СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРЬЕРА
PIT VENTILATION METHOD

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при искусственном проветривании застойных зон глубоких карьеров.
Известен способ вентиляции карьера, включающий размещение в карьере и за его пределами восходящего всасывающего воздуховода и организацию воздухообмена атмосферы карьера с внешней средой по этому воздухопроводу за счет ветрового напора (авт. свид. СССР №883492, опубл. 23.11.1981, бюл. №43).
Недостатком данного способа вентиляции является его низкая эффективность при использовании в устойчивой малоподвижной атмосфере с дефицитом тепловой энергии.
Известен способ вентиляции карьера, включающий размещение в карьере и за его пределами восходящих воздухопроводных каналов и соединение их магистральными и обводными воздухопроводными каналами, затопление теплообменных участков обводных каналов в прилегающем к карьеру естественном источнике воды, тепловую подготовку воздуха внутри затопленных каналов с изменением его температуры до температуры воды, организацию воздухообмена атмосферы карьера с внешней средой по воздухопроводным каналам за счет ветрового напора и разницы температур воздуха внутри и снаружи каналов и регулирование аэродинамических параметров воздушного потока в каналах путем изменения соотношения расходов воздуха в обводных и магистральных каналах (патент РФ №2460885, опубл. 10.09.2012, бюл. №25).
Недостатком известного способа вентиляции, принятого за прототип, является низкая эффективность энергетического воздействия на атмосферу карьера, не позволяющая разрушать температурные инверсии при нарушениях естественных воздухообменных процессов.
Задачей изобретения является повышение эффективности энергетического воздействия средств вентиляции на воздушный бассейн карьера при инверсионном распределении температур, дефиците энергии неустойчивости внутрикарьерной атмосферы и отсутствии или ослаблении естественных воздухообменных процессов.
Достигается это тем, что в способе вентиляции карьера, включающем размещение в карьере и за его пределами воздухопроводных каналов и затопление теплообменных участков этих каналов в прилегающем к карьеру естественном источнике воды, тепловую подготовку воздуха внутри затопленных каналов с изменением его температуры до температуры воды, организацию воздухообмена атмосферы карьера с внешней средой по воздухопроводным каналам с помощью источников тяги и регулирование аэродинамических параметров воздушного потока в каналах, воздухообмен атмосферы карьера с внешней средой в холодное время года организуют путем нагнетания в нижнюю зону карьера нагреваемого внутри затопленных каналов свежего воздуха, а регулирование аэродинамических параметров воздушного потока в каналах осуществляют путем выпуска части нагнетаемого воздуха через воздушные клапаны, устанавливаемые на воздухопроводах в верхней части карьера.
Отличительные признаки - нагнетание в нижнюю зону карьера нагреваемого внутри затопленных каналов свежего воздуха и регулирование аэродинамических параметров воздушного потока в каналах путем выпуска части нагнетаемого воздуха через воздушные клапаны, устанавливаемые на воздухопроводах в верхней части карьера. Эти признаки дают возможность эффективно наращивать потенциальную энергию атмосферы карьера за счет механического и теплового воздействия нагнетаемых воздушных струй, обеспечивать устойчивую работу вентиляторов при опасных повышениях противодавления атмосферного воздуха в холодную погоду и разрушать температурные инверсии, создавая предпосылки для восстановления естественных воздухообменных процессов.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности энергетического воздействия средств вентиляции на воздушный бассейн карьера при дефиците энергии неустойчивости внутрикарьерной атмосферы.
Предлагаемый способ вентиляции карьера поясняется чертежом, где 1 - карьер; 2 - вентиляторная станция; 3 - всасывающий воздухопровод; 4 - река; 5 - теплообменные каналы всасывающего воздухопровода; 6 - нагнетательные воздухопроводные каналы; 7 - воздушные клапаны.
Способ осуществляется следующим образом.
Рядом с глубоким карьером 1 со стороны его нерабочего борта размещают вентиляторную станцию 2. Подвод воздуха к вентиляторной станции осуществляют по всасывающему воздухопроводу 3, включающему затопленный в прилегающей к карьеру реке 4 разветвленный теплообменный участок 5, выполненный из стальных труб диаметром 0,2÷0,6 м, обладающих отрицательной плавучестью в воде. От вентиляторной станции к нижней зоне карьера прокладывают нагнетательные воздухопроводные каналы 6, выполненные из пневматических или стеклопластиковых теплоизолированных труб большого диаметра.
В теплое время года при развитом естественном воздухообмене атмосферы карьера с внешней средой охлажденный в реке воздух поступает в карьер по воздухопроводным каналам 3, 5, 6 самотеком под действием силы тяжести. Вентиляторную станцию 2 включают в работу лишь на короткие промежутки времени, например, после производства взрывных работ. Нижние, прилегающие к рабочим зонам карьера участки нагнетательных воздухопроводных каналов 6 при установлении теплой погоды могут быть демонтированы с последующим их восстановлением в осенний период.
В холодное время года в условиях дефицита тепловой энергии и частых нарушений естественного воздухообмена приступают к принудительной подаче в карьер свежего воздуха, нагретого в теплообменных каналах 5 до положительных температур. Суммарная мощность механического и теплового воздействия средств вентиляции на атмосферу карьера в этом случае может в десятки раз превосходить электрическую мощность вентиляторной станции. В результате достигается прямой санитарно-гигиенический эффект, вызванный поступлением в нижнюю застойную зону карьера свежего воздуха, и косвенный, связанный с компенсацией дефицита тепла и поддержанием естественного воздухообмена.
Реализация предлагаемого способа в карьерах глубиной 400÷600 м может быть осложнена в связи с большой вероятностью опасного возрастания противодавления в воздухопроводной сети при перемещении теплого воздуха сверху вниз в условиях отрицательных внешних температур. Гидростатическая составляющая полного давления вентилятора при проветривании таких карьеров может приближаться к 1000 Па и даже превышать эту величину, что в большинстве случаев не позволяет эксплуатировать вентилятор в пределах рабочей зоны без оперативного регулирования его аэродинамических параметров. Для обеспечения устойчивой и производительной работы вентиляционной установки и предотвращения помпажа предусмотрено ограничивать полное давление вентилятора за счет регулирования аэродинамических параметров воздушного потока в воздухопроводных каналах путем выпуска части нагнетаемого воздуха через воздушные клапаны 7, устанавливаемые на воздухопроводах 6 в верхней части карьера. Необходимо отметить, что производительность вентилятора и, соответственно, подача свежего воздуха в карьер при таком регулировании возрастают, но, вместе с тем, временно уменьшается поступление свежего воздуха на дно карьера.
Применение предлагаемого способа в глубоких карьерах дает возможность эффективно наращивать потенциальную энергию атмосферы карьера в холодное время года, обеспечивать производительную и устойчивую работу средств вентиляции и разрушать внутрикарьерные температурные инверсии, создавая предпосылки для восстановления естественных воздухообменных процессов.