Способ проветривания карьеров

 

СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРЬЕРОВ включахяаий создание аэЁюдинамически обтекаемых специальных форм рельефа путем отсыпки в прикарьёрмой территории внешних отвалов и измене .J ние направления ветрового потока, о т л,и ч а ю щ и и с я тем, что, с « Л/:; - ; -а ;. - J - . mi т.: .. v целью повышения эффективности проветривания и снижения капитальных и эксплуатационных затрат путем обеспечения беэотрывности обтекания ветрового потока, внешние отвалы отсыпают со стороны ветров преобладающего направления с углом откоса к карьеру 5-8, начиная от предельного контура карьера с учетом б&рмы безопасности, при этом высоту отва-. лов определяют из выражения . «ОТ . . , (Q«53h- +aooo3) где 06 - угол, на котоглвй требуется повернуть ветровой поток в , карьер, 5 « : - откоса отвалов к карье , РУг 5 « 8/ Пег высота отвалов, м,- ; h - вертиксшьная мощность части ;ввтрового потока, принимающей участие в проветривании ка- 3 I рьера, м v:-:4 2 .6 9ta408h5; Флел/

„.80„„02 899 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛИРЬ(ТИЙ. (21) 3278547/22-03 (22) 13.04.81 (46) 30.06.83. Бюл.924 (72) В.И. Белоусов и И.А. Соболева (71) Белорусский филиаМ Во союзного научно-исследовательского проектного института галургии (53) 622. 457(088.8) .(56) 1. Гули И.В. и др., Результаты экспериментального излучения интенсификации естественного воэдухообйе" на в карьерах при аэродинамическом . профилировании бортов. -Сб. "ФиэикотехничеСкие проблемы управления ваздухообменом в горних выработках больших объеирв", Таллин, 1979; с.77 78.

2. Авторское, свидетельство СССР по заявке Ф 2925455/22-.03, 16.05.80. (54)(57) СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРБЕ

РОВ; включающий создание аэродинамически обтекаемых специальных форм рельефа путем отсыпки в прикарьерной территории внешних отвалов и измене,1 ние направления ветрового потока, о т л,и ч а ю шийся тем, что, с

I целью повышения эффективности проветривания.и снижения капитальных.и эксплуатационных затрат путем обес- -печения безотрывности обтекания ветрового потока, внешние отвалы отсыпашт со стороны. ветров преобладающего направления с углом откоса к карьеру 5-8 ., начиная от предель- ного контура карьера с учетом бермы. безопасности, при этом высоту отвалов определяют иэ выражения .. Ner

g, a У фй53 И +aOOOS) h i где Ж - угол, на который требуется повернуть ветровой поток в карьер, 5 à ci a So е

К4 - угол откоса отвалов к карьеру 5 4. o(с 8/ высота отвалов, м; .и вертикальная мощность части ,ветрового потока, принимающей. участие впроветривании ка- 8 рьера, м

) от

R.Ф9 О4О8) от

1025899

2,6 9+ 0,

Изобретение относится к горной громмаленности и может быть использо-, вано для проветривания карьеров естественными воздушными потокагли.

Известен способ проветривания карьеров, включающий формирование верх- 5 ней .части бортов карьера по определенному аэродинамически обтекаемому .прОфилю и обеспечение безотрывносФи . обтекающего воздушного потока f1) .

Недостатком этого способа является 10 сложность выполнения и содержания специального профиля борта карьера

s натурных условиях, а также весьма значительные дополнительные затраты на создание этого профиля.. 15

Наиболее близким к предлагаемому является способ проветривания карьеров, включающий создание аэродина щчески обтекаемых форм рельефа путегл отсыпки в прикарьерной террито- 20 рии внешних отвалов и изменение направления ветрового потока, при этом отвалы размещают на буту с наибольшей высотной отметкой и выполняют в виде терриконов в одну или несколь-25 ко гряд (2) .

К недостаткам известного способа относятся весьма значительные затра- ты на отсыпку отвалов, а также то, что он не обеспечивает в полной мере безотрывности обтекания отвалов ветровым потоком.

