RU2734532C1 - Pit ventilation method - Google Patents

Pit ventilation method Download PDF

Info

Publication number
RU2734532C1
RU2734532C1 RU2020122853A RU2020122853A RU2734532C1 RU 2734532 C1 RU2734532 C1 RU 2734532C1 RU 2020122853 A RU2020122853 A RU 2020122853A RU 2020122853 A RU2020122853 A RU 2020122853A RU 2734532 C1 RU2734532 C1 RU 2734532C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ventilation
vortex
heating
air
column
Prior art date
Application number
RU2020122853A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Иванович Ковлеков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова"
Priority to RU2020122853A priority Critical patent/RU2734532C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734532C1 publication Critical patent/RU2734532C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F1/00Ventilation of mines or tunnels; Distribution of ventilating currents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Ventilation (AREA)

Abstract

FIELD: ventilation and air conditioning.
SUBSTANCE: method can be used for ventilation of working space of pits, in particular for ventilation of deep funnel-shaped open pits of diamond deposits. During pit ventilation, an upward vortex flow is created by swirling it along the perimeter with streams of ventilation jets, placing ventilation installations around the working zone and directing air flows inside the working zone along a tangent to the circle circumference of the vortex column base. Diameter of the vortex column is controlled by changing the angle of attack of the axes of ventilation installations relative to the vortex column. Rotation speed of the vortex is controlled by changing the efficiency of ventilation installations, and density of air in ventilation flows is reduced by heating or heating and moistening.
EFFECT: technical result consists in improvement of ventilation efficiency of deep open pits by providing control and controllability of vortex air funnel.
8 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к проветриванию рабочего пространства карьеров, в частности, для проветривания глубоких воронкообразных карьеров алмазных месторождений.The invention relates to mining, namely to airing the working space of the quarries, in particular, for airing deep funnel-shaped quarries of diamond deposits.

Известен способ проветривания карьеров (см. RU №2036311, кл. E21F 1/00, опубл. 27.05.1995), включающий бурение вертикальных скважин по периметру границ карьера, проходку с каждого уступа горизонтальных горных выработок по касательной к его борту до сбойки со скважиной и подачу чистого воздуха в пространство карьера по этим выработкам для создания вращательно-восходящего движения всей массы воздуха в пространстве карьера.There is a known method of airing open pits (see RU # 2036311, class E21F 1/00, publ. 05/27/1995), including drilling vertical wells along the perimeter of the quarry boundaries, driving from each ledge of horizontal mine workings tangentially to its side to the collision and the supply of clean air to the pit space along these workings to create a rotational-upward movement of the entire mass of air in the pit space.

Недостатком этого способа проветривания карьера является высокая трудоемкость проходки и крепления большого объема подземных горных выработок. Проходка горизонтальных горных выработок по касательной к поверхности откоса под основание призмы обрушения подрывает устойчивость уступа и может поставить под угрозу безопасность проезда по ней технологического транспорта, что, в свою очередь, приведет к остановке работы всего карьера. The disadvantage of this method of airing a quarry is the high labor intensity of sinking and fixing a large volume of underground mine workings. Driving horizontal mine workings tangentially to the surface of the slope under the base of the collapse prism undermines the stability of the bench and may jeopardize the safety of the passage of industrial vehicles along it, which, in turn, will lead to a halt in the operation of the entire open pit.

Известен способ проветривания карьеров (см. SU № 859648, кл. E21F 1/00, опубл. 30.08.1981), включающий размещение вентиляторной установки на дне карьера и перемещение вентиляционной струи в проветриваемом объеме карьера по заданной программе. При этом конус вращения образуют с углом наклона траектории оси струи к вертикали равным половине полного угла раскрытия струи, затем непрерывно перемещают вентиляционную струю в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а по мере увеличения угла отклонения вентиляционной от вертикали к борту карьера скорость вращения струи в горизонтальной плоскости ее траекторию перемешают в вертикальной плоскости на величину полного угла раскрытия струи.There is a known method of airing open pits (see SU No. 859648, class E21F 1/00, publ. 08/30/1981), including placing a fan unit at the bottom of the quarry and moving the ventilation stream in the aired volume of the quarry according to a given program. In this case, a cone of rotation is formed with an angle of inclination of the trajectory of the jet axis to the vertical equal to half of the full angle of opening of the jet, then the ventilation stream is continuously moved in the vertical and horizontal planes, and as the angle of deviation of the ventilation stream from the vertical to the pit board increases, the rotation speed of the jet in the horizontal plane is the trajectory is mixed in the vertical plane by the value of the full jet opening angle.

