Схема загально обмінної вентиляції

При загальнообмінній вентиляції застосовують схеми, які забезпечують винесення забруднень із кар’єру. При роботі вентиляторної установки винесення забруднень відбуваєтьсяза рахунок далекобійності створюючого нею струменю, як і при паралельній роботі декількох установок. При послідовній роботі установок винесення забруднень виконується через похилий або вертикальний струмінь, який виконує роль вентиляційного ствола, до якого забруднення із кар’єру переміщується іншими вентиляторними установками.

Схеми загальнообмінної вентиляції кар’єрів залежать від їх глибини, розмірів і форми на плані, характеру забруднення, метеорологічних умов, типу установок.

Схеми вентиляційї однією установкою застосовуються при невеликих розмірах карєру.

Рис. 16.5. Схеми вентиляції карєрів вентиляторною установкою

Установка розташовується на поверхні неглибоких кар’єрів (рис. 16.5, а). Застосування цієї схеми раціонально при довжині кар’єру в напрямку дії вентиляційного струменю, що не перевищує її далекобійність, і що забезпечує винесення шкідливостей на поверхню, а також при невеликій висоті забруднення. Напрям вітру на поверхні показано срілкою.

При більш глибоких кар’єрах вентиляторну установку раціонально встановити на проміжну вентиляційну берму, щоб забезпечити активну вентиляцію нижньої частини кар’єру. Якщо при цьому кар’єр провітрюється по рециркуляційній схемі (рис. 16.5, б), то устоновка повинна розташовуватись або вище зони рециркуляції, або поза її верхньої частини, де атмосфера достатньо чиста, а напрям її роботи повинен співпадати з напрямом руху повітря в зоні рециркуляції (тобто бути протилежним напряму вітру на поверхні). Якщо кар’єр провітрюється по прямоточній схемі (рис. 16.5, в), то напрям роботи установки повинен співпадати з напрямом вітру на поверхні.

Добрий «вистилаючий» ефект при цих схемах дають підігріті похилі вільні струмені.

При глибоких обмежених на плані кар’єрах, а також при значній глибині зони забруднення вентиляторна установка розташовується на дні кар’єру (рис. 16.6). При цьому струмінь повинен бути достатньо міцний, щоб забезпечити винесення забрудненого повітря із кар’єру. По мірі видалення забрудненого повітря рівень забруднення знижується, простір над ним заповнюється чистим повітрям.

Рис. 16.6. Схема вентиляції карєрів вентиляторною установкою, розташованої на дні кар’єру, і яка створює вертикальний струмінь

Горизонтальна швидкість повітря в кар’єрі (м/с)

де R – радіус струменя на висоті z від дна кар’єру;

- середня швидкість повітря в струмені на висоті z, м/с;

у – відстань від осі струменя по горизонталі на висоті z, м.

Необхідно, щоб горизонтальна швидкість повітря на робочих горизонтах була достатньою для переносу шкідливостей (0,15 – 0,25 м/с). Якщо вона менша, необхідно переходити на схеми із спільною роботою декількох установок.

Схеми вентиляції декількома установками застосовуються при великих об’ємах зон забруднення, коли одна установки не забезпечує їх провітрювання за невеликий проміжок часу.

Послідовна, або каскадна робота вентиляторних установок застосовується при вентиляції вузьких, щілеподібних карєрів і траншей. В цьому випадку установки створюють рух повітря вздовж довгої вісі кар’єру (рис. 16.7). Розташовуються вони на дні кар’єру, крім першої, яку раціонально розміщувати на вентиляційній бермі. Для кращого винесенню шкідливостей із кар’єру остання установка повинна створювати вхідний струмінь. Відстань між установками в їх каскаді визначається за формулою

де - діаметр ротора вентилятора, м;

- середня по перетині мінімально допустима швидкість струменя (за умовами транспортування пилу не менше 0,6 м/с);

а=0,07÷0,08 – коефіцієнт структури струменя.

Рис. 16.7. Схема послідовної (каскадної) роботи вентиляторних установок

На рис. 16.8 показані варіанти розташування вентиляторних установок пропеллерного типу, які створюють горизонтальні і висхідні струмені, рекомендовані С.С. Філатовим. Висхідні струмені з кута нахилу до горизонту до 20⁰ можуть створювати устаноки АІ-20КВ і НК-12КВ, при цьому вертикальна глибина кар’єру не повинна бути більше відповідно 115 і 187 м. Вертикальні вихідні струмені можуть створювати або установки УМП-14, УМП-21, або теплові, які створюють конвективні струмені. При дуже глибоких кар’єрах, коли одна установка не забезпечує створення вхідного струменя, здатної видаляти забруднення, можливе каскадне їх розташування на борту (рис. 16.9).

