Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет
АЭРОЛОГИЯ КАРЬЕРОВ
Учебно-методическое пособие для практических работ
Электронное издание
Красноярск СФУ 2014 1
УДК 622.058(07) ББК 33.4я73 А992 Составитель: Шахрай Сергей Георгиевич А992 Аэрология карьеров: учебно-методическое пособие для практических работ [Электронный ресурс] / сост. С. Г. Шахрай. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2014. – Систем. требования: PC не ниже класса Pentium I; 128 Mb RAM; Windows 98/XP/7; Adobe Reader V8.0 и выше. – Загл. с экрана. Представлены причины и характер загрязнения атмосферы карьеров, характеристики газообразных и пылевых примесей воздуха в карьерном пространстве, а также средства и способы нормализации состава атмосферы карьеров. Приведена методика расчета интенсивности естественного проветривания карьеров, выбора средств искусственного проветривания. Представлены примеры выполнения расчетов. Предназначено для студентов очного и заочного форм обучения специальностей 130 400.65.03 «Открытые горные работы», 130400.65.02 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», 130400.65.05 «Шахтное и подземное строительство», 130 400.65.04 «Маркшейдерское дело», 130 400.65.10 «Электрификация и автоматизация горного производства», 130 400.65.09 «Горные машины и оборудование». УДК 622.058(07) ББК 33.4я73 © Сибирский федеральный университет, 2014
Электронное учебное издание Подготовлено к публикации ИЦ БИК СФУ Подписано в свет 20.08.2014 г. Заказ 1566 Тиражируется на машиночитаемых носителях Издательский центр Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79 Тел. (391)206-21-49. E-mail:
[email protected] http://rio.sfu-kras.ru
2
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................... 4 Практическая работа 1. ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕР ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ КАРЬЕРОВ ........................................................................................................... 4 Практическая работа 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НОРМАЛЬНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ ..................................................................................................... 13 Практическая работа 3. ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОРМАЛЬНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ ................................................ 15 Практическая работа 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СХЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ И КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩЕГО ПРОВЕТРИВАНИЕ КАРЬЕРА ................................................................................................... 19 Практическая работа 5. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, НЕОБХОДИМОГО Д ЛЯ РАЗЖИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ КАРЬЕРНОЙ АТМОСФЕРЫ ДО БЕЗОПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ .......................................................................................... 21 Практическая работа 6. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ КАРЬЕРНОЙ АТМОСФЕРЫ ПРИ СПЕЦИФИЦИСКИХ УСЛОВИЯХ ............................... 28 Практическая работа 7. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИСКУСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРЬЕРОВ АКТИВНЫМ СПОСОБОМ .................... 31 ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ........................................................ 36 Пример выполнения практической работы 4 ..................................................................... 36 Пример выполнения практической работы 5 ..................................................................... 38 Пример выполнения практической работы 6 ..................................................................... 43 Пример выполнения практической работы 7 ..................................................................... 45 ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ......................................................... 49 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................................................ 49
3
ВВЕДЕНИЕ Обеспечение нормальных санитарно гигиенических условий труда в карьерах является основной целью отрасли горной науки – аэрологии карьеров. Достигается эта цель решением таких задач, как разработка методов и средств подавления вредностей на местах их образования или выделения; использованием природных сил и факторов для интенсификации естественного проветривания; создание методов и средств искусственной вентиляции карьеров. Настоящие методологические указания своей целью дать представление студентам о расчетах проветривания карьеров и выборе способов нормализации карьерной атмосферы. В методическом указании используются для расчетов отвлеченные данные. Особенностью расчетных работ является взаимосвязь между отдельными расчетными работами, когда данные и результаты расчетов по одним работам являются исходными данными для других работ.
Практическая работа 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 горнотранспортного оборудования, либо после массового взрыва, произведенного при неблагоприятных метеорологических условиях. При слабых ветрах возможно образование труднопроветриваемых «застойных» 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. 4
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. Интенсивность большинства источников пылевыделения в карьере зависит от многих факторов, в том числе от скорости движения и температуры воздуха в зоне работающего оборудования. 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 пыли 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, разносится ветром на значительные расстояния. Объем облака может достигать 15-20 млн. м3, а концентрация пыли в нем – 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 оксид углерода и оксиды 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. Стать основным источником загрязнения атмосферы массовые взрывы могут при достижении глубины карьера 500 м и более. 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 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 оксид углерода (до 95% общей токсичности выхлопа); дизельных – оксиды азота (до 50%), оксид углерода (до 25%) и альдегиды (до
5
20%). Состав токсичных выбросов карьерных автомобилей в значительной мере зависит от режима работы двигателя и характеристики трассы. 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. ПДК и классы опасности газообразных примесей, наиболее часто встречающиеся в атмосфере карьеров, представлены в табл. 1. Таблица 1 Газообразные примеси, наиболее часто встречающиеся в атмосфере карьеров Наименование газов
Предельно допустимая концентрация 3 мг/м % по объему
Класс опасности
Акролеин
0,2
0,000028
2
Формальдегид Азота диоксид Оксиды азота (в пересчете на N2O5) Оксид углерода Сернистый ангидрид Сероводород Аммиак Углекислый газ
0,5 2 5 20 10 10 20 -
0,000037 0,0002 0,0001 0,0016 0,00035 0,00066 0,0025 0,5
2 3 3 4 3 2 4 -
6