Недостатком данного способа проветривания карьера является небольшая глубина проветривания, которая в данной схеме вентиляции ограничена дальностью прямой струи вентилятора. Скорость вращения вышеуказанного «вихревого» конуса равна угловой скорости вращения самого вентилятора, т.е. в сущности происходит просто перемешивание воздуха струей вентилятора.The disadvantage of this method of ventilation of the quarry is the small ventilation depth, which in this ventilation scheme is limited by the range of the direct fan jet. The speed of rotation of the above "vortex" cone is equal to the angular speed of rotation of the fan itself, i.e. in essence, the air is simply mixed by the fan jet.

Известен способ проветривания карьеров (см. SU № 1122831, кл. E21F 1/00, опубл. 07.11.1984) путем размещения вентиляционных установок по восходящей конической винтовой линии по бортам карьера на расстоянии между ними 0,5-0,9 величины предельной их дальности и с углом наклона осей струй в пределах 10-25° к горизонту. Работа установок предназначена для создания непрерывного потока воздуха, выходящего вдоль конической винтовой линии. There is a known method of airing quarries (see SU No. 1122831, class E21F 1/00, publ. 07.11.1984) by placing ventilation units along an ascending conical helical line along the sides of the quarry at a distance between them 0.5-0.9 their maximum value range and with an angle of inclination of the jet axes within 10-25 ° to the horizon. The operation of the units is designed to create a continuous flow of air leaving along a conical helical line.

Недостатком известного способа является нерациональная схема вентиляционной цепи аппаратов и неоправданно большие энергозатраты на приведение в круговое движение всего многомиллионного объема воздушной массы карьера. Протяженность подобной конической спиральной линии в глубоких алмазных карьерах при заданных параметрах уклона составит до 10 и более километров, вдоль которой потребуется последовательно расположить не менее 20-30 вентиляционных установок. Однако даже такое нереальное количество вентиляционных установок не сможет обеспечить проветривание карьера по той простой причине, что производительность такой последовательной вентиляционной схемы не превышает производительности всего одной вентиляционной установки и поэтому не представляется возможным проветрить весь объем карьера емкостью несколько сотен миллионов кубов.The disadvantage of this method is the irrational scheme of the ventilation circuit of the apparatus and the unreasonably high energy consumption for driving the entire multimillion-dollar volume of the open pit air mass into circular motion. The length of such a conical spiral line in deep diamond quarries with given slope parameters will be up to 10 kilometers or more, along which at least 20-30 ventilation units will need to be sequentially located. However, even such an unrealistic number of ventilation units will not be able to ventilate the quarry for the simple reason that the capacity of such a sequential ventilation scheme does not exceed the capacity of just one ventilation unit, and therefore it is not possible to ventilate the entire volume of a quarry with a capacity of several hundred million cubic meters.

Известен способ проветривания карьеров (см. SU № 581300, кл. E21F 1/00, опубл. 25.11.1977), заключающийся в создании вертикального вихревого потока путем расположения вентиляционных установок навстречу одна к другой таким образом, чтобы оси нагнетаемых ими струй были расположены со смещением параллельно в горизонтальной плоскости. There is a known method of airing open pits (see SU No. 581300, class E21F 1/00, publ. 11/25/1977), which consists in creating a vertical vortex flow by arranging ventilation units towards one another in such a way that the axes of the jets injected by them are located with parallel displacement in the horizontal plane.

Недостатком этого способа является крайне низкий коэффициент использования энергии вентиляционной установки вследствие того, что для создания вихря участвует только незначительная часть потока с одной стороны факела струи вентилятора, соприкасающаяся со встречным потоком. Значительная же часть потока воздушной массы пролетает прямо, не меняя своего направления движения. Кроме того, способ не обеспечивает возможность проветривания глубокого карьера вследствие малой высоты и диаметра вихревого столба, который быстро затухает из-за потери кинетической энергии струи на турбулентных паразитных завихрениях и перемешивании воздуха. The disadvantage of this method is the extremely low energy utilization factor of the ventilation unit due to the fact that only a small part of the flow from one side of the fan jet, which is in contact with the counter flow, participates to create a vortex. A significant part of the air mass flow flies straight without changing its direction of movement. In addition, the method does not provide the ability to ventilate a deep open pit due to the low height and diameter of the vortex column, which rapidly decays due to the loss of kinetic energy of the jet due to turbulent parasitic vortices and air mixing.

