CC BY
40
А.С. Морин, д.т.н., доцент
Ф.И. Борисов, к.т.н., доцент_
Искусственное проветривание карьеров на современном этапе развития горных наук принято разделять на способы интенсификации естественного воздухообмена и способы искусственной вентиляции [1-3] в зависимости от того, направлены ли они на упорядоченное использование природных сил или основаны на действии электромеханических и жидкотопливных воздуходувных устройств. Задачи искусственного проветривания глубоких карьеров [ 1-4]: организация воздухообмена общекарьерной атмосферы с внешней средой; локализация вредных выделений вблизи источников их образования и разбавление остаточных концентраций этих выделений; подача свежего воздуха в рабочие зоны; предупреждение и ликвидация внутрикарьерных температурных инверсий; снижение техногенной пылегазовой нагрузки на окружающую среду (за счет уменьшения или более равномерного поступления загрязняющих веществ из карьерных пространств во внешнюю атмосферу).
Идеальный результат решения комплекса перечисленных задач заключается в создании нормативных условий в атмосфере карьера на полный период его отработки с минимальными отрицательными экологическими последствиями. Ниже рассмотрены перспективные пути решения этих задач на основе применения трубопроводного способа проветривания.
Тепловая подготовка приточного воздуха для предупреждения или ликвидации внутрикарьерных температурных инверсий
Естественный воздухообмен атмосферы карьера с внешней средой обеспечивается работой термических и ветровых сил за счет энергии природной «тепловой машины». Наиболее мощными источниками этой энергии являются гравитационное поле Земли и солнечное излучение. Оценивая влияние термического фактора на процессы естественного проветривания, следует отметить его подчиненную роль в сравнении с ветровой энергией и одновременно возрастающее значение с ростом глубины карьера. В тех случаях, когда температурная стратификация внутри карье-
Влияние вертикального температурного градиента атмосферы карьера на естественный воздухообмен
Вертикальный температурный градиент у, К/м Состояние атмосферы в безветренную погоду Силовые факторы, формирующие воздухообмен
> 0,01 (сверхадиабатический) Неустойчивое Температурный градиент и ветровой напор
= 0,01 (адиабатический) Безразличное равновесие Ветровой напор
= 0,00 (изотермический) Устойчивое Ветровой напор; температурный градиент затрудняет обмен
< 0,00 (инверсионный) Очень устойчивое Ветровой напор; температурный градиент сильно затрудняет обмен
И.В. Корзухин, аспирант Д.Ф. Борисов, инженер,
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск_
ра отличается от адиабатической, вертикальные движения воздуха могут усиливаться (реальные градиенты температуры больше адиабатического) или ослабляться (реальные градиенты температуры меньше адиабатического). В результате этого перемешивание вредностей в атмосфере карьера и их вынос за пределы выработанного пространства могут происходить более или менее интенсивно.
В зимнее время года, когда радиационное излучение подстилающей земной поверхности преобладает над инсоляцией, термический фактор почти всегда отрицательно влияет на интенсивность воздухообменных процессов и нередко способствует скоплению пыли и ядовитых газов на дне карьера или на некоторой высоте в виде темного или серо-белесоватого облака. Отрицательное влияние холодного климата на состав воздуха в карьерах подтверждается статистикой простоев российских глубоких карьеров по причине загазованности рабочих зон. Например, более 90% времени вынужденных простоев технологического оборудования на алмазодобывающем карьере «Удачный» в 1990-2009 гг. приходилось на холодный период с сентября по апрель [5, 6]. Резкое снижение интенсивности естественного воздухообмена при дефиците тепла может проявляться даже в ветреную погоду. В сверхглубоких карьерах в периоды температурных инверсий регистрировались простои по причине загазованности рабочих зон при ветре до 8 м/с [7].
