RU2071565C1

RU2071565C1 - Method for ventilation of quarries

Info

Publication number: RU2071565C1
Application number: RU95101651A
Authority: RU
Inventors: А.В. Лебедев; В.М. Фомин; С.В. Хайдаров; В.Е. Подзин
Original assignee: Институт теоретической и прикладной механики СО РАН
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1997-01-10
Also published as: RU95101651A

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: method for ventilation of quarry implies creation of freely convecting flow with the help of electrically heated surfaces located along quarry sides. For more effective ventilation due to simplified system of surface heating and creation of freely convecting turbulent flow, subjected to heating is guarding screen, its components are located in tiers on incline sides of quarry which are interconnected and form a sector. Heat flow of similar density is generated on heated surfaces. EFFECT: high efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для безопасного ведения горных работ при разработке глубоких карьеров. The invention relates to mining and can be used for safe mining operations in the development of deep quarries.

За прототип выбран способ проветривания открытых карьеров, заключающийся в подогреве пристенного слоя воздуха и возникновении в результате этого свободно-конвективного течения [1]
В данном способе используют установку специальных ленточных электронагревателей, сложную систему электропитания и контроля, включающую ЭВМ. Кроме того, предусматривается организация и поддержание ламинарного режима течения, что уменьшает интенсивность проветривания при больших размерах карьера. И это усложняет реализацию указанного способа и делает его недостаточно эффективным.For the prototype, the method of ventilating open pits was selected, which consists in heating the near-wall layer of air and resulting in this free-convection current [1]
This method uses the installation of special tape electric heaters, a complex power supply and control system, including a computer. In addition, it provides for the organization and maintenance of the laminar flow regime, which reduces the intensity of ventilation with large quarries. And this complicates the implementation of this method and makes it not effective enough.

Задачей изобретения является повышение эффективности проветривания карьеров за счет упрощения системы нагрева боковых стенок и создания свободно-конвективного турбулентного течения. The objective of the invention is to increase the efficiency of ventilation of pits by simplifying the heating system of the side walls and creating a free-convection turbulent flow.

Поставленная задача реализуется благодаря тому, что нагреву подвергают оградительную сетку, элементы которой расположены ярусами на наклонных стенках карьера, соединенных между собой, образуя сектор, при этом на нагреваемых поверхностях каждого яруса создают одинаковую плотность теплового потока. The task is realized due to the fact that the fence is subjected to heating, the elements of which are arranged in tiers on the inclined walls of the quarry, interconnected, forming a sector, while the same heat flux density is created on the heated surfaces of each tier.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, является новым и имеет изобретательский уровень. Предлагаемое техническое решение промышленно применимо в горнодобывающей промышленности. These features are not identified in other technical solutions when studying the level of this technical field and, therefore, is new and has an inventive step. The proposed technical solution is industrially applicable in the mining industry.

На фиг. 1 изображен карьер; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3, 4 - профили скорости воздуха и профили температуры около верхнего края нагреваемых стенок. In FIG. 1 shows a quarry; figure 2 is the same, a top view; figure 3, 4 - air velocity profiles and temperature profiles near the upper edge of the heated walls.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. The proposed method is as follows.

В одном из секторов карьера на оградительную сетку, элементы которой расположены ярусами на наклонных стенках карьера, подают напряжение, в результате их нагрева возникает свободно конвективное турбулентное течение воздуха с образованием положительного градиента температур вдоль стенки карьера. In one of the quarry sectors, voltage is applied to the fencing grid, the elements of which are tiers on the inclined walls of the quarry, as a result of their heating, a freely convective turbulent air flow occurs with the formation of a positive temperature gradient along the quarry wall.