Цель изобретения - повышенйе эффективности проветривания и сниже ние капитальных и эксплуатационных затрат путем обеспечения безотрывнасти обтекания ветрового потока. указанная цель достигается тем, что согласна способу проветривания карьеров, включающему создание спе1тиальных форм рельефа путем отсыпки 40

s прикарьерной территории внешних . отвалов и изменение-направления ветposoro потока, внешние отвалы, отсыпают со стороны ветров преоблацающего . направления с углом откоса к карье- 45 ру 5-8о, начиная от предельного контура карьера с учетом бермы безопасности, ри этом высоту отвалов определяют из выражения

@от 50

g,в

-л 3 (0,(553 h",„ + O,oo03I.h" "лл . где,Ot - угол, на который требуется повернуть ветровой поток в карьер, 5еа< 8; . 55

64 - угол откоса отвалов к карьеру) гтот- высота отвалов, м;

- вертикальная мощность части ветрового потока, принимаю-. 60 щей участие в проветривании карьера, м оот

На фиг,1 и 2 показана принципиальная схема обтекания ветровым потоком отвалов с неограниченной длиной, полученная на аэродинамической модели; на фиг.3 — принципиальная схема проветривания вытянутого в плане карьера.

В результате исследований на аэродинамических. моделях .установлено, что при обтекании ветровым потоком отвалов с неограниченной длиной вкрест потоку и наветренным естественным углом откосов 35-40 поток о деформируется от уровня подошвы отвалов до высоты Hg = 1,185 h от + 54 (Ц где "o - высота отвалов, м ho т15 м.

В зоне деформации линии тока потока сгущаются и увеличиваются его скорости, что особенно показательна для наветренной части отвалов (сечение 1-I) При дальнейших исследова-: ниях было установлено, что при создании подветренного угла откоса отвалов не более 8 в объеме за их верхней бровкой по потоку степень разряжения, создаваеглого ветровым потоком, достаточна для обеспечения эффекта налипания, т.е. безотрывного течения.

Линии тока стараются принять пространственное положение, параллельное наклонной плоскости отвалов. Причем чем ближе. расположена к поверхности линия тока, тем зто более характерно..При дальнейшем движении потока над наклонной плоскостью его скорости по величине постепенно выравниваются со скоростями набегающего на отвал потока на бесконечности. В течении у подошвы отвалов (сечение

П-П) скорости потока согласно расчетам свободных струй при их налипании на плоскость равны скоростям на бесконечности перед отвалами, а угол наклона к горизонту приземной части потока с вертикальной мощностью гт составляет Ж . За сечениегл П-П по потоку линии тока постепенно становятся параллельными подстилающей поверхности, т.е..в этой области при увеличении расстояния от подошвы отвалов о(-» О.

Для определения величины r6 в за.висимости,от b и гг„ в сечении ll-П (у подошвы подветренного откоса отвала ) было построено пять полей скоростей ветровых потоков при обтекании отвалов с параметрами: угол наветренного откоса, йн -" 40, угол подветренного откоса, g =8, Вот =

13,55-.89,-5 м. Поле скоростей ветрового потока иа бесконечности перед отваламй характеризовалось типичны.ми для условий карьеров величинами: геострофический ветер 5 =5 м/с, термодинамг чедкая устойчивость атмо1025899 текущий уровень,. где определяется скорость потока, ui

Средняя скорость потока мощнос» тью h перед отвалами равна

И (И) .;м с (4)

Q(h) сферы, ро =O, параметр шероховатости прикарьерной.поверхности =5 см.

Вертикальная мощность ветрового потока()т) варьировалась в пределах:

4=0-160 м, расход воздуха в нем определялся по зависимости

И ц=О,З21И (С 11ф,4T33-0,2б426((Zо+

- 0,00 315 T (p o "00)) и !с, (2) а скорость на ) -м уровне перед отвалами на бесконечности

U j + (6 + 1 ЯС - См ((О о 1 0 0 ) — Ь 0 ((Х; + 1 )), м(с (3) где

1,т2064-0749346/7„i0,20237 6g K; а ° 0,000 t 7 < 0,00239 6(7.; - 0,00099 g(<.g .. b =O,220Â-0,аИЬ1Е У; - О,ооацд (g g,. а в деФормированном слое над отвалаМи г

U а(ы м c (5) ° ср g) i /

4 от где hg = f, hg определялась по (1).

Расход воздуха между соседними линиями тока на единицу длины вкрест потоку принимался равным Я -"50,06 м /с 1 огда с учетом (2), уровень распо ложения каждой линии тока перед от.валами на бесконечности находится

-цо формуле:

q(n )

hi {6)

0Ì1 Qt1 147М 0264 7, 41 000 5Z +100 м ()(,, 2eg( где 1 -(количество порядковый номер 25

1 -й линии тока, считая от поверхности, эа первую линию тока принята линия, совпадаю-. щая с поверхностью земли,(от. вала). 30

Поле скоростей потока над отвалами строилось с учетом условия сохранения количества движения при величине зоны деформации и средних скоростях в ней, определяемых по (1) и (5) максимальной скорости на высоте 5-20м над отвалами (no данным модели и натуры). Наклон каждой линии тока к гориэонту определялся по зависимостиг от о ) 5 (тоо )ю гдеи1;:„ — вертикальное смещение 1 --A линии тока над верхней и нижней подветренными бровками отвалов, м; т:от- горизонтальное расстояние между этими бровками, м.