Энергетическое состояние атмосферы в объеме карьера характеризуется суммой кинетической, внутренней и потенциальной энергий и может изменяться за счет энергии импульсных и тепловых искусственных источников, радиационного притока тепла, энергии фазовых превращений, диссипации кинетической энергии среднего движения в энергию турбулентных движений, турбулентного потока тепла, переноса кинетической, потенциальной и внутренней энергий через поверхность карьера и работы сил давления на внешней поверхности [8]. Численной оценке энергии атмосферы глубоких карьеров были посвящены работы А.А. Вершинина [9, 10], B.C. Никитина и Н.З. Битколова [4], С.С. Филатова [11], М.М. Конорева [2] и ряда других специалистов в области рудничной аэрологии [8, 12]. Авторы этих работ исходили из того, что при адиабатических переходах системы из одного состояния в другое полная энергия атмосферы карьера остается постоянной, а при возникновении температурных инверсий дефицит энергии неустойчивости определяется следующей разностью энергий:
ДЕ„ = Ea - Eu, Дж,
(1)
где Еа и Еи - потенциальная энергия атмосферы карьера, соответственно, при адиабатическом и инверсионном состоянии, Дж.
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ^ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ УЖЕ КАК ФАКТ
Компания «НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ» предлагает запасные части к буровым станкам, а так же проводит ремонт узлов и агрегатов буровых установок, таких как винтовой компрессор; редуктор вращения, привода насосов, хода; аксиально-поршневые, лопастные насосы и моторы; гидравлические цилиндры.
В 2014 г. специалистами ООО «НОВТЕХЗАПСИБ» внедрен принципиально ^^ ■
новый редуктор вращения планетарного типа для станков ОМЬ и ОМ ^^^ Г 7
собственногопроизводства. /М М^* . ^ПЩ«^
Преимуществаредукторавращения: / ^
- стоимостьредукторанижеоригинальногоболеечемв2раза; / 14 ЙТНI""" ЯI м
- увеличенный ресурс до капитального ремонта (30 тыс. моточасов); I
- увеличенная гарантия - 2 года без учета наработки; I ■■К&^Зр •
- привод редуктора осуществляется одним гидромотором; I
- уменьшенный на 40% объем масляной ванны редуктора. \
I Паисоеаинительныеоазмеаы ¿Ж^!^ /
I К Ш1Щ
'£ ' j ^ р
*Щл
if В
Присоединительные размеры полн&сТъюсовпадают с размерами Вашего редуктора.
1
■ 3 «гк ——
Редуктор испытан в России в течение 2 лет.
л ill 1
Ш
Л \
В преддверии Дня Шахтёра в 2015 г., на одном из крупнейших угольных предприятий Кузбасса, компанией «НОВТЕХЗАПСИБ», совместно со специалистами ООО «Белтехснаб», на буровой станок DML был установлен дизельный двигатель ТМЗ 8444.10 взамен двигателя Caterpillar С-15.
ш шш
В ходе испытаний двигатель показал прекрасные технико-экономические результаты:
- конечная стоимость двигателя с установкой ниже импортного почти в 2 раза;
- значительно снижены затраты на обслуживание; уменьшение расхода дизельного топлива;
нижение уровня шума.
WJm
А V—
*§- ■ t Л \
л* * -
л л. - К
¿Х7. -
ШМ А
Принимаем Ваши заказы на модернизацию.
Москва, ул. Прянишникова, д. 5А, офис 210
тел.: 8 (499) 685-19-69 тел./факс: 8 (3842) 900-540 office@n-t-z-s.com
Иркутск, ул. Байкальская, д. 180А, офис 111
моб. тел.: +7 (914) 887-07-00 тел./факс: 8 (3842) 900-540 musikhin@n-t-z-s.com
Кемерово, ул. Терешковой, д. 49 «А» тел./факс: 8 (3842) 900-530, 900-540 office@n-t-z-s.com
www.n-t-z-s.com
М.М. Конорев [2] провел анализ энергетического состояния атмосферы нескольких российских карьеров и показал, что для перевода их атмосферы из инверсионного состояния (у = - 0,05 К/м) в адиабатическое (у = 0,01 К/м) требуется от 531 до 1303 ГДж энергии, что эквивалентно количеству тепла, выделяющемуся при полном сгорании 12,3^30,0 т керосина. Для аналогичного преобразования атмосферы карьера «Удачный» на разных этапах его отработки, по данным института «Якутнипроалмаз», требовалось от 3024 до 10728 ГДж тепловой энергии [12].
