автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Нормализация атмосферы горных выработок большого объема управлением аэродинамическими процессами

РГВ од

'I

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образование

Санкт-Петербургский государственный горный институт им.Г.В.Плеханова (Технический университет)

На правах рукописи РОГАЛЕВ ВЖТОР АНТОНОВИЧ

НОЙШИЗАЦда АТМОСФЕРЫ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК БОШЮГО ОБЪЕМА УПРАВЛЕНИЕМ АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМИ

Специальность 05.26.01 "Охрана труда и пожарная безопасность"

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Санкт-Петербург 1990

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте им.Г.В.Плеханова (техническом университете) и в Институте Экологии и охраны труда

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, академик Р А Е ¿1 Ю.В.Шувалов

доктор технических наук, профессор В.В.Силаев доктор технических наук Э.В.Парахонский

Ведущая организация - Государственный проектный и научно-исследовательский институт "Гипроникель".

Защита состоится 1994 г.

в 16 часов на заседании специализированного Совета * Д.063.15.П в Санкт-Петербургском государственном горном институте им.Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199026, Санкт-Петербург, 21 линия, 2, ауд.1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.'

Автореферат разослан

" ^ " ЛиЛеА* 199 £ г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации, представленной в форме научного доклада, изложено краткое содержание изданных в 1973-1993 годах публикаций автора по результатам выполненных им работ.

Актуальность. Одним из факторов, наиболее значительно определяющих нормальную жизнедеятельность человеческого организма, является показатель качества состава атмосферы в зоне промышленного производства, а также за его пределами вблизи источников выделения вредных примесей.

3 условиях использования прогрессивной технологии и непрерывно увеличивающихся масштабов промышленного производства, а таюкэ развития транспортных средств и условий их эксплуатации, требуются и.крупномасштабные мероприятия по нормализации состава окружающей человека воздупной среды.

Горные выработки (карьеры, рудники, шахты и тоннели)' традиционно отличаются повышенным выделением пыле-газооб-разчых вредных примесей и всегда были.объектом внимания со стороны ученых и специалистов в рудничной аэрологии. В этой сбпасти известны заслуги А.А.Скочинского, В.Б.Комарова, П.И.Мустеля, И.И.Медведева, Н.З.Еитколова, З.С.Никитина, К.З.Ушакова, К.С.Филатова, В.А.Михайлова, П.В.Бересневича, З.З.Силаева, ПЛ.Чулакова, А.Д.Зассермана, Г.В.Калабина, О.Н.Русяка, А.А.Шайдорова, Ю.В.Шувалова, В.С.Степанова, З.И.Фомичева, Ю.З.Гуля и др.

Наиболее показательным примером по масштабности и интенсивности выделения' вредных примесей в воздуануо среду являются открытые горные работы. Слезет отметить, что открытыми горными работами добывается до 80/? всех вадов по-чез;шл ископаетпс.

Средняя глубина наиболее крупных карьеров и угольных разрезов в настоящее время составляет 150-450 м. Проектируются карьеры с глубиной 5С0-700 м и более.

Щ карьерах используется мощная современная техника (большегрузные автосамосвалы, экскаваторы, буровые станки

и др.), являющаяся интенсивным источником выделения вредных примесей в воздушную среду.

При определенных метеорологических условиях (штиль, температурная инверсия) в глубоких карьерах нарушается нормальный воздухообмен с окружающей средой и, как следствие, наблюдается повышение концентрации пыли и газа на рабочих местах. Известны случаи длительных простоев крупных карьеров страны из-за высокой загазованности их атмосферы с экономическим ущербом предприятий в сотни миллионов рублей. Указанное определило актуальность разработки крупномасштабных мероприятий по нормализации состава атмосферы в общем объеме карьерного пространства и, особенно, на рабочих местах в непосредственной близости работающих к источникам вредных примесей.

Следует отметить, что основное внимание в многолетних исследованиях до настоящего времени уделялось искусственной вентиляции карьеров с помощью специально создаваемых дорогостоящих устройств и совершенно недостаточно - усилении естественного воздухообмена при слабых скоростях ветра.Расчеты показывает, что энергетический потенциал приземного слоя атмосферы (20-30 м) даже при скоростях ветра 1-3 м/с остается чрезвычайно высоким и при определенных технических решениях кокет быть эффективно и экономически целесообразно использован для улучшения санитарно-гигиенической обстановки на рабочих местах. Поэтому разработка эффективных решений по использованию энергии слабых ветровых потоков для нормализации состава воздушной среды в карьерах язляется одним из актуальных направлений многолетней научной и практической деятельности автора.

Большое внимание в диссертации уделено актуальной проблеме оздоровления атмосферы непосредственно на рабочих местах (кабинах экскаваторов, буровых станков и др.), где, независимо от интенсивности общекарьерного воздухообмена, наблюдаются повышенные концентрация пыли и отдельных компонентов выхлопных газов.

Пионерными решениями при разработке устройства для обезвреживания воздушной среды кабин являются узлы адсорбции газов и панельного обогрева.

Особой разновидностью крупномасштабных горных выработок с интенсивным выделением вредных примесей в их воздупнуа среду являются автотранспортные тоннели. В стране имеются десятки таких тоннелей с протяженностью от 100 до 1500 м.

Для снижения опасности загазованкя атмосферы тоннелей для водителе Я и пассажиров автотранспорта проектируются и используются мощные вентиляционные системы. Нашими исследованиями доказано, что в тоннелях с односторонним движением автотранспорта нет необходимости разрабатывать систему вентиляции, поскольку интенсивный воздухообмен в их пространстве обеспечивается эясекционным эффектом, формируемым средствами передвижения. Поэтому исследования в этом направлении, отраженные в работе, являются актуальными и своевременными.