Оксид углерода СО. Газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 1,25 кг/м3. Растворимость в воде при 00С 3,3%. Горит и взрывается при концентрации в воздухе от 12,5 до 75%. Наибольшей силы взрыв при концентрации 30%. Температура воспламенения газовоздушной смеси при взрыве 6308100С. Температура самовоспламенения при смешивании с воздухом 530 – 6100С. Впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 1776 г. при нагревании оксида цинка с углем. Первоначально полученный газ ошибочно приняли за водород, т.к. он горел синим пламенем. То, что в состав газа входит углерод и кислород, установил в 1800 г. английский химик Вильям Крукшэнк. СО вне атмосферы Земли впервые обнаружен бельгийцем М. Мижотом в 1949 г. по наличию колебательно – вращательной полосы в ИК – спектре Солнца. Источники поступления: взрывные работы; пожары; работа двигателей внутреннего сгорания, взрывы метана или угольной пыли (при взрыве 1 кг угольной пыли образуется 1,5 м3 СО). Газ весьма ядовит, соединяясь с гемоглобином крови, вытесняет из нее кислород. Для полного насыщения крови человека требуется 300 см3 СО. Симптомы нехронического отравления СО: − слабого (вдыхание в течение до 1 ч воздуха с содержанием СО 0,048%) – головная боль, шум в ушах, головокружение, сердцебиение − сильного (вдыхание в течение 0,5-1 ч воздуха с содержанием 0,128 % СО) – кроме вышеуказаных симптомов, потеря способности двигаться и притупление сознания − смертельного (непродолжительное вдыхание воздуха с содержанием 0,4% СО) – потеря сознания, судороги; при содержании СО около 1% потеря сознания после нескольких вдохов. Факторы, влияющие на степень отравления: частота дыхания; скорость кровообращения; чередование вдыхания чистого и отравленного воздуха; состояние организма (покой – физическая работа); комплекция человека. При ходьбе, физической работе, большей частоте дыхания и скорости кровообращения, при отсутствии чередования вдохов чистого и отравленного воздуха скорость отравления возрастает. Максимально допустимое содержание СО 20 мг/м3. При работе в атмосфере, содержащей оксид углерода, не более 1 часа ПДК может быть увеличена до 50 мг/м3, не более 30 минут – до 200мг/м3. Работы при увеличенном содержании оксида углерода в воздухе рабочей зоны могут возобновиться не ранее двухчасового перерыва. Перед допуском людей в забой после взрывных работ содержание условной окиси углерода не должно превышать 0,008% при условии продолжающегося непрерывного проветривания забоев. Оксиды азота NO, NO2, N2O4, N2O5. Образуются при взрывных работах. Имеют бурый цвет и характерный резкий запах. Наиболее устойчивы в 7
воздухе NO2 и N2O4. Плотность NO2 – 2,05 кг/м3, N2O5 – 4,11 кг/м3. При повышении температуры N2O4 распадается на NO2. Легко растворимы в воде, в одном объеме воды при 200С растворяется 67 объемов N2O5, поэтому в сырых выработках они поглощаются влагой воздуха. Весьма ядовиты, вызывают раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, в тяжелых случаях – отеки легких. Токсическое действие проявляется через 4-6 ч (иногда – через 20-30ч). Симптомы отравления: кашель, головная боль, рвота, синюшность, повышение температуры тела, расстройство сердечной деятельности. Смертельная концентрация при кратковременном вдыхании воздуха с концентрацией NO2 0,025%. Образуются при взрывных работах. Сокращение содержания оксидов азота в атмосфере горных выработок: применение взрывчатых веществ (ВВ) с нулевым или небольшим отрицательным кислородным балансом и со специальными добавками, устранение неполного взрывания ВВ, применение орошения. Сернистый газ SO2. Без цвета, с кислым вкусом и сильным раздражающим запахом. Плотность 2,86 кг/м3. Растворимость при 200С – 40 объемов SO2 в 1 объеме воды. Ядовит, раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. В тяжелых случаях вызывает воспаление бронхов, отек гортани, легких. Концентрация 0,05% опасна для жизни даже при кратковременном вдыхании. Содержание SO2 в воздухе не должно превышать 0,00035%. Образуется при взрывных работах в сернистых породах или если ВВ содержит серу, при пожарах, при горении угольных пластов, содержащих серу, а также может выделяться из пластов угля и пород в смеси с другими газами, чаще с водородом, иногда с метаном. Запах SO2 ощутим при его содержании в воздухе 0,0005%. Поскольку сернистый газ обладает острым запахом, его удается обнаружить при очень малых концентрациях, не опасных для здоровья, и своевременно принять предупредительные меры. Сероводород H2S. Газ, без цвета. Сладковатый вкус и запах тухлых яиц. Запах сероводорода ощущается при его содержании в воздухе от 0,0001%, что позволяет обнаружить его даже тогда, когда его содержание в воздухе весьма мало и не угрожает здоровью человека. Плотность 1,52 кг/м3. Хорошо растворяется в воде, при нормальном атмосферном давлении и температуре +150С в 1 литре воды растворяется 3,23 л H2S. Если возмутить воду, насыщенную H2S, из нее может мгновенно выделиться опасное для жизни количество газа. Поэтому в выработки, где есть скопления воды и чувствуется запах сероводорода, не следует заходить без средств защиты органов дыхания. Максимальное допустимое содержание в воздухе 0,00066%. ПДК в воздухе рабочей зоны 10 мг/м3, в смеси с углеводородами С1 – С5 – 3 мг/м3. При больших концентрациях H2S в воздухе его запах не ощущается, что увеличивает опасность газа. Очень ядовит, действует раздражающе на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Симптомы отравления (в порядке увеличения): раздражение и жжение в глазах и дыхательных путях; усталость; тошнота; рвота; обморок. 8
Смертельно опасен даже при кратковременном воздействии концентрации H2S 0,1%. При концентрации в воздухе 6% взрывается. Выделяется из горных пород (особенно пластов каменной соли) и минеральных источников. Образуется при гниении органических веществ, разложении водами пород, содержащих серу, пожарах, при взрывных работах, особенно в случаях неполного сгорания взрывчатых веществ, при горении угля, содержащего пирит, а также выделяется из трещин угольных пластов и пород, иногда совместно с метаном. Сероводород горит и при концентрации в воздухе 6% взрывается. Температура воспламенения 290-4870С. Аммиак NH3. Газ без цвета, с резким характерным запахом, хорошо растворим в воде. Плотность 0,772 кг/м3. При содержании в воздухе 30% он взрывается. Аммиак ядовит, раздражает слизистые оболочки и кожу, а при высоких концентрациях вызывает отек гортани. Образуется при разложении азотсодержащих соединений, при тушении пожаров, взрывных работах. Акролеин СН2СНСОН. Бесцветная легко испаряющаяся жидкость. В атмосфере может присутствовать в виде пара. Образуется в результате разложения дизельного топлива под действием высокой температуры. Очень ядовит. Раздражает слизистые оболочки носоглотки и глаз. Вызывает головокружение, тошноту, боли в желудке, рвоту. 10 минутное пребывание в атмосфере, содержащей 0,014% акролеина, опасно для жизни. Допустимая концентрация в воздухе 0,00008%. Уменьшение содержания акролеина в воздухе достигается применением фильтров для очистки выхлопных газов дизельной техники. Альдегиды (анисовый СН3ОС6Н4СОН, ацетальдегид СН3СОН, бензальдегид С6О5СОН, коричневый альдегид С6Н5СНСНСОН, формальдегид НСОН, хлораль CCl3COH). Образуются, как и акролеин, при работе двигателей внутреннего сгорания. Ядовиты, раздражают слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, действуют на центральную нервную систему. Из наиболее опасных – формальдегид. Вызывает некроз кожи, конъюнктивит, насморк, бронхит, чувство слабости, расстройство пищеварения, головные боли, сердцебиение, бессонницу, отсутствие аппетита, заболевание слизистых оболочек. Углекислый газ СО2. Плотность при нормальных условиях 1,96 кг/м3, растворимость в воде при 00С 179,7%. СО2 образуется в результате окисления древесины, угля, пород, а также при проведении взрывных и сварочных работ, пожарах, взрывах метана и пыли, дыхании людей. Воздействие СО2 на организм, при концентрациях до 3% стимулирует дыхание вследствие раздражения дыхательного центра центральной нервной системы; при 6% появляется одышка и слабость; при 10% наступает обморочное состояние; при 20-25 % смертельное отравление. ПДК СО2 в России не установлено, в США ПДК СО2 9000 мг/м3.