При анализе результатов оценки величины дефицита энергии ДЕУ для разных карьеров было установлено, что представленные оценки не всегда могут быть подтверждены расчетом по известным уравнениям [9-11], в том числе по уравнениям М.М. Конорева [2] и сотрудников «Якутнипроалмаз» [12]. Во многих случаях расчетная величина Еи оказывалась больше величины Еа, а проверка корректности составленных уравнений обнаружила несоблюдение размерности в некоторых из них.
Эти недостатки были устранены в разработанной нами методике расчета дефицита энергии неустойчивости ДЕГ На ее основе проводился анализ энергетического состояния атмосферы действующего Центрального карьера Горевского свинцово-цинкового месторождения, расположенного на левом берегу и под руслом р. Ангара (Красноярский край). При достижении предельной глубины горных работ Н = 540 м дефицит энергии неустойчивости общекарьерной атмосферы может достигать
(2)
у р
где ср = 1009 Дж/(кг-К) - удельная изобарная теплоёмкость воздуха;р"- средняя по объёму плотность воздуха в карьере при инверсионном состоянии атмосферы, кг/м3; Ук = п • Н ■ (Г;2 + I] ■ г2 + г2: ) / 3 = 304,1 ■ 10й м5 - объём карьера, форма которого приближенно описывается усеченным конусом при радиусах оснований по верху >\ = 690 м и дну г2 = 80 м; Г*, - средняя по объёму температура воздуха в карьере, соответственно, при адиабатическом и инверсионном состояниях атмосферы, К.
Значения параметров Т7*, Г" и р" с достаточной точностью были определены по формулам:
где Т = 253,2 К - температура воздуха на поверхности карьера; уа = 0,01 К/м и у" = -0,05 К/м - вертикальный температурный градиент, соответственно, при адиабатическом и инверсионном состоянии атмосферы;
= 0,25 ■ Я • (;;4 - г' - к ■ (/; -г2)) /((>■,' -г')- (с, - г,)) = 152,7 м -глубина горизонта, делящего объём Центрального карьера Ук пополам [13]; р;' = ру ■('/;//■;')"' ^ = 103467 :1. - статическое давление воздуха на глубине Нч при инверсионном состоянии атмосферы (здесь р1 = 101325 Па - статическое давление воздуха на поверхности карьера;
- разность температур воздуха на поверхности карьера и на глубине Нч при инверсионном состоянии атмосферы); К = 287,1 Дж/(кг-К) - газовая постоянная для воздуха.
Для оценки корректности представленной методики расчёт величины ДЕУ был продублирован более трудоёмким методом интегрального суммирования. Погрешность полученного результата (ДЕУ = 4072 ГДж) составила 1,3%, что несущественно при решении подобного рода инженерных задач.
По нашему мнению, для восполнения дефицита тепла и нормализации атмосферы карьера Горевского ГОК в зимний период целесообразно подавать свежий воздух с поверхности в его нижнюю часть по воздуховодам диаметром до 2,0^2,5 м. Такое предположение базируется, во-первых, на результатах теоретических и экспериментальных исследований В.С. Никитина и Н.З. Битколова [4], показавших, что для случаев развития инверсии в масштабах всего карьера для ее разрушения требуется подача воздуха с поверхности в объеме Ув = 0,3-Ук, м3. (6)
Во-вторых, как известно, при инверсионном распределении температур в атмосфере карьера тепловое воздействие трубопроводных вентиляционных систем на проветриваемый объем многократно превышает затраты энергии на обеспечение этого воздействия [3, 14].