Учитывая, что потенциальный ресурс традиционных спосо-, боп и средств оздоровления воздушной среды на горнорудных предприятиях практически исчерпан, актуальными следует считать исследования и практические разработки по принципиально новому направлению - созданию и использованию устройств для формирования электрического барьерного разряда для очистки воздуха, что имеет высокие потенциальные возможности при воздействии на вредные выбросы промышленных предприятий.

Цель проводимых исследований. Нормализация состава атмосферы на рабочих местах открытых горных предприятий и б пространстве автотранспортных тоннелей с помощью более прогрессивных по эффективности и экономичности способов.

Основная идея работы - максимальное использЬвание природных ресурсов воздушных потеков для нормализации состава атмосферы горных выработок большого объема на основе управления естественными аэродинамическими процессами и использования новых эффективных технических средств.

Методика исследований включает в себя математический

анализ, стендовые и натурные эксперименты, опытно-конструкторские и уехнологические разработки, базируйтесь на данных литературных, патентных и фондовых источников, а также на результатах собственных исследований.

Теоретическая, часть исследований основана на решении уравнений теории пограничного слоя в аэродинамике при специальных граничных и начальных условиях, математическом моделировании аэродинамических процессов с экспериментальной проверкой расчетных данных на лабораторных макетах, имитирующих, при соблюдении соответствующих критериев подобия, стадии отработки известных действующих карьеров и двихение автотранспорта в тоннелях применительно к реальным условиям.

Опытно-конструкторские работы направлялись на разработку и .изготовление с последующей промышленной проверкой образцов фильтро-вентиляционных установок ($ВУ), барьерных разрядников и других технических, средств для улучшения условий труда и экологического оздоровления атмосферы рабочих зон глубоких карьеров и автотранспортных тоннелей.

Промышленная оценка полученных рекомендаций прои'зводи-' лась на ряде карьеров Кольского полуострова, Ленинградской области, Литвы,, тоннелях Кавказского хребта и Канонерского подводного автотранспортного тоннеля (г.Санкт-Петербург).

Защищаемые научные положения.

1. Длительность устойчивых состояний атмосферы глубоких ; • карьеров может быть снижена путем использования энергетичес-

- ксго потенциала ветровых потоков с помощью аэродинамического профилирования отдельных участков боруа,'обеспечивающего безотрывное обтекание их ветровыми потоками и интенсификацию воздухообмена на нижних горизонтах. Геометрические параметры /профилированных участков борта Карьера определяются расчет-*.ныия зависимостями, полученными теоретическими и подтверс- . денными экспериментально исследованиями.

2." Повышенна эффективности и снижению расходов .по нормализации состава атмосферы .глубоких карьеров способствует

дации нашли отражение в учебниках, учебных пособиях и справочниках по аэрологии карьеров и вахт.

Основные результаты исследований по этой теме докладывались на многих международных, всесоюзных и республиканских конференциях, симпозиумах, семинарах: П-ой межвузовской конференции (Казань, 1974); научно-технической конференции "Физико-технические проблемы управления воздухообменоз в горных выработках больших объемов" (Таллинн, 1979); семинаре "Охрана труда и природной среды при добыче и обогащении полезных ископаемых" (Таллинн, 1982); Всесоюзном симпозиуме по управлению воздухообменом в горных выработках (Кохтяа-Ярве, 1933); Всесоюзной конференции "Теоретические и прикладные вопросы . воздухообмена в глубоких карьерах" (Апатиты, 1935); У-ой Всесоюзной конференции по проблемам охраны труда (рубежное, 1986); 2-ой научно-технической конференции "Чистота и микро-климат-88" (Москва, 1988); на семинаре международной ганзейской выставки (Хельсинки, 1991); международном симпозиуме по экологии (Сиэтл, СМ, 1991); на ежегодных научно-технических конференциях ЛГИ; технических советах ряда промышленных предприятий (1974-1990).

ГЛАВА I. .АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ БОРТА КАРЬЕРА /2, 3, 5, 7, 9, II, 18, 22, 24, 27/

Санитарно-гигиеническое состояние воздушной среды в карьерах зависит от суммарной интенсивности источников вредных примесей по отдельным компонентам и интенсивности естественного воздухообмена в карьерном пространстве. При этом суммарная интенсивности выбросов зависит от типа используемого оборудования в карьере, общего его количества и эффективности профилактических средств и мероприятий. Интенсивность же естественного воздухообмена зависит от метеорологических параметров окружающей атмосферы (скорости и направления „етра, температурной стратификации приземного слоя атмосферы), а

¿таете глубины и объема карьерного пространства.

Многолетняя практика создания и применения искусственных средств вентиляции карьеров (вентиляторы с электроприводом, турбореактивные и турбовинтовые двигатели, метеотроны и др.) показала неоправданно высокие затраты для достижения определенного положительного эффекта.

. В связи с указанным было сформулировано альтернативное направление для нормализации состава атмосферы в рабочих зонах - использование энергетического потенциала слабых ветровых потоков для увеличения воздухообмена на нижних горизонтах карьера. .

Разрабатывались и частично использовались различные метода интенсификации воздухообмена нижних горизонтов карьеров 'рациональное размещение отвалов пустой породы или создание . проранов в их массиве, создание специальных вентиляционных траншей, строительство направляющих наввсов на подветренном борту и т.д.). Проведенный анализ указанных мероприятий выя- • вил высокие затраты на их реализацию и трудность обеспечения их эффективности в процессе длительной эксплуатации карьера.

При поиске более аффективного и экономичного метода усиления естественного воздухообмена в карьере принималось во внимание то, что карьерное пространство при определенной глубине является весьма несовершенным аэродинамическим объектом, поскольку ветровые потоки при входе срываются с верхней кромки борта под углом 15-18°, оставляя под собой застойные зоны со слабой рециркуляцией Поэтому была поставлена задача увеличения угла" входа ветровых потоков в зону карьерного прост-

• ранства и, соответственно, снижения объема застойных зон и увеличения интенсивности рециркуляционного процесса.