Рис. 16.8. Схема вентиляції глибокого кар’єра каскадними вхідними струменями

Рис. 16.9. Варіанти загальнообмінної вентиляції кар’єра, яка виконується послідовно працюючими вентиляторними установками:

1 – АІ-20КВ; 2 – НК-12КВ; 3 – УМП – 14 (УМП-21)

Необхідно мати на увазі, що вихідні струмені повинні мати на виході із кар’єру достатню швидкість для винесення забруднень. Вважається, що вона не повинна бути менше 0,6 м/с. Розташування вихідного струменя відносно вітру на поверхні повинне бути таким, щоб виключити попадання забруднень, що видаляються назад в кар’єр. Наприклад, якщо напрям вітру (рис. 16.10) зміниться на протилежний порівняно з указаним, частина забруднень, які виносяться із кар’єру, знову потрапляє до кар’єру. Щоб не допустити цього, потрібно переміщення установок або зміна кута нахилу струменя, як це предбачено в конструсції установок УМП-14 і УМП-21.

Рис. 16.10. Схеми вентиляції глибокого кар’єра двома послідовно працюючими вентиляторними установками

На рис. 16.10 показані варіанти послідовної роботи двох вентиляторних установок в глибокому кар’єрі, запропоновані Н.З.Битколовим і В.С. Нікітіним. При варіанті а (рис. 16.10, а) подача чистого повітря з поверхні в глибоку частину кар’єру виникає при відсутності вітру. У випадку застосування варіантів б, в і г (рис. 16.10 б, в і г) виникає інтенсифікація повітрообміну в зоні рециркуляції (на дні і нижніх уступах кар’єру) при роботі вентилятоних установок. Напрям вітру на поверхні показано стрілками. Напрям струменю, який створюється при роботі установки в зоні рециркуляції, співпадає з напрямом руху повітря в цій зоні (рис. 16.10). Якщо розмір кар’єру великий, число установок може бути збільшено.

Рис. 16.11.Схема вєєрної роботи вентиляторних установок

Паралельна робота вентиляторних установокзастосовується при розмірах зон забруднення в плані значно перевищуючих поперечні розміри струменю, який створюється установками. При розміщенні установок необхідно вибирати місця їх розташування так, щоб забезпечити максимальний (в межах розрахункової далекобіності) розвиток струменю. При правильному розташуванні установок кут між осями струменів не повинен перевищувати 40⁰. В любому випадку струмінь, який створюється вентиляторною устоновкою, і вітровий потік повинні бути направлені в одну сторону, а кут між ними повинен бути менше 90⁰.

На рис. 16.11 показана робота декількох вентиляторних установок по паралельність схемі. При вітрі І чверті робота установки 1, 2 і 3; при вітрі ІІ чверті- 1, 2 і 5 ; при вітрі ІІІ чверті – 3, 4 і 5; при вітрі ІV чверті – 2, 3, 4 і 5. В залежності від напряму вітру в межах кожної чверті деякі із указаних установок можуть не працювати (наприклад, при вітрі, близькому до північного, очевидно, нераціонально використовувати установку 3).

Комбінована робота вентиляторних установокзастосовується тоді, коли ефективна вентиляція кар’єру за схемами тільки послідовної або тільки паралельною роботи не забезпечуються. Наприклад, можлива комбінація потужного вертикального струменю з декількома вертикальними струменями, які створюються менш потужними установками для інтенсифікації перенесення продуктів забруднення в горизонтальній площині до вертикального струменя (рис.16.12). Можуть бути використані і інші комбінації роботи вентиляторних установок.

Рис. 16.12. Комбінірована схема вентиляції кар’єра вертикальними та горизонтальнимим струменями

Якщо кар’єр має підземні виробки, вони можуть бути також використані для вентиляції. Більш ефективна нагнітальна схема, коли вільний струмінь, який утворюється після виходу повітря із підземної виробки в кар’єр, швидко збільшує витрату по мірі видалення від гирла виробки, здатна прийняти значно більше забрудненого повітря, ніж підземні виробки, які працюють на всмоктування. Недоліком цих способів є неможливість подачі великих кількостей повітря по підземних виробках.