Наиболее близким по технической сущности является способ проветривания карьера, который включает в себя создание восходящего вихревого воздушного потока путем установки вокруг рабочей зоны карьера вентиляторов, соединенных с вертикальными вентиляционными трубами с боковой раздачей воздуха (см. SU № 712509, кл. E21F 1/00, опубл. 30.01.1980). Воздушные потоки при этом направляют по касательной к рабочей зоне карьера. Верхний конец каждой вентиляционной трубы подвешивают к аэростатам и фиксируют путем закрепления канатами к земле. The closest in technical essence is the method of airing a quarry, which includes the creation of an ascending vortex air flow by installing fans around the working area of the quarry connected to vertical ventilation pipes with side air distribution (see SU No. 712509, class E21F 1/00, publ. 30.01.1980). In this case, air flows are directed tangentially to the working area of the quarry. The upper end of each ventilation pipe is suspended from balloons and fixed by ropes to the ground.

Основным недостатком данного способа является физическая невозможность закручивания вытекающих из насадок струй воздуха, прямо направленных по касательной к наружу рабочей зоны, вследствие отсутствия направляющих (закручивающих) ограничителей струи. Технологические недостатки заключаются в сложности и длительности подготовки аэростатов к работе, трудоемкость монтажа вентиляторов и воздухопроводов, а также в необходимости демонтажа всей системы для эвакуации за пределы опасной зоны на период проведения очередных взрывных работ на карьере.The main disadvantage of this method is the physical impossibility of swirling the air jets flowing from the nozzles, directly directed tangentially to the outside of the working area, due to the absence of guiding (swirling) jet limiters. Technological disadvantages are the complexity and duration of the preparation of balloons for operation, the laboriousness of the installation of fans and air ducts, as well as the need to dismantle the entire system for evacuation outside the danger zone for the period of the next blasting operations in the quarry.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности проветривания глубоких карьеров путем обеспечения контроля и управляемости вихревой вентиляционной воронки.The object of the present invention is to improve the efficiency of ventilation of deep quarries by ensuring control and control of the vortex ventilation funnel.

Для решения поставленной задачи в способе проветривания карьера, включающем создание восходящего вихревого потока путем расположения вентиляционных установок вокруг рабочей зоны карьера и направления воздушных потоков к рабочей зоне, восходящий воздушный поток формируют в центральной части рабочей зоны в виде вихревого столба вращения путем закручивания его по периметру потоками вентиляционных струй. Потоки вентиляционных струй направляют внутрь рабочей зоны по касательной к окружности основания вихревого столба, диаметр которого регулируют изменением угла атаки осей вентиляционных установок относительно столба. Скорость вращения вихря контролируют изменением производительности вентиляционных установок, а плотность воздуха в вентиляционных потоках изменяют нагреванием либо нагреванием и увлажнением.To solve the problem in the method of airing a quarry, including the creation of an ascending vortex flow by placing ventilation units around the working area of the opencast and directing air flows to the working area, the ascending air flow is formed in the central part of the working area in the form of a vortex column of rotation by twisting it around the perimeter with flows ventilation jets. The flows of ventilation jets are directed inside the working area tangentially to the circumference of the base of the vortex column, the diameter of which is controlled by changing the angle of attack of the axes of the ventilation units relative to the column. The vortex rotation speed is controlled by changing the performance of ventilation units, and the air density in ventilation flows is changed by heating or heating and humidification.

Нагревание и подачу потока вентиляционной струи осуществляют сжиганием горючего топлива в реактивных двигателях. Нагревание вентиляционных струй также можно осуществить сжиганием горючих материалов внутри основания вихревого столба. Изменение производительности вентиляционных установок выполняют одновременно либо попарно с противоположных сторон периметра рабочей зоны. До начала проветривания обеспыливают площадь основания вихревого столба орошением воды на пылящиеся поверхности и ее замораживанием. Heating and supply of the ventilation stream flow is carried out by burning combustible fuel in jet engines. Heating of the ventilation jets can also be accomplished by burning combustible materials inside the base of the vortex column. The change in the performance of ventilation units is carried out simultaneously or in pairs from opposite sides of the perimeter of the working area. Before the start of airing, the area of the base of the vortex column is dedusted by irrigating water onto dusty surfaces and freezing it.

Нагревание и увлажнение вентиляционной струи производят подачей горячего пара. Увлажнение вентиляционной струи можно осуществить также образованием водяного тумана пушками для подавления пыли.Heating and humidification of the ventilation jet is carried out by supplying hot steam. The humidification of the ventilation jet can also be accomplished by the formation of water mist with the dust suppression guns.

На фиг. 1 показана принципиальная схема проветривания карьера; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.FIG. 1 shows a schematic diagram of pit ventilation; in fig. 2 section a-a in Fig. 1.