Решение поставленной задачи базировалось на известных законах движения воздушых потоков при обтекании тел различной геометрической формы. Предполагалось, что изменение профиля отд^ьных верхних участков бортов карьера по высоте и ширине

* с их сглаживанием по определенной криволинейной поверхности обеспечит частично безотрывное обтекание их ветровыми потока-

ми со значительным увеличением угла входа.

При теоретическом исследовании метода безотрывного обтекания участок борта карьера аппроксимировался как наклонная шероховатая пластина, обтекаемая потоком воздуха с отрицательным углом атаки. Условно принимается квазиламинарный характер течения потока в пограничном слое, в частности, до уровня от 2 до 10 м при значении числа Рейнольдса в пределах ^-4,5.10^. Решение задачи сводилось к определении рационального геометрического профиля борта, обеспечиванщего его безотрывное обтекание при определенных скоростях ветра. При этом принято, что внешнее давление возрастает по мере роста координаты X (по направлению падения борта). Такое до-пучение справедливо, так как имеет место постоянное падение скорости потока (1Г< , где V - .текущее значение скорости при движении по наклонной пластине).

Используя теорему об изменении количества движения системы под действием некоторых внесших сил (определяемых разностью давлений потока на различных высотах борта), получено дифференциально-интегральное уравнение для движения потока воздуха вдоль борта:

где Р - дазление потока; - координата по высоте борта карьера;^ - массовый расход воздушного потока; - коэффициент трения воздушного потока на поверхности борта;-плотность воздуха;^- угол ата;<и борта воздушным потоком; - ускорение силы тяжести. В уравнении (I) соотношение между У и ^о имеет следующий вид:

«)

Закон изменения ^ от координаты X по падений борта записывается в виде

о -у-т^ТГ > (3)

где -¿1 - длина борта карьера (от верхней кромки борта до дна карьера); т? - кинематическая вязкость воздуха. Граничные условия для решения уравнения (I):

1) пр.л / = 0 , где $0 - определенная высота над кромкой борта карьера, в которой измеряется скорость ;

2) при Л" = ¿^ , по данным экспериментов,

у тл>

Реоенио уравнения (I) имеет вид

Л

откуда получаем зависимость для определения угла р

(5)

дет скорости потока на кромке борта:

Так как предельное значение -¿¿.х.= -I (отрицательный уго атаки), то для предельной скорости потока на кромке борта . (или скорости ветра на поверхности) имеем:

гмр у ¿к*х -X«

Используя формулу (5), задаваясь значениями X (при =

Cen.it-), можно определить рациональный геометрический профиль борта по его падению, плавно обтекаемый по всей поверхности при начальной скорости ветрового потока (за /-(¡целесообразно принять среднегодовую скорость ветра в выбранном направлении).

Подставив в формулу (5) значение из (7), можно оп-

ределить предельное значение угла атаки борта потоком воздуха (превышение вызывает срыв потока с поверхности). Для обеспечения безотрывного обтекания и увеличения угла входа потока в карьерное пространство следует выположить борт в соответствии с полученным значением /ь •

Аналитическое исследование движения потока воздуха по борту карьера (пограничный слой) позволило приблизиться к инженерной методике математического расчета и проектирования профиля борта карьера с целью обеспечения безотрывного обтекания борта как на всей его длине по падению, так и на отдельных участках.

Для подтверждения полученных теоретических зависимостей были организованы экспериментальные исследования на моделях карьеров с различными геометрическими формами и с соблюдением соответствующих критериев подобия: в одном из вариантов модель представляла собой плоский элемент карьера в масштабе к выбранному участку реального карьера 1:300 с изменяющейся геометрией профиля борта, в другом - объемная модель Олене-горского карьера со вставными элементами участков профиля на период отработки 1990 г. в .масштабе 1:1000.

За основу исходных параметров эксперимента были принята радиус профилированного участка борта £> , высота участка Н и длина участка по горизонтали £(рис.1). При этом учитывается, что величины и //взаимозависимы, т.е. изменение одной из них однозначно определяет изменение другой. При ука- '

V м/ "й, /с

метров обтекаемого профиля.

занном определился характер функции, отражающей критическую скорость срыва потока на участке профилирования борта и имеющей вид: •

Задача экспериментальных исследований свелась, таким образом, к определении показателя ?2 в выражении (8), который по соображениям размерности выражения трактовался как условная скорость.

При моделировании соблюдались такие критерии подобия как равенство скоростей потоков в натуре и модели, геометрическое подобие, гомохронность, число Рейнольдса, критерий Прандтля и др.

Результаты экспериментальных исследований отражены в табл.1.

По результатам обработки экспериментов связь между значением скорости отрыва воздушного потока и геометрическими пара-, метрами обтекаемого профиля может быть отражена зависимостью

Графически эта связь может аппроксимироваться'Зависимостью, приведенной на рис.2.

Эксперименты подтвердили возможность использования полученных аналитических методов расчета профилей бортов с различными геометрическими параметрами в практическом проектировании. Ошибка расчетов в сравнении с экспериментальными данными не превышала ±13%.

