Способ проветривания карьеров

(19) (11) А 3(51) Е 21 Р 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРЬЕРОВ, включающий образование конвективных струй с помощью нагреваемых поверхностей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения интенсивности и безопасности проветривания, а также исключения дополнительного загрязнения окружающей среды от нагревателей, вдоль одного из двух противостоящих бортов карьера на уступы укладывают ленточные плоские низкоомные электронагреватели, создают ламинарное течение воздушных слоев образованием положительного градиента температур нагревателей, например 1 С в сторону верхнего уступа, и градиента температурфо порядка 5-12 С между поверхностями нагревателей и примыкающими к нимвоздушными слоями, после чего ламинарное течение воздушных слоев поддерживают до полного проветривания карьера.Я111 б 1/5 распределение температур по длиневоздуховода носит крайне неравномерный характер, а регулировать температуру поверхности воздуховода практически невозможно. Для осуществления способа необходим тепловойисточник с высокой температурой,который может быть выполнен на базепламенных горелок, образующих допол О нительные загрязнения окружающейсреды продуктами сгорания.Цель изобретения - повышение интенсивности и безопасности проветривания, а также исключение дополнительного загрязнения окружающей средыот нагревателей.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу проветривания карьеров, включающему образо О вание конвективных струй с помощьюнагреваемых поверхностей, вдоль одного из двух противостоящих бортовкарьера на уступы укладывают ленточные плоские низкоомные электро нагреватели, создают ламинарноетечение воздушных слоев образованием положительного градиента темоператур нагревателей, например 1 Св сторону верхнего уступа, и градиента температур порядка 5-12 С междуповерхностями нагревателей и примыкающими кним воздушными слоями,после чего ламинарное течение воздушных слоев поддерживают до полногопроветривания карьера.35Такой способ может быть осуществленустройством для проветривания карье.1Устройство относится к горномуделу и может быть использовано длябезопасного ведения горных работ приразработке глубоких карьеров.Известны способы проветриваниякарьеров конвективными струями, заключающиеся в искусственном подогревевоздуха в нижней части карьера с помощью пламенных горелок и созданииконвективных восходящих потоков.Способы осуществляются устройст-,вом, содержащим тепловой источник,выполненный в виде форсунок, расположенных на передвижной платформе 13,Однако данные способы проветривания требуют больших энергетических,затрат и не являются эффективными.Йарушить устойчивое состояние атмосферы карьера трудно, так как приэтом требуется создание значительных температурных градиентов. Поэтомунеобходимо использовать источникитепла большой мощности и высокихтемператур, а это связано с дополнительными загрязнениями атмосферыкарьера. Высокая температура приосуществлении этого способа создается системой пламенных горелок,которые сами являются источникомдополнительных загрязнений окружающей среды. Малая эффективностьи большие энергетические затратыобусловлены тем, что нагрев воздуха осуществляется только в нижнейчасти карьера и в сравнительно небольшом объеме, Поэтому этот способцелесообразно применять как метод предупреждения появления инверсии, осуществляя предынверсионный подогрев воздуха в определеннойзоне.Известен также способ проветрива"ния карьеров с использованием конвективных струй, Способ осуществляет-,ся устройством, содержащим нагреваемые поверхности, образуемые соединенными с тепловымисточником воздуховодами змеевикового типа, укладываемыми на борту карьера 123.Недостатками известного способа . являются низкая эффективность и большие энергетические затраты, так как с помощью воздуховода змеевикового типа, укладываемого на борту карьера,55 невозможно образовать необходимую нагреваемую поверхность для создания конвективных струй. Кроме того,ров, содержащим нагреваемые поверхности, источники энергии и регулирующие органы, каждая нагреваемая поверхность в нем выполнена ввиде группы установленных на уступе карьера электрически связанныхмежду собой и трансформатором ленточных плоских низкоомных электронагревателей,На фиг. 1 показан карьер с устройством для осуществления способа, разрез, схемой движения конвективных струй и эпюрами температур и плотностей воздуха, на фиг. 2 расположение отдельной группы ленточных плоских низкоомных нагревателей на одном из уступов карьера; на фиг. 3 - ленточные плоские низкоомные электронагреватели; на фиг. ч - сечение А-А на фиг. 3, на фиг, 5 - электрическая схема соединения ленточных плоских низкоомных электронагревателей в группе.