Согласно условию (6), для восстановления естественных воздухообменных процессов после возникновения температурной инверсии на Центральном карьере может понадобиться 10^15 суток непрерывной работы вентилятора производительностью 70^100 м3/с. Однако в рассматриваемом случае имеется возможность существенно сократить время и затраты на разрушение инверсии за счет использования тепловых ресурсов протекающей реки (рис. 1).
С этой целью подвод воздуха к размещенной на русло-отводной дамбе 1 со стороны нерабочего борта карьера 2 вентиляторной станции 3 осуществляют по всасывающему воздуховоду 4, включающему погруженный в реку 5 разветвленный теплообменный участок 6. Теплообменные каналы выполняют из стальных труб диаметром 0,1^0,25 м, обладающих отрицательной плавучестью в воде при соединении с двумя коллекторами 7. От вентиляторной станции к нижней зоне карьера прокладывают нагнетательный воздухопровод 8, выполненный из пневматических или стеклопластиковых теплоизолированных труб большого диаметра и оснащенный в верхней своей части воздушным клапаном 9.
В теплое время года при развитом естественном воздухообмене атмосферы карьера с внешней средой охлажденный в реке воздух поступает в карьер по воздухопроводным каналам 4, 6, 8 самотеком. Вентилятор 3 включают в работу лишь на короткие промежутки времени, например, после производства взрывных работ. Прилегающий к рабочим зонам карьера нижний участок нагнетательного воздухопровода 8 при теплой погоде может быть демонтирован, а в осенний период восстановлен.
Рис. 1 Схема подачи в карьер нагреваемого в теплообменных каналах воздуха
В холодное время года в условиях дефицита тепловой энергии и частых нарушений естественного воздухообмена приступают к принудительной подаче в карьер свежего воздуха, нагретого в теплообменных каналах 6 до положитель-
ных температур. Суммарная мощность механического и теплового воздействия средств вентиляции на атмосферу карьера в этом случае может в десятки раз превосходить электрическую мощность вентиляторной станции. В результате достигается прямой санитарно-гигиенический эффект, вызванный поступлением в нижнюю застойную зону карьера свежего воздуха, и косвенный, связанный с компенсацией дефицита тепла и поддержанием естественного воздухообмена.
Воплощение предлагаемого способа в карьере глубиной свыше 400^500 м может быть осложнено большой вероятностью опасного возрастания противодавления в воздухопроводной сети при перемещении теплого воздуха сверху вниз в условиях отрицательных внешних температур. Гидростатическая составляющая полного давления вентилятора в таких случаях может приближаться к 1000 Па и даже превышать эту величину, что не позволяет эксплуатировать современный рудничный вентилятор в пределах рабочей зоны без оперативного регулирования его аэродинамических параметров. Для обеспечения устойчивой и производительной работы вентиляционной установки и предотвращения помпажа предусмотрено ограничивать полное давление вентилятора за счет регулирования аэродинамических параметров воздушного потока в воздухопроводной сети путем выпуска некоторой части перемещаемого воздуха через воздушный клапан 9. При этом временно уменьшается поступление свежего воздуха на дно карьера, а производительность вентилятора и, соответственно, подача свежего воздуха в карьер возрастают.
На основе предварительно разработанной методики расчета воздуховодов с водяным подогревом [6] была произведена оценка технических параметров трубопроводной вентиляционной системы, предназначенной для разбавления загрязнений в нижней застойной зоне карьера Горевского ГОК, а также для разрушения или предупреждения температурных инверсий в его атмосфере.
Использование рассматриваемой вентиляционной системы целесообразно на заключительных этапах разработки карьера при изменении его текущей глубины в диапазоне Н = 250^540 м, когда в результате ухудшения условий ветрового проветривания станут возможны частые и продолжительные остановки горных работ, обусловленные загазованностью атмосферы [5]. Сопоставление результатов анализа энергетического состояния атмосферы карьера (рис. 2) с вышеприведенными техническими характеристиками средств вентиляции показывает, что для восполнения дефицита тепла в карьере не более чем за 24 часа при Ув « 0,1- Ук необходимы от одной (при достижении карьером глубины Н = 250 м и объема Ук = 84 млн. м3) до четырех вентиляционных установок с индивидуальной производительностью 100 м3/с.