Изменение положения точки срыва на профилированном участке борта влияет на угол поступления ветрового потока е карьерное пространство, от которого зависят объемы застойных и рециркуляционных зон, прилегающих к подветренному борту. Таким образом, угол £ является функцией нескольких переменных:

(8)

(9)

(10)

Таблица I

Связь геометрических параметров аэродинамического профиля с критическими характеристиками обтекающего воздушного потока

3» п/п Радиус профиля, к Высота профиля, м к/н Скорость отрыва потока, м/с Размерный коэффициент пропорциональности, м/с Угол отрыва, градусы

I 0,250 0,100 2,50 2,00 0,80 21

2 И 0,200 1,25 1,00 о.'ео 23

3 »» 0,300 0,83 0,70 0,84 26

4 ■ 0,350 0,100 3,50 2,90 0,83 31

5 tt 0,200 1,75 1,40 0,82 32

б » 0,300 1,16 0,90 0,83 33

7 0,450 0,100 4,50 3,70 0,83 32

3 " 0,200 2,25 1,80 0,82 40

9 « 0,300 1,50 1,20 0,83 41

10 0,550 0,100 5,50 4,50 0,83 31

II 0,200 2,75 2,20 0,81 41

12 0,300 1,83 1,50 0,82 42

' 13 0,С50 0,100 6,50 5,40 0,84 35

: 14 i» 0,200 3,25 2,70 0,83 36

! 15 tt ■ 0,300 2,16 1,70 .0,82 36

7t = 0,823»м/с

Для определения этой зависимости использовалась теория планирования экспериментов, позволяющая при сравнительно ограниченном числе опытов и одновременном варьировании всех факторов получать достаточно точные зависимости. При обработке серия экспериментальных результатов по плану эксперимента получена регрессионная зависимость

(II)

где » . - обозначают соответственно радиус профиля Я , высоту И и скорость ветра 2Г.

Формула (II) удовлетворительно коррелирует с теоретической формулой (5) при определенных соотношениях между л и И для заданного значения скорости ветра "J~.

Увеличение угла срыва ветрового потока при профилировании отдельных участков борта способствует перераспределении воздушных потоков з карьерном пространстве, усиливая воздухообмен на нижних горизонтах карьера, в которых относительное приращение расхода воздуха йО, определяется выражением:

ё^" , (12)

где лй-â¿2/а ; 'ÏÏ*¿С/гГо !Ик ; Зп-Вл/в«

Нп, В>п - соответственно высота и ширина профилируемого участка; H к , £к - то же для карьера в целом; - скорость потока на участке карьера; ùQ. - абсолютное приращение расхода воздуха; Q, - исходный расход воздушного потока (до процесса профилирования).

При исследованиях было выявлено, что эффект усиления воздухообмена начииает сказываться при отношении высоты уступа к высоте борта в целом, равном 0,024-0,030, и продолжается до глубины карьеров 500-600 м.

Опытно-промышленное опробование способа аэродинамического профилирования бортов глубоких карьеров проводилось, на Западном участке Додновского рудника комбината ''Печенгшшксль". На этом участке был профилирован в соответствии с разработанной расчетной методикой участок борта карьера высотой 45 м к шириной G0 м. Профиль по кромкам уступов был образован э виде дуги окруаиосуи радиусом 203 а. Д;и контроля полученного эффекта по усилению воздухообмена проводились контрольные замеры скорости воэдуимого потока на уровнях 2 ;; 15 м над поверхностями уступов. Получены следующие результаты: на уровне 2 м над поверхность» борта скорость потока увелкч :лась на горизонте 216 м на 13,7/2; гор.201 м - на 22,2$; гор.186 м -

на 31»5%; гор.171 м - на 43,5$. На перепаде высоты 45 м относительная скорость потока до профилирования снизилась на 42,2%, а после профилирования - только на 21,4%, то есть на горйзонте 171 м относительная скорость возросла в 2 раза по сравнению с вариантом эксплуатации карьера без профилирования борта. Подобные замеры велись в течение 3 лет подряд, и результаты были близкими к приведенным выше, что послужило основанием для внедрения метода на Западном карьере комбината "Печенганикель". Были профилированы сразу три участка: Западный (К* I), Юго-Западный {№ 2) и Южный О? 3). Все участки имели ширину 100 м, радиусы и высоты участков составляли соот-• ветственно 67 и 24 м, 131 и 36 м, 145 и 36 м.

Необходимо отметить, что при аэродинамическом профилировании бортов на карьере Западный выбирался наиболее экономичный вариант с оставлением части горных пород в теле борта, обеспечивающий определенную компенсация затрат средств и рабочего времени и, в конечном счете, не только социальный, но и значительный экономический эффект.

ГЛАВА 2. НОРМАЛИЗАЦИЯ АТМОСФЕРЫ В КАБИНАХ ГОРНО-41 ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КАРЬЕРОЗ

/8,. 12, 13, 26, 32, 36, 43/

Рабочий персонал крупных карьеров, как правило, сосредоточен на отдельных локальных участках, -где осуществляются основные технологические операции (буровые работы, погрузка и доставк горной массы и др.). При этом основной состав операторов и их помощников обслуживает карьерные механизмы и находится внутри их кабин. Независимо от интенсивности естественного или искусственного превстркзания карьерного пространства в зонах сосредоточения технологических процессов наблюдаются потгпенные концентрации вредных примесей. Это подтверждается многочисленными наблюдениями, проведенными в зонах основных технологических процессов на карьерах комбината "Печенгани-'. кель", Оленегорского ГОКа, Сысоевского карьера и др. Практи-

чески всегда наблюдалось превышение предельно допустимых норм по содержанию вредных примесей в атмосфере кабин машинистов экскаваторов:

- по пыли в 3-8 раз;

- по окислам азота в 2-5 раз;

- по альдегидам и формальдегидам в 3-4 раза;

кабин буровых станков:

- па пыли в 5-10 раз;

кабин автосамосвалоз:

- по окислам азота в 3-5 раз; •

- по альдегидам и формальдегидам - в 3-5 раз.

Несмотря на многочисленность разработок и испытанных устройств, до настоящего времени не наблюдается их широкого внедрения на горнорудных предприятиях. Это обстоятельство объясняется самыми различными причинами, в том числе экономического и организационного характера.

Все вышеизложенное вызвало необходимость разработки и создания более современной и-перспективной фильтровентиляци-онноЯ установки (037) для кабин горнотранспортного оборудования карьеров.

