Введение к работе
Актуальность работы. Карьеры кимберлитовых месторождений производственного объединения "Якуталмаз" характеризуются большой проектной глубиной (600...700 м)г углами откосов бортов до 49, небольшими размерами в плане и высокими темпами углубки (до 100 м/год). Они оснащены современной высокопроизводительной горной и транспортной техникой, которая при большом объеме горных работ загрязняет атмосферу внутрикарьерного пространства. Концентрация вредных примесей зачастую превышает предельно допустимые нормы, что вызывает временное прекращение работы предприятия', сопровождаемое определенными экономическими потерями.
По мере интенсивного углубления увеличивается нагрузка на внут-рикарьерную атмосферу, т.к. с одной стороны - значительно увеличиваются объемы грузоперевозок, расстояния транспортирования, увеличивается концентрация транспортных единиц и" другого технологического эборудования на ограниченных пространствах карьера, работа которого :опровождаетоя пылегазовыделением; с другой стороны - происходят изменения в орографии карьера, что приводит к дальнейшей снижению жорости движения воздушных потоков, определяющих, в основном, вьг-юс из атмосферы карьера вредностей, а также к ухудшению естественно-о воздухообмена и санитарно-гигиенических условий труда в нем. Кроле того, суровые климатические условия района расположения алмазодобывающих карьеров еще более усиливают нагрузку на естественный воз-іухообмен в карьерах, а именно: отрицательная среднегодовая темпера-ура (-7,7С); продолжительные штили в зимний период (73% составляют іетрьі со скоростью до 1 м/с), частые с ноября по март температурные інверснії - создают условия для накопления вредных примесей в атмо-фере кимберлитовых карьеров. Например, простои из-за загазованности арьера "Удачный" (330 м) составили 2345 часов в 1992 г., т.е. 98 дней ли 27% рабочего времени. В связи с этим создание нормальных атмо-ферпых условии труда в глубоких кимберлитовых карьерах является ажной народнохозяйственной задачей.
Актуальность настоящей работы подтверждается тем, что она вы-олнялась в соответствии с отраслевой (бывш. Минцветмет СССР, ВПО Гоюззолото") программой по решению важнейшей научно-технической роблемы на Ї 986-1992 гг. "Теоретические и экспериментальные иссле-эвания с целью разработки и создания технологии общеобменной вен-1ЛЯЦИИ глубоких карьеров ПНО "Якуталмаз" (Jfs 01860041221).
Целью работы является повышение эффективности способов и средств конвективной вентиляции в глубоких кимберлитовых карьерах Крайнего Севера путем обоснования параметров конвективной вентиляции.
Идея работы заключается в том, что повышение эффективности способов и средств конвективной вентиляции основывается на определении и оптимизации количества и состава вентиляционных установок в зависимости от объемов проветриваемого пространства и метеопараметров загазованной внутрикарьерной атмосферы.
Задачи исследований :
- исследовать процессы энергомассообмена, протекающие в атмо
сфере глубоких карьеров в зимний период при низкой ветровой активно
сти (штиль);
- исследовать процессы распространения тепловой струи, создаваемой одной тепловой установкой типа УТ-СМ, взаимодействующей и не взаимодействующей со средствами местного проветривания типа УМП-1, или несколькими, действующими совместно или порознь тепловыми установками УТ-СМ; "
- на основании теоретических исследований и с учетом экспери
ментальных данных создать методику, позволяющую определять коли
чество вентиляционных установок, время и режимы их работы в кон
кретных случаях загазования атмосферы карьера, схему расположения
средств вентиляции в пространстве карьера.
Методы исследования. В процессе выполнения работы использован комплекс методов, включающий научное обобщение, теоретические исследования энергомассообменных процессов, математическое моделирование, аналитические исследования, опытно-промышленные испытания.
Научные положения, разработанные лично автором, н нх новизна :
начальные основные параметры тепловой струи, создаваемой тепловыми установками типа УТ-СМ , а именно: скорость, температура и начальный расход струи, диаметр начального сечения струи можно определять исходя из геометрических размеров теплового источника, характеристик применяемого топлива, его расхода в единицу времени и коэффициентов, характеризующих процесс сгорания топлива;
определение дальнобойности, производительности струи, ее зависимость от метеорологических параметров атмосферы карьера возможно на основе результатов исследования процесса распространения неизотермической турбулентной струи в стратифицированной атмосфере;
производительность и пробивную способность тепловой струи ожно регулировать исходя из принципов взаимодействия тепловых гру», устанавливающих связь между процессом ззаимодействия тепло-ых струи, создаваемых работающими одновременно вентиляционными :таш>»ками, и расстоянием между ними;
моделирование общеобменной искусственной вентиляции тепло-,іми установками типа УТ-СМ в глубоких карьерах различной конфи-.-рации осуществляется на базе описания нестационарных энергомассо-Змениых процессов, происходящих в пространстве карьера при работе іенетв вентиляции, и позволяет определять необходимое количество :пловых установок, схемы их расположения в пространстве карьера, оп-шальное время вентиляции и количество топлива, необходимого для юты установок в каждом конкретном случая искусственной вентиляции.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов рекомендаций подтверждается комплексным характером проведенных гследований, включающих: аналитические исследования с использова-іем исходных положений газодинамики, математическое моделирова-іе; -экспериментальные исследования, подтверждающие адекватность ізработанньїх математических моделей.
'Значение работы. Научное значение работы заключается в созда-1и математических моделей, описывающих проведение общеобменной нтиляции тепловыми установками типа УТ-СМ в глубоких кимберли-вых карьерах Крайнего Севера, а именно, в установлении зависимостей менения дальнобойности тепловой струи, расхода загазованного возду-, -жектируемого в струю, времени работы установки (или установок) во емя вентиляции в зависимости от инверсионного состояния атмосферы рьера, его объемов и глубины; в разработке схем взаимодействия теп-вых установок между собой, а также со средствами местного проветривания.
Практическое значение работы заключается в создании методи-, позволяющей проводить экономически целесообразную общеобмен-ю искусственную вентиляцию атмосферы глубоких кимберлитовых рьеров, а именно, для конкретного случая загазования атмосферы карь-а определять количество установок, необходимых для проветривания -азованного объема, схему их расположения во внутрикарьерном про-эанстве, оптимальное время конвективной вентиляции атмосферы карь-I, а также количество топлива, необходимого для данного способа вентиляции.
Реализация выводов н рекомендаций работы. Научные положе-я, выводы и рекомендации использованы
троизводственным объединением "Якуталмаз" (гМирный) - "Рекомендации по ющеобменной вентиляции карьера "Удачный" установками типа УТ-СМ";
филиалом института промэкологии УрО РАН (г.Челябинск) при разработке методики расчета для промышленных предприятий выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;
Научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом по добыче полезных ископаемых открытым способом (г.Челябинск) "Методика проведения общеобменной конвективной вентиляции тепловыми установками УТ-СМ".
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доклады вались на научно-практической конференции "Охрана.труда в цветков металлургии" (г.Челябинск, 1990 г.) , а также на ежегодных научно технических конференциях Челябинского государственного техническо го университета в 1986- 1990 гг. и в 1995-1997 гг.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано і 12 работах, в том числе получено одно авторское свидетельство на изо бретение.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, за ключения, 12 приложений и содержит 148 страниц машинописного тек ста, 42 рисунка, 10 таблиц, список использованной литературы из 99 на именований.