Технические параметры системы проветривания карьера Горевского ГОК
Параметры элементов трубопроводной вентиляционной системы
Значения параметров
Вентилятор ВО-22-12АР:
- производительность, м3/с
- давление, Па
■ КПД
- мощность электропривода, кВт
100
3105
0,86
400
Всасывающий участок воздухопроводной сети (без теплообменных каналов):_
- длина, м
- внутренний диаметр, м
- потери давления, Па
400
2,5
403
Теплообменный участок воздухопроводной сети (без коллекторов):
- количество параллельно соединенных воздухопроводных каналов, шт.
- длина канала, м
- внешний диаметр канала, м
- внутренний диаметр канала, м
■ масса каналов, кг
- вес каналов при погружении в воду, Н
- масса балласта, компенсирующего действующую на каналы подъемную силу, кг_
- потери давления, Па
215
43
0,194
0,184
214850
- 562154
57363
998
Нагнетательный участок воздухопроводной сети:
длина вне карьера, м
длина внутри карьера, м
геометрическая высота, м
потери давления, Па
Противодавление на выходе из воздухопроводной сети, Па
Механическая мощность воздушной струи, кВт
Тепловая мощность струи на выходе из воздухопроводной сети, кВт
Тепловая мощность потерь энергии во внутрика-рьерном воздуховоде, кВт
200
600
250
887
360
26
3000
70
Рис. 2 Изменение дефицита энергии неустойчивости АЕУ
атмосферы карьера Горевского ГОК в зависимости от вертикального температурного градиента у при глубине карьера Н
Предлагаемый способ проветривания глубоких карьеров требует присутствия вблизи карьера мощных природных источников тепла и имеет ограниченную область применения. В общем случае вентиляцию объекта открытых горных работ целесообразно осуществлять высокопроизводительными трубопроводными системами, реализующими динамические схемы комбинированного проветривания [3, 14]. Для этого необходимы трубопроводные коммуникации, допускающие относительно быстрое их перемещение в карьерном пространстве и безопасную эксплуатацию с учетом существующих транспортных и электросиловых связей с поверхностью.
Двухканальные пневматические воздуховоды для комбинированной вентиляции рабочих зон карьера
Предварительные расчёты, выполненные с учётом технических характеристик современных воздуходувных машин, показали, что для механической вентиляции застойных зон карьера объёмом в миллионы и десятки миллионов м3 требуются воздуховоды с внутренним диаметром 2,0^2,5 м и более. Воздухопроводы таких размеров могут быть изготовлены из стеклопластика или образованы надувными конструкциями разных модификаций, например, заполненными гелием цилиндрическими баллонами с магистральным осевым каналом [3, 14]. На рис. 3 представлен запатентованный [15] двухканальный пневматический трубопровод, форма и несущая способность которого обеспечиваются внутренним давлением заключённого в оболочку воздуха. Выполненные из таких труб воздуховоды большого диаметра - лёгкие, быстровозводимые и недорогие.
Рис. 3 Конструктивная схема вентиляционного комплекса с двухканальным пневматическим воздуховодом
Предлагаемый пневматический трубопровод 1 состоит из двух гибких цилиндрических оболочек - внешней 8 и внутренней 9, образующих всасывающий канал 13 круглого сечения и нагнетательный канал 7 кольцевого сечения. Главный отличительный признак трубопровода новой конструкции - возможность подачи по нему свежего воздуха и одновременного удаления загрязнённого. Основное предназначение - реализация динамических схем комбинированного проветривания рабочих зон глубоких и сверхглубоких карьеров.