Сопоставительный анализ как отдельных признаков, так и всей совокупности существенных признаков заявленного решения, с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».Comparative analysis of both individual features and the entire set of essential features of the claimed solution, with features of analogues and prototype, indicates the compliance of the declared solution with the "novelty" criterion.

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.The features of the characterizing part of the claims ensure the solution of the following functional problems.

Признак «потоки вентиляционных струй направляют внутрь рабочей зоны по касательной к окружности основания вихревого столба» позволяет в отличие от прототипа и аналогов использовать всю энергию вентиляционной струи для закручивания вихревого столба и уменьшает количество вентиляционных установок, повышая коэффициент их использования. The feature "the flows of ventilation jets are directed into the working area tangentially to the circumference of the base of the vortex column" allows, in contrast to the prototype and analogs, to use all the energy of the ventilation stream to swirl the vortex column and reduces the number of ventilation units, increasing their utilization rate.

Признак «изменение угла атаки осей вентиляционных установок относительно столба» дает возможность гибкого подбора оптимальной величины диаметра вихревого столба для регулирования геометрических и динамических параметров вихревого столба. Например, уменьшение диаметра вихревого столба увеличивает скорость вращения вихря и высоту его подъема.The feature "change in the angle of attack of the axes of the ventilation units relative to the column" enables flexible selection of the optimal value of the vortex column diameter to regulate the geometric and dynamic parameters of the vortex column. For example, a decrease in the diameter of a vortex column increases the speed of rotation of the vortex and the height of its rise.

Признак «скорость вращения вихря контролируют изменением производительности вентиляционных установок» необходим для достижения показателей проветривания до требуемых объемов удаления загазованного и запыленного воздуха. The sign "the rotation speed of the vortex is controlled by the change in the performance of ventilation units" is necessary to achieve ventilation indicators to the required removal of gassed and dusty air.

Признак «плотность воздуха в вентиляционных потоках изменяют нагреванием либо нагреванием и увлажнением» позволяет создать градиент вертикальной тяги, создавая подъемную силу Архимеда за счет разности плотности окружающего холодного воздуха и теплой вентиляционной струи.The sign “the air density in the ventilation flows is changed by heating or heating and humidifying” allows you to create a vertical thrust gradient, creating an Archimedes lift due to the difference in the density of the ambient cold air and the warm ventilation jet.

Совместная работа совокупности предложенных существенных признаков способа обеспечивает повышение эффективности проветривания глубоких застойных зон в пространстве карьера путем создания и обеспечения устойчивости вертикального вихревого вентиляционного столба, параметры которого можно контролировать, а при необходимости и управлять.The joint work of the combination of the proposed essential features of the method provides an increase in the efficiency of ventilation of deep stagnant zones in the pit space by creating and ensuring the stability of a vertical vortex ventilation column, the parameters of which can be controlled and, if necessary, controlled.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

