Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по открытым горным работам - файл Аэрология карьеров.doc


Лекции по открытым горным работам
скачать (355.5 kb.)

Доступные файлы (8):

Аэрология карьеров.doc366kb.28.08.2006 06:17скачать
Лекция_1(Карьер).doc69kb.04.09.2006 04:37скачать
Лекция_2_3 БВР.doc108kb.04.09.2006 04:37скачать
Лекция_4_5 Выемка и погрузка горных пород.doc59kb.04.09.2006 04:37скачать
Лекция_6 Карьерный транспорт.doc132kb.04.09.2006 04:37скачать
Лекция_7 отвалообразование.doc75kb.04.09.2006 04:37скачать
Лекция_8 Вскрытие.doc54kb.04.09.2006 04:37скачать
Лекция_9 Системы открытой разработки .doc62kb.04.09.2006 04:37скачать

содержание
Загрузка...

Аэрология карьеров.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
1 ЕСТЕСТВЕННЫЙ ВОЗДУХООБМЕН В КАРЬЕРАХ И СПОСОБЫ ЕГО ИНТЕНСИФИКАЦИИ

1.1 ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕР ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ КАРЬЕРОВ


Работа практически всех машин и механизмов, составляющих техноло­гический комплекс карьеров, сопровождается выделением вредных примесей. При достаточно активном естественном воздухообмене между процессами поступления и выноса устанавливается динамическое равновесие, благодаря чему среднее содержание вредных примесей в атмосфере карьера большую часть времени не превышает предельно допустимых концентраций.

Общее загрязнение атмосферы карьеров наблюдается, как правило, в периоды безветренной погоды и особенно при инверсиях. Оно возникает либо вследствие постепенного накопления вредных примесей при работе горно-транспортного оборудования, либо после массового взрыва, произведенного при неблагоприятных метеорологических условиях.

При слабых ветрах возможно образование "труднопроветриваемых" зон с повышенными концентрациями вредных примесей, т.е. местных загрязне­ний. Местные загрязнения атмосферы наблюдаются обычно в зонах наиболь­шей концентрации горнотранспортного оборудования: у разгрузочных площа­док, рудоспусков, в выездных траншеях, а также на нижних горизонтах карьеров.

Источники загрязнения атмосферы могут находиться как в карьере, так и за его пределами. Они характеризуются интенсивностью, т.е. коли­чеством токсичных газов и пыли, выделяемых в единицу времени. В табл. 1.1 приведены характеристики интенсивности пылевыделения при основных про­цессах в карьерах. Интенсивность большинства источников пылевыделения в карьере зависит от многих факторов, в том числе от скорости движения и температуры воздуха в зоне работающего оборудования. Переменную, за­висящую от внешних условий и интенсивности выделения вредных примесей, имеют все машины и устройства, перегружающие горную массу в потоке движущегося воздуха, а также автомобили, бульдозеры и др. Интенсивность источников пылевыделения следует определять при одинаковых ("эталон­ных") значениях влияющих факторов, в противном случае неизбежны весьма большие расхождения, что и характерно для данных, приводимых различны­ми авторами [61, 63, 66, 93, 95].

Дисперсность пыли, образующейся при работе карьерного оборудова­ния, высокая:, более 90% пылинок имеют размеры менее 5 мкм и лишь 2,5% — более 10 мкм. Основная масса обнаруживаемой в атмосфере карьеров пыли является "старой", т.е. отделенной от массива ранее и взмученной при дви­жении автомобилей или при взрывах. При бурении, погрузке, дроблении гор­ной массы в атмосферу поступает в основном "свежая" пыль, которая представляет наибольшую силикозоопасность.