При подготовке двухканального трубопровода 1 к работе его эластичные оболочки с канатной растяжкой 2 и подвесками 3 укладывают по намеченной трассе на нерабочем борту и на дне карьера, после чего на бермах обустраивают анкеры для крепления мягких хомутов трубопровода. Затем осуществляют предварительное натяжение растяжки 2, соединённой одним своим концом с помощью хомута 4 с трубопроводом 1, путём фиксации её другого конца к усиленному анкерному креплению 5 на одной из верхних берм карьера. Далее с помощью нагнетательного вентилятора 6 заполняют воздухом надувную стенку 7 трубопровода с приданием ей объёма, ограничиваемого внешней 8 и внутренней 9 цилиндрическими оболочками и глухим кольцевым торцом 10. Под действием сил избыточного статического давления вентилятора в надувной стенке возникают радиальные и продольные касательные напряжения. Одновременно под действием сил давления на глухой торец 10 надувной стенки в напряжённое состояние приводится канатная растяжка. В результате концевой участок воздуховода принимает рабочее положение на высоте 30^90 м над
дном карьера с размещением его всасывающего (приёмного) отверстия 11 в зоне пылегазовых скоплений.
Затем включают в работу всасывающий вентилятор 12, присоединённый к осевому каналу 13 трубопровода 1, что обеспечивает разрежение у приёмного отверстия 11 и транспортировку загрязнённого воздуха по осевому каналу 13 из застойной зоны за пределы карьера. Вслед за включением в работу вентилятора открывают заслонки выпускных отверстий 14 с поворотными соплами, после чего из надувной стенки под действием нагнетательного вентилятора в карьер поступают струи свежего воздуха. Эти струи разбавляют загрязнения на периферии пылегазовых скоплений и перемещают их к всасывающему отверстию.
Для компенсирования сил избыточного давления на осевой канал 13 пневматического воздуховода и поддержания круглой формы его поперечного сечения статические усилия на внешнюю 8 и внутреннюю 9 оболочки надувной стенки 7 перераспределяют с помощью радиальных малорастяжимых шнуровых стяжек или продольных перфорированных тканевых перегородок 15.
/г I, t, I, I,
Г U- j L_1Л_J
Y\
Рис. 4 Расчётная схема двухканального пневматического воздуховода AC с канатной растяжкой CD и системой подвесок
Поворот концевой части трубопровода вокруг фиксированной оси 16 можно выполнять с помощью канатных лебёдок (на рис. 3 они не показаны), а также путём регулирования суммарного импульса реактивных сил, возникающих при истечении воздушных струй из отверстий 14, с помощью управляемых заслонок.
Для освобождения пневматического воздуховода от снежного или ледяного покрова предусмотрено кратковременное выключение нагнетательного вентилятора 6, приводящее к сбросу давления в надувной стенке 7.
Для детальной оценки конструктивных параметров предлагаемых двухканальных воздуховодов была разработана методика их расчёта, реализованная на примере условного глубокого карьера при следующих исходных данных (рис. 4): температура, давление и плотность атмосферного воздуха на поверхности карьера Тл = 253,2 K, рл = 101325 Па и рд = 1,394 кг/м3; вертикальный температурный градиент атмосферы внутри карьера у = - 0,045 К/м (инверсия); длина двухканального пневматического воздуховода LAC = 700 м; длина стационарного участка AB воздуховода LAB = 550 м; длина подвесного участка ВС воздуховода LBC = 150 м; геометрическая высота воздуховода ИАС = 270 м; высота продольной оси подвесного участка ВС воздуховода относительно дна карьера h = 62,5 м; длина пролёта канатной растяжки lCD = 235 м; разность высотных отметок концов C и D растяжки HCD = 142 м; угол наклона хорды пролёта растяжки CD к горизонтальному участку ВС воздуховода
Буровое, обогатительное
и горно-шахтное оборудование
®
Буровые станки шарошечного бурения типа СБШ с дизельным и электрическим приводом; Сепараторы магнитные и электромагнитные; Грохоты инерционные и самобалансные тяжелого и легкого типа;
Питатели дисковые, вибрационные и качающиеся; Оборудование для обезвоживания, вакуум-фильтры ДОО и КДФ; Вагоны шахтные самоходные и бункер-перегружатель; Устройство передвижения вагонов; Подземные транспортные машины.
