Способ проветривания карьеров
METHOD FOR VENTILATION OF OPEN PITS

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытом способе разработки полезных ископаемых для проветривания предпочтительно глубоких карьеров.
Известен способ проветривания глубоких карьеров, включающий вскрытие карьера системой подземных горных выработок и организацию воздухообмена между атмосферой карьера и окружающей средой путем нагнетания или отсасывания воздуха вентиляторными установками (см. патент РФ на изобретение RU 2164602 A1, 27.03.2001, МПК(2000.01) E21F1/00, Бюл. №9). В данном способе нагнетание или отсасывание воздуха осуществляют через подземные горные выработки, а воздухообмен между атмосферой карьера и окружающей средой осуществляют по трубопроводам легче воздуха, которые перемещают в выработанном пространстве карьера. Эффективность воздействия вентиляционной системы на атмосферу карьера осуществляют за счет перемещения трубопровода по рабочим площадкам с помощью самоходного устройства.
Недостатком способа является сложность его при реализации, так как требует дополнительных дорогостоящих горных работ, а именно проходки и поддержания стволов вокруг карьера и штолен для связи выработанного пространства карьера со стволами. При этом способ эффективен в основном при ликвидации локальных очагов пылевыделения, таких как взрывные работы, буровые работы, уборка горной массы, для чего воздухоприемные устройства устанавливают на шасси автомобиля. Общая запыленность карьера от других, не охваченных источников пылевыделения, данным способом не контролируется.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ искусственной вентиляции глубоких карьеров, включающий создание в карьерном пространстве воздушного потока направленным действием вентиляционных установок, генерирующих свободные турбулентные струи, управление потоком и поддержание необходимой для выноса загрязненного воздуха за пределы карьера дальнобойности струи (см. патент РФ на изобретение RU 2172839 A1, 27.08.2001, МПК(2000.01) E21F 1/00, Бюл. №24). В данном устройстве на одном из верхних горизонтов карьера размещают вентиляционную установку для создания наклонной нисходящей струи. Внизу карьера размещают вентиляционную установку для создания восходящей струи. В зоне действия струй устанавливают плавучие надувные заграждения, удерживаемые и управляемые с земли тросами посредством передвижных лебедок. Одно надувное заграждение заполняют гелием, аэростатическую подъемную силу и необходимое избыточное давление которого поддерживают периодическим закачиванием в нее порций несущего газа. А второе надувное заграждение заполняют горячим воздухом, поддерживая высокую температуру в его оболочке, закачиванием в нее через воздуховод нагретого в калорифере воздуха. Регулирование скорости вентиляционного потока осуществляют изменением угла наклона и высоты расположения заграждений.
Недостатком прототипа является сложность его реализации, так как требует изготовления довольно больших надувных заграждений, заполняемых гелием и горячим воздухом, поддержания их заданного положения в пространстве над карьером лебедками и создание нисходящей и восходящей струй, установленными на борту и дне карьера воздуходувными установками. Кроме того, по обеим сторонам струи в карьере остаются застойные не проветриваемые зоны, так как карьер имеет округлую, не прямоугольную форму, что снижает эффективность проветривания. Также на эффективность проветривания сильно влияет направление ветра над карьером. Наибольший эффект будет при попутном восходящей струе ветре, а при встречном или боковом ветре струя будет затормаживаться или сноситься в сторону от заграждения, что приведет к потере эффективности проветривания по данному способу.
Техническим результатом является упрощение проветривания карьеров, снижение энергетических и материальных затрат и повышение эффективности проветривания.
Технический результат достигается тем, что известный способ проветривания карьеров, включающий создание в карьерном пространстве воздушного потока направленным действием вентиляционных установок, генерирующих свободные турбулентные струи, управление потоком и поддержание необходимой для выноса загрязненного воздуха за пределы карьера дальнобойности струи, согласно изобретению, вентиляционные установки устанавливают вдоль бортов карьера и на дно карьера вдоль его центральной оси, при этом вдоль бортов карьера создают направленный поток путем закручивания воздушных масс по спирали, а в центре карьера создают направленный вертикальный поток путем создания разности давлений, причем регулируют скорость направленного воздушного потока, омывающего борта карьера, изменением расхода и напора воздуха вентиляционными установками.
Данный способ позволит упростить проветривание карьеров, снизить энергетические и материальные затраты и повысить эффективность проветривания.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез карьера с направлением воздушного потока в режиме антициклона, на фиг. 2 - план карьера с направлением воздушного потока в режиме антициклона, на фиг. 3 - разрез карьера с направлением воздушного потока в режиме циклона; на фиг. 4 - план карьера с направлением воздушного потока в режиме циклона; фиг. 5 - узел 1, на фиг. 6 - узел 2, на фиг. 7 - узел 3, на фиг. 8 - узел 4, на фиг. 9 - оборудование в транспортном положении.
Способ осуществляют следующим образом.
Пример 1. В карьерном пространстве устанавливают вентиляционные установки 1 на уступах 2 вдоль бортов карьера и на дно 3 карьера вдоль его центральной оси, количество которых зависит от внутреннего объема карьера. Вдоль бортов 2 карьера создают направленный поток (антициклон) путем закручивания воздушных масс по часовой стрелке, а в центре карьера создают направленный нисходящий вертикальный поток путем создания повышенного давления на дне 3 карьера (фиг.1,2). Для корректировки вентиляционной ситуации в карьере, изменяющейся с изменением конфигурации карьера, а именно, глубины, диаметра, все вентиляционные установки 1 размещают на прицепе 4 седельного тягача 5 (фиг.5, 9), позволяющего мобильно перемещать их в нужное место. Для создания вертикально направленного потока вентиляционную установку 1 размещают на раме 6, которую устанавливают вертикально с помощью подъемного механизма 7 (фиг.6). Для избегания раздува или разрушения почвы под сопло воздуходувной установки укладывают постель 8. Для сокращения коммуникаций, связанных с прокладыванием кабелей или трубопроводов для снабжения вентиляционных установок 1 электроэнергией или топливом, каждую установку снабжают блоком питания 9, например, передвижной электростанцией для электровентиляторов или топливным баком для реактивных или турбореактивных двигателей, также устанавливаемых на прицепе 4 седельного тягача 5. Регулируют скорость направленного воздушного потока, омывающего борта карьера, изменением расхода и напора воздуха вентиляционными установками 1. Данный способ по сравнению с прототипом исключить образование застойных зон, что существенно повышает эффективность проветривания.
Пример 2. В карьерном пространстве устанавливают вентиляционные установки 1 аналогично примеру 1. Вдоль бортов 2 карьера создают направленный поток (циклон) путем закручивания воздушных масс против часовой стрелки, а в центре карьера создают направленный восходящий вертикальный поток путем создания пониженного давления на дне 3 карьера (фиг.3, 4). Для корректировки вентиляционной ситуации в карьере, все вентиляционные установки 1 аналогично примеру 1 размещают на прицепе 4 седельного тягача 5 (фиг.7, 9), а для создания восходящего потока вентиляционную установку 1 устанавливают вертикально с помощью подъемного механизма 7 (фиг.8). Все остальные действия осуществляют аналогично примеру 1.
Использование предлагаемого способа позволит по сравнению с прототипом упростить проветривание карьеров, снизить энергетические и материальные затраты, повысить эффективность проветривания.