В центре рабочей зоны 2 карьера 1 вдоль кругового контура 3 устанавливают источники вентиляционной струи 4. Источники 4 распределяют равномерно по периметру контура круга 3 на расстоянии не более величины дальнобойности каждой установки. Продольную ось 5 вентиляционной струи каждой установки 4 направляют внутрь к центру рабочей зоны 2 по касательной к окружности основания 6 вихревого столба 7. Между установками расставляют пушки водяного тумана 8 для подавления пыли. До начала проветривания обеспыливают площадь основания вихревого столба 7 орошением воды из пушек 8 и замораживают естественным холодом. Запускают в работу установки 4 и создают восходящий вихревой столб 7 путем закручивания его по периметру потоками вентиляционных струй 9. В качестве источников вентиляционных струй 9 можно использовать установки с реактивными авиационными двигателями. Запыленный и загазованный воздух рабочей зоны карьера засасывается реактивными двигателями, поджигается вместе с горючей смесью в камере сгорания двигателя. Продукты сгорания, вырывающиеся из выхлопного сопла двигателя, за счет высокой температуры и скорости потока создают мощный искусственный вихревой столб 7. Восходящий вихревой столб 7 создает устойчивую воронку выноса загрязнённого воздуха из карьера 1 за счет разницы плотности, температуры и влажности между холодным загрязненным воздухом снаружи и направленной по спирали 10 вверх на высокой скорости горячей и легкой вентиляционной струи внутри вихревого столба 7. Происходит подсасывание загрязнённого воздуха из нижней зоны 2 карьера через воронку вихревого столба 7 в верхнюю зону ветровой активности 11 и в зону рециркуляции 12, т.е. фактически плотные слои холодного воздуха в инверсионной пробки 13 выдавливают из нижней части загазованный и запыленный воздух через вихревую воронку восходящего разряженного воздуха. В зависимости от размеров рабочей зоны 2 диаметр вихревого столба 7 регулируют изменением угла атаки α осей вентиляционных установок 5 относительно вихревого столба 7. На высоту вихревого столба 7 влияет кинетическая энергия вращательного движения воздушных потоков в вихре. Поэтому для обеспечения необходимой глубины проветривания карьера управляют скоростью вращения вихря, подбирая производительность вентиляционных установок либо изменяя частоту оборотов или положения лопатки вентиляторов и т.д. Для обеспечения устойчивости вихревого столба 7 в пространстве карьера 1 регулирование производительности вентиляционных установок 4 во время их работы выполняют одновременно либо попарно с противоположных сторон периметра рабочей зоны. Для создания вертикальной тяги внутри вихревого столба уменьшают плотность воздуха в вентиляционных потоках посредством нагрева факелами выброса продуктов сгорания из реактивных двигателей и увлажнением водяными парами из пушек пылеподавления 8. Нагрев воздушной массы внутри вихревого столба 7 можно произвести также сжиганием твердого, жидкого или газообразного горючего в центре основания вихревого столба. Нагревание и увлажнение вентиляционной струи также можно произвести подачей струи горячего или перегретого пара 14.In the center of the working zone 2 of the quarry 1 along the circular contour 3, the sources of the ventilation jet 4 are installed. The sources 4 are distributed evenly along the perimeter of the contour of the circle 3 at a distance of no more than the range of each installation. The longitudinal axis 5 of the ventilation stream of each installation 4 is directed inward to the center of the working area 2 tangentially to the circumference of the base 6 of the vortex column 7. Water mist guns 8 are placed between the installations to suppress dust. Before the start of airing, the area of the base of the vortex column 7 is dedusted by irrigation of water from cannons 8 and frozen with natural cold. The installation 4 is started up and an ascending vortex column 7 is created by swirling it around the perimeter with the flows of ventilation jets 9. As the sources of ventilation jets 9, you can use units with jet aircraft engines. Dusty and gaseous air of the working area of the quarry is sucked in by jet engines and ignited together with the combustible mixture in the engine combustion chamber. Combustion products escaping from the engine exhaust nozzle, due to the high temperature and flow rate, create a powerful artificial vortex column 7. The ascending vortex column 7 creates a stable funnel for the removal of polluted air from the pit 1 due to the difference in density, temperature and humidity between the cold polluted air outside and directed in a spiral 10 upwards at a high speed of a hot and light ventilation stream inside the vortex column 7. The contaminated air is sucked from the lower zone 2 of the open pit through the funnel of the vortex column 7 into the upper zone of wind activity 11 and into the recirculation zone 12, i.e. actually dense layers of cold air in the inversion plug 13 squeeze out the gaseous and dusty air from the bottom through the vortex funnel of the ascending rarefied air. Depending on the size of the working zone 2, the diameter of the vortex column 7 is regulated by changing the angle of attack α of the axes of the ventilation units 5 relative to the vortex column 7. The height of the vortex column 7 is influenced by the kinetic energy of the rotational motion of air flows in the vortex. Therefore, to ensure the required depth of pit ventilation, the vortex rotation speed is controlled by adjusting the performance of ventilation units or by changing the speed or position of the fan blades, etc. To ensure the stability of the vortex column 7 in the space of the quarry 1, the regulation of the performance of the ventilation units 4 during their operation is performed simultaneously or in pairs from opposite sides of the perimeter of the working area. To create a vertical thrust inside the vortex column, the air density in the ventilation flows is reduced by heating by flares of combustion products from jet engines and by humidifying with water vapor from dust suppression guns 8. Heating the air mass inside the vortex column 7 can also be produced by burning solid, liquid or gaseous fuel in the center the base of the vortex column. Heating and humidification of the ventilation jet can also be done by applying a jet of hot or superheated steam 14.

