Интенсификация естественного воздухообмена

Интенсификация естественного воздухообмена в карьерах необходима, особенно при разработках на большой глубине. Тем не менее, существующие способы интенсификации воздухообмена весьма ограничены, а эффективность их небольшая. Необходимым условием их применения является наличие достаточно сильного движения воздуха на поверхности, при этом положительный эффект достигается при небольших глубинах карьеров. Поэтому применяемые в настоящее время способы интенсификации воздухообмена в карьерах являются вспомогательными средствами их искусственной вентиляции. От человека не зависит сила ветра, атмосферное давление, солнце и облака над карьером, но можно расположить определённым образом отвалы (см. рис. 20), объём которых чрезвычайно велик и определяется коэффициентом вскрыши (отношение объёма пустых пород к объёму полезного ископаемого).

Ориентация карьера в плане. Интенсифицировать воздухообмен в карьере можно ориентацией его длинной оси в плане по направлению господствующего ветра (если это позволяет расположение залежи полезного ископаемого), при этом объем зоны рециркуляции, в которой воздухообмен менее интенсивен, сравнительно небольшой.

Угол откоса бортов карьера. На рис. 22 видно, что при уменьшении его от β1 до β2 сокращается объём зоны рециркуляции. Дальнейшее уменьшение угла откоса может привести к установлению в карьере весьма эффективной прямоточной схемы проветривания. С этим обстоятельством связано предложение о придании профилю верхней части борта карьера скругленной формы. При этом отрыв ветрового потока от твердой поверхности происходит в некоторой точке на борту карьера ниже уровня поверхности. Это вызывает увеличение угла рас крытия свободной струи с 15° при линейном профиле борта карьера до 30—45° при скругленном.

Вентиляционные сооружения на поверхности. Вентиляция карьеров может быть улучшена, с учётом розы ветров, при возведении на его поверхности сооружений типа валов, направляющих и турбулизирующих воздушный поток. Для этих же целей можно использовать и расположенные у карьеров здания. Подобные сооружения, называемые воздухозаборами (рис. 23), позволяют увеличить скорость ветрового потока над карьером на 10-20 %. Хорошие результаты получаются при бóльшем расстоянии между валами, которое не должно превышать ширину карьера. Оптимальный угол между сооружениями равен примерно 70°. Отвалы же пустых пород должны быть расположены по другую сторону карьера (с подветренной стороны) и таким образом, чтобы не препятствовать выносу вредностей из карьера.

Валы и здания, расположенные перед карьером с наветренной стороны, повышают турбулизацию воздуха, что увеличивает угол раскрытия поступающего в карьер ветрового потока. При этом уменьшается объём рециркуляционной зоны и улучшается проветривание карьера. Расстояние таких валов от карьеров должно быть не менее десяти их высот.

Следует иметь в виду, что отвалы и здания, расположенные вблизи карьера и неправильно ориентированные относительно господствующих ветров, ухудшают проветривание.

Рис. 22. Схема влияния угла откоса бортов карьера на объём зоны рециркуляции

Рис. 23. Схема воздухозабора:

1 — валы или здания, сооружения с наветренной стороны; 2 и 3—эпюры скорости ветрового потока над карьером; 4 – породные отвалы с подветренной стороны.

Интенсификация проветривания карьера может быть достигнута также ориентацией траншей и съездов по направлению господствующих ветров. При совпадении с направлением ветра оси траншеи повышается поступление воздуха с поверхности в карьер, т.е. она является воздухопроводящим каналом. При естественном проветривании карьеров интенсификация может быть осуществлена установкой на поверхности, а также в карьерах, специальных воздухонаправляющих сооружений. Например, установка направляющих щитов на верхней бровке борта карьера с наветренной стороны позволяет увеличить угол вхождения ветрового потока в карьер, на 15—20 % скорость ветра на входе и сохранить прямоточную схему проветривания при углах наклона бортов до 50°.

Изменение окраски обнажений горных пород. Нанесение слоев асфальта, шлака, битума на обнажения горных пород изменяет их окраску и увеличивает разность температур между почвой и воздухом в дневное время в 2—4 раза посравнению с необработанной поверхностью. При этом в осенний период изменяется и направление теплового потока: вместо отрицательного, при необработанной поверхности (воздух охлаждается), - наблюдается положительный тепловой поток (воздух прогревается). Дополнительное прогревание воздуха объясняется повышением поглощающей способности этих видов покрытий и аккумуляцией в них некоторого дополнительного количества тепла. Наиболее целесообразным покрытием является битумное, которое дает такой же эффект, как и асфальтовое, но при значительно меньшей его толщине (тонкая пленка битума эквивалентна асфальтовому покрытию толщиной 15 см). Увлажнение поверхностей карьера при орошении для борьбы с пылью, выделении грунтовых вод и выпадении атмосферных осадков в летний период способствует охлаждению поверхности вследствие затраты тепла на испарение и вызывает охлаждение воздуха, что ухудшает воздухообмен в карьере. В осенний период по мере снижения температуры воздуха, наоборот, увлажнение вызывает нагрев прилегающих воздушных слоев.

Аккумуляция тепла в специальных резервуарах. Этот способ интенсификации естественного воздухообмена основан на накоплении тепла теплоносителями, находящимися в специальных резервуарах, например, в металлических баках с водой. Теплоноситель аккумулирует тепловую энергию солнечной радиации в течение дня и затем отдает тепло воздуху в вечернее и ночное время, прогревая его и тем самым, уменьшая опасность появления ночных инверсий.

