Способ проветривания карьеров Советский патент 1984 года по МПК E21F1/00 

.1 . Устройство относится к горному делу и может быть использовано для безопасного ведения горных работ пр разработке глубоких карьеров. Известны способы проветривания карьеров конвективными струями, заключающиеся в искусственном подогре воздуха в нижней части карьера с по мощью пламенных горелок и создании конвективных восходящих потоков, Способы осуществляются устройством, содержащим тепловой источник, выполненный в виде форсунок, расположенных на передвижной платформе С 1 . Однако данные способы проветривания требуют больших энергетически .затрат и не являются эффективными. Нарушить устойчивое состояние атмосферы карьера трудно, так как при этом требуется создание значительных температурных градиентов. Поэто необходимо использовать источники тепла большой мощности и высоких температур, а это связано с дополнительными загрязнениями атмосферы карьера. Высокая температура при осуществлении этого способа создается системой пламенных горелок, которые сами являются источником дополнительных загрязнений окружающей среды. Малая эффективность и большие энергетические затраты обусловлены тем что нагрев воздуха осуществляется только в нижней части карьера ив сравнительно небольшом объеме. Поэтому этот способ целесообразно применять как метод предупреждения появления инверсии, осуществляя предынверсионньй подогрев воздуха в определенной зоне. Известен также способ проветрива ния карьеров с использованием конвективных струй. Способ осуществляе ся устройством, содержащим нагревае мые поверхности, образуемые соедине ными с тепловым ИСТОЧНИКОМ ВОЗДУХО™ водами змеевикового типа, укладьшае мыми на борту карьера 21. . Недостатками известного способа являются низкая эффективность и бол шие энергетические затраты, так как с помощью воздуховода змеевикового типа, укладьшаемого на борту карьер невозможно образовать необходимую нагреваемую поверхность для создания конвективных струй. Кроме того 52 , распределение температур по длине воздуховода носит крайне нepaвнo Iepньга характер, а регулировать температуру поверхности воздуховода практически невозможно. Для осуществления способа необходим тепловой источник с высокой температурой, которьй может быть выполнен на базе пламенных горелок, образующих допол нительные загрязнения окружающей среды продуктами сгорания. Цель изобретения -повышение интенсивности и безопасности проветривания, а также исключение дополнитель- ного загрязнения окружающей среды от нагревателей. Поставленная цель достигается теМэ что согласно способу проветривания карьеров, включающему образование конвективных струй с помощью нагреваемых поверхностей, вдоль одного из двух противостоящих бортов карьера на уступы укладывают ленточные плоские низкоомные электронагреватели, создают ламинарное течение воздушных слоев образованием положительного градиента температур нагревателей, например 1 С . в сторону верхнего уступа, и градиента температур порядка 5-12 С между поверхностями нагревателей и примыкающими кним воздушными слоями, после чего ламинарное течение воздушных слоев поддерживают до полного проветривания карьера. Такой способ может быть осуществлен устройством для проветривания карьеров, содержащим нагреваемые поверхности, источники энергии и регулирующие органы, каждая нагреваемая поверхность в нем выполнена в виде группы установленных на уступе карьера электрически связанных между собой и трансформатором ленточных плоских низкоомных электронагревателей . На фиг. 1 показан карьер с устройством для осуществления способа, разрез, схемой движения конвективных струй и эпюрами температур и плотностей воздуха; на фиг. 2 расположение отдельной группы ленточных плоских низкоомных нагревателей на одном из уступов карьера; на фиг. 3 - ленточные плоские низкоомные электронагреватели; на фиг, 4 - сечение А-А на фиг. 3, на фиг. 5 - электрическая схема соединения ленточных плоских низкоомных электронагревателей в группе. Устройство, реализующее способ для проветривания карьеров, состоит из отдельных групп 1 ленточных плоских низкоомных электронагревателей 2, располагаемых на уступах карьера. Каждая группа 1 снабжена датчиком 3 температуры поверхности и датчиком 4 температуры воздуха, которые связаны с автоматическим счетно-решающим устройствам 5. Груп па 1 имеет понижающий трансформатор 6, регулирующий дроссель 7, помещен ные в общий корпус, и контрольные приборы 8. Понижающий трансформатор 6подключен к питающей сети переменного тока через автоматический выключатель 9. Регулирующий дроссел 7может управляться автоматически с помощью счетно-решающего устройст ва 5. Ленточные плоские низкоомные электронагреватели 2 выполнены в ви де параллельно расположенных в одно плоскости токоведущих стальных тросов 10, помещенных в резиновую обол ку 11. Электронагреватели 2 имеют незначительное активное сопротивление и большую нагреваемую поверх ность. Это позволяет использовать их при невысоких электрических напр жениях и охватывать значительную площадь борта карьера. Между собой ленточные гибкие электронагреватели 2 попарно соединены с обоих концов металлическим уголками 12. Для фиксации электронагревателей 2 в необходимом положении на уступах карьера, а также для удобного перемещения предусмотрены транспортные тросы 13. С помощью тросов 13 и анкеров 14 электронагреватели 2 закре ляются на уступах борта карьера. Токоведущие стальные тросы 10 элект нагревателей 2 электрически соедине ны между собой с помощью планок 15 перемычек 16. Группы 1 электронагре вателей 2 соединены с источниками электрической энергии (трансформаторами 6) с помощью силовых проводов 17. Устройство работает следующим образом. Группы 1 электронагревателей 2 с трансформаторами 6 и дросселями 7 устанавливают в наиболее загазованной зоне на одном из бортов карьера С помощью автоматического выключате 754 . ля 9 подается электрическая энергия через трансформатор 6 и дроссель 7 к электронагревателям 2.Подобным образом включаются все группы 1 .При этом включается также автоматическое счетно-решающее устройство 5. Электрический ток, проходя по токоведущим тросам 10 электронагревателей 2, нагревает их. Датчики 3 температуры поверхности электронагревателей 2 и датчики 4 температуры примыкающего воздуха выдают сигналы в счетно-рещающее устройство 5, в котором они сравниваются. Счетно-решающее устройство 5 производит вычислительные операции и по заданной программе выдает сигналы регулирующим дросселям 7, с помощью которых автоматически устанавливаются такие токи в группах 1, при которых температура поверхностей электронагревателей 2 данной группы 1 превышала бы температуру прилегающего воздуха на 5-12 С с таким расчетом, чтобы меж,п,у смежными группами 1 градиент температур был положительным, например в сторону верхнего уступа. При этом электронагреватели 2 нагревают прилегающие соли воздуха, плотность которого уменьшается. I На фиг. 1 в плоскости Б-Б показаны эпюры температуры воздуха t и его плотность f . Больше всего тепла получают те слои воздуха, которые, расположены ближе к теплоотдающим поверхностям электронагревателей 2. Изменение плотностей воздуха обратное. Это положение касается любой горизонтальной плоскости, не совпадающей с дном карьера. В результате этого у борта карьера с электронагревателями 2 слои воздуха имеют более высокую температуру и, следовательно, являются более легкими, а в средней части карьера и около противоположного борта они более холодные и тяжелые. Теплый воздух двигается вверх вдоль борта, а холодный опускается в средней ч,асти карьера И вдоль противоположного борта, как бы прижимая нагретые слои воздуха к борту с электронагревателями 2. При градиенте температур между поверхностью электронагревателей 2 и прилегаюг;ими слоями воздуха не менее 5-12С вдоль борта возникает лами нарный поток. Все это приводит к цир куляционному движению воздуха в карье-.