9
Контроль состояния атмосферы карьеров осуществляется не реже одного раза в квартал и после каждого изменения технологии работ Места отбора проб и их периодичность устанавливаются графиком, утвержденным техническим руководителем организации. Возобновление технологических работ после производства массовых взрывов разрешается по мере получения сведений от специализированного профессионального аварийно-спасательного формирования о снижении концентрации ядовитых продуктов взрыва в воздухе до установленных санитарных норм, рассеивания пылевого облака, полного восстановления видимости и осмотра мест взрыва ответственным лицом, но не ранее чем через 30 мин после взрыва. Во всех случаях, когда содержание вредных газов или запыленность воздуха превышают установленные нормы, должны быть приняты меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда. ПДК и классы опасности пылей, наиболее часто встречающихся в атмосфере карьеров, представлены в табл. 2. Таблица 2 Пылевые примеси, наиболее часто встречающиеся в атмосфере карьеров Характеристика пыли
ПДК, мг/м3
Пыль, содержащая более 70% свободной SiO2 Пыль, содержащая более 10% свободной SiO2 и более 10% асбеста Пыль гранита Асбестовая пыль и пыль смешанная, содержащая более 10% асбеста Пыль силикатов (тальк, оливин и др.), содержащая менее 10% свободной SiO2 Пыль слюды-сырца с примесью свободной SiO2 до 28% Пыль слюды (флогопит, мусковит) Пыль барита, апатита, фосфорита, цемента, содержащая менее 10% SiO2 Пыль глин, цемента, минералов и их смесей, не содержащих свободной SiO2 Пыль угольная и углепородная, содержащая до 10% свободной SiO2 То же, при содержании от 10 до 70% SiO2 Пыль угольная, не содержащая свободной SiO2 Прочие виды минеральной и растительной пыли, не содержащие SiO2 и примесей токсичных веществ
1 2 2
Класс опасности 3 3 3 3
2 3 4 2 4
3 3 4
6 4 10 3 4 2 10
3 4 4
10
Действие пыли на кожный покров сводится в основном к механическому раздражению. Вследствие такого раздражения возникает небольшой зуд, 10
неприятное ощущение, а при расчесах может появиться покраснение и некоторая припухлость кожного покрова, что свидетельствует о воспалительном процессе. Пылинки могут проникать в поры потовых и сальных желез, закупоривая их и тем самым затрудняя их функции. Это приводит к сухости кожного покрова, иногда появляются трещины, сыпи. Попавшие вместе с пылью микробы в закупоренных протоках сальных желез могут развиваться, вызывая гнойничковые заболевания кожи – пиодермии. Закупорка потовых желез пылью в условиях высоких температур способствует уменьшению потоотделения и тем самым затрудняет терморегуляцию. Некоторые токсические пыли при попадании на кожный покров вызывают его химическое раздражение, выражающееся в появлении зуда, красноты, припухлости, а иногда и язвочек. Чаще всего такими свойствами обладают пыли химических веществ (хромовые соли, известь, сода, мышьяк, карбид кальция и др.). При попадании пыли на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей ее раздражающее действие, как механическое, так и химическое, проявляется наиболее ярко. Слизистые оболочки по сравнению с кожным покровом более тонки и нежны, их раздражают все виды пыли, не только химических веществ или с острыми гранями, но и аморфные, волокнистые и др. Пыль, попавшая в глаза, вызывает воспалительный процесс их слизистых оболочек – конъюнктивит, который выражается в покраснении, слезотечении, иногда припухлости и нагноении. На органы пищеварения могут оказывать действие лишь некоторые токсические пыли, которые, попав туда даже в относительно небольшом количестве, всасываются и вызывают интоксикацию (отравление). Нетоксические пыли какого-либо заметного неблагоприятного действия на органы пищеварения не оказывают. Действие пыли на верхние дыхательные пути сводится к их раздражению, а при длительном воздействии – к воспалению. В начальных стадиях оно проявляется в виде першения в горле, кашля, отхаркивания грязной мокротой. Затем появляется сухость слизистых, сокращение отделения мокроты, сухой кашель, хрипота; в некоторых случаях при воздействии пыли химических веществ могут появиться изъязвления слизистой оболочки носа. Наибольшую опасность представляют токсические пыли при попадании их в более глубокие участки органов дыхания, то есть в легкие, где, задерживаясь на длительный период и имея разветвленную поверхность соприкосновения с тканью легкого (в бронхиолах и альвеолах), они могут быстро всасываться в большом количестве и оказывать раздражающее и обще токсическое действие, вызывая интоксикацию организма. Нетоксические пыли, задерживаясь в легких длительное время, постепенно вызывают разрастание вокруг каждой пылинки соединительной ткани, которая не способна воспринимать кислород из вдыхаемого воздуха, насы11
щать им кровь и выделять при выдохе углекислоту, как это делает нормальная легочная ткань. Процесс разрастания соединительной ткани протекает медленно, как правило, годами. Однако при длительном стаже работы в условиях высокой запыленности разросшаяся соединительная ткань постепенно замещает легочную, снижая, таким образом, основную функцию легких – усвоение кислорода и отдачу углекислоты. Длительная недостаточность кислорода приводит к одышке при быстрой ходьбе или работе, ослаблению организма, понижению работоспособности, снижению сопротивляемости организма инфекционным и другим заболеваниям, изменениям функционального состояния других органов и систем. Вследствие воздействия нетоксической пыли на органы дыхания развиваются специфические заболевания, называемые пневмокониозами. 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. 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 «застойных» зон, объем которых увеличивается с глубиной и находится в зависимости от 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, из которых определяющим 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.
12
Контрольные вопросы и задания к практической работе 1 1. Назовите основные причины загрязнения атмосферы карьеров. 2. Укажите источники загрязнения атмосферы карьеров и охарактеризуйте их интенсивность. 3. Охарактеризуйте факторы, влияющие на интенсивность выделений газов и пыли при ведении взрывных работ. 4. Назовите состав газовых выбросов дизельных и карбюраторных двигателей. С позиции токсичности и класса опасности проведите их сравнительный анализ. 5. Укажите токсичные свойства и классы опасности газообразных примесей, наиболее часто встречающихся в атмосфере карьеров. 6. Укажите токсичные свойства и классы опасности пылевых примесей, наиболее часто встречающихся в атмосфере карьеров. 7. Укажите факторы, влияющие на воздухообмен в карьере. 8. Укажите периодичность контроля состояния атмосферы карьеров.
Практическая работа 2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НОРМАЛЬНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ 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, горногеологическая 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 нормализации состояния атмосферы карьера состоит из трех частей: в первой дается оценка интенсивности естественного проветривания на различных этапах разработки карьера, во второй обосновывается необходимый комплекс мероприятий, направленных на обеспечение нормального состава атмосферы, и в третьей рассматриваются организационные вопросы, связанные с контролем санитарной характеристи13
ки атмосферы и экономическими показателями, определяющими затраты, их производственную и социальную эффективность. 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 въездов, траншей и других горных сооружений. 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, горногеологическая 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, определяется удельный вес выделений от 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 средства искусственного проветривания. 11. Определяются требуемые параметры и число вентиляторных установок. 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.
14
В процессе эксплуатации карьера отдельные разделы проекта подвергаются уточнению в соответствии с изменениями геометрии карьерного пространства, технологии и техники ведения работ, совершенствованием методов и средств борьбы с пылью и газами и повышения культуры работы производства в целом. Контрольные вопросы и задания к практической работе 1 1. Укажите факторы, влияющие на запыленность и загазованность атмосферы карьеров. 2. Назовите разделы проекта, посвященного нормализации состояния атмосферы карьера. 3. Укажите последовательность проектирования проветривания карьеров.
Практическая работа 3 ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОРМАЛЬНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ В КАРЬЕРАХ 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 прямоточная, рециркуляционная, рециркуляцо-прямоточная и прямоточно-рециркуляционные схемы естественного проветривания. В основу их классификации положена аэродинамическая характеристика движения воздуха в карьерах, возникающая при действии ветра с учетом основных параметров открытых горных разработок, к которым в данном случае относятся: L – размер карьера на уровне поверхности в направлении, перпендикулярном к движению ветра; В – длина карьера в направлении движения ветра; – относительная длина карьера в направлении движения ветра; Н – глубина карьера; βп и βн – соответственно, углы откосов подветренного и наветренного бортов карьера. 15
Параметры карьера, определяющие ветровую схему его проветривания, представлены в табл. 3., структура воздушных потоков при прямоточной, рециркуляционной, рециркуляционно-прямоточной и прямоточнорециркуляционной схемах естественного проветривания – на рис. 1. Таблица 3 Схемы естественного проветривания, возникающие при различных геометрических параметрах карьерного пространства
Схема проветривания Рециркуляционная
Определяющие параметры При
< 5÷6 и βп >15°
Прямоточная
При любых В и Н, βп ≤ 15° и равномерной отработке уступов подветренного борта
Рециркуляционнопрямоточная Прямоточнорециркуляционная
При
>8÷10 и βп > 15°
При любых В и Н, βп >15° и неравномерной отработкой его нижних уступов
Рис. 1. Структура воздушного потока при: а – рециркуляционной; б – прямоточной; в – рециркуляционно-прямоточной; г – прямоточнорециркуляционной схемах естественного проветривания карьера 16
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 характерные вертикальные профили, проходящие через его глубокую часть (рис. 2). Критерием оценки эффективности проветривания является безразмерная величина: H
H гр H H гр
(1)
где Нгр — глубина расположения точки встречи внешней границы турбулентной струи с подветренным бортом карьера при его отработке до проектной глубины, м; Н — глубина карьера на рассматриваемом этапе.