Нагреваемые поверхности подключают к источнику питания таким образом, чтобы плотности теплового потока на них были равны. Если нагреваемые поверхности 1 имеют близкое электрическое сопротивление, то условие равного теплового потока обеспечивается при их последовательном или параллельном подключении к источнику питания. Ненагреваемая поверхность обозначена позицией 3. Таким образом, отпадает необходимость в создании сложной системы электропитания и контроля за процессом проветривания. Использование в качестве нагревателей оградительных сеток позволяет создавать течение воздуха на больших площадях, что упрощает монтаж и дает возможность легко изменять нагреваемый сектор карьера в зависимости от атмосферных условий, например направления ветра. The heated surfaces are connected to a power source so that the heat flux densities on them are equal. If the heated surfaces 1 have a close electrical resistance, then the condition of equal heat flux is provided when they are connected in series or parallel to the power source. The unheated surface is indicated by 3. Thus, there is no need to create a complex power supply system and control the ventilation process. Using fencing nets as heaters allows creating an air flow over large areas, which simplifies installation and makes it easy to change the heated quarry sector depending on atmospheric conditions, such as wind direction.

Авторами проводились исследования по проветриванию карьеров предложенным способом. Было выявлено, что воздух, движущийся вдоль нижней нагреваемой поверхности, протекает через уступ 2 и примыкает к течению вдоль вышерасположенной поверхности, а в области уступа 2 возникает нестационарная система вихрей, которая дополнительно турбулизует поток. Высокая турбулентность способствует увеличению расхода воздуха и, следовательно, интенсификации проветривания. The authors conducted research on airing quarries with the proposed method. It was found that air moving along the lower heated surface flows through step 2 and adjoins the flow along the upstream surface, and an unsteady vortex system arises in the area of step 2, which additionally turbulates the flow. High turbulence contributes to an increase in air consumption and, consequently, intensification of ventilation.

Некоторые данные, полученные в результате исследований, представлены графически. Some data obtained as a result of research are presented graphically.

На фиг. 3 показаны профили скорости на первом и втором ярусах 4, 5; на фиг. 4 профили температуры на первом и втором ярусах 6, 7, где U проекция вектора скорости на ось Х, Т разность между температурой нагреваемой сетки и температурой окружающей среды. In FIG. 3 shows the velocity profiles on the first and second tiers 4, 5; in FIG. 4 temperature profiles on the first and second tiers 6, 7, where U is the projection of the velocity vector on the X axis, T is the difference between the temperature of the heated mesh and the ambient temperature.

Из графиков видно, что расход воздуха увеличивается по мере его движения от нижних нагреваемых сеток к верхним. Это происходит за счет слияния масс воздуха, движущихся снизу, с собственным течением, возникающим около вышерасположенных нагревательных сеток. В зависимости от геометрических параметров карьера, необходимый режим проветривания устанавливается при создании теплового потока плотностью несколько сот ватт на квадратный метр нагреваемой поверхности. From the graphs it is seen that the air flow increases as it moves from the lower heated grids to the upper. This is due to the merging of the masses of air moving from below, with its own flow arising near the upstream heating grids. Depending on the geometrical parameters of the quarry, the necessary ventilation mode is established when creating a heat flux with a density of several hundred watts per square meter of the heated surface.

На основе проведенных исследований были сделаны оценки времени проветривания карьера. При этом для очистки карьера объемом 0,5 км³ при площади нагреваемого сектора 85000 м² за двое суток требуется 2 млн.кВт•ч.Based on the studies, estimates were made of the airing time of the quarry. At the same time, for cleaning a quarry with a volume of 0.5 km ³ with an area of the heated sector of 85,000 m ² , two million kW • h are required in two days.

Внедрение предложенного способа позволит сократить простои технологического оборудования, связанные с загазованность карьера. The implementation of the proposed method will reduce the downtime of technological equipment associated with gas contamination of the quarry.

Claims

A method of ventilating quarries, including the formation of a freely convective flow using electrically heated surfaces placed along the sides of the quarry, characterized in that the heating is subjected to a protective grid, the elements of which are tiers on the inclined walls of the quarry, interconnected and forming a sector, while on heated surfaces each tier create the same heat flux density.