Пример. Рассмотрим задачу проветривания карьера при разработке коренного месторождения алмазов в условиях Крайнего Севера при понижении рабочего горизонта ниже 200-300м. В зимний период при ведении открытых горных работ в нижней сужающейся части карьера образуется застойная загрязненная зона 2 вследствие запирания инверсионной пробки 13, натекающего c дневной поверхности, тяжёлого холодного воздуха. С понижением рабочего горизонта горных работ ниже зоны ветровой активности 11 и рециркуляции 12 простои горных работ из-за загазованности и запыленности растут стремительно. Длительные простои карьера по причине загазованности воздуха наблюдаются в зимний период года, начиная с октября-ноября, и идут на убыль только в марте-апреле. Временами простои в работе карьера достигают 2000 часов и более в год. Example. Let us consider the problem of airing a quarry during the development of a primary diamond deposit in the Far North when the working horizon drops below 200-300 m. In winter, during open pit mining, a stagnant contaminated zone 2 is formed in the lower tapering part of the quarry due to the blockage of the inversion plug 13, flowing from the day surface, of heavy cold air. With a decrease in the working horizon of mining below the wind activity zone 11 and recirculation 12, the downtime of mining operations due to gas pollution and dustiness grow rapidly. Long-term downtime of the quarry due to air pollution is observed in the winter season, starting from October-November, and decreases only in March-April. At times, downtime in the work of the quarry reaches 2,000 hours or more per year.

Для проветривания карьера в таких условиях в центре донной части загазованной зоны по периметру кругового контура устанавливают источники вентиляционных струй 4. В качестве таких источников можно выбрать осевые шахтные вентиляторы местного проветривания. Предпочтительно использование вентиляторов с регулируемой производительностью за счет изменения положения лопастей или частотного контроля скорости вращения винта. Количество вентиляторов определяем исходя из объема загрязненного воздуха и расчетной продолжительности проветривания. Минимальное количество вентиляторов рекомендуется не менее 5 исходя из принципа минимизации потерь энергии струй для закручивания потока. При количестве четырех и менее точек установки вентиляторов угол между осями вентиляционных струй составит 90о и менее, что делает невозможным закручивание потоков в вихрь. Расстояние между установками выбирают не далее максимальной дальнобойности струи вентилятора. To ventilate the quarry under such conditions, in the center of the bottom part of the gaseous zone along the perimeter of the circular contour, sources of ventilation jets 4 are installed. As such sources, axial mine fans of local ventilation can be selected. It is preferable to use fans with adjustable performance by changing the position of the blades or frequency control of the rotor speed. The number of fans is determined based on the volume of polluted air and the estimated duration of ventilation. The minimum number of fans is recommended at least 5 based on the principle of minimizing the energy losses of the jets to swirl the flow. With the number of four or less installation points of the fans, the angle between the axes of the ventilation jets will be 90 ° or less, which makes it impossible to swirl the flows into a vortex. The distance between the installations is chosen no further than the maximum range of the fan jet.

Относительно горизонтальной плоскости после образования устойчивого вихря вентиляторы можно установить с углом наклона вверх для создания дополнительного вектора вертикальной тяги. Оптимальные величины углов подбираются исходя из местных условий и значения их могут варьировать в указанных выше диапазонах для создания устойчивого вихревого столба и минимизации непроизводительных потерь. With respect to the horizontal plane, after the formation of a stable vortex, the fans can be installed with an angle of inclination upward to create an additional vector of vertical thrust. The optimal angles are selected based on local conditions and their values can be varied in the above ranges to create a stable vortex column and minimize overhead losses.

В центре круга – проекции 6 проектируемого вихревого столба 7 устанавливают источники нагрева. В качестве таких источников могут применяться специальные тепловые установки типа УКПК-1 или УТ-ЛПИ -2 на жидком или газовом топливе. При наличии в подземных пластах месторождения и водоносных горизонтах горючих газов возможна утилизация источников подземного газа через газовые факелы для создания конвективной подъемной силы. Источник огня можно создать путем контролируемого сжигания других горючих материалов.In the center of the circle - projection 6 of the projected vortex column 7, heat sources are installed. As such sources can be used special heating units such as UKPK-1 or UT-LPI-2 on liquid or gas fuel. In the presence of combustible gases in the underground strata of the field and aquifers, it is possible to utilize the sources of underground gas through gas flares to create convective lifting force. A fire source can be created by controlled burning of other combustible materials.

Продукты сгорания из форсунок газового факела или пламени открытого огня горящих материалов за счет высокой температуры создают мощный конвективный поток, направленный вверх. Высоту пламени можно регулировать путем контроля расхода горючей субстанции. Включение вентиляторов и закручивание воздушных масс вокруг источника огня создает искусственный огненный вихрь, многократно поднимая высоту огненного пламени. Большая разница температуры внутри и снаружи вихревого столба огня резко усиливает его вращение, формируя искусственный вихревой столб в виде устойчивой воронки покидающего карьер загрязнённого воздуха. Combustion products from the nozzles of a gas torch or open flame of burning materials, due to the high temperature, create a powerful convective flow directed upward. The height of the flame can be adjusted by controlling the consumption of the combustible substance. Turning on the fans and swirling air masses around the fire source creates an artificial fire whirlwind, repeatedly raising the height of the fire flame. The large difference in temperature inside and outside the vortex column of fire sharply increases its rotation, forming an artificial vortex column in the form of a stable funnel of polluted air leaving the quarry.