Рис. 2. Схема к определению основных этапов отработки карьера в зависимости от эффективности его естественного проветривания: I, II и III — этапы разработки Из рис. 2 и формулы (1) следует, что при различном сочетании Нгр и Н величина Н может иметь разные значения в диапазоне 0≥ Н ≤ 1. Исходя из эффективности естественного проветривания с учётом влияния вредных примесей на уровень загрязнения атмосферы карьера, основные этапы его отработки соответствующим глубинам, определяемым величиной Н : первый этап — Н > 0; второй – 0,5 > Н > 0; третий — Н < 0. Таким образом, предельная глубина отработки карьера на первом этапе Н1 = 0,5 Нгр, на втором Н2 = Нгр, на третьем Н3 > Нгр. На первом этапе отработки объем ОАБКО (рис. 2) проветривается по прямоточной (при βп ≤ 15°) или рециркуляционно-прямоточной схеме (при βп > 15°). 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 атмосферы не возникают или их уровень незначителен, а скорости воздушного потока у поверхности уступов и дна карьера при среднегодо17
вой скорости ветра U0, как правило, больше 0,5 U0, что обеспечивает достаточно эффективное проветривание отдельных рабочих мест. На втором этапе отработки карьера объем ОВС//КО проветривается по рециркуляционно-прямоточной или рециркуляционной схемам. При этом его основная часть находится в зоне рециркуляции воздушных потоков. Вследствие этого загрязнение атмосферы карьера может достигать значительных уровней. При Н = Нгр скорости воздуха у поверхности уступов и дна карьера не превышают 0,5 U0, что при средних годовых скоростях ветра 2 м/с и более может обеспечить вполне удовлетворительное проветривание отдельных рабочих мест. На третьем этапе отработки карьера объем ОДЕКО проветриривается по рециркуляционной или рециркуляционно-прямоточной схеме. При этом возникают загрязнения атмосферы глубокой части карьера, а 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. Контрольные вопросы и задания к практической работе 3 1. Опишите схемы естественного проветривания карьеров и условия их возникновения. 2. Исходя из схем естественного проветривания укажите этапы отработки карьеров. 3. Охарактеризуйте интенсивность проветривания на I этапе отработки карьера. 4. Охарактеризуйте интенсивность проветривания на II этапе отработки карьера. 5. Охарактеризуйте интенсивность проветривания на III этапе отработки карьера.
18
Практическая работа 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СХЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ И КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩЕГО ПРОВЕТРИВАНИЕ КАРЬЕРА Количество воздуха, поступающего в карьерное пространство Qос , определяется схемой проветривания (рис. 3). Для прямоточной схемы проветривания, действующей на I и частично на II этапах отработки карьера, определяется по зависимости: Qосп 0,124 xcn V0 L , м/с
(2)
Для рециркуляционной схемы проветривания, возникающей на II этапе отработки и действующей на III этапе отработки карьера¸ по зависимости: Qоср 0,0077 xcр V0 L ,
м/с
(3)
где V0 – скорость ветрового потока на поверхности карьера, м/с; L – размер карьера на поверхности в направлении, перпендикулярном движению воздушного потока, м; X сп – продольная проекция подветренного борта карьера на горизонтальную ось, м; X ср – горизонтальная проекция отрезка, соединяющего точку О отрыва ветрового потока с верхней кромки борта с точкой С примыкания наветренного борта к днищу карьера (согласно рис.1 – на II этапе отработки карьера – отрезок ОС), м. Порядок выполнения работы 1. Исходные данные для выполнения работы представлены в таблице 4. Согласно данным заданного варианта в масштабе построить план карьера. Форма карьера произвольная. Большая ось карьера ориентирована в направлении действия ветрового потока. 2. По зависимости (1), представленной в практической работе №3, определить значения H1 и H 2 . 3. Используя данные своего варианта, построить профили карьера (в масштабе) в направлении действия ветрового потока для каждого этапа отработки карьера. 4. Определить схемы естественной вентиляции для каждого этапа отработки карьера. 5. По формулам (2) и (3) определить количество воздуха, осуществляющее проветривание на каждом этапе отработки карьера. 6. Дать заключение об эффективности проветривания на каждом этапе карьера. 19
Рис. 3. Схема С к раасчету есттественно ого провеетриванияя карьера Таблица Т 4 Исходные дан нные для выполнения в я практичесской работты 4 № варианта
В, В м
L, L м
в1=в = 2=в3, м
l, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
15500 17700 18800 20000 2100 2150 22200 2300 25500 28800
9900 9 950 10000 8 850 6 650 7 700 8 800 5 500 6 600 8 850
500 550 600 650 7 700 7 750 800 850 9 900 9 950
250 270 300 350 370 400 430 450 500 550
20
V0 , м/с 3 4 5 6 7 8 9 10 5 4
H3 , м 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
н , град. 55 60 65 70 75 80 50 45 40 60
Практическая работа 5 РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ РАЗЖИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ КАРЬЕРНОЙ АТМОСФЕРЫ ДО БЕЗОПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ Определение количества воздуха Qнеобх , необходимого для разжижения вредных примесей карьерной атмосферы до безопасных концентраций производится для того, чтобы путем сопоставления его с количеством воздуха, осуществляющего проветривание карьера Qос по одной из схем естественного проветривания (практическая работа №4) дать оценку эффективности проветривания. Для сравнения Qос и Qнеобх величина Qос принимается по результатам расчетов работы №4 (этап разработки задается преподавателем). Определение п необходимого количества воздуха производится отдельно по пылевым Qнеобх и . е Для сравнения с Qос принимается большее из них. газовым источникам Qнеобх . Порядок выполнения работы п 1.1. Определение Qнеобх по пыли . Количество воздуха, необходимое для уменьшения концентрации пыли в воздухе до санитарных норм определяется, исходя из суммарной интенсивности пылевых источников и предельно допустимой концентрации (ПДК) пыли
п Qнеобх
Gп 3 ,м / с q
(4)
где Gп – суммарная интенсивность источников пылевыделения, мг/с; q – ПДК пыли в воздухе, мг / м3 . / // ∑ п (5) п п где G│п – интенсивность внутренних источников, мг/с; внешних источников, мг/с. // п
∑
·
// п
в
· ·
ос
G п
– интенсивность
(6) (7)
где - интенсивность пылевыделения одного из источников, мг/с; ni – число однотипных источников; N – число групп однотипных источников; в - кон21
центрац ция пыли в воздухее, поступающем в количесттве ос длля проветтривания карьераа, мг/м3; - коэфф фициент одноврем менности работы ггруппы однотипо ных истточников (8) и – колличество использууемых и работающ р щих в карььере одно отипных где нсивностьь пылевыд деления п при сдуваании пымашин соответсттвенно; gc – интен ли с обн наженныхх поверхн ностей каррьера ветр ром, мг/сс gc S
(9)
где – удельнаая сдуваем мость пы ыли, мг/с·м м2, (рис. 4) S – пллощадь обнаженной повверхности и карьераа, обдуваеемая ветр ром со скооростью больше критичек 2 ской дляя данногоо вида пы ыли, м . S (
H l) L sin п
(10)
о и, м; п - угол отко оса подгде H – глубинаа карьера на данноом этапе отработки ветренн ного борта, град.; l - ширина карьераа по дну, м; L – ши ирина кар рьера на поверхн ности, м.
ис. 4. Зави исимостьь удельной й сдуваем мости пылли Ри о скоростти воздуш от шного поттока: 1 – угольная; у ; 2 – извесстняковаяя; 3 – медноосерная руда; 4 – железисты ж ые квасцы ы
22
г 1.2. Определение Qнеобх по газу г по газу производится согласно общим уравнениям Определение Qнеобх (4), (5). Входящие в эти уравнения значения интенсивности источников газовых выбросов определяются следующим образом:
N
G│r ki g i ni (1 ) ,
(11)
i 1
где N, gi , ni имеют тот же смысл, что и в уравнении (6); – КПД нейтрализатора газов для однотипных источников; ki – коэффициент одновременности работы однотипных источников ki 1
nix ( q0 q x ) q0 ni
(12)
где nix и ni – количество однотипных машин, работающих на холостом ходу и их общее количество в карьере соответственно; q0 , qx – величина вредного вещества в выхлопных газах машин при работе их под нагрузкой и на холостом ходу, мг/с; · (13) – среднее количество газа, выходящее из организованного выброса, м / с; – средняя концентрация ядовитой примеси в газе, поступающем в карьер через организованный выброс, мг / м3 . где 3
(14) Величина
// г
определяется для газа согласно уравнению (7).
1.3. Порядок выполнения работы 5 Расчеты выполняются в соответствии с вариантами, указанными в таблицах исходных данных, а также используются данные и результаты расчетов работы 4. п (по пыли) 1.3.1. Расчет Qнеобх . 1. Определяют интенсивность пылевыделения от внутренних источников согласно первой части уравнения(6). Данные для расчетов берутся из табл. 5,6,7. Результаты расчетов сводятся в табл. 8.