• дилерская сеть в регионах
• монтаж и наладка оборудования
• исполнение гарантийных обязательств
• своевременная поставка запчастей
ф сервисное обслуживание оборудования
Эксклюзивные условия поставки запасных частей в рамках договора о сервисном обслуживании
394084 г.Воронеж, ул.Чебышева, д.13 тел. +7 (473) 244-72-89, 244-72-96, 244-71-13, 244-71-33 Е-таИ: market@rudgormash.ru
р = arctg(HCD / lCD) = 31,1°; производительность всасывающего вентилятора QB = 300 м3/с; производительность нагнетательного вентилятора Qn = 0,5-QB =150 м3/с; количество выпускных отверстий с поворотными насадками для истечения воздушных струй в карьерное пространство n„ = 6; расход воздуха в начальном сечении истекающей из насадка струи Qc = 25 м3/с; угол установки насадок а = 45°.
Для обеспечения заданного расхода воздуха во всасывающем и нагнетательном каналах воздуховода были приняты вентиляторы Артёмовского машиностроительного завода ОАО «Вентпром» (Россия, Свердловская область) ВО-32-18 АР и ВО-24-14 АР [16].
Расчёт технических параметров воздухопроводных каналов выполнялся исходя из условия обеспечения рабочего положения поворотного участка BC двухканального пневматического воздуховода при следующем балансе действующих сил:
rc + Fm-R-F^T- cosp, (7)
где Рс - сила статического давления воздуха на торец С нагнетательного канала воздуховода; F„ - реакция силы трения воздуха о стенку нагнетательного канала подвесной части воздуховода; R - реактивная сила от истечения воздушных струй через поворотные насадки; F,, - реакция силы трения воздуха о стенку всасывающего канала подвесной части воздуховода; T - натяжение канатной растяжки CD воздуховода.
Технические параметры и показатели двухканального воздуховода
Расчёт усилий на растяжку СП и подвески осуществлялся в основном по уравнениям, рекомендованным А.И. Дукель-ским [17]. Расстояние между соседними подвесками было принято равным длине одной секции воздуховода 1С = 30 м. Предварительные расчёты показали, что варианты с меньшим количеством подвесок технически неприемлемы из-за больших прогибов звеньев воздуховода. При действующих усилиях диаметр лавсанового каната растяжки был принят равным 0,025 м, диаметр лавсановых канатных подвесок - 0,01 м. Некоторые другие параметры растяжки и подвесок приведены ниже.
Геометрические параметры канатной растяжки и подвесок воздуховода в прямоугольной системе натуральных координат ХйУ
Параметры, м Значения, соответствующие точкам с абсциссой x , м
60 115 145 175 205 235
Ординаты у точек канатной растяжки 46,4 87,0 (точка 1) 105,9 (точка 2) 123,4 (точка 3) 133,4 (точка 4) 142,0 (точка С)
Провес канатной растяжки /Кр 1 10,2 17,7 18,5 17,9 9,2 0,0
Необходимая длина ¿к„ 1 канатной подвески - 54,7 35,8 18,3 8,9 0,0
Выполненные расчёты позволили определить геометрические размеры, аэродинамические, силовые и прочностные показатели мобильного двухканального пневматического воздуховода диаметром 3,2/5,2 м. Применение предлагаемого вентиляционного комплекса на объектах открытых горных работ технически осуществимо. При его использовании становится возможной реализация динамических схем комбинированного проветривания глубоких и сверхглубоких карьеров трубопроводным способом, что существенно улучшит качество внутрикарьерной атмосферы и позволит снизить экономические потери, связанные с вынужденными простоями технологического оборудования из-за сверхнормативной загазованности рабочих зон.
Широкие перспективы эффективного применения имеют стационарные двухканальные воздуховоды с наружным диаметром до 1,0^1,5 м. Их использование наиболее целесообразно при комбинированной вентиляции строящихся подземных сооружений, например, тоннелей.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:_
1. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров. - М.: Недра, 1985. - 272 с.