Причиной весьма сильного, но, как правило, кратковременного загряз­нения атмосферы карьеров и прилегающего района являются взрывные ра­боты. Газопылевое облако при мощном массовом взрыве выбрасывается на высоту до 150-250 м, а затем, достигнув уровня конвекции, распространяет­ся по ветру на значительные расстояния. Объем облака составляет 15 — 20 млн. м3, а концентрация пыли в нем достигает 4000 мг/м3. Удельное пылеобразование при взрывах изменяется от 0,04 до 0,154 кг пыли на 1 кг взорванного ВВ. При взрывах выделяются также значительные объемы ядо­витых газов — в основном окись углерода и окислы азота. Количество га­зов зависит от типа ВВ и свойств взрываемых по­род. С увеличением удельного расхода ВВ в два раза удельное пылевыделение возрастает в 6 раз. При обводнённости взрываемого блока концентра­ция пыли в облаке резко уменьшается.

В настоящее время взрывные работы на большинстве карьеров не при­водят к длительным загрязнениям атмосферы, поскольку уровень конвекции (исключая периоды инверсий) оказывается, как правило, выше верхней от­метки карьера. С увеличением глубины карьеров до 500 м и более массо­вые взрывы могут стать основным источником загрязнения атмосферы.

Интенсивным и постоянно действующим источником загрязнения воз­духа в карьерах является автотранспорт. Выхлопные газы двигателей внут­реннего сгорания представляют сложную многокомпонентную смесь. В настоящее время в их составе определяется уже более 200 различных веществ. Из аэрозольных компонентов наиболее опасна сажа, выбрасываемая в виде частиц с преобладающим размером 0,05-0,5 мкм (до 98%). Частицы сажи, обладая значительной удельной поверхностью (до 75 м2/г), сорбируют кан­церогенные и другие токсические вещества, которые, попадая в организм че­ловека, могут привести к тяжелым последствиям.

Из газообразных выбросов карбюраторных двигателей наиболее опас­ными являются окись углерода (до 95% общей токсичности выхлопа); дизель­ных - окислы азота (до 50%), окись углерода (до 25%) и альдегиды (до 20%). При наличии в атмосфере карьеров с автотранспортом повышенных концен­траций окиси углерода и окислов азота, как правило, отмечаются и высокие содержания альдегидов. Состав токсичных выбросов карьерных автомобилей в значительной мере зависит от режима работы двигателя и характеристики трассы. Средние по нескольким карьерам данные состава выхлопных газов приведены в табл. 1.3.

Значительные выделения газов из руд и горных пород, способные нару­шить нормальную работу карьеров, отмечаются лишь в единичных случаях. Тем не менее, случаи загрязнения атмосферы карьеров углеводородами, выделяющимися из отбитой горной массы и грунтовых вод, неоднократно от­мечались на серном месторождении Шорт-Су в Средней Азии (где на 1 т отби­той руды выделяется более 700 г углеводородов), а углекислым газом - на угольном карьере Тарнобжик (Польская Народная Республика).

Состав атмосферы глубоких карьеров достаточно сложен и к его оцен­ке следует подходить, исходя из медико-биологических требований, учитывая концентрации вредных примесей, направление их действия, степень токсичности. Медико-биологические требования к составу воздуха в карьерах определены предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Однако содержание токсичных веществ в воздухе на уровне ПДК не может рассматриваться в качестве оптимального состава воздушной среды. Учитывая одновременное присутствие в атмосфере карьеров большого числа аэрозольных и газообраз­ных примесей, необходимо стремиться к тому, чтобы достичь концентраций значительно более низких, чем предельно допустимые.

Состав атмосферы объектов открытых горных работ должен отвечать установленным нормативам по содержанию основных составных частей воздуха и вредных примесей (пыль, газы) с учетом действующих государственных стандартов.

Воздух рабочей зоны должен содержать по объему 20 % кислорода и не более 0,5 % углекислого газа; содержание других вредных газов не должно превышать установленных санитарных норм.