23
Исходные данные для выполнения практической работы 4 № варианта
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Источник пылегазовыделения
ЭКГ- 4 СБШ – 200 СБО ЭКГ-8 СБШ-250МН ЭКГ – 4.6 СБО ЭКГ-4 СБШ-320 ЭКГ-8 СБШ-200 ЭКГ-4,6 СБШ-320 ЭКГ-8 СБШ-200 ЭКГ-4 СБШ-250МН ЭКГ-4,6 СБО ЭКГ-8
Число источников общее ni 7 6 10 12 12 13 5 8 8 10 8 11 7 12 13 9 15 12 17 9
Число источников работающих niр
5 5 6 8 10 8 4 6 6 7 6 7 6 10 11 7 13 9 14 7
Таблица 5
Характеристика пыли по SiO2 , %
Номер кривой сдуваемости пыли (рис. 4)
24
3
74
4
10
4
35
1
6
1
17
2
40
3
23
3
18
1
20
2
Таблица 6 Интенсивность пылевыделения при эксплуатации карьерных машин и механизмов Источник пылевыделения Экскаваторы: ЭКГ-4 ЭКГ-4,6 ЭКГ-8 Буровые станки: СБШ-200 СБШ-250МШ СБШ-320 „ СБО-1,2 Автосамосвалы: БелАЗ-540 БелАЗ-548 БелАЗ-549 Бульдозеры: ДЭТ-250 Т-180
Интенсивность пылевыделения 500/120 550/120 800/200 25100/720 24800/940 60200/1900 36400/390 6000/300 12000/600 16000/800 250 200
24
Примечание Данные приведенные по рудным карьерам. В числителе без средств борьбы с пылью, в знаменателе – со средствами борьбы с пылью.
Таблица 7
Исходные данные для выполнения практической работы 4 Варианты
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Источники пылегазовыделения КрАЗ-256 БелАЗ-540 ДЭТ-250 КрАЗ-256 БелАЗ -543 Т-180 БелАЗ-540 БелАЗ -549 Т-180 КрАЗ-256 БелАЗ-540 ДЭТ-250 БелАЗ-540 БелАЗ-549 Т-180 БелАЗ-548 БелАЗ-549 ДЭТ- 250 КрАЗ-256 Т-180 4 БелАЗ-548 ДЭТ-250 БелАЗ-549 Т-180 КрАЗ – 256 БелАЗ-540 ДЭТ -250
Общее число источников
Число источни- КПД нейтраликов, работающих затора % на холостом ходу
10 20 3 7 17 5 20 26 4 30 20 4 15 25 3 10 10 2 40 5 38 4 28 3 10 30 5
5 4
55 60 60 55 70 60 70 80 60 70 70 60 0 80 70 70 80 70 60 70 70 75 75 70 70 75 70
2 6 4 4 6 4 7 5 3 6 8 2 2 2 2 8 4 5 3 4 3 2 5 4
Сводная таблица результатов расчета интенсивности пылевыделения Наименование групп однотипных источников
Интенсивность источника
Число однотипных источников
Коэффициент одновременности
ni
ki
1.СБШ 2.БелАЗ 3. ДЭТ-250 4.т.д. ИТОГО:
25
Таблица 8
Интенсивность группы однотипных источников ki ni
2. По уравнению (9) определяют интенсивность сдувания пыли. Для этого по рис. 4, заданной в работе №4 скорости воздушного потока V0 и данных табл. 5 определяют удельную сдуваемость пыли . По уравнению (10) определяют площадь обнаженной поверхности S карьера, обдуваемой ветром. 3. Общую интенсивность пылевыделения всех внутренних источников определяют как сумму результатов расчетов по п.п. 1; 2. 4. Интенсивность внешних источников определяют по уравнению (7). Значение qв задается преподавателем. 5. Суммарную интенсивность пылевыделения от внутренних и внешних источников определяют по уравнению (5). п 6. Объем воздуха Qнеобх , необходимый для уменьшения концентрации . пыли до санитарных норм, определяют по уравнению (4). Характеристику пыли и ее ПДК находят по данным табл. 5; 9. Таблица 9 ПДК пылей, встречающихся в атмосфере карьеров Характеристика пыли Пыль, содержащая более 70 % SiO2 Пыль, содержащая от 10 до 70 % SiO2 Пыль, содержащая менее 10 % SiO2 Пыль угольная, не содержащаяся SiO2
ПДК мг/м 1,0 2,0 4,0 10,0
7. По полученным результатам дать заключение об эффективности разбавления концентраций загрязняющих веществ в атмосфере карьера до уровня санитарных норм. При необходимости, обосновать применение средств искусственного проветривания карьерного пространства. г (по газу) 3.2. Расчет Qнеобх 1. По уравнению (11) определяют суммарную интенсивность выделения вредных примесей от внутренних источников, для чего по каждой их группе вычисляют: − по уравнению (12) – коэффициент одновременности ki . Значение величин, входящих в уравнение (12) находят по табл. 7; − по уравнениям (13) и (14) – интенсивность газовыделения источника gi . Значения величин, входящих в эти уравнения, находят по данным таблицы 10; − по данным табл. 7 находят (КПД нейтрализатора вредных примесей).
26
Таблица 10 Интенсивность газовыделения механизмов, эксплуатируемых в карьере и ПДК вредных примесей в их выхлопных газах Оборудование Количество газа Qгi, м3/с
Концентрация вредных примесей оксид углерода Оксиды азота Акролеин 3 3 (ПДК=20мг/м ) (ПДК=5мг/м ) (ПДК=0,2мг/м3)
СБО 160/200 КрАЗ – 256 БелАЗ-540 БелАЗ-548 БелАЗ-549 Т-180 ДЭТ-250
5000 4125 150 625 1300 276 470
0,8 0,34 0,66 0,88 1,25 0,33 0,53
11200 7260 16500 2500 4875 1700 712
52 400 300 4700 15 65 20
175 3450 45300 18500 21000 310 55
52 33 47 6 120 6 6
3300 105 125 25 410 950 1050
2. Результаты расчетов сводятся в табл. 10. Таблица 11 Сводная таблица результатов расчета интенсивности газовыделения Наименование Интенсивность групп однотиписточника ных источников
gi
Число однотипных источников
Коэффициент одновременности
ni
ki
1.БелАЗ 2.КрАЗ 3. Бульдозер 4.т.д. ИТОГО:
Интенсивность группы однотипных источников ki ni gi (1)
1
3. По уравнению (7) определяют интенсивность поступления вредных примесей от внешних источников. Значение qв задается преподавателем. 4. По уравнению (5) определяют суммарную интенсивность газовых источников г 5. По уравнению (4) определяют объем Qнеобх , необходимый для разведения концентраций вредных газов до уровня ПДК. Значение ПДК соответствующего газа указаны в табл. 10.
27
1.3.3. Если Qнеоб.≤Qос, то концентрация вредных примесей в атмосфере карьера не превысит ПДК и специальных мероприятий по проветриванию карьера нет необходимости. Если Qнеоб.>Qос, то необходимо разрабатывать мероприятия по нормализации карьерной атмосферы (изменение технологии, уменьшение или подавление вредностей, поступающих в атмосферу карьера, интенсификация воздухообмена пассивными или активными способами).
Практическая работа 6 РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ КАРЬЕРНОЙ АТМОСФЕРЫ ПРИ СПЕЦИФИЦИСКИХ УСЛОВИЯХ В открытых горных выработках периодически возникают специфические условия: безветренная погода (штили), инверсии и массовые взрывы, сопровождающиеся залповыми выбросами мгновенно образующихся вредных веществ – диоксидов азота и серы, оксида углерода. В рамках настоящей практической работы необходимо определить, за какой период времени концентрации вредных примесей в атмосфере карьера могут достигнуть опасных значений, превышающих ПДК и появится ли необходимость в искусственной вентиляции. Поскольку характер загрязнения при штилях, инверсиях и массовых взрывах различен, то работа подразделена на две части. Методические указания по выполнению работы Часть I Первая часть работы заключается в определенные периода времени, в течении которого происходит загрязнения или запыления атмосферы карьера до допустимого уровня при отсутствии естественного воздухообмена(штиля, инверсии). Время штиля и инверсии tшт, tинв задается вариантом по табл.12. Время загрязнения определяют по формуле:
загр атмосферы
загр
карьера до допустимого уровня, с, к необ
(15)
где Vк - объем карьера, м3; Qнеобх - количество воздуха, необходимое для разжижения пыли по предельно допустимой концентрации, м3/с.