Как правило, известные конструкции ФШ функционально направлены на обеспыливание'"воздуха. Между тем на нижних горизонтах глубоких карьеров основной вредностью воздушной среда являются компоненты выхлопных газов, снижение концентрации которых по сложности не сопоставимо с обеспыливанием. Поэтому одной из задач при создании более совершенного образца ФЗГ была разработка узла для снижения концентрации газообразных вредных примесей.

Анализ многолетних статистических материалов по простудным заболеваниям горнорабочих на карьерах комбината "Печенга-никель" и Оленегерского ГОКа показал, что заболеваемость операторов механизмов, несмотря на укрытиз, нп 18-22$ вы>ге по сравнению с персоналом, постоянно занятым на открытом воздухе. Консультации с гигиенистами и анализ соответствугацих'опубликованных материалоз позволили определить, что повышенная заболё-

ваемость операторов вызвана отрицательной радиационной отдачей открытых поверхностей тела в направлении окон кабины при отрицательных значениях температуры. Если отдача тепла организмом путем конвекции составляет 14,2-33,1%, то отдача излучением составляет 43,8-59,1%. Указанное определило целесообразность компенсации отрицательного радиационного эффекта за счет обеспечения обратной тепловой радиации в направлении оператора.

Разработанная конструкция ФВУ (ЛГИ) имеет следующие технические параметры:

Таблица 2

Характеристика £ЗУ

Параметры Единица измерения ■ Значение параметров

Номинальная производительность ло воздуху:

- летом ' мэ/ч 350

- зимой »» 240

Теплшрсизводитальность:

- обцал кВт 2,85

- отдельных секций (трех) || 0,95

Поверхность фильтров: 0,20

- пенополиуретанового

- матерчатого ** 4,47

Габариты мы 1410x455x300

Масса кг 50,7

Испытания и длительная эксплуатация разработанной конструкции '»-ЗУ в условиях комбината "Печенганикель" и Оленегор-ского ГОКа показали ее способность обеспечивать нормальный состаз атмосферы в кабинах экскаваторов при работе в забоях с интенсивным пылевыделением. В табл.3 приводятся усредненные результаты испытаний $3/ (ЛГИ).

Высокая эффективность работы устройств и надежность при

Таблица 3

Результаты испытания

Карьеры Запыленность воздуха, мг/м3

выключенная т включенная т

Комбината "Печенганикель" Оленегорского ГОКа 15-18 12-17 1,6-1,8 1,3-1,6

длительной эксплуатации определили возможность их кассового создания и'внедрения на указанных предприятиях.

Для определения места в приоритетном ряду среди известных конструкций разработанного варианта 437 (ЛГИ) потребовалась разработка специальной методики, построенной на принципах системного подхода к изучаемому вопросу. Методика базируется на комплексном критерии оценки качества разработанных устройств. Его вид имеет следующую формулу:

К = . ^

¿4

где - весовые значения составляющих факторов, полученные при экспертном опросе специалистов; К; - значения составляющих факторов, приведенные к безразмерной форме.

Опрос специалистов и машинистов ГГО в количестве 23 чел. позволил определить наиболее значимые по влиянию 'факторы. К ним относятся: I) температурный комфорт; 2) запыленность воздуха; 3) загазованность воздуха; 4) стоимость установки; 5) эксплуатационные расходы; 6) потребление энергии; 7) габариты и вес; 8) иум.

При опросе экспертов и обработке результатов была' определена степень в таяния составляющих факторов на общий комплексный критерий (табл.4).

Таблица 4

- Степень влияния факторов на качество фильтровентиляционных и кондиционирующих устройств

п/п Влияющие факторы Степень влияния

I Температурный комфорт 0,19

2 Запыленность воздуха 0,19

3 Загазованность воздуха 0,26

4 Стоимость установки 0,09

5 Эксплуатационные расходы 0,08

(материалы, ремонт)

б Потребление энергии 0,06

7 Габариты и вес 0,07

8 ' Шумовая характеристика . 0,06

В табл.5 отражены технические характеристики сравнивав- . кых устройств и их место'в общем приоритетном ряду. Из таблицы видно, что первой в приоритетном ряду находится конструкция ЛГИ.

Необходимо отметить, что установка ЛГИ обеспечивает и возможность снижения концентрации газообразных вредных примесей, а также панельный обогрев кабины, компенсирующий эффект охлаждения открытых поверхностей тела отрицательной радиацией.

При разработке'узла нейтрализации'газообразных вредных примесей и, в частности, поиске эффективных адсорбирующих материалов наибольший интерес по перспективности использования ■ вызвал ультраволокнистый материал у'глен, вырабатываемый специальной обработкой искусственного волокнистого полимера. Материал может' использоваться в двух разновидностях: волокна с различной степенью уплотнения и нетканого полотна с различными товарной и плотностью.

При создании адсорбционного фильтра ставилась задача обеспечить такую степень.контакта между слоем адсорбента и воздушным потоком, которая позволила бы достигнуть требуемой

»

- л -

Сравнительные характеристики ф£У

'■:■■. Таблица 5

Показатели качества

Тешврятуря,'* яочфорт

Запылённость, %

Загазованность, %

'ían. затраты,pyfl./го*

Эксплуат.расхоцы.руй./гоа

Потребление энергии,кЗт

ГаСарит», i3

Эее. иг

Уровень чум

Расход оозцу<а,*?/час

Узел очистки от пили

1:отоэчтель ко/плетеного сритер:*я кдчестал

Пооя^ковпЯ нодер по уровни1 качеств»

а ш

ж

S6,2

5,2

0,44

130

Ó00

m t»

«л ñ

Г В

lC&

0,Г£0 &

Р

(.г*

Sh

1

9

-S'P : | Si: 5

ш

i s

I

8

lo II 12 13 14 15 13 т

f ' tv " ■•

I 'Ir ; : 1 в

1 f к

i ё : о*.

i 1 5

p í ■ g

£ S

II

tí " • 1

97,1

ü.2

0,32

133

ЭОО

so.t.