Устройство, реализующее способ для проветривания карьеров, состоит из отдельных групп 1 ленточных5 плоских низкоомных электронагревателей 2, располагаемых на уступах карьера, Каждая группа 1 снабжена датчиком 3 температуры поверхности и датчиком 4 температуры воздуха, 1 О которые связаны с автоматическим счетно-решающим устройствам 5. Группа 1 имеет понижающий трансформатор 6, регулирующий дроссель 7, помещенные в общий корпус, и контрольные приборы 8. Понижающий трансформатор б подключен к питающей сети переменного тока через автоматический выключатель 9. РегУлирующий дроссель 7 может управляться автоматически 2 О с помощью счетно-решающего устройст" ва 5. Ленточные плоские низкоомные электронагреватели 2 выполнены в виде параллельно расположенных в одной плоскости токоведущих стальных тро сов 10, помещенных в резиновую оболочку 11. Электронагреватели 2 имеют незначительное активное сопротивление и большую нагреваемую поверх- ность. Это позволяет испольэовать их при невысоких электрических напряжениях и охватывать значительную площадь борта карьера. Между собой ленточные гибкие электронагреватели 2 попарно соединены с обоих концов металлическими уголками 12. Для фиксации электронагревателей 2 в необходимом положении на уступах карьера, а также для удобного перемещения предусмотрены транспортные тросы 13, С помощью тросов 13 и анкеров 14 электронагреватели 2 закрепляются на уступах борта карьера. Токоведущие стальные тросы 10 электро нагревателей 2 электрически соедине ны между собой с помощью планок 15 иперемычек 16. Группы 1 электронагревателей 2 соединены с источниками электрической энергии (трансформаторами 6) с помощью силовых проводов 17. 15, ложного борта они более холодные и Устройство работает следующим образом.Группы 1 электронагревателей 2 с трансформаторами 6 и дросселями 7 .55 устанавливают в наиболее загазованной зоне на одном из бортов карьера. С помощью автоматического выключателя 9 подается электрическая энергия через трансформатор 6 и дроссель 7 к электронагревателям 2.Подобным образом включаются все группы 1.При этом включается также автоматическое счетно-решающее устройство 5. Электрический ток, проходя по токоведущим тросам 10 электронагревателей 2, нагревает их. Датчики 3 температуры поверхности электронагревателей 2 и датчики 4 температуры примыкающего воздуха выдают сигналы в счетно-решающее устройство 5, в котором они сравниваются; Счетно-решающее устройство 5 производит вычислительные операции и по заданной программе выдает сигналы регулирующим дросселям 7, с помощью которых автоматически устанавливаются такие токи в группах 1, при которых температура поверхностей электронагревате- лей 2 данной группы 1 превышала бы температуру прилегающего воздухаона 5-12 С с таким расчетом, чтобы между смежными группами 1 градиент температур был положительным, например 1 С в сторону верхнегооуступа. При этом электронагреватели 2 нагревают прилегающие соли воздуха, плотность которого уменьшается, 1На фиг, 1 в плоскости Б-Б показаны эпюры температуры воздуха 1 и его плотность у . Больше всего тепла получают те слои воздуха, которые расположены ближе к теплоотдающим поверхностям электронагревателей 2, Изменение плотностей воздуха обратное. Это положение касается любой горизонтальной плоскости, не совпадающей с дном карьера. В результате этого у борта карьера с электронагревателями 2 слои воздуха имеют более высокую температуру и, следовательно, являются более легкими, а в средней части карьера и около противопотяжелые. Теплый воздух двигается вверх вдоль борта, а холодный опускается в средней части карьера И вдоль противоположного борта, как бы прижимая нагретые слои воздуха к борту с электронагревателями 2. При градиенте температур между поверхностью электронагревателей 2 и прилегающими слоями воздуха не менее 5-12 С вдоль борта возникает ламионарный поток. Все это приводит к цир куляционному движению воздуха в карьере, при котором осуществляется процесс перемешивания и выноса вредностей из карьера ламинарным потоком воздуха вдоль борта с электронагревателями и заполнение его свежим воздухом по противоположному борту и средней его части.Исследованиями установлено, что разность температур между нагреваемой поверхностью и окружающим воздуохом в 5-12 С вызывает направленное движение воздушных струй вдоль нагреваемых поверхностей с достаточно высокой скоростью. Дальнейшее повышение температуры нагреваемых поверхностей не приводит к столь существенному увеличению скорости ламинарного потока, но при этом значительно увеличиваются энергетические 5 затраты.Проветривание карьеров предлагаемым способом позволяет повыситьэффективность, значительно сократить энергетические затраты, автоматизировать процесс проветривания ипри этом обеспечить простоту монтажа, длительность и безопасностьэксплуатации. Кроме того, отсутствуют дополнительные загрязнения окру-.жающейсреды.Составитель И. Назаркинаедактор Л. Пчелинская Техред А.Ьабинец Корректор Ю, Макаренко Подписное 3 ент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лиал П 6889/2 б Тираж 4 В 11 ИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж-Э 5, Рауомитета СССРоткрытий кая наб д, 4/5