28
Таблица 12 Исходные данные для выполнения частей I; II практической работы 6 № варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Время штиля tшт, инверсии tинв, час 3 6 3,5 5 2 2,5 3 4 4,5 5
Количество взрываемого ВВ А, т
Крепость пород, f
600 800 250 900 120 290 340 400 600 700
15 10 17 13 18 10 15 14 8 13
Тип ВВ
Граммонит 79/21 Граммонит 79/21 Гранулотол Граммонит 50/50 Гранулотол л Игданит Граммонит 50/50 Гранулотол Игданит Граммонит 79/21
Объем карьера находится по формуле: к
· ·
·
(16)
где b – длина карьера по дну, м; l – ширина карьера по дну, м; H – глубина карьера на данном этапе отработки, м; ср - среднеарифметическое значение наветренного Н и подветренного П углов откосов борта карьера. Значение величин, входящих в формулу (16), принимаются по данным работы № 4. Так как при инверсиях и штилях 0 0, то значение Qнеобх определяется по интенсивности внутренних источников пылевыделения, вычисленных в рамках выполнения практической работы № 5. Сравнивая t загр и tинв или tшт, делаем вывод о необходимости применения средств искусственной вентиляции карьера. Часть II Вторая часть работы заключается в определении времени естественного проветривания после массового взрыва, произведенного в зоне обратных потоков. При рециркуляционной схеме проветривания выносу вредных примесей из атмосферы карьера предшествует период осреднения примесей в объеме зоны рециркуляции. Продолжительность этого периода t1 определяется объемом зоны рециркуляции, количеством воздуха, осуществляющего проветривание карьера, и зависит от места расположения источника вредных примесей. 29
Для источников, расположенных в зоне обратных потоков, продолжительность периода осреднения t1, c, составит: 7,86
(17)
где - объем зоны рециркуляции, м3; ляющее проветривание карьера, м3/с.
- количество воздуха, осуществ-
Объем зоны рециркуляции определяется по формуле: · ·
·
0,5
·
·
п
0,064 ·
·
(18)
Значения b, l, H, те же, что и в формуле (16). Значение В и хС принимаются из работы 4. Количество воздуха, осуществляющее проветривание карьера принимаются из работы 4 для соответствующего этапа отработки. После определения продолжительности периода осреднения находим время t2, в течение которого концентрация вредных примесей в зоне рециркуляции снизится до допустимого уровня. После чего определяется общее время проветривания Т, с: (19) Продолжительность периода выноса вредных примесей из атмосферы карьера до момента, когда их концентрация снизится до допустимого, находится по формуле , · н (20) · ·
·
где qн – начальная концентрация ядовитых газов в пылегазовом облаке, образующихся при взрыве, в перечете на условный оксид углерода, % по объему; q – допустимая концентрация вредных газов в атмосфере. Правила безопасности разрешают допуск людей в забой при концентрации СО в атмосфере карьера не выше 0,008 % об.; значения , 0 , L те же, что и в работе 4. Начальная концентрация н ядовитых газов (%) в пылегазовом облаке зависит от объема облака, количества взорванного ВВ и его газовости – количества газов, выделяющихся при разложении 1кг ВВ: н
100
·
(21)
где N- количество ядовитых газов, выделяющихся при взрывании 1 кг ВВ, дм3/кг; А- количество взрываемого ВВ, т; V- объем газопылевого облака, м3. 30
Объем газопылевого облака V, тыс. м3, находят по формуле: 44 ·
,
(22)
где А- количество взрываемого ВВ, т Исходные данные для расчета задаются вариантом по данным таблиц №11; 12. По окончанию расчета сделать вывод о необходимости принятия мер для нормализации атмосферы карьера. Таблица 13 Исходные данные для выполнения части II практической работы 6 Выход токсичных газов в зависимости от крепости пород , N, дм3/кг 8-10 11-13 14-16 16-18 Граммонит79/21 59 35 32 Гранулотол 73 84,4 83 Граммонит 51,5 52,4 50/50 Игданит 41 37 Тип ВВ
Практическая работа 7 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИСКУСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРЬЕРОВ АКТИВНЫМ СПОСОБОМ Искусственная вентиляция карьера применяется в том случае, когда исчерпаны все возможные меры борьбы с вредностями, поступающими в карьерное пространство и меры, обеспечивающие интенсификацию естественного воздухообмена. При расчете искусственной вентиляции карьеров основной задачей является определение типов вентиляторных установок, их количества, схемы расположения и работы. Решение этой задачи вытекает из условий загрязнения карьера и его параметров, интенсивности источников вредных примесей, наличия воздушных потоков внутри карьера. При расчетах искусственной вентиляции следует ориентироваться на применение установок, создающие свободные турбулентные струи как наиболее эффективные при проветривании карьеров. Характеристики вентиляционных установок представлены в табл. 14. Их основные параметры рассчитываются по следующим зависимостям: 31
1. Скорость воздуха на оси струи на расстоянии x от начального сечения, м/с: ,
·
·
(23)
,
где U0- средняя скорость в начальном сечении свободной струи, м/с; 0 – коэффициент, учитывающий изменение количества движения воздуха в начальном сечении ( 0 1,1 1,2 ); α – коэффициент структуры струи (α=0,07-0,63); x – расстояние до сечения, в котором определяется скорость струи, м; D0 – диаметр начального сечения струи, м. 2. Средняя скорость струи на удалении x ср
0,2 ·
(24)
3. Дальнобойность струи, м ·
, к
2,09
(25)
где Uк – средняя скорость воздуха в конечном сечении струи. Для горизонтальных струй Uк = 0,25 м/с, для вертикальных струй Uк=0,6 м/с. 4. Расход воздуха в сечении струи, удаленном на расстояние x от начального сечения, м3/с: 4,36 ·
0,145
(26)
где Q0 – начальный расход воздуха, м3/с. 5. Диаметр струи, м, на расстоянии x от начального сечения 6,8 ·
·
(27)
Из возможных вариантов подбора и расчета средств искусственной вентиляции карьера можно выделить следующие основные случаи, когда: − количество воздуха, осуществляющее естественное проветривание карьера недостаточно для выноса вредных примесей (Qос Нгр = 650 м Количество воздуха, осуществляющее проветривание карьера на I этапе отработки Согласно схеме, представленной на рис. 5, угол наклона подветренного борта карьера относительно горизонта на I этапе отработки βп1 = 110 < 150. Следовательно, на данном этапе карьер проветривается по прямоточной схеме и количество воздуха, поступающего в карьерное пространство, определяется по формуле (2): м 0,124 · 899 · 5 · 900 501642 ос с Количество воздуха, осуществляющее проветривание карьера на II этапе отработки Согласно схеме, представленной на рис. 5, угол наклона подветренного борта карьера относительно горизонта на II этапе отработки βп2 = 240 > 150. Следовательно, на данном этапе карьер проветривается по рециркуляционной схеме. При этом карьерное пространство, расположенное выше нижней границы свободной струи (линия ОС), проветривается по прямоточной схеме, ниже линии – по рециркуляционной, и количество воздуха, поступающего в карьерное пространство определяется как сумма объемов, вычисленных по формулам (2;3): м 0,124 · 865 · 5 · 900 0,077 1298,1 5 900 932461,7 ос с При расчете количества воздуха, поступающего по прямоточной схеме на II этапе отработки карьера следует иметь в виду, что продольная проекция подветренного борта карьера на горизонтальную ось будет несколько меньше, чем на I этапе. Обусловлено это тем, что действие прямоточной струи на данном этапе ограничено линией ОО/С или формой, которую имел карьер при угле наклона подветренного борта относительно горизонта βп = 150.