Предельно допустимые концентрации газообразных примесей в атмосфере карьеров

Таблица 1

Газы

Предельно допустимая концентрация

мг/м3

% по объему

Акролеин

0.7

0,000028

Формальдегид

0.5

0,000037

Окислы азота (в пересчете на N2O5)

5

0,0001

Окись углерода

20

0,0016

Сернистый ангидрид

10

0,00035

Сероводород

10

0,00066

Углекислый газ

-

0,5


Места отбора проб и их периодичность устанавливаются графиком, утвержденным техническим руководителем организации, но не реже одного раза в квартал и после каждого изменения технологии работ.

Допуск рабочих и специалистов на рабочие места после производства массовых взрывов разрешается после получения ответственным руководителем взрыва сообщения от специализированного профессионального аварийно-спасательного формирования о снижении концентрации ядовитых продуктов взрыва в воздухе до установленных санитарных норм, но не ранее чем через 30 мин после взрыва, рассеивания пылевого облака и полного восстановления видимости, а также осмотра мест (места) взрыва ответственным лицом (согласно распорядку массового взрыва).

Во всех случаях, когда содержание вредных газов или запыленность воздуха на объекте открытых горных работ превышают установленные нормы, должны быть приняты меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда.

Запыленность воздуха на рабочих местах не должна превышать ПДК, которые в зависимости от содержания свободной SiO2 в пыли и ее минерало­гического состава колеблются от 1 до 10 мг/м3.

Таблица 2


Характеристика пыли


Предельно допустимая концентрация, мг/м3

Пыль, содержащая более 70% свободной SiO

1

Пыль, содержащая более 10% свободной SiO2 и более 10% асбеста

2

Пыль гранита

2

Асбестовая пыль и пыль смешанная, содержащая более 10% асбеста

2

Пыль силикатов (тальк, оливин и др.), содержащая менее 10% свободной SiO2

4

Пыль слюды-сырца с примесью свободной SiO2 до 28%

2

Пыль слюды (флогопит, мусковит)

4

Пыль барита, апатита, фосфорита, цемента, содержащая менее 10% SiO2

5

Пыль глин, цемента, минералов и их смесей, не содержа­щих свободной SiO2

6

Пыль угольная и угольно-породная, содержащая до 10% свободной SiO2

4

То же, при содержании от 10 до 70% SiO2

4

Пыль угольная, не содержащая свободной SiO2

10

Прочие виды минеральной и растительной пыли, не содер­жащие SiO2 и примесей токсичных веществ

10


Большую часть времени удовлетворительный воздухообмен в карьер­ном пространстве обеспечивается естественными вентиляционными силами. При штилях или недостаточной активности естественного воздухообмена возникает дефицит в свежем воздухе, который должен восполняться средст­вами искусственной вентиляции.

Основной инженерной задачей является обеспечение взаимодействия применяемых технических средств с природными силами, осуществляющими естественный воздухообмен в карьерах. Выполнение этого требования явля­ется обязательным условием успешного применения инженерных мероприя­тий. Знание основных закономерностей естественного воздухообмена в карьерах необходимо как для правильного выбора режимов работы карьера (в част­ности, времени проведения взрывных работ), так и для эффективного исполь­зования средств пылегазоподавления и искусственной вентиляции.

Метеорологическими наблюдениями установлено, что в карьерном про­странстве формируется собственный микроклимат, особенности которого проявляются все более четко по мере увеличения глубины разработок. На нижних горизонтах глубоких карьеров отмечаются существенные различия в температуре воздуха, влажности, прозрачности атмосферы, количестве осад­ков. Увеличение глубины сопровождается ухудшением условий воздухообме­на в карьерном пространстве, что связано как с падением активности ветро­вого потока, так и с уменьшением интенсивности солнечной инсоляции, приходящейся на единицу площади обнаженных поверхностей.

Следствием этого является возникновение "труднопроветриваемых", объем которых, как правило, увеличивается с глубиной и находится в ой зависимости от величины скорости ветра на поверхности. Основными факторами, определяющими активность естественного воздухообмена в карьерах, являются ветровая энергия, солнечная радиация и термическая стратификация атмосферы карьера и вышележащих слоев. При определенных условиях на естественный воздухообмен могут влиять окислительные процессы и глубинное тепло Земли (особенно при высоких значениях геотермических градиентов).