' • -

5.0 1,0 90

7.2 0.0? 250

4,5

0,4 210

9,0*

O.o 190

4,5. 0,0 . 23D

13,0 0,45

ieo

96,a.

8,2 1.5 ISO .

98,0 92.0 97.i 97.1 90.1 90,0 ¡ 99,0

j. ; Результат« в едрагтеристикаг не пре^стаалена 98,2 | 97,0 97,0 , 97,1 96,6 \ 96,0 96,2 ' 9¿.B 97,2 98,2 Отсутствуют узли очистки от пржосий газон Определяв* по рассаду мацу ta Пока не определились 4,5 12,0 ! £.2 ¡ 1,0 j,0 1.2 0,92' 1.2 0.2 ОИ 180 220 150 . 130 : 65 líe приводятся о етрактеристивдх

2000 ИОО 1500 400 500 2500 1500 400 <500 800 . 900 110 90 1000 400 J0O ОТ 350 ■'•' ЮС

1,2 3.6 5,ó 5,2 3,3 3,6 4,4 0,4 0,8 1,2 :0,<И 0.Ó4 0,225 O.í.j 120 180 .120 . 95 90 00 120

§ S ■fct

• m ч

> í" O

! О Ю

Я n. te ь г; л

Sí

a: b г» и л ж

S

<о ь

3

<п а. ф fr*

О» К ТА X Л

as gg

х н i-.**

é а

ss

S O,

Oh № («

Т. л XA

S5 2§

. í

es

x8 ' o »

5 tf

s* rtl-

я:

§а да и к А «1 к к 35 (-••О

. •ёо,-01 t* з: л

о »л Jt5 «os CWÍ

0,270 о,гл^,г»э о.зшji,;m о,aeí 0.329 0,344 0,215 0,321 0,209 0.295 о.зэь о,зп а'.згс о.зэг o,37j 0,403 o,.w

20 21 , 16 з,5

19 15 . 10 13

16 17

14 II

¡4 I

i______L_____

I

эффективности его очистки, которая может быть выражена функциональной зависимостью:

В -¿(й, £, V, <£ ,л/г, Со, ск т)-*,пах, (22)

где А - толщина адсорбента; ^ - площадь поверхности слоя адсорбента; V- скорость газовсздутаного потока; <£ - степень пористости адсорбента (плотность упаковки); йк. - сопротивление слоя; Со , Ск - соответственно концентрация примесей на входе и выходе узла адсорбции ( Ск ПДО\ ¿7: - время эффективной работы адсорбента.

Геометрические параметры фильтра ограничиваются габаритами устройства. Поэтому экспериментальным исследованиям подвергались аэродинамические показатели фильтра и поглощающие способности его при определенной плотности упаковки углена для выбранных вредных компонентов воздушен среды.

Уравнение баланса при поглощении компонентов вредных примесей-в слое адсорбента при движении потока в одном направлении А может быть представлено в виде:

_ и/ ф! _ ^ 'Эс_ с (?з)

^ дг. эг '¿Г 6

Количество осаждаемого вещества по закону диффузии Фика может быть рг»ссчитано следующим образом:

(24)

¿Т. ' ^ &П-

гдо а? - коэффициент диффузии; f - поверхность поглощения в единица обье-ма, м"*/м°; Эс/2?/г- градиент концентрации.

С учетом аакона £ико уравнение баланса будет иметь вид:

-V/ яя - £ (25)

Анализ этого уравнения и интегрирование при определенным образом выбранных граничных условиях дает возможность выявить закономерности выделения газовых примесей из воздушного потока и получить представление о динамике границы сорбции в направлении движения воздушного потока.

Совмещение теоретических и экспериментальных методов позволило разработать и определить конструктивные параметры узла поглощения газообразных вредных примесей.

Использование углека для очистки воздуха кабины от вредных газообразных примесей определяется совокупностью следующих преимуществ перед другими адсорбирующими материалами:

1) диаметр волокна углена составтает 10-12 мкм (зерна активированного угля имеют размер 2-5 мм), что при его использовании позволяет снизить внутридиффузионное'сопротивление массопсродачи;

2) внешняя удельная поверхность углена (без учета пор) составляет 2*3 ьг/г, а у зерен активированного угля - 0,2*0,3 т^/г;

3) плотность набивки кассеты угленом можно изменять а широких пределах, регулируя этим аэродинамическое сопротивление, производительность узла по воздуху и влияя в конечном счете на общую эффективность процесса нейтрализации вредных газообразных примесей в воздушном потоке.

Аэродинамические характеристики углена изучались в лабораторных условиях на основе общеизвестного функционального показателя:

■ »

Я* - к/а > • . (26) .

• •

где ^ - аэродинамическое сопротивление слоя углена; ¿2 -удельный расход воздуха, м3Дг.

На рис.3 и 4 приводятся полученные результаты при изуче-" нии аэродинамических характеристик.

При учете полученных результатов определились основные конструктивные и габаритные параметры адсорбирующего у.зла. 3

1-2О0

1200

800

600

4оо

Р.ОО

60 ■ 30 /ОО /2О " >

Рис.3. Зависимость аэродинамического сопротивления массы углена от плотности его набивки в кассете.

1 - длина волокна 5 мм;

2 - длина волокна 10 мм.

V2 J i, s S ' 7

200 400 <500

Рис .4. Аэродинамическая характеристика • узла адсорбции в зависимости от плотности наполнения фильтра. Плотность: 120 кгЛг;„ , 2 - НО кгДс; 3 - 105 кг/м3; 4-100 кг/м ; 5 -95 кг/ц3; 6-90 кг/м3; 7-85 кг/м3;

- скорость вращения колеса вентилятора - 1420 об/мин.;

- 2860 <зб/мин.