37
Количество воздуха, осуществляющее проветривание карьера на III этапе отработки Особенность формы карьера, представленного на рис. 5 заключается в том, что по мере его отработки изменяется лишь глубина выработки и угол наклона подветренного борта относительно горизонта. Что касается длины карьера между верхними бровками В и длины днища в по продольной оси, а также угла наклона наветренного борта βп, они остаются неизменными. Следовательно, на данном этапе количество воздуха, осуществляющего проветривание карьерного пространства определяется как сумма объема, поступающего в карьер по прямоточной схеме на II этапе отработки и объема рециркуляции на III этапе: м 0,124 · 865 · 5 · 900 0,077 1124,7 5 900 872378,6 ос с Вывод. Согласно данным, полученным в ходе выполнения практической работы следует, что наиболее эффективное проветривание наблюдается на I стадии отработки карьера. Обусловлено это тем, что на данном этапе карьерное пространство омывает прямоточная вентиляционная струя и застойные зоны в карьере отсутствуют. По мере углубления карьера (этапы II и II)I интенсивность проветривания снижается, вследствие увеличения зоны рециркуляции вентиляционной струи и уменьшения объема воздуха, поступающего в карьерное пространство. Пример выполнения практической работы 5 Исходные данные для расчета: СБШ-250МН: ni = 15; nip = 13 ЭКГ-4,6: ni = 12; nip = 9 БелАЗ-549: ni = 28; niх = 4; ɳ = 75%; Qгi = 1,25 м3/с Т-180: ni = 3; niх = 3; ɳ = 70%; Qгi = 0,33 м3/с Содержание SiO2 в пыли 18% Номер кривой по сдуваемости пыли – 3 ПДК пыли 2 мг/м3 Объем воздуха 872 378,6 м3/с, осуществляющего проветривание карьера на III этапе отработки, принимаем из практической работы №4. п 1. Расчет необх по пыли 1.1. Определяем коэффициент одновременности работы группы однотипных источников: − станки буровые СБШ-250МН 13 0,87 15
38
− экскаваторы ЭКГ-4,6 − БелАЗ-549 − Т-180
9 12
0,75
24 28
0,86
0 3
0
1.2. Определяем интенсивность пылевыделения от внутренних источников:
gi
Число однотипных источников ni
Коэффициент одновременности ki
29800/940 550/120 16000/800 200
15 12 28 3
0,87 0,75 0,86 0
Наименование групп однотипных источников
Интенсивность источника
1.СБШ-250МН 2.ЭКГ-4,6 3. БелАЗ-549 4.Т-180 ИТОГО:
Интенсивность группы однотипных источников ki ni gi без средств борьбы с пылью 388 890 4 950 385 280 779 120
со средствами борьбы с пылью 12 267 1 080 19 264 32 611
1.3. Интенсивность пылевыделения при сдувании пыли с обнаженных поверхностей карьера ветром: 650 мг · · · 7· 250 · 900 7267720 с 46 п мг
где: – удельная сдуваемость пыли,(7 ; – площадь обнаженной с·м поверхности карьера, обдуваемой ветром со скоростью больше критической для данного вида пыли, м2; – глубина карьера на данном этапе отработки, м; п – угол наклона подветренного борта, град.; – ширина карьера по дну, м; – ширина карьера по поверхности, м. 1.4. Интенсивность внешних источников пылевыделения полагаем равными нулю. 1.5. Общее количество пыли, поступающее в карьерное пространство от внутренних и внешних источников: − без использования средств борьбы с пылью – 8 046 840 мг/с; − с использованием средств борьбы с пылью – 7 300 331 мг/с. 39
п 1.6. Количество воздуха необх , необходимое для разбавления концентраций пыли до санитарных норм: − без использования средств борьбы с пылью 8 046 840 м п 4 023 420 необх 2 с − с использованием средств борьбы с пылью 7 300 331 м п 3 650 165,5 необх 2 с
1.7. Для оценки эффективности проветривания карьера по пылевому фактору выбираем большее из
п необх
4 023 420
м с
п 2. Расчет необх по газу 2.1. Определяем коэффициент одновременности работы группы однотипных источников
1
·
− БелАЗ-549: − по оксиду углерода БелАЗ
4 4875 1300 4875 · 28
0,895
1
4 21000 15 21000 · 28
0,857
1
4 410 120 410 · 28
1
− по диоксиду азота БелАЗ
− по акролеину акр.БелАЗ
0,899
− Т-180: − по оксиду углерода 3 1700 276 1700 · 3
1
Т
0,162
− по диоксиду азота Т
1
3 310 65 310 · 3 40
0,210
− по акролеину 1
акр.Т
3 1150 6 1150 · 3
0,005
2.2. Средняя концентрация ядовитой примеси в газе, поступающем в карьер через организованный выброс 2
− оксид углерода
4875
БелАЗ
1300 2
1700 Т
276
988
2
− диоксид азота
21000 2
БелАЗ
310 Т
15 65
2
− акролеин
410 акр.БелАЗ
мг м мг м
10507,5 187,5
120 2
950 6 2
акр.Т
мг м
3087,5
мг м
265
478
мг м
мг м
2.3. Интенсивность выделения газов от однотипных источников. · − оксид углерода БелАЗ
Т
1,25 · 3087,5 0,33 · 988
326,0
− диоксид азота БелАЗ
Т
1,25 · 10507,5 0,33 · 187,5
41
3859,4
мг с
мг с
13134,4 61,9
мг с
мг с
− акролеин 1,25 · 265
акр.БелАЗ
0,33 · 478
акр.Т
Наименование групп однотипных источников
- оксид углерода: БелАЗ-549 Т-180 ИТОГО оксида углерода: - диоксид азота: БелАЗ-549 Т-180 ИТОГО диоксида азота: - акролеин: БелАЗ-549 Т-180 ИТОГО акролеина:
Интенсивность источника
331,3 157,7
мг с
мг с
Число однотипных источников
Коэффициент одновременности
Интенсивность группы однотипных источников ni ki (1)
ni
ki
3859,4 326,0
28 3
0,895 0,162
24179,1 47,5 24226,6
13134,4 61,9
28 3
0,857 0,210
78793,3 11,7 78805,0
331,3 157,7
28 3
0,899 0,005
2084,9 0,7 2085,6
г , необходимое для разбавления концен2.4. Количество воздуха необх траций газа до санитарных норм: − для оксида углерода:
СО необх
24226,6 20
1211,3
м с
− для диоксида азота:
необх
78805 5
15761
м с
2085,6 0,2
10428
м с
− для акролеина: акр необх
42
2.5. Для оценки эффективности проветривания карьера по газовому г необх
фактору выбираем большее из
15761
м с
3. Выводы по практической работе 5 3.1. Согласно данным, полученным при расчета количества воздуха, необходимого для разбавления концентраций пыли до уровня санитарных норм п и эти величины составляют 872 378,6 и 4 023 420 установлено, что Qос < необх 3 м /с соответственно. Следовательно, для нормализации атмосферы карьера необходимо применение средств искусственного проветривания, либо меры, направленные на снижение интенсивности сдувания пыли с обнаженных поверхностей. 3.2. Согласно данным, полученным при расчета количества воздуха, необходимого для разбавления концентраций газа до уровня санитарных норм п и эти величины составляют 872 378,6 и 15 761 установлено, что Qос > необх 3 м /с соответственно. Следовательно, для нормализации атмосферы карьера применение средств искусственного проветривания не требуется. Пример выполнения практической работы 6 Исходные данные для расчета: Время инверсии (штиля) tинв. (tшт) = 4,5 ч Количество взрываемого ВВ А=600 т Тип ВВ – игданит Крепость взрываемых пород по шкале Протодьяконова f = 8 Часть I 1. Определяем объем карьера: к
· ·
· 53 500
500 250 650 250
650
650 ·
458 018 600 м3
2. Время загрязнения атмосферы карьера до допустимого уровня: загр
к необ
=113,8 с = 0,031 час
Вывод по части I практической работы №7. Поскольку продолжительность инверсии (штиля) значительно превышает время загрязнения карьера до допустимого уровня, необходима разработка и применение средств искусственной вентиляции, либо остановка работы на данный период. 43
Часть II 1. Определяем объем зоны рециркуляции воздушных потоков в карьерном пространстве: · ·
·
500 250 650
0,5
·
·
650 · 53 500 250 650 0,5 1500 445 838 230 м3 0,064 · 865 · 250
п
0,064 ·
865
·
· =
46
2. Объем пылегазового облака, образующегося при взрывании ВВ: ,
44 ·
=44·6001,08=44 040,88 тыс. м3
3. Начальная концентрация ядовитых газов в пылегазовом облаке, выделяющихся при взрывании ВВ: н
100
·
·
=100
0,056 %
,
4. Продолжительность период осреднения: 7,86
=7,86
,
= 511,7 с = 0,142 час
5. Продолжительность периода выноса вредных примесей из атмосферы карьера до момента, когда их концентрация снизится до допустимого: , · ·
·
·
н
, ·
, · ·
, ,
= 5844 с = 1,62 час
6. Общее время проветривания: = 0,142+1,62 = 1,762 час Вывод по части II практической работы №7. Время естественного проветривания карьера до достижения концентраций вредных веществ уровня, установленного санитарными нормами, после взрывания ВВ в заданном количестве составит 1,762 часа.