В реальных условиях воздухообмен в карьерах определяется совместным действием ряда факторов, дифференцировать удельное значение которых методами непосредственных измерений практически невозможно. Опре­деляющим фактором в процессе аэрации карьеров является ветровая энергия. Местные потоки, вызванные солнечной радиацией, при наличии ветра выполняют второстепенную роль. Термическая стратификация атмосферы в карьере и вышележащих слоях либо способствует развитию вертикальных пе­ремещений воздуха, либо препятствует ему.


^ 2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НОРМАЛЬНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ


2.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для создания безопасных атмосферных условий при проектировании новых или реконструкции действующих карьеров в техническом проек­те разрабатывается специальный раздел, в котором дается оценка воз­душной среды и обосновываются необходимые мероприятия по снижению запыленности, загазованности воздуха и обеспечению комфортных условий труда в период разработки месторождений.

Проектом учитывается комплекс факторов, влияющих на запылен­ность и загазованность воздуха, определяющими из которых являются: географическое положение района, в котором находится предприятие, горно-геологическая характеристика месторождения, физико-механиче­ские свойства полезного ископаемого и вмещающих пород, технология разработки и используемая техника, пространственное положение и гео­метрические параметры будущего карьера.

Раздел проекта, посвященный созданию безопасных атмосферных условий, состоит из трех основных частей: в первой части дается оценка интенсивности естественного проветривания на различных этапах разра-ботки карьера, во второй - обосновывается необходимый комплекс мероприятий, направленных на обеспечение нормального состава атмо­сферы, и в третьей, заключительной части, рассматриваются основные организационные вопросы, связанные с контролем санитарной харак­теристики атмосферы и экономическими показателями, определяющими затраты, их производственную и социальную эффективность.

Комплекс факторов, определяющих санитарную характеристику воздуха в карьерах, подразделяется, на две группы: а) независимые и подлежащие обязательному учету; б) управляемые и выбираемые с учетом обеспечения нормального состава атмосферы при использова­нии соответствующей технологии и т.п. микроклимат рабочих мест, так и интенсивность естественного воздухообме­на, являются производными объективно существующих метеорологических условий. Учет климатических условий в процессе проектирования позволяет не только правильно обосновать необходимые средства обеспечения комфортных условий труда, но и одновременно дает возможность определить рациональную компоновку промышленной площадки с соответствующим расположением от въездов, траншей и других горных сооружений.

Управляемая группа факторов — это, прежде всего, технология и техника разработки, выбор которых должен оцениваться и по сани­тарным характеристикам. При этом экономическое сравнение позволяет, при прочих равных условиях, выбрать более оптимальные варианты с точки зрения предупреждения загрязнения атмосферы, как на рабочих местах, так и в карьерном пространстве,

В целом, проектирование проветривания карьера осуществляется в следующей последовательности:

1. Рассматриваются природные условия района и площадки будущего карьера. При этом анализу подлежат географическое положение место­рождения, рельеф, климатические и метеорологические условия района, горно-геологическая характеристика месторождения,

2. Дается санитарная оценка принятой технологии и техники ведения горных работ.

3. Определяются условия и интенсивность естественного воздухооб­мена в карьере на различных этапах его разработки.

4. Устанавливается суммарное количество примесей, поступающих в атмосферу карьерного пространства, и определяется удельный вес выделении от тех или иных источников.

5. Прогнозируются концентрации примесей в общей атмосфере карь­ерного пространства и устанавливаются периоды, требующие проведения специальных профилактических мероприятий по оздоровлению воздуш­ной среды в карьере.

6. Обосновываются и выбираются необходимые средства, и методы снижения поступлений пыли и газов в атмосферу карьерного простран­ства.

7. Определяются концентрации примесей, а также микроклиматиче­ская обстановка на рабочих местах горного оборудования.

