Атмосфера карьеров. Проветривание глубоких горизонтов.

ПРОВЕТРИВАНИЕ КАРЬЕРОВ — процесс удаления из карьера естественными или искусственно создаваемыми воздушными потоками газообразных и пылевых вредностей, образующихся при ведении горных работ.

Проветривание карьеров как область инженерной деятельности сформировалась в 60-х гг. 20 в. Различают естественное и искусственное проветривание карьеров. Естественное проветривание карьеров осуществляется энергией ветра и термическими силами. Соответственно существуют ветровые и термические схемы проветривания карьеров, а также их комбинации. Ветровые схемы (прямоточные и рециркуляционные) реализуются при скорости ветра на поверхности v_в = 1 — 2 м/с и более. Прямоточная схема имеет место при углах откоса подветренного борта карьера не более 15°.

Ветровой поток отклоняется в карьер и движется по подветренному борту, дну и наветренному борту. Скорость воздуха, минимальная на бортах и дне карьера, увеличивается с высотой, достигая значения скорости ветра vв на некоторой высоте над карьером. Направление движения воздуха в карьере совпадает с направлением ветра на поверхности. Вынос вредностей из карьера осуществляется от подветренного борта к наветренному. Схема характерна для неглубоких карьеров. Рециркуляционная схема реализуется при углах откоса подветренного борта более 15°.Скорость ветра в карьере с высотой вначале уменьшается, достигая нуля на линии раздела воздушных потоков, затем возрастает. Наличие рециркуляции воздуха способствует накоплению вредностей в карьере; их вынос осуществляется лишь через верхнюю часть свободной струи. Схема характерна для глубоких карьеров. При переменном угле наклона бортов карьера возможна прямоточно-рециркуляционная ветровая схема.

 

Рис.3     А- Конвективная схема       Рис.4               Б - Инверсионная схема

 

Термические схемы проветривания карьеров реализуются при скорости ветра на поверхности менее 1-2 м/с. Конвективная схема имеет место при прогретых бортах карьера (рис. 3). Скорость восходящих конвективных потоков вдоль бортов увеличивается с высотой и у верхней бровки карьера может составлять 1-1,5 м/с. Вынос вредностей осуществляется вдоль бортов. Инверсионная схема проветривания карьеров возникает при охлаждении бортов карьера. Прилегающие к бортам более холодные массы воздуха опускаются вниз, заполняя придонную часть и вытесняя тёплый воздух вверх (рис. 4). Скорость воздуха у бортов не превышает 1 м/с; под уровнем инверсии движение воздуха практически отсутствует, что приводит к скоплению вредностей и может вызвать остановку работ.

 

Искусственное проветривание карьеров (вентиляция карьера) применяется для создания таких атмосферных условий в карьере, которые необходимы для нормального ведения работ, когда естественное проветривание карьеров этого не обеспечивает. Способы искусственного проветривания карьеров: интенсификация естественного проветривания, местная и общеобменная вентиляция карьера. Интенсификация естественного проветривания карьеров, которая возможна при достаточно высоких скоростях ветра на поверхности, осуществляется расположением длинной оси карьера по направлению господствующего ветра, т.е. с учётом розы ветров; уменьшением углов откоса бортов карьера и отношения его глубины к ширине; устройством на поверхности сооружений, турбулизирующих ветровой поток и увеличивающих скорость ветра на подходе к карьеру; некоторыми другими способами.

 

Уменьшение общего загрязнения атмосферы карьеров обеспечивается подавлением вредностей в источниках их образования (орошением, поливкой автодорог пылесвязывающими растворами, очисткой выхлопных газов автомашин и др.); применением способов и средств ведения работ с минимальным загрязнением атмосферы; включением вентиляционных установок до наступления штилевого или инверсионного состояния атмосферы