Угол наклона части потока, заключенного между поверхностью и с -й линией тока в сечении у подветренной .подошвы отвалов, находился как и

1 ;, лт с = град (8)

Значения принятых величин h,bye

ha ò =8 приведены в таблице.

Вычисленные значения а6 в градусам

;в зависимости от h и hq при о.от 8

"оч,м 0 1 13 55 33 50 52 70 71 30 89 у 50 0 0

17,43 0

31 у 73 0

45,05 0

57,77 0

70,06 0

82,01 0

93,70 0

105,17 0

116,44 0

127,54 0

138 49 0

149,30 0

160,00 0

6,233

4, 917

3, 917

3, 200

2, 667

2,283

2,000

1,783

1,600

1,450

1,333

1,233

1 150

6,867 .

5,900

5i033

4,267

3,633

3,133 .

2,733

2,433

2,200

2,000

1,8331,683

1,567

7,317

6,600 .5,933

"5, 300

4,717

4,167

3,683

3,283

2,950

2,683

2,467

2,267 2, 100

7,417

6,867 6,317

5,817

5,317

4,850

4,400

3,992

3,615

3,283

3,017 .

2,783

2,583

7, 517

7,067

6,650 бр200

5,783

5,383

5,000, 4,633

4.267

3,933

3,617

3,350

3,100

1025899

На основе исходных данных таблицы была получена зависимость: о ot ф,с о*у (9) (0,3553 h 0,0003 1 3

"от где:Кот=5 8, g -, h и h»

<.Ь19 > 0,408 g<" .в метрах.

Введение в (9):6 о в пределах 5-8 оправдана незначительным диапазоном его изменения и сохранения при этом эффекта налипания.

При создании таких отвалов непосредственно перед карьером ветровой поток будет наклонен в объем карьера 15 что позволит увеличить в нем скорости воздушных потоков, уменьшить . или ликвидировать застойные и рециркуляционные зоны. Все это обусловит интенсификацию естественного динами-;2О ческого воздухообмена в карьере.

Н р и м е р. Необходимо проветрить вытянутый в плане карьер со следую"-, щими параметрами: 9 < =900 м, Н q

150 м„ длина карьера .вкрест потоку, Вк =2000, объем выработанного пространства равен 120 млн.м . Угол раскрытия ветрового потока при входе в карьер составляет около 15, тогда объем зоны рециркуляции равен 18 .млн.мо. Вертикальная мощность части ветрового потока, принимающей участие в проветривании карьера по рециркуляционной схеме, .определяется по формуле

0,ЯВЬ, 3,74 сtg P

B рассматриваемом случае и =49,7м.

Чтобы получить максимальный. эф- : 40 фект по интенсификации естествен, ного динамического проветривания в данном примере, необходимо ликииж дировать зону. рециркуляции, .для чего часть ветрового потока с h =49,7 м нужно повернуть в вертикальной плоскости на угол, равный Р --15=5 °

На параллельном длинной оси карьера борту сразу же за контуром отсыпают внешние отвалы с углом откоса к карьеру в 8о; Согласно. формулы (9) принимаюто =40 м. Отвалы, направление потока и внешняя его граница в карьере при осуществлении способа показаны на Фиг.3 пунктиром.

Расчеты количеств воздуха, участвующего в проветривании, показывают, что естественный динамический воздухообмен карьера в этом случае улучшится на 30%.

Оптимальную высоту отвалов с углом откоса к карьеру не более 8 вью бирают в каждом конкретном случае с учетом получения максимальной эффективности по.интенсификации естественного динамического проветривания карьера, наличия свободных прикарьерных площадей и экономических соображений. Отвалы создаются из пустых (вскрышных) пород обычными спо-. собами отвалообразования с использо ванием бульдозеров или отвалообразователей эа 2-5 лет. Их завершение должно быть приурочено ко времени наступления неблагоприятных условий по фактору естественного воздухообмена карьера. .Использование предлагаемого изоб ретения позволяет интенсифицировать естественное динамическое проветривание карьера.

Отсыпка таких оувалов одновременно с улучшением проветривания карьера обеспечит значительное снижение затрат на их рекультивацию, а также позволит проводить ее параллельно с ГорнЫми работами по добыче пьлеэного ископаемого.

1025899

Составитель В. Баранов

Редактор Л. Филь Техред О, Неце Корректор A. Ильин

Заказ .5311 Тираж 444 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4