частности, площадь поперечного сечения кассеты, наполненной угленом, составила 3*<с =7,756 • 10"а м^, толщина набивки кассеты - Л =0,03 м, ойций объем, заполняемый угленсм - V * = 2,3327 . Ю~3 м3.

Эффективность узла адсорбции определялась в производственных условиях путем форсированной подачи вредных компонентов реальных выхлопных газов в кассету с углековым слоем. Результаты испытаний приведены в табл.6.

Таблица 6

Результаты производственных испытаний угленового фильтра (в форсированном реяимэ)

1 ¡п/л Бремя Содержание вредных компонентов, мг'/м3

работы фильтра, до фильтра после фильтра

! мин. СО УО, альдегида СО УО, альдегида

I 1 ' 4 ! 5 |б I7 5 25 45 135 150 170 190 187 187 187 250 125 125. 187 55.4 50.5 63,3 40,0 34,0 36,0 44,0 4.5 43.2 15,2 6,8 5.6 4,5 4,4 43,7 43,7 43,7 50,0 - 42,4 41.5 40.6 14,6 14,8 14,6 8,2 9,4 11,0 10,0 1.4 ! 1,9 | 3.5 | 3.6 I 2,3 ! 1.8 | 1,6 ! 1

Весьма существенным дополнением к устройству для очистки воздушных потоков, подаваемых в кабину, является систзма панельного обогрева с целью компенсации радиационного охлаждения открытых поверхностей тела оператора.

Теплообмен человека с окружающей средой характеризуется выражением:

. Е - ' С^ • к -Гц«), 7) ж ■ ' . (27) :

,Си С г '- константы излучения поверхностей; к - ко?;станта.

( к я 1,38-10""^ Вт); 7~, , 7~> - температура поверхностей, между которыми имеет место теплообмен.

В кабинах горнотранспортного оборудования температура поверхностей (оконные проемы, стенки) в ряде случаев достигает весьма низких величин (-15° + -20^). Степень напева панелей с целью компенсации радиационного охлаждения ограничивается допустимой облученностью головы человека.-В качестве порогового значения инфракрасного облучения принимается величина, равная 27,9 Вт/ьг. Допустимая температура греющей поверхности с учетом пороговой величины облучения рассчитывается по формуле:

Ттс* - + ///, ,

где - средний угловой коэффициент лучистого теплообмена между обогревательной панелью и головой человека, зависящий от габаритов и расположения панели.

Величина определяется по формуле Г.Л.Поляка:

+ ¿О—*?- \ (28)

Укй +¿+1 о

где расстояние от центра головы человека до панели, м; ¿з^ , - соответственно длина и ширина излучающей поверхности панели, ы.

Цп,ея панельного обогрева кабин конструктивно "и практически воплощена путем использования так называемых слотермов, представля'ощях собой тонкий' токопроводчьтй слой специального материала, запрессованного между двумя листами термостойкого пластика. .

Массовое оснащение кабин экскаваторов на'карьерах комбината "Печснганикель" и Оленегорсгого ГОКа системами очистки воздуха и панельного обогрева способстроиало существенному

сокращению простудной заболеваемости машинистов, регистрация • частоты которой проводилась в течение двух зимних периодов.

■В частности, превышение частоты заболеваний машинистов, экскаваторов по сравнению с представителями других профессий снизилось до 4-6$.

3. ЭКЕКЦИОКНЫЙ ЭФФЕКТ И НОШАЛИЗАЦШ СОСТАВА АТМОСФЕРЫ В А2Г0ТРА1^П0РГНЫХ ТОННЕЛЯХ

/19, 20, 21, 28, 30, 35, 38, 43/

Известные и применяемые в настоящее время способы управления вентиляцией автодорожных тоннелей имеют ряд существенных недостатков: необходимость и сложность автоматического управления затворами при движении транспорта; невозможность активного воздействия на параметры ветровых потоков на входе и выходе из тоннеля; невозможность изменения скорости воздушного потока в тоннеле при отсутствии естественного его движения или несовпадения направлений ветра и оси тоннеля даче при использовании дополнительных устройств.

Поэтому появилась идея использования такого способа вентилирования тоннеля, при котором бы все эти недостатки не сказывались; кроме того, такой способ должен был до минимума свести и искусственное проветривание. Как показали проведенные исследования, в основе такого способа может быть использован эжекционный эффект, возникающий я действующий в зоне непосредственно за движущимся автомобилем.

До недавнего времени при проектировании вентиляция автодорожных тоннелей влияние зжекционного эффекта не учитывалось. Впервые внимание на этот эффект*было обращено при исследовании системы вентиляции Метехского тоннеля на Кавказе длиной около 1000 м. Наблюдения в тоннеле показали, что эжек- ' ционный эффект оказывает существенное влияние на воздухообмен, особенно при интенсивном движении автотранспорта, когда создается дополнительный воздушный поток по ходу дв:'~"ен,ля автотранспорта, перемещающийся за ним со скоростью, лревьгаавщей "

скорость искусственного вентиляционного потока.

Оценка влияния эжекционного эффекта на Метехском тоннеле производилась в те периода, когда выключалась искусственная вентиляция. С этой целью замерялись скорости ветра у входа в тоннель, скорости и расход потока в самом тоннеле, интервалы и скорость движения автотранспорта, концентрация, и дебит окиси углерода (СО), выбрасываемой с выхлопными газами. При проведении экспериментов ветер имел скорости от 0 до 5,0 м/с, преимущественно 2,0-2,5 м/с. Направление движения ветра изменялось от направления вдоль оси тоннеля до направления, перпендикулярного ей. Значения скорости воздуха в тоннеле брались усредненными, так как наблюдались пульсации воздушных струй из-за разности в габаритах машин и порывов ветра на поверхности. Очевидно, что пульсации воздушных струй определяли и импульсивный характер дебита СО.