ре, при котором осуществляется процесс перемешивания и выноса вредностей из карьера ламинарным потоком воздуха вдоль борта с электронагревателями и заполнение его свежим воздухом по противоположному борту и средней его части.

Исследованиями установлено, что разность температур между нагреваемой поверхностью и окружающим воздухом в 5-12 С вызывает направленное движение воздушных струй вдоль нагреваемых поверхностей с достаточно высокой скоростью. Дальнейшее повьшение температуры нагреваемых

поверхностей не приводит к столь существенному увеличению скорости ламинарного потока, но при этом значительно увеличиваются энергетические затраты.

Проветривание карьеров предлагаемым способом позволяет повысить эффективность, значительно сократить энергетические затраты, автоматизировать процесс проветривания и при этом обеспечить простоту монтажа, длительность и {безопасность эксплуатации. Кроме того, отсутствуют дополнительные загрязнения окружающей среды.

СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРЬЕРОВ, включающий образование конвективных струй с помощью нагреваемых поверхностей, отличающи йс я тем, что, с целью повьшения интенсивности и безопасности проветривания, а также исключения дополнительного загрязнения окружающей среды от нагревателей, вдоль одного из двух противостоящих бортов карьера на уступы укладьтают ленточные плоские низкоомные электронагреватели, создают ламинарное течение воздушных слоев образованием положительного градиента температур нагре-. вателей, например 1 С в сторону верхнего уступа, и градиента температур порядка 5-12 С между поверхностями нагревателей и примыкающими к ним воздушными слоями, после чего лаСО минарное течение воздушных слоев поддерживают до полного проветривания карьера.

12

Л

15

т +

t

+

фиг.З