СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ
DEEP PIT VENTILATION METHOD

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при искусственном проветривании застойных зон глубоких карьеров.
Известен способ вентиляции глубоких карьеров, включающий возведение вентиляционного канала, связывающего выработанное пространство карьера с окружающей атмосферой, создание воздушного потока в магистральном канале за счет источника принудительной или естественной тяги и управление аэродинамическими параметрами потока в этом канале (патент РФ №2122121, опубл. 20.11.1998, бюл. №32).
Недостатком данного способа вентиляции является невозможность подачи свежего воздуха или удаления загрязнений в нескольких точках карьера.
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 и управление аэродинамическими параметрами этого потока с помощью нагнетательной машины, регулирование расхода воздуха в дополнительных каналах с помощью дополнительных нагнетательных машин (патент РФ №2066769, опубл. 20.09.1996, бюл. №26).
Недостатком известного способа вентиляции, принятого за прототип, являются значительные материальные и энергетические затраты, связанные с использованием большого количества нагнетательных машин.
Задачей изобретения является снижение материальных и энергетических затрат на вентиляцию.
Достигается это тем, что в способе вентиляции глубоких карьеров, включающем 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, управление аэродинамическими параметрами вентиляционных потоков осуществляют путем регулирования величин тепловой депрессии дополнительных каналов, создаваемой нагревательными элементами, за счет изменения мощности теплоотдачи нагревательных элементов и высоты их установки в дополнительных каналах в соответствии с относительной загрязненностью проветриваемых застойных зон.
Отличительные признаки - управление аэродинамическими параметрами вентиляционных потоков путем изменения величин тепловой депрессии дополнительных каналов, осуществляемого на основании данных об относительной загрязненности проветриваемых застойных зон. Эти признаки дают возможность заменять многочисленные нагнетательные машины бесприводными нагревательными устройствами, одновременно снижать давление и повышать расход воздуха в вентиляционных каналах, включать нагревательные элементы в работу, поочередно или оперативно менять их энергопотребление в зависимости от степени загрязненности застойных зон без снижения суммарного расхода воздуха в вентиляционных каналах.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности регулирования вентиляционных потоков и их распределения между застойными зонами, что позволяет уменьшить материальные и энергетические затраты на проветривание карьера.
Предлагаемый способ вентиляции глубоких карьеров поясняется чертежом, где 1 - магистральный воздуховод; 2 - присоединительная камера; 3, 4 и 5 - дополнительные воздуховоды; 6 - вентилятор; 7, 8 и 9 - секционные электронагреватели воздуха.
Способ осуществляется следующим образом.
На нерабочем борту карьера сооружают магистральный воздуховод 1 из надувных или стеклопластиковых труб большого диаметра. При комбинированном способе освоения месторождения в качестве вентиляционной магистрали могут быть использованы примыкающие к карьеру подземные горные выработки. Нижний конец магистрального воздуховода вводят в присоединительную камеру 2 с дополнительными воздуховодами 3, 4 и 5, опущенными непосредственно в застойные зоны придонной части карьера. К верхней части магистрального воздуховода 1 присоединяют вентилятор 6. Альтернативным источником тяги при всасывающих схемах проветривания может быть мощный электронагреватель, устанавливаемый в присоединительной камере 2. В некоторых благоприятных случаях для снижения затрат на проветривание карьера возможно использование природных источников энергии, например подземных выработок с естественной тягой. Внутри дополнительных воздуховодов 3, 4 и 5 размещают секционные электронагреватели 7, 8 и 9 с изменяемой мощностью теплоотдачи. Как возможный и целесообразный в определенных условиях вариант следует рассматривать рассредоточение секций электронагревателей по длине воздуховодов 3, 4 и 5.
При работе вентилятора 6 во всасывающем режиме в воздуховодах 1, 3, 4 и 5 устанавливаются воздушные потоки, характеризуемые некоторыми значениями расхода при пониженном относительно окружающей атмосферы давлении, при этом искусственный воздухообмен атмосферы карьера с окружающей средой измеряется расходом воздуха в магистральном воздуховоде 1. Для увеличения интенсивности воздухообмена включают электронагреватели 7, 8 и 9. В результате нагрева перемещаемого воздуха в вентиляционной сети возникает тепловая депрессия, снижающая давление вентилятора и повышающая его производительность. Значительная часть расхода электроэнергии в нагревателях может компенсироваться снижением энергопотребления вентилятором при условии смещения режима его работы в зону максимальных значений КПД.
При повышении концентрации загрязнений в одной из проветриваемых зон осуществляют регулирование величин тепловой депрессии воздуховодов 3, 4 и 5 с целью перераспределения расходов воздуха в этих воздуховодах для интенсификации проветривания наиболее загрязненной зоны. Например, для увеличения расхода воздуха в вентиляционном канале 4 при включенных электронагревателях 7, 8 и 9 отключают электронагреватели 7 и 9 или часть их секций, повышая степень нагрева воздуха в воздуховоде 4 относительно воздуховодов 5 и, соответственно, относительную величину тяги.
Регулирование величин тепловой депрессии можно также осуществлять за счет увеличения или уменьшения высоты напорного участка дополнительных каналов 3, 4 и 5 путем соответствующего изменения высоты установки нагревательных элементов 7, 8 и 9 в этих каналах. При рассредоточенном размещении секций электронагревателей в каналах такое изменение достигается автоматически при включении или отключении части секций.
Для перераспределения вентиляционных потоков между застойными зонами при нагнетательном проветривании карьера используют те же принципы регулирования величин тепловой депрессии дополнительных воздуховодов, но с учетом изменения направления тяги вентиляторов.
Применение предлагаемого способа в крупных застойных зонах глубоких карьеров позволяет уменьшить материальные и энергетические затраты на проветривание карьера за счет повышения эффективности регулирования вентиляционных потоков и их распределения между застойными зонами.