8. Устанавливается необходимость искусственной вентиляции от­дельных рабочих мест и выбирается соответствующее вентиляционное оборудование для этих целей.

9. Оценивается необходимость искусственного проветривания карь­ерного пространства в целом или отдельных рабочих зон.

10. Определяется количество воздуха, необходимого для искусствен­ной вентиляции, и выбираются схемы искусственного проветривания.

11. Определяются требуемые параметры вентиляторных установок, и устанавливается их число.

12. Решаются организационные вопросы, связанные с контролем состава воздуха и эксплуатацией средств нормализации атмосферы в карьерном пространстве.

13. Оценивается экономическая эффективность всего комплекса профилактических мероприятий по нормализации состава атмосферы в карьере.

В процессе эксплуатации карьера отдельные разделы проекта подвер­гаются уточнению в соответствии с изменениями геометрии карьерного

пространства, технологии и техники ведения работ, в результате совер­шенствования методов и средств борьбы с пылью и газами и повышения культуры работы производства в целом.


^ 2.2. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА


Исходными данными, определяющими естественный воздухообмен в карьерах и необходимый комплекс профилактических мероприятий, которые должны быть рассмотрены в проекте, являются: географиче­ское положение района, горно-геологические условия, технология разра­ботки и применяемая техника, геометрия карьерного пространства и организация работ.

Географическое положение района определяет, прежде всего, его климатические условия, которые характеризуются величинами, приве­денными в таблице 3.

Таблица 3

Широта,

градус

Средняя

температу-

ра января.

°С

Средняя

темпера-

тура

июля, °С

Средняя

темпера-

тура, °С

Годовая

темпера-

тура, °С

Климат

90

-36,0

0

-19,0

36,0

Холодный

80

-32,2

2.0

-17,2

34,1

- “ -

70

-26,9

7,2

-10,4

34,1

- “ -

60

-16,4

14.0

-0,6

30,4

- “ -

50

- 7,7

18,1

5.4

25,8

Умеренный

40

4,6

23,9

14,0

19.3

- “ -

30

13.8

26.9

20,4

13,1

Жаркий

20

21.3

27,8

25,0

5,5

- “ -

10

25.4

26,1

26,0

0.7

- “ -

0

25.3

25,3

25,4

0,0

- “ -

При этом необходимо учесть, что при одном и том же широтном расположении на разных меридианах климатические условия будут существенно меняться, соответственно определяя необходимые методы и средства поддержания комфортных климатических условий труда, сокращения и предупреждения повышенного содержания примесей в атмосфере.

Орография площадки будущего карьера позволяет уже на стадии проекта оценить возможное ослабление воздушных потоков вследствие ее закрытости неровностями рельефа. Скорость ветра на площадке будущего карьера

м/с

где р1 - коэффициент, характеризующий степень ослабления воздуш­ного потока в зависимости от закрытости горизонта или соотношения



где H1, -превышение неровностей рельефа над начальной отметкой карьера,

- расстояние до неровности (таблица 4).

Uп – скорость ветра, характерная для рассматриваемого района, м/с.

Таблица 4

Закрытость

горизонта,

градус

Отношение



Степень ослабления

воздушного потока, р1


0

0

0

5

0,09

0,1

10

0,18

0,2

15

0,27

0,3

>15

0.30

Возникают потоки обратного направления


При проектировании карьеров необходимо учитывать: а) тепловой режим на фиксированных рабочих местах в кабинах горного оборудова­ния; б) необходимые противолылевые мероприятия и соответствующие расходы пылеподавляющих веществ; в) вероятность нарушения есте­ственного воздухообмена и опасность загрязнения атмосферы карьерно­го пространства при определенном сочетании метеорологических эле­ментов,

Метеорологические условия на рабочих местах в кабинах горного оборудования должны приниматься в соответствии с требованиями СНиПа (таблица 1, 2).

Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха регламентируются как на теплый, так и на холодный периоды года, исходя из категории работы по ее тяжести.


^ 3 ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОРМАЛЬНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ


3.1 УСТАНОВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ ОТРАБОТКИ И РАСЧЕТНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ВЕТРА, ИСХОДЯ ИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРЬЕРА

Состав атмосферы в карьере следует оценивать по этапам его отработки, определяемым схемами естественного проветривания. Эти этапы должны устанавливаться, исходя из характерных для каждого изменения ветровых схем проветривания карьера в связи с тем, что:

а) для подавляющей территории России ветер является основным естественным вентиляционным фактором;

б) ветровые схемы и их эффективность определяются параметрами карьера (размерами в плане, углами откосов бортов и т.п.);

в) хотя эффективность тепловых схем и зависит от параметров карьера, однако условия их возникновения обусловлены тоже метеорологическими элементами.

Таким образом, базой для установления основных этапов отработки карьера являются рециркуляционная, прямоточная, рециркуляцо-прямоточная и прямоточно-рециркуляционные схемы естественного проветривания.

В основу их классификации положена аэродинамическая характеристика движения воздуха в карьерах, возникающая при действии ветра с у основных параметров открытых горных разработок, к которым ном случае относятся: L - размер карьера на уровне поверхности в направлении, перпендикулярном к движению ветра; I - длина карьера в направлении движения ветра; Н - глубина карьера; - относительная длина карьера в направлении движения ветра; β, β1, β2 - соответственно углы откосов подветренного борта карьера, верхней и нижней группы уступов при выпуклой конфигурации этого борта.

Параметры карьера, определяющие ветровую схему его проветривания, сведены в таблице 5.

В карьерах с отношением размеров поверху к глубине не более 5-6 и угле откосов подветренного борта β >15° или с углами откосов β ≤15°, но при различном опережении уступов, вследствие чего на значительной его части (50% и более) создаются условия для общей циркуляции потоков обратного направления. При этом в карьере воздух движется по замкнутому контуру с частичным выносом и подсвежением.

Таблица 5

Схема проветривания

Определяющие параметры

Рециркуляционная

При < 5÷6, но при β >15°

Прямоточная

При любых / и Н, но при β ≤ 15° и равно­мерной отработке уступов подветренного борта

Рециркуляционно-прямоточная

При >8÷10, но при β > 15°

Прямоточно-рециркуляционная

При любых / и Н, но при β >15°, β1 15° , β2 >15°

Прямоточная схема (рисунок 1, б) присуща карьерам с отношением размеров поверху к глубине, равным 5÷6 и более и углами откосов подветренного борта β ≤ 15°при равном опережении уступов этого борта относительно друг друга. В этом случае карьер проветривается прямыми потоками воздуха, которые выносят примеси из него.

В карьерах с углами откоса подветренного борта более 15°, отноше­нием размеров поверху к глубине более 8—10 и при выходе внешней границы пограничного слоя на дно карьера и горизонтальные участки рабочих площадок уступов у подветренного борта, возникает комбини­рованная рециркуляционно-прямоточная схема (рисунок 1, в), при кото­рой объемы карьера ОСВО, примыкающие к подветренному борту, проветриваются по рециркуляционной схеме, а объемы, лежащие за пре­делами этой зоны, по прямоточной.

В карьерах с углами откосов подветренного борта карьера β > 15° при равномерной отработке группы уступов верхней части борта с ре­зультирующим углом откоса этой группы уступов β1 ≤ 15° и неравно­мерной отработкой нижних уступов, с результирующим углом откоса этой группы уступов β > 15° возникает комбинированная прямоточно-рециркуляционная схема (рисунок 1, г). При этой схеме верхняя часть карьера в объеме 001 К1 КО проветривается по прямоточному режи­му, а нижняя часть в объеме О1 ЕДК1 О1 — по рециркуляционному.