2. Конорев М.М. Искусственная вентиляция и пылегазоподавление в атмосфере карьеров: дисс. ... докт. техн. наук: 05.26.01. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1999. - 363 с.
3. Морин А.С. Технология проветривания глубоких и сверхглубоких карьеров. - М.: МАКС Пресс, 2006. - 160 с.
4. Никитин В.С., Битколов Н.З. Проветривание карьеров. -М.: Недра, 1975. - 256 с.
5. Морин А.С., Борисов Ф.И., Корзухин И.В. Оптимальные параметры воздуховодов для проветривания карьера в режиме самотяги / Горная промышленность. - 2014. - № 1. -С. 114-118.
6. Борисов Ф.И., Морин А.С. Расчет воздуховодов с водяным подогревом для интенсификации естественного проветривания карьеров / Известия вузов. Горный журнал. - 2014.
- № 1. - С. 47-55.
7. Еремеев В.И., Забелин В.В. Прогнозная оценка простоев карьера из-за загазованности рабочей зоны / Горный журнал. - 1995. - № 3. - С. 56-57.
8. Алоян А.Е., Бакланов А.А., Битколов Н.З. и др. Нормализация атмосферы глубоких карьеров. - Ленинград: Наука, 1986. - 296 с.
9. Вершинин А.А. Об энергетической оценке воздухообмена в карьерах / В сб.: Воздухообмен и микроклимат в карьерах. - Челябинск: НИИОГР, 1969. - С. 45-51.
10. Филатов С.С., Михайлов В.А., Вершинин А.А. Борьба с пылью и газами на карьерах. -М.: Недра, 1973. - 144 с.
11. Филатов С.С. Вентиляция карьеров. - М.: Недра, 1981. - 206 с.
12. Еремеев В.И., Забелин В.В., Луцишин С.В. Вопросы аэрологии глубоких карьеров ПНО "Якуталмаз" / В сб. трудов Международного симпозиума "Мирный-91": Проблемы разработки глубоких карьеров. - Удачный: НИЦ "Мастер", 1991. - С. 515-519.
13. Прядко Ю.Г., Караваев В.Г. Теоретическая механика. Геометрия масс. - Челябинск: ЮУрГУ, 2006. - 105 с.
14. Морин А.С. Трубопроводная вентиляция на карьерах / Горная промышленность.
- 2002. - № 3. - С. 40-43.
15. Патент № 2560736 E21F 1/00 (РФ). Способ проветривания глубоких карьеров / Борисов Ф.И., Морин А.С. - № 2014127400/03; заявл. 04.07.2014; опубл. 20.08.2015. -Бюл. № 23.
16. Абрамов А.П. Характеристики осевых вентиляторов серии «АЭРОВЕНТВО-АР».
- Кемерево: КузПИ, 2013. - 54 с.
17. Дукельский А.И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны. - М-Л.: Машиностроение, 1966. - 484 с.
Параметры и показатели Значения
Диаметр наружной оболочки воздуховода, м 5,2
Диаметр всасывающего канала воздуховода, м 3,2
Сила статического давления на торец нагнетательного канала, Н 49515
Реакция силы трения в нагнетательном канале подвесной части воздуховода, Н 461
Реакция силы трения во всасывающем канале подвесной части воздуховода, Н 4391
Реактивная сила от истечения воздушных струй через поворотные насадки, Н 9383
Удельная масса ткани воздуховода, кг/м 0,45
Диаметр радиальных шнуровых стяжек, м 0,006
Удельная масса шнуровых стяжек, кг/м 0,0075
Количество шнуровых стяжек в одном поперечном ряду, шт. 20
Расстояние между поперечными рядами шнуровых стяжек, м 0,5
Удельный вес воздуховода, Н/м 138,4
Натяжение канатной растяжки, Н 20096
Напряжение на разрыв тканевых стенок воздуховода, Н/м 720