В условиях Крайнего Севера температура воздуха зимой может опуститься ниже минус 50о С и воздух примет минимальную величину максимального влагонасыщения, что приводит к максимальной плотности воздуха. Нагревание воздуха в пламени повышает его температуру до 300 и более градусов. Повышение температуры воздуха значительно увеличивает величину максимального влагонасыщения. Таким образом, нагревание и увлажнение вентиляционной струи значительно снижает плотность воздуха и повышает силу конвективной тяги в вихревом столбе. Увлажнение вентиляционных струй можно произвести специальными пушками водяного тумана для подавления пыли (Fog Cannon) с радиусом действия от 30 до 120 м и более. Совокупность предложенных в техническом решении признаков способа в совместной работе для проветривания карьера обеспечивает:In the Far North winter temperature could drop below -50 ° C and the air take a minimum value of maximum moisture saturation, which leads to maximum air density. Heating air in a flame raises its temperature up to 300 degrees or more. An increase in air temperature significantly increases the value of maximum moisture saturation. Thus, the heating and humidification of the ventilation jet significantly reduces the air density and increases the convective thrust force in the vortex column. The humidification of the ventilation jets can be carried out with special water mist cannons for suppressing dust (Fog Cannon) with a range of 30 to 120 m or more. The set of features of the method proposed in the technical solution in joint work for airing the quarry provides:

- повышение безопасности ведения горных работ на глубоких и не проветриваемых карьерах;- improving the safety of mining in deep and unventilated quarries;

- снижает простои горных работ в условиях загазованности и запыленности рабочего пространства карьера.- reduces downtime of mining operations in conditions of gas and dustiness of the open pit working space.

Claims (8)

1. Способ проветривания карьера, включающий создание восходящего вихревого потока путем расположения вентиляционных установок вокруг рабочей зоны карьера и направления воздушных потоков к рабочей зоне, отличающийся тем, что с целью обеспечения контроля и управляемости вентиляционной воронки восходящий воздушный поток формируют в центральной части рабочей зоны в виде вихревого столба вращения закручиванием его по периметру потоками вентиляционных струй, которые направляют внутрь рабочей зоны по касательной к окружности основания вихревого столба, диаметр которого регулируют изменением угла атаки осей вентиляционных установок относительно столба, скорость вращения вихря контролируют изменением производительности вентиляционных установок, а плотность воздуха в вентиляционных потоках изменяют нагреванием либо нагреванием и увлажнением.1. A method of airing a pit, including the creation of an ascending vortex flow by arranging ventilation units around the working area of the pit and directing air flows to the working area, characterized in that in order to ensure control and controllability of the ventilation funnel, the ascending air flow is formed in the central part of the working area in the form vortex column of rotation by twisting it around the perimeter by the flows of ventilation jets, which are directed into the working area tangentially to the circumference of the base of the vortex column, the diameter of which is regulated by changing the angle of attack of the axes of the ventilation units relative to the column, the rotation speed of the vortex is controlled by changing the performance of ventilation units, and the air density in ventilation flows are changed by heating or heating and humidification. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревание и подачу потока вентиляционной струи осуществляют сжиганием горючего топлива в реактивных двигателях.2. The method according to claim 1, characterized in that the heating and supply of the ventilation stream flow is carried out by combustion of combustible fuel in jet engines. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревание вентиляционных струй производят сжиганием горючих материалов внутри основания вихревого столба.3. A method according to claim 1, characterized in that the heating of the ventilation jets is performed by burning combustible materials inside the base of the vortex column. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревание и увлажнение вентиляционной струи производят подачей горячего пара.4. The method according to claim 1, characterized in that the heating and humidification of the ventilation jet is performed by supplying hot steam. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение производительности вентиляционных установок выполняют одновременно либо попарно с противоположных сторон периметра рабочей зоны.5. The method according to claim 1, characterized in that the change in the performance of the ventilation units is performed simultaneously or in pairs from opposite sides of the perimeter of the working area. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что увлажнение вентиляционной струи производят образованием водяного тумана пушками для подавления пыли.6. The method according to claim 1, characterized in that the ventilation jet is humidified by the formation of a water mist with dust suppression guns. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до начала проветривания обеспыливают площадь основания вихревого столба.7. The method according to claim 1, characterized in that the area of the base of the vortex column is dedusted before the ventilation begins. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что обеспыливание площади основания вихревого столба производят орошением воды на пылящиеся поверхности и ее замораживанием.8. The method according to claim 7, characterized in that the dedusting of the base area of the vortex column is carried out by irrigating water onto dusty surfaces and freezing it.
RU2020122853A 2020-07-10 2020-07-10 Pit ventilation method RU2734532C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122853A RU2734532C1 (en) 2020-07-10 2020-07-10 Pit ventilation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122853A RU2734532C1 (en) 2020-07-10 2020-07-10 Pit ventilation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734532C1 true RU2734532C1 (en) 2020-10-20