Очевидно, что в процессе разработки карьер может последовательно проходить через ряд этапов, для каждого из которых будет характерна та или иная из указанных схем; при этом на каждом из этапов он (при различных направлениях ветра) может проветриваться по различным схемам. Это обусловлено тем, что такие параметры как L, I. H и β за­висят главным образом от геологических и горнотехнических условий конкретного месторождения, так как форма и характер залегания руд и пород влияют на геометрические размеры карьера и их соотношение, а также на углы откосов бортов. При этом углы откосов различных бортов могут иметь разные значения.

Вместе с тем, отдельные карьеры от начала развития работ и до их отработки могут проветриваться по одной и той же схеме, в том числе и при разных направлениях ветра. К ним, как правило, относятся карьеры, разрабатывающие пологие и наклонные пласты полезных ископае­мых, залегающих на сравнительно небольших глубинах. Такие карьеры имеют достаточно правильную или слегка вытянутую форму, отноше­ние > 10, а углы откосов бортов составляют около 15°, вследствие чего они проветриваются по прямоточной или рециркуляционно-прямо­точной схемам.

Полезные ископаемые, залегающие в виде крутопадающих пластов, жил или штокверков небольших размеров по простиранию, но уходя­щих на значительную глубину, обычно разрабатываются карьерами круг­лой, овальной или вытянутой форм, отношение - < 5 и углы откосов составляют более 15о, вследствие чего они проветриваются, как правило, по одной из рециркуляционных схем.

Основные этапы отработки карьера исходя из схем его естественного проветривания могут устанавливаться графическим и аналитическим способами. Графический способ хотя и более трудоемок по сравнению с аналитическим, однако он более нагляден. Для решения этой задачи на плане карьера в отрабатываемом проектном контуре строятся его характерные вертикальные профили по направлениям север - юг и запад - восток, проходящие через его глубокую часть. На эти профили наносят:

а) разработанные варианты календарного плана вскрытия и отработки карьера;

б) линии, проходящие от верхней бровки каждого из бортов под углом β = 15° к горизонту, характеризующие положение внешней границы раскрытия турбулентной струи в карьере.




Рисунок 1 - Структура воздушного потока при рециркуляционной, пря­моточной, рециркуляционно-прямоточной и прямоточно-рециркуляционной схемах естественного проветривания карьера


Общие рекомендации по установлению основных этапов отработки карьера исходя из эффективности его естественного проветривания (рисунок 2) следующие.

Критерием оценки является безразмерная величина





Рисунок 2 - Схема к определению основных этапов отработки карьера в зависимости от эффективности его естественного проветривания: I, II и III — этапы разработки


где Нгрглубина расположения точки встречи внешней границы турбулентной струи с подветренным бортом карьера при его отработке до проектной глубины, м; Н — глубина карьера на рассматриваемом этапе.

Из рисунка 2 и формулы (111.1) следует, что при различном сочетании Нгр и Н величина может иметь разные значения в диапазоне 0≥ 1. Исходя из эффективности естественного проветривания с учётом влияния вредных примесей на уровень загрязнения атмосферы карьера, основные этапы его отработки соответствующим глубинам, определяемым величиной : первый этап — > 0; второй - 0,5 > > 0; третий — < 0.

Таким образом, предельная глубина отработки карьера на первом этапе Н1 = 0,5 Нгр на втором — Н2 = Нгр и на третьем — Н3 > Нгр.

На первом этапе отработки (объем ОАБКО, рисунок 2), который проветривается по прямоточной (при β ≤ 15°) или рециркуляционно-прямоточной схеме (при β > 15°) и при этом его большая часть находится в зоне действия прямых потоков воздуха, а рециркуляцией охвачен сравнительно небольшой объем (ОАС'О), примыкающий к подветренному борту карьера. Вследствие этого, загрязнения его общей атмосферы не возникают или их уровень незначителен, а скорости воздушного потокака у поверхности уступов и дна карьера при среднегодовой скорости ветра U0, как правило, больше 0,5 U0, что обеспечивает достаточно эффективное проветривание отдельных рабочих мест.