Использование глубинного тепла горных пород. Известно, что с углублением в недра земли температура горных пород повышается. Тепло, содержащееся в массиве, можно использовать для нагрева воздуха в карьере для интенсификации воздухообмена и предупреждения развития инверсий. Для этого можно использовать подкарьерные подземные выработки, по которым пропускается атмосферный воздух. При контакте с теплыми стенками выработки воздух нагревается и, поступая в карьер, способствовать прогреву атмосферы и улучшению воздухообмена в нем, но отработанный воздух из шахты приносит в карьер и вредности. Поэтому этот воздух не должен быть грязным.

Использование тепла подземных вод. Подземные термические воды могут выделять при их остывании значительные количества тепла. Отданное в атмосферу карьера это тепло будет прогревать воздух, способствуя возникновению в атмосфере конвективных течений и интенсифицируя проветривание карьера.

Вентиляция с применением труб и использованием выработок. При этом способе искусственной вентиляции по бортам карьера прокладывают трубопроводы или проводят подземные выработки с поверхности к бортам или дну. При применении нагнетательного способа вентиляции (рис. 24) чистый воздух, забираемый с поверхности или с верхнего горизонта, вентиляторной установкой подается по трубопроводу или выработке в карьер и распространяется в виде свободной струи. Вентиляторная установка может располагаться как на поверхности карьера, так и в любом месте по длине трубопровода.

При её работе на всасывание загрязненный воздух будет засасываться из карьера и выбрасываться на поверхность. В этом случае имеем всасывающий способ вентиляции, когда воздух с бóльшим содержанием вредностей отсасывается из зоны загрязнения, а его место занимает притекающий из соседних участков более чистый воздух. К центру зоны загрязнения (в нем обычно располагается горное оборудование, являющееся источником выделения вредностей) чистый воздух поступает лишь после удаления всего загрязненного воздуха. В результате при всасывающем способе продолжительность вентиляции больше, чем при нагнетательном. Достоинство всасывающего способа заключается в том, что удаление отсасываемого загрязненного воздуха происходит за пределы карьера. Кроме того, вследствие небольших скоростей движения воздуха при всасывающем способе исключается дополнительное пылеобразование из-за сдувания осевшей пыли, что может быть при нагнетательном способе, когда воздух постулат в карьер с большой скоростью.

При нагнетательном способе вентиляции чистый воздух подается непосредственно в зону загрязнения, что обеспечивает сравнительно быстрое её проветривание. Струя воздуха подсасывает находящиеся вблизи загрязненные масса атмосферного воздуха, разбавляет содержащиеся в них вредности и выбрасывает на более высокие горизонты или в другие нерабочие или менее загрязненные участки карьера. В целом вентиляция с применением труб или использованием выработок малоэффективна из-за ограниченности подачи воздуха, по воздухопроводам существующими средствами вентиляции. При этом способе требуются неоправданно большие затраты, он может быть эффективным только при вентиляции небольших зон загрязнения и при условии непосредственного подведения к ним вентиляционных трубопроводов или выработок. Имеются предложения использовать для вентиляции карьеров вертикальные трубы из легкого материала, удерживаемые дирижаблями или аэростатами.

По предварительной экономической оценке этот способ является дорогостоящим. На основании отмеченных выше недостатков способ искусственной вентиляции с применением труб и использованием выработок в настоящее время не нашел применения на карьерах нашей страны. Его можно применять в качестве вспомогательного способа в случае, если проведение системы подземных выработок в карьере необходимо по каким-либо другим причинам (например, для осушения месторождения).

Технические средства при вентиляции свободными струями

Технические средства, применяемые для вентиляции карьеров свободными струями, можно разделить на следующие группы:

I—установки на базе вентиляторов;

II—установки на базе авиационной техники;

III—тепловые установки.

В установках I группы используются как обычные шахтные вентиляторы, так и вентиляторы, специально сконструированные для проветривания карьеров. Турбовинтовые и турбореактивные авиационные двигатели, а также несущие винты вертолетов применяют в установках II группы. В установках III группы используется принцип конвективного движения подогретых масс воздуха. Основными частями таких установок являются тепловыделяющие элементы. По температуре создаваемых свободных воздушных струй установки для вентиляции карьеров подразделяются на установки, создающие изотермические и неизотермические струи.

4. Вредное гидрохимическое воздействие хвостохранилищ на окружающую среду составляет не более 2-3 км (за счёт просачивания загрязнённых вод сквозь дамбу, коэффициент фильтрации 10-70 м/сутки).

Реабилитационные и компенсационные меры:

• утилизация горных выработок в хозяйственных или рекреационных целях,

• рекультивация почв, загрязненных токсичными веществами,

• засыпка карьерных выработок породами отвалов, размещение отвалов в пределах карьеров (внутренние отвалы), на урановых месторождениях при засыпке карьеров создание глинистых горизонтов для экранирования эманации радона,

• присыпка пород из отвалов 3 м плодородной почвы,

• для ограничения воздействия шума следует опираться на технические и организационные мероприятия в соответствии с ГОСТом 12.1.003-83 "Шум, общие

требования безопасности", в частности, создание поглощающих сооружений и посадка деревьев,

• компенсация отчужденных сельскохозяйственных земель в физическом или денежном выражении.

Дата добавления: 2014-01-20