Family

ID=72940294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020122853A RU2734532C1 (en) 2020-07-10 2020-07-10 Pit ventilation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734532C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU712509A1 (en) * 1978-07-26 1980-01-30 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского Quarry airing method
SU859648A1 (en) * 1976-09-01 1981-08-30 Институт горного дела Министерства черной металлургии СССР Pit ventilation method
SU1017800A1 (en) * 1974-07-08 1983-05-15 Институт горного дела Method of airing mine pits
SU1122831A1 (en) * 1982-09-07 1984-11-07 Днепропетровский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института Горнорудного Машиностроения Method of airing open mines
SU1681016A1 (en) * 1988-09-09 1991-09-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт машиностроения для добычи твердых полезных ископаемых Мирового океана Method for ventilation of quarry
RU2036311C1 (en) * 1990-12-05 1995-05-27 Юрий Константинович Батманов Method for open pit ventilation
WO2001055557A1 (en) * 2000-01-28 2001-08-02 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju 'nauchno-Vnedrencheskoe Predpriyatie 'tekhnologii Oboronnogo Kompleksa' Method for ventilating diggings

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1017800A1 (en) * 1974-07-08 1983-05-15 Институт горного дела Method of airing mine pits
SU859648A1 (en) * 1976-09-01 1981-08-30 Институт горного дела Министерства черной металлургии СССР Pit ventilation method
SU712509A1 (en) * 1978-07-26 1980-01-30 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского Quarry airing method
SU1122831A1 (en) * 1982-09-07 1984-11-07 Днепропетровский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института Горнорудного Машиностроения Method of airing open mines
SU1681016A1 (en) * 1988-09-09 1991-09-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт машиностроения для добычи твердых полезных ископаемых Мирового океана Method for ventilation of quarry
RU2036311C1 (en) * 1990-12-05 1995-05-27 Юрий Константинович Батманов Method for open pit ventilation
WO2001055557A1 (en) * 2000-01-28 2001-08-02 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju 'nauchno-Vnedrencheskoe Predpriyatie 'tekhnologii Oboronnogo Kompleksa' Method for ventilating diggings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2386034C1 (en) Mine ventilation air heating method and associated device
US4298338A (en) Liquid fuel burners
RU2734532C1 (en) Pit ventilation method
WO1980002318A1 (en) Fuel burner having flame stabilization by internal recirculation
CN104776419B (en) A kind of coal-burning boiler high-temperature anticorrosion device with self-cooling function
US20090068601A1 (en) Burner Pilot With Virtual Spinner
CN208998060U (en) A kind of gasification combustion equipment that accurately can be adjusted and control
RU2678466C2 (en) Burner with adjustable introduction of air or gas
RU2389945C2 (en) Burner device for combustion of liquid fuel
US2748754A (en) Fluid heat exchange unit with a furnace having gas deflecting inner wall surfaces
US3227373A (en) Fog dispersal method
CN205261541U (en) Low NOx gas combustion ware of adjustable isolation flame
US3285315A (en) Oil burner with widely variable operating range
RU139002U1 (en) TORCH INSTALLATION HEAD
CN2779250Y (en) Cellular multi-stage rotary flow coal burner
RU2760181C1 (en) Method for ventilation of deep open pits
CN202229177U (en) Over-fire air burning device with low nitric oxide discharge
CN202350011U (en) Pulverized coal combustion system
US4125223A (en) Air field space heater for fog dispersal system
RU2797568C1 (en) Methodfor ventilation of deep quarries
CN102297422B (en) Burn-out wind combustion device and method with low NOx emission
SU1499056A1 (en) Arrangement for airing open mines utilizing open mine water and dust and gas control
US1949277A (en) Finely divided fuel burner
CN2919063Y (en) Gas fuel fluid jet oxygen-enriched combustion range
EA030083B1 (en) Device for combusting water-coal fuel (variants)