На втором этапе отработки (объем ОВС"КО) карьер проветривается по рециркуляционно-прямоточной или рециркуляционной схемам при этом его основная часть находится в зоне рециркуляции воздушных потоков. Вследствие этого загрязнение его общей атмосферы может достигать значительных уровней. При Н = Нгр скорости воздуха поверхности уступов и дна карьера не превышают 0,5 U0, что при средних годовых скоростях ветра более 2 м/с может обеспечить вполне удовлетворительное проветривание отдельных рабочих мест.

На третьем этапе отработки (объем ОДЕКО) карьер проветриривается по рециркуляционной или рециркуляционно-прямоточной схеме, при этом возникают загрязнения общей атмосферы его глубокой части скорости воздушного потока у поверхности уступов и дна карьера, при среднегодовых скоростях ветра 2 м/с и более составляют менее 0,1—0,2 U0, что недостаточно для эффективного проветривания рабочих мест. Особенно неблагоприятные атмосферные условия на этом этапе могут возникать при неравномерной отработке уступов шахтных горизонтов, приводящей к возникновению струй третьего рода.

Фактическая глубина карьера, соответствующая первому и второму этапам его отработки, при проектировании должна устанавливается с учетом розы ветров, исходя из среднего значения Н, определяется для ряда характерных профессий, проходящих через его глубокую часть.

Среднее значение Н вычисляется по следующим формулам:

для первого этапа отработки карьера


для второго этапа отработки карьера

__ 1 (1J iff I iff I

СР.,

ГР,

ГР,

м.

(III.2)

(111.3)

где п — число профилей карьера, проходящих через его глубокую

Н

Н

и т.д. -

часть в направлениях север—юг, запад—восток;

средние значения глубин расположения точки встречи внешней границы струи с подветренным бортом карьера соответственно в 1-м, 2-м и дру­гих профилях карьера при взаимно противоположных направлениях ветра, м.

Исходя из полученных значений Н и Н , а также с учетом

1 2

календарного плана отработки карьера устанавливаются периоды веде­ния горных работ, соответствующие найденным основным этапам.

Пример 1. Установить основные этапы отработки карьера с точки зрения условий его естественного проветривания, план которого в отра­ботанном по проекту контуре представлен на рис. III.3. Определить, к какой градации (см. рис. 111.1) по условиям проветривания относится каждый этап отработки карьера.

Для определения [по формулам (II!.2) и (III.3)] глубины расположе­ния границы отработки карьера на первом и втором основных этапах строим вертикальные профили карьера в направлении запад—восток по сечениям I —V, так как карьер имеет вытянутую форму в направ­лении север—юг (для карьеров правильной или близкой к ней формы необходимо также строить вертикальные профили в направлении север-юг). На профили (рис. III.4) наносим линии внешней границы струи, возникающей в карьере при ветрах западного и восточного направлений.

Для определения средних значений предельной глубины основных первого и второго этапов отработки карьера используем профили II — IV, проходящие через его глубокую часть. Находим значения Н , которые при западном и восточном ветрах соответственно составят: для профиля II — 180 и 190 м, для профиля III - 195 и 285 м, а для профиля IV — только при западном ветре Н = 180 м, так как при восточном карьер проветривается по прямоточной схеме.

Исходя из этого средние значения глубины расположения точки встречи внешней границы струи с подветренным бортом при взаим­но противоположных ветрах для профилей II, III, IV соответственно будут равны 185, 240 и 180 м.

На основании формул (III.2) и (III.3) предельная глубина карьера составит:

на первом этапе его отработки




Рисунок 3 - План карьера в контуре, отрабатываемом по проекту:

^ 1 пиния встоечи внешней границы плоскопараллельной струи с борте при западном вГре; 2 - линия, разделяющая прямые и обратные пото у поверхности наветренного борта при западном ветре


III


IV


V


Скачать файл (355.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации