Результат интеллектуальной деятельности: Способ интенсификации естественного воздухообмена в глубоких карьерах

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли, в частности к добыче полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано для нормализации атмосферы глубоких карьеров.

Известен способ интенсификации естественного проветривания карьеров повышением скорости поверхностного воздушного потока путем его искусственного сужения в проранах-воздухозаборниках, которыми могут служить сооружения поверхностного комплекса, например обогатительные фабрики, отвалы, торцевые части которых удалены от верхней кромки борта карьера на расстояние, равное 8÷10 высотам сооружений [Морин А.С. Технология проветривания глубоких и сверхглубоких карьеров: М.: МАКС Пресс, 2006. - 160 с., рис. 2.5. на стр. 32].

Недостаток известного способа заключается в ограниченном времени эффективного использования проранов-воздухозаборников, до момента продвигания карьерного поля в их направлении, что уменьшает расстояние между карьером и воздухозаборниками или вызывает необходимость сноса последних.

Наиболее близким к заявляемому является способ интенсификации естественного воздухообмена в глубоких карьерах, включающий направление воздушных потоков по сужающимися в направлении к центру карьера каналам, образованным в отвалах горных пород, отсыпанных наклонными ярусами, при этом угол наклона поверхности верхнего яруса каждого отвала в вертикальной плоскости не превышает 15° [патент РФ №1475248, опубл. 10.04.2000].

Недостатки известного способа заключаются в необходимости отсыпки отвалов по периметру карьера, что несет риск увеличения запыленности воздуха, поступающего в карьерное пространство, росте объема вскрышных работ при продвигании карьера в сторону размещения отвалов, увеличении высоты проветриваемого карьерного пространства за счет отвалов горных пород, размещенных по периметру карьера, входе воздушного потока в карьер на уровне его дневной поверхности.

Целью заявляемого изобретения является повышение интенсивности естественного проветривания карьера поверхностными воздушными потоками и увеличение объема карьерного пространства, проветриваемого прямоточными струями.

Поставленная цель достигается тем, что направление воздушных потоков осуществляют по вентиляционному каналу, сформированному на подветренном борту карьера и выполненному с наклоном γ=16-20° по отношению к дневной поверхности, входящему в карьерное пространство на глубину h, равную 0,3÷0,5 общей глубины карьера Н, и оснащенному ветронаправляющим щитом на уровне дневной поверхности с углом наклона, равнозначным углу наклона вентиляционного канала, при этом угол наклона поверхности стенок вентиляционного канала относительно вертикали не превышает 80°.

Целесообразность формирования вентиляционного канала на подветренном борту обосновывается тем, что в этом случае обеспечивается забор воздушных потоков и их направление непосредственно в зону рециркуляции карьерного пространства.

Наклон вентиляционного канала к центру карьерного пространства под углом γ=16°-20 исключает потери давления движущегося потока о плоскость почвы выработки (канала). Наклон вентиляционного канала под углом менее 16° увеличивает потери давления потока за счет его трения о плоскость почвы вследствие того, что угол раскрытия свободной струи при отрыве от кромки борта карьера (дневной поверхности) составляет в среднем 15°. Изменение угла наклона в большую сторону нецелесообразно с точки зрения увеличения объема земляных работ, выполняемых при устройстве вентиляционного канала.

Ввод вентиляционного канала в карьерное пространство на глубине h, равной 0,3-0,5 глубины карьера Н, обеспечивает подачу воздуха непосредственно в зону рециркуляции и вынос вредностей из застойных участков карьерной атмосферы прямоточной струей воздуха.

Наличие ветронаправляющего щита с углом наклона, равнозначным углу наклона вентиляционного канала, обеспечивает дополнительный захват горизонтальных ветровых потоков и их направление в вентиляционный канал, что увеличивает объем воздуха, проветривающего карьерное пространство.

Угол наклона поверхности стенок вентиляционного канала относительно вертикали ограничивается твердостью горных пород и, согласно п. 10.2.12 приказу Ростехнадзора №605 от 16.12.2013, не должен превышать 80°, так как в данном случае канал является горной выработкой.

Заявляемый способ поясняется графически. На фиг. 1 представлена эпюра скоростей воздушных потоков при проветривании карьера по способу-прототипу; на фиг. 2 - эпюра скоростей воздушных потоков при проветривании карьера по заявляемому способу; на фиг. 3 - вид карьера с вентиляционным каналом сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 3, где: 1 - карьерное пространство; 2 - наветренный борт карьера; 3 - подветренный борт карьера; 4 - вентиляционный канал; 5 - ветронаправляющий щит.

Проветривание карьера согласно заявляемому способу осуществляется следующим образом.

Ветровой поток, движущийся по дневной поверхности, с помощью ветронаправляющего щита 5 направляется в вентиляционный канал 4, сформированный на подветренном борту карьера 3. По вентиляционному каналу ветровой поток поступает в карьерное пространство 1 на глубину h, равную 0,3÷0,5 общей глубины карьера Н, что увеличивает площадь наветренного борта 2 карьера, продуваемого прямоточной струей воздуха и в 2÷3 раза снижает объем зоны рециркуляции.

Преимущество заявляемого изобретения заключается в увеличении объема карьерного пространства, проветриваемого прямоточными воздушными струями.