Устройство для аэрации карьеров

Предлагаемая полезная модель - устройство для аэрации (организованного естественного воздухообмена) карьеров относиться к области проветривания карьеров, а именно, к устройствам, повышающим эффективность аэрации выработанного пространства с использованием динамического (ветрового) фактора. Предложенное устройство для аэрации карьеров включает заграждение в виде пластин на опорах, установленных на верхней площадке подветренного борта карьера у бровки, отличающееся тем, что заграждение выполнено в виде наклонных профилированных воздухонаправляющих и ускоряющих ветровой поток пластин в количестве 3÷5 штук, вертикально расположенных на опорах и представляющих с верхней площадкой, конфузоры с углами от 10 до 40°. увеличивающие скорость ветрового потока при срыве его в карьер на 15÷22% и глубину его проникновения в выработанное пространство за счет поджатая воздушного потока в конфузорах и уменьшения турбулентных завихрений при прохождении через профилированные пластины. Изменение направления ветрового потока по подветренному борту позволяет уменьшить объем циркуляционной зоны при возрастании скорости прямых и обратных потоков до 35÷50% или исключить ее. Устройство апробировано на аэродинамической модели и может быть использовано для интенсификации воздухообмена карьеров как самостоятельно, так и в комплексе с другими устройствами аэрации и карьерными вентиляторами.

Устройство для аэрации карьеров (организованного естественного воздухообмена) относится к области горнодобывающей промышленности, а более конкретно, к устройствам повышения эффективности естественного воздухообмена выработанного пространства с использованием динамического (ветрового) фактора.

Ослабленная скорость ветра для большинства горнодобывающих районов страны составляет до 35% годового времени. Ведение вскрышных и добычных работ (буровзрывные, погрузочно-транспортные и др.) сопровождается значительным пылегазовыделением и превышением предельно-допустимых концентраций вредностей в воздухе рабочих зон карьера, что ухудшает условия труда и экологическую обстановку.

Известно устройство для аэрации карьеров, представляющее плавающее надувное заграждение в карьерном или над карьерном пространстве, удерживаемое и управляемое с земли тросами передвижных лебедок и отклоняющее ветровой поток вглубь карьеров (патент РФ 2172838, кл. E21F 1/100, 2000).

Недостатками этого устройства являются: использование только одного из факторов повышения эффективности аэрации (изменение направления ветрового потока без его ускорения), а также сложности связанные с применением надувных конструкций (периодическое наполнение газом, снос при изменении направления и скорости ветра, взрывопожароопасность).

Известно устройство для аэрации карьеров, представляющее последовательно установленные на уступах подветренного борта вглубь карьера заграждения, каждое из которых выполнено в виде пластины на опорах (А.С. СССР 1035236 кл. E21F/00, пр. 17.03.82, БИ. 30, 15.08.1983) - прототип. В авторском свидетельстве прототипа не отмечается фактор ускорения ветрового потока в устройстве, что является недостатком. Отклонение ветрового потока одной непрофилированной (плоской) пластиной снижает эффективность действия устройства за счет дополнительной турбулизации ветрового потока, что является его недостатком.

Сложность установки и управления, рядом последовательно установленных на разных горизонтах пластин также можно отнести к недостаткам прототипа.

Целью предполагаемого изобретения является устройство, повышающее эффективность аэрации карьеров за счет использования совокупности влияющих факторов: изменения направления ветрового потока по подветренному борту, увеличения его скорости на срыве в карьер и глубины проникновения в выработанное пространство при упрощении управления и эксплуатации устройства.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство для аэрации карьеров включает наклонные пластины на опорах, устанавливаемые стационарно или мобильно на железнодорожных платформах на верхней площадке подветренного борта карьера у бровки, отличающееся тем, что заграждение выполнено в виде профилированных воздухонаправляющих и ускоряющих ветровой поток пластин в количестве 3÷5 штук, вертикально расположенных на опорах и представляющих с верхней площадкой подветренного борта конфузоры с углами от 10 до 40°.

Устройство состоит (Фиг.1) из верхней 1, средней 6 и нижней 7 профилированных воздухонаправляющих и ускоряющих ветровой поток пластин. Пластины размещаются вертикально на опорах 4 на верхней площадке подветренного борта карьера 3 у бровки стационарно на фундаменте 8 или мобильно на железнодорожных платформах. Для повышения устойчивости устройства, надежности и безопасности эксплуатации, а также регулировки в зависимости от геометрии карьера угла наклона пластин, расстояния между ними используются страховочные и регулирующие канаты 2,5.

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем (Фиг.2). Поверхностный ветровой поток, попадая в устройство, увеличивает скорость в конструкциях конфузоров, образуемых пластинами и верхней площадкой подветренного борта карьера, за счет его поджатия. Профилированные пластины изменяют также направление ветрового потока по подветренному борту вглубь карьера, способствуют уменьшению его турбулизации, а, следовательно, потерь энергии на преодоление местных сопротивлений в устройстве. Ускорение ветрового потока на выходе из устройства при срыве в карьер, уменьшение его турбулентности при прохождений через профилированные пластины увеличивают глубину его проникновения в карьер и скорость течения воздушных потоков. При этом уменьшается объем циркуляционной зоны или осуществляется переход к более эффективной прямоточной схеме проветривания.

Вертикальное расположение профилированных пластин по сравнению с одной непрофилированной позволяет уменьшить габаритные размеры устройства при той же его эффективности.

По результатам апробирования на аэродинамической модели устройства с числом профилированных пластин 3÷5 штук при равномерном расположении их по высоте и соотношением ширины верхней и нижней пластин 2:1 и углом конфузоров =10÷40° в карьерах с различной геометрией выработанного пространства при углах подветренного борта _п=10÷60° повышение эффективности аэрации на участке применения устройства составляет:

- увеличение скорости ветрового потока на выходе из устройства при срыве в карьер на 15÷22%;

- уменьшение циркуляционной зоны при возрастании скоростей прямых и обратных потоков до 35÷50% или полное исключение ее и реализация эффективной прямоточной схемы проветривания.

Устройство может быть использована как самостоятельно, так и в комплексе с другими устройствами аэрации (например: А.С. СССР 264310 кл. Е21С 47/00, 1970), а также в схемах вентиляции с использованием вентиляторов на базе авиационных двигателей, располагаемых на верхней площадке карьера.

Изготовление и монтаж устройства для аэрации может выполняться посекционно, что упрощает как эти операции, так и эксплуатацию устройства.

1. Устройство для аэрации карьеров, включающее заграждение в виде наклонных пластин на опорах, установленных на верхней площадке подветренного борта карьера у бровки, отличающееся тем, что заграждение выполнено в виде профилированных воздухонаправляющих и ускоряющих ветровой поток пластин в количестве 3÷5 штук, вертикально расположенных на опорах и представляющих с верхней площадкой подветренного борта конфузоры с углами от 10 до 40°.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что профилированные пластины установлены равномерно по высоте опор с уменьшением ширины от верхней к нижней в 2 раза.