Способ проветривания карьера Советский патент 1991 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к промышленной санитарии, а именно к вентиляции при ведении открытых горных работ, и предназначено для искусственного проветривания карьеров.

Цель изобретения - повышение эффективности проветривания за счет увеличения мобильности процесса проветривания и увеличения начальной мощности конвективных потоков.

На фиг. 1 изображена схема проветривания карьера; на фиг. 2 - схема проветривания карьера при глубоких инверсиях,

начальная стадия; на фиг. 3 - то же, конечная стадия.

По периметру карьера расположены источники 1 тепла, создающие тепловое излу- чение 2. Позициями 3-5 обозначены конвективные потоки, образующиеся при воздействии теплового излучения.

Способ проветривания осуществляют следующим образом.

Источники 1 тепла устанавливают по периметру борта карьера над проветриваемым объемом и направляют тепловое излучение 2, создаваемое источниками 1 тепла, на поверхность, ограничивающую

о

00

о о

объем проветривания, т. е. на дно и борта карьера, находящиеся ниже уровня их расположения. При этом тепловое излучение 2 поглощается горными породами дна и бортов. В результате нагрева горных пород формируется конвективный поток 3 по борту карьера, осуществляющий проветривание карьера. Тепловое излучение, создаваемое источниками тепла, направляют на противоположный от источника тепла борт карьера.

Для осуществления проветривания карьеров при глубоких инверсиях температур воздуха требуются значительные энергозатраты. В таких случаях нецелесообразно разрушать инверсию температур во всем объеме карьера.

В этом случае излучение 2, создаваемое источниками 1 тепла, направляют на дно и борта карьера, находящиеся ниже уровня их расположения, т. е. на всю поверхность, ограничивающую объем проветривания. Излучение 2 поглощается горными породами дна и бортов, в результате чего они нагреваются, при этом формируются конвективные потоки 4 по борту карьера в объеме карьера ниже уровня расположения источников 1 тепла. За счет перемешивания воздуха в этом объеме и как результат его нагрева, происходит разрушение инверсии до адиабатического распределения температур в объеме карьера ниже уровня расположения источников 1 тепла. При этом воздух в объеме карьера, расположенный ниже уровня размещения источников 1 тепла, оказывается изолированным в наиболее глубокой части карьера слоями инверсии. После этого излучение 2, создаваемое источниками 1 тепла, направляют на борт карьера, т. е. только лишь на часть поверхности, ограничивающую объем проветривания. При облучении борта карьера образуется конвективный поток 3, осуществляющий пробой инверсионного слоя в карьере, что вызывает образование мощного восходящего потока 5 нижних слоев воздуха, нагретых до адиабатического распределения температур, при облучении поверхностей, ограничивающих объем карьера, расположенных ниже уровня размещения источников тепла.

Одновременно с облучением поверхности, ограничивающий объем проветривания в нижней части карьера, на дне распыляют вещества, увеличивающие поглощающую способность воздуха. Такими веществами могут быть вода, водяной пар и т, п.

Пример 1. Необходимо проветрить карьер глубиной 500 м с углом откоса бортов а 45°, с диаметром дна 200 м. Метеорологические условия: инверсия температур у -0,02° к/м, температура воздуха на дне te -20° С. Время проветривания 2 ч. На высоте 100 м от дна карьера над

проветриваемым объемом равномерно располагают источники тепла. Это обеспечивает равномерность прогрева загрязненного воздуха по высоте в объеме, расположенном ниже тепловых источников,

повышает мощность проветривания и увеличивает начальную производительность вентилирующего потока по борту карьера как за счет проветривания отдельных загрязненных зон, так и всего загрязненного

объема. Общая площадь излучающей поверхности источников тепла 180 м2 с температурой нагрева 1000° С, что создает суммарную тепловую мощность 150 мВт. Тепловое излучение, создаваемое источниками тепла, направляют на дно карьера. Часть излучения, проходя через загрязненный воздух, поглощается им, что приводит к его нагреву. Другая часть поглощается горными породами, ограничивающими объем проветривания, и за счет нагрева дна и бортов карьера, расположенных ниже источников тепла, формируются конвективные потоки по борту карьера, проветривающие его. При интенсивности облучения горных пород 50 - 70 Вт/м2 температура их нагрева превысит температуру окружающего воздуха на 1 -2° С. Объем карьера, расположенный ниже уровня тепловых источников, проветривается конвективными потоками, исходящими как от источников тепла, так и создаваемыми по борту карьера от нижней части карьера. Облучение нижней части карьера приведенной суммарной тепловой мощностью обеспечивает проветривание его за два часа.

Пример 2. Начальные данные как в примере 1, только у -0,06° к/м. Излучение, создаваемое тепловыми источниками, направляют на дно карьера. Одновременно

с облучением дна карьера измеряют температуру воздуха по глубине карьера. Контроль температуры осуществляют следующим образом. В нескольких местах, равномерно распределенных по периметру

карьера, на его борту на высоте устанавливают датчики температуры, показания которых регистрируются на одном пульте. По показаниям датчиков в координатах (высота, температура) строят линию температуры

по высоте и сравнивают с линией адиабатического распределения. Отклонение линии в сторону инверсионного состояния говорит о наличии инверсионного слоя. Возможны более прогрессивные способы контроля

температуры, например, оптическое, лазерное, зондирование и прочее. Расчетами определено, что в результате облучения дна карьера через 1 ч в стометровом слое от дна карьера, наиболее загрязненном, происхо- дит разрушение инверсии до адиабатического. При этом нижние слои воздуха, нагретые при облучении дна карьера, оказываются изолированными в наиболее глубокой части карьера слоями инверсии. После этого излучение, создаваемое тепловыми источниками, направляют на борт карьера. При облучении борта карьера образуется конвективный поток, осуществляющий пробой инверсионного слоя в карьере, что вызывает образование мощного восходящего потока нижних слоев воздуха, нагретых при облучении дна карьера, который существует и развивается за счет гравитационных сил. Через 0,5 ч объем карьера, находящийся ниже тепловых источников, будет проветрен.

ПримерЗ. Начальные данные как в примерах 1 и 2. Относительная влажность воздуха в нижней части карьера 60%.

Излучение, создаваемое тепловыми источниками, направляют на дно карьера. Одновременно с облучением в нижней части карьера, на дне, распыляют вещества, увеличивающие поглощающую способность воздуха. Такими веществами могут-быть вода, водяной пар и т. п., для распыления которых можно применять дождевальные установки, установки, создающие водно- воздушные паровые струи (НК-12КВ-1М УМП-1 и др.).

Для повышения поглощающей способности воздуха на 30% (что обеспечивает снижение общего времени проветривания на 0,5 ч) установкой УМП-1, например, в течение 1 ч распыляется 10 т воды. В результате распыления воды относительная влажность в нижней части карьера повышается до 80%, что увеличивает прямое поглощение излучения. Таким образом, в нижней части карьера создается парниковый эф1 г

фект, а повышенная влажность воздуха дополнительно увеличивает архимедову силу. Для осуществления способа можно применять электрические инфракрасные излучатели, газовые инфракрасные излучатели или излучатели на другом виде топлива. Так в качестве электрических излучателей могут использоваться лампы типа И КЗ и другие, трубчатые электронагреватели ТЭН и др. В качестве газовых излучателей - Марс ГИ- ИВ-1А, ГИИВ-2А, ГБПидр.

Формула изобретения

1. Способ проветривания карьера, включающий образование конвективных потоков с помощью источников тепла, о т- личающийся тем, что, с целью повышения эффективности проветривания карьера за счет увеличения мобильности процесса проветривания и увеличения начальной мощности конвективных потоков, источники тепла устанавливают над проветриваемым объемом по периметру борта карьера, направляют тепловое излучение, создаваемое источниками тепла, на поверхность, ограничивающую объем проветривания.

2.Способ поп. 1, отличающийся тем, что тепловое излучение, создаваемое источниками тепла, направляют на противоположный от источника тепла борт и на дно карьера.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат на проветривание при глубоких инверсиях, поверхность, ограничивающую объем проветривания, облучают до получения адиабатического распределения температур в объеме проветривания, после чего облучают борта карьера.

4.Способ поп. 1, отличающийся тем. что одновременно с облучением поверхности, ограничивающей объем проветривания, на дне карьера распыляют вещества, увеличивающие поглощающую способность воздуха.

2

ЖЖ / //7//7//7//У/Л Фиг.1

# # / #

Изобретение относится к горной промети и предназначено для проветривания карьеров. Цель изобретения - повышение эффективности проветривания за счет увеличения мобильности процесса проветривания и увеличения начальной мощности конвективных потоков (КП). По периметру борта карьера (К) размещают источники тепла (ИТ), тепловое излучение которых направляют на поверхность, ограничивающую объем проветривания. Тепловое излучение поглощается горными породами дна и бортов, в результате нагрева которых образуется КП. осуществляющий проветривание К, Тепловое излучение от ИТ направляют на противоположный от ИТ борт и на дно К. При глубоких инверсиях поверхность, ограничивающую проветриваемый объем, облучают до получения адиабатического распределения температур а объеме проветривания. После этого облучают борт К, при облучении которого образуется КП, осуществляющий пробой инверсионного слоя. Одновременно с облучением на дне распыляют вещества, увеличивающие поглощающую способность воздуха, например воду или водяной пар. 3 з. п. ф-лы, 3 ил. сл с

Фиё.2

/S