44
Пример выполнения практической работы 7 I случай расчета В качестве исходных данных возьмем результаты расчета объема воздуха, необходимого для разбавления концентраций пыли до уровня санитарных норм (практическая работа №5). 1. Согласно расчетным данным, дефицит воздуха составляет: в
= 4 023 420 – 872 378,6 = 3 151 041,4
необх
м с
2. Анализ характера действия воздушных потоков внутри карьера, объема зоны рециркуляции и параметров карьерного пространства показывает, что наиболее целесообразна установка вентиляторов под подветренным бортом, с направлением вентиляционной струи в вертикальном направлении или под углом, совпадающим с углом наклона наветренного борта – 600. 3. Дальнобойность струи выбираем из высоты расположения нижней границы свободной струи, осуществляющей проветривание, относительно дна карьера. Согласно этим данным, минимальная дальнобойность струи должна составлять 300 м, с возможностью обеспечения данного параметра до 500м, что обеспечит вынос загрязенного воздуха в зону действия прямоточных воздушных потоков. 4. Согласно данным табл. 14, в нашем случае целесообразно применение установки АВК-4 (УМП-14), обладающей следующими характеристиками: − силовая установка – электродвигатель мощностью 320 кВт; − тип создаваемой струи – изотермическая; − начальный диаметр струи D0 14 м; − начальный расход Q0 1160 м3/с; − дальнобойность струи Lc 570 м; − расход в конце струи Q 27700 м3/с. 5. Скорость воздуха на оси струи на расстоянии 400 м (среднее необходимое значение дальнобойности струи) от начального сечения составит:
,
·
·
,
,
· , · , ,
· ,
= 0,39
м с
Скорость в начальном сечении струи определим по ее начальному диаметру (площади поперечного сечения) и начальному расходу :
45
,
,
= 7,5
·
м с
Принимаем средние значения коэффициентов 0 и а, 1,15 и 0,35 соответственно. 6. Средняя скорость струи на удалении х: 0,2 ·
ср
0,2 0,39
0,078
м с
7. Дальнобойность струи, м ·
,
·
2,09
к
14 ·
,
· ,
2,09 = 333,9 м
,
8. Расход воздуха в сечении струи, удаленном на расстояние x от начального сечения: 4,36 ·
0,145
4,36 · 1160
,
·
0,145 = 51 309,4 м3/с:
где Q0 – начальный расход воздуха, м3/с. 9. Диаметр струи, м, на расстоянии x от начального сечения 6,8 ·
·
= 6,8·0,35·400 + 14 = 966 м
10. Необходимое количество вентиляторных установок: в
3 151 041,4 51 309,4
61,5
Принимаем к эксплуатации 62 вентиляционных установки, способных обеспечить восполнение дефицита воздуха и состояние атмосферы карьерного пространства, удовлетворяющее требованиям санитарных норм. II случай расчета При расчете необходимого времени снижения концентраций вредных примесей до уровня ПДК исходными данными являются объем зоны загрязнения, потребная степень разжижения вредных примесей и время проветривания карьера. В качестве таковых примем объем пылегазового облака, образующегося при взрывных работах – 44 040,88 тыс. м3 и продолжительность периода выноса вредных примесей из атмосферы карьера до момента, когда 46
их концентрация снизится до допустимого – 1,762 часа (6343 с), определенных в рамках выполнения практической работы №3. 1. Количество воздуха в единицу времени, требуемое для проветривания: ∑
в
з
· 0,00166
0,0022
,
0,00166
,
3
-6 м /с
0,0022 =
Согласно полученным данным, дефицит воздуха, осуществляющего вентиляцию и необходимость применения средств искусственного проветривания, отсутствуют. III случай расчета 1. В случаях длительных инверсий (штилей) количество воздуха, необходимое для разбавления концентраций вредных веществ до уровня санитарных норм составляет 4 023 420
м
(практическая работа №5).
с
2. Дальнобойность струи выбираем из ее сопоставимости с глубиной карьера, равной 650 м. Наиболее близкой по данному параметру является установка ПВУ-6, обладающая следующими характеристиками: − силовая установка – электродвигатель мощностью 2000 кВт; − тип создаваемой струи – изотермическая; − начальный диаметр струи D0 1,8 м; − начальный расход Q0 200 м3/с; − дальнобойность струи Lc 700 м; − расход в конце струи Q 33500 м3/с. 3. Скорость воздуха на оси струи на расстоянии 650 м (глубина карьера) от начального сечения составит:
,
·
·
,
,
·
, · ,
,
·
,
= 0,35
,
м с
4. Скорость в начальном сечении струи определим по ее начальному диаметру (площади поперечного сечения) и начальному расходу :
,
47
,
· ,
= 78,6
м с
Принимаем средние значения коэффициентов 0 и а, 1,15 и 0,35 соответственно. 5. Средняя скорость струи на удалении х: 0,2 ·
ср
0,2 0,35
0,07
м с
6. Дальнобойность струи, м ·
,
·
2,09
к
1,8 ·
,
·
,
2,09 = 450,6 м
,
7. Расход воздуха в сечении струи, удаленном на расстояние x от начального сечения: 4,36 ·
0,145
4,36 · 200
,
· ,
0,145 = 110 330 м3/с:
где Q0 – начальный расход воздуха, м3/с. 8. Диаметр струи, м, на расстоянии x от начального сечения 6,8 ·
·
= 6,8·0,35·650 + 1,8 = 1548,8 м
9. Необходимое количество вентиляторных установок: в
4 023 420 110 330
37
Принимаем к эксплуатации 37 вентиляционных установок, способных обеспечить воздухообмен в объеме, необходимом для выноса вредностей за пределы карьерного пространства.
48
ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ При выполнении практических работ каждый студент ведет рабочую тетрадь, в которой в произвольной форме, но аккуратно и разборчиво он делает свои записи о целях и задачах текущей работы, полученных результатах, выводах по результатам. Рабочая тетрадь является основным отчетным документом при защите выполненной работы. Отчет по выполненной практической работе должен содержать иллюстративный материал в виде схем, выполненных на ватмане, миллиметровке, кальке, плотной бумаге.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Ушаков К. З., Михайлов В. А. Аэрология карьеров: учебник для вузов. М.: Недра, 1985. 272 с. 2. Никитин В. С., Битколов Н. З. Проектирование вентиляции в карьерах. М.: Недра, 1980. 3. Бересневич П. В., Михайлов В. А., Филатов С. С. Аэрология карьеров: справочник. М.: Недра, 1980. 4. Филатов С. С. Вентиляция карьеров. М.: Недра, 1987. 5. Морин А. С. Технология проветривания глубоких и сверхглубоких карьеров. М.: МАКС Пресс. 160 с. 6. Косарев Н. П., Тимухин С. А., Попов Ю. В. Аэродинамика вентиляционных процессов и устройств на глубоких карьерах. Екатеринбург: Изд-во Уральского горного ун-та, 2009. 155 с .
49