷1,2 - коэффициент запаса высоты воздухопроводного канала относительно точки С соприкосновения нижней границы свободной струи, осуществляющей проветривание карьера, с наветренным бортом карьера, а верхняя часть воздуховодного канала оборудована водяной рубашкой высотой h, равной 0,2÷0,5 его высоты Н, при этом в водяную рубашку в зимнее время года направляется вода, удаляемая из карьерного пространства на дневную поверхность системой водоотлива.
Техническим результатом заявляемого изобретения является удаление загрязненного воздуха из зоны рециркуляции и повышение эффективности проветривания карьера.
Заявляемый способ проветривания карьера представлен на фигуре, где 1 - борт карьера, 2 - вентиляционный канал, 3 - водяная рубашка, 4 - трубопровод подачи воды в водяную рубашку, 5 - трубопровод отвода воды из рубашки, 6 - обводной трубопровод удаления воды из карьера, 7 - насос системы водоотлива, 8 - ЗУМПФ сбора карьерных вод.
Способ осуществляется следующим образом. На борту карьера 1 устанавливается вентиляционный канал 2, оборудованный водяной рубашкой 3. Карьерные воды в водяную рубашку подаются по трубопроводу 4, из рубашки на дневную поверхность карьерные воды отводятся по трубопроводу 5. В летнее время года, когда температура карьерных вод ниже температуры воздуха и нагрев поверхностей вентиляционного канала осуществляется энергией солнца, карьерные воды на дневную поверхность удаляются по обводному трубопроводу 6. Подача воды в трубопровод осуществляется насосом 7 системы водоотлива, который откачивает воды из зумпфа, в котором собираются карьерные воды. Забор загрязненного воздуха из зоны рециркуляции осуществляется за счет расположения вентиляционного канала, на 10-20% превышающей глубину расположения нижней границы свободной струи ОС, осуществляющей проветривание карьера. Естественная тяга в вентиляционном канале создается за счет разницы давлений между его верхним и нижним торцами, а также разности плотностей воздуха в нижнем и верхнем сечении вентиляционного канала. При высоте трубы 100 мм эта разница достигает 5-7 мм рт.ст. При нагреве трубопровода энергией солнца до температуры, превышающей температуру окружающего воздуха на 20-30°С, плотность воздуха в верхней части канала будет на 7-15% ниже, чем в его нижней части. Аналогичная картина наблюдается и зимой, когда за счет обогрева вентиляционного канала карьерными водами, удаляемыми системой водоотлива, плотность воздуха в его верхней части будет на 7-15% ниже, чем в его нижней части.
Применение предлагаемого способа позволяет повысить эффективность естественного проветривания карьера.
Способ проветривания карьера, включающий возведение вентиляционного канала на борту, связывающего выработанное пространство карьера с окружающей атмосферой, создание в канале естественной тяги за счет ветрового напора и разницы температур воздуха внутри и снаружи канала, перемещение загрязненного воздуха по каналу за пределы карьера, отличающийся тем, что проветривание карьера в летнее время осуществляют за счет разницы температур карьерных вод и воздуха, проходящего через вентиляционный канал, установленный на борту карьера высотой, на 10-20% превышающей глубину расположения нижней границы свободной струи воздуха, при этом карьерные воды удаляют на поверхность по обводному каналу, а проветривание карьера в зимнее время осуществляют за счет разницы температур внутри и снаружи канала при подаче карьерных вод в водяную рубашку, установленную в верхней части вентиляционного канала.