По данным наблюдений отмечено! что устойчивое действие эжекционного эффекта имело место при одновременном движении трех и более автотранспортных средств. При интенсивном движении автомобилей по транспортным отсекам.тоннеля под действием эжекционного эффекта создается устойчивый воздушный поток со скоростью 2-3,5 м/с, что обеспечивает расход воздуха, равный 110-190 мэ/с и зависящий от скорости транспорта, интервала движения и габаритов транспортных .средств. Замечено, что зг.екционный эффект.при скоростях ветра на поверхности до 5,0 м/с обеспечивает в Метехском тоннеле напор вьете естественного (ветрового) и создает условия для воздухообмена в тоннеле. За весь период наблюдений при выключенной искусственной вентиляции санитарные кормы содержания СО в воздухе не были превышены (рис.5).

Поэтому возникла необходимость поддержания устойчивого воздушного потока, создаваемого'под действием названного выше эффекта, и использования его для проветривания тоннеля я дополнение или взамен искусственного вентилирования.

• Поставленная задача решалась на основе оценки расходного баланса при двкклчии воздушных потоков в тоннеле и опреде-

с

20 /б'. 10 $

а*

4

Сс.

С Л,г/ *

го

/5

/о

1

30

са.

За

■ а.

и

2 3 у. *

<$90

4 *

Я

Рис.5.

Расптзечеление СО по длине Ь Ыетехского тоннеля, а - лзвый отсек; б - Нравый отсек; — расчетная концентрация;

&1кткческая концентрация; О*- направление движения авто-тчрнспсгта: >-направление ветра на поверхности; • направ-

леТие дки-^нга воздуха в тоннеле; I, 1а и др. номера заторных станций.

лении на этой базе величины временного интервала между движущимися в тоннеле транспортными средствами. Расчетная методика при этом базируется на физическом моделировании, проверена натурными экспериментами и реализована на трех типах автодо- . рогсных тоннелей: с односторонним движением, с двусторонним движением, для подводных тоннелей.

Расходный баланс воздушных потоков в тоннеле с односторонним автомобильным движением складывается из естественного ветрового потока (расхода потока за счет эжекционного эффекта {(2э) в зонах за движущимися автомобилями и расхода от собственно поршневого эффекта при движении транспорта ( ¿2/?). Последние составляющие образуют местный воздушный поток (¿2*,), создаваемый за счет эжекционно-поршневого эффекта. Разность между 0.м и создает результирующий расход воздуха (£?/>), определяющий скорость его перемещения <2£) по тоннелю, то есть 0.м -

• • Для расчета 1Гр получена зависимость:

' Ьр* -м?/-¡Щ, (29)

где - местная скорость, определяемая величиной /2%/-абсолютная скорость ветра; - то же с учетом направления (со своим знаком); У - коэффициент заполнения поперечного се чения тоннеля автотранспортом; - поправочный коэффициент, характеризующий ослабление эжекционно-поршневого эффекта при одновременном движении нескольких автомобилей в одном ряду (определяется экспериментально); л - количество одновременно движущихся машин в ряду за единицу времени; - изменение давления в воздучйом потоке из-за деЯстиия скоростного напоре (собственно эжекциснный эффект); - скорость машин. •

' ШЖ ■ (30)

" о

где - плотность воздуха'; у - ускорение силы тяжести.

Очевидно, что тоннель будет эффективно проветриваться

при соблюдении условия: >! /V/, из которого можно опре-

делить необходимое число одновременно движущихся транспортных

средств (маш./мин.): ' • _

а также интервал движения между машинами ), обеспечи-

вавший устойчивый эжекционный эффект как основу эффективного проветривания тоннеля:

*- /г7/ -:--

Я > Лг и -2Г;-Г / (31)

(32)

Дяя расчетов согласно выражению (32) необходимо знать величину коэффициента Следует отметить, что эта величина непостоянна и зависит от интенсивности движения автотранспорт та. Для определения значений ^ проведены специальные исследования на физической модели тоннеля. При этой величина Й?

определялась в виде: • '

= \

где - значение местной скорости воздушного потока, полученное при экспериментальных измерениях, м/с; - расчетное значение местной скорости согласно выражению:

- ¿'•л (зз)

Значения и #»/«> значительно отличаются мевду собой по величине, так как Упр определяется для идеальных условий (то есть предполагается, что эжекционный эффект действует на всем поперечном сечении тоннеля). В действительности же этот эффект действует в пространстве, ограниченном сечением авто- , мобиля (что, как правило,:.на порядок меньше сечеши тоннеля), и ослабляется за счет притока воздуха из пространства Бокруг автотранспортного средства. Это и обусловило методику экспериментального определения 9* . Замеры значений местной ско- 7

рости воздушного потока производились в зонах, непосредственно примыкающих, к тыльным частям движущихся макетов автотранспортных средств, выполненных в масштабе 1:50. Основные измерения были проведены при скоростях движения макетов автомобилей, равных £,0; 2,5; 3,0 м/с. При движении с этими скоростями каждый отдельный макет имитировал одновременное движение нескольких транспортных средств, то есть моделировалось движение автотранспорта с различной интенсивностью. При этом главным критерием моделирования являлся критерий гомо-хронности:

^ ' ^ = ' -¿сич (34)

а-¿"л-У

где - скорости движения автомобилей соответствен-

но для натуры и модели, м/с; , -¿<ьч - время прохождения определенного расстояния автомобилями соответственно в натуре и на модели, с; , - размер автомобиля соответственно в натуре и в модели, м.

Определение величины % на модели тоннеля производилось при движении 1-6 макетов со скоростью 2,5 м/с, то есть определялся для интенсивности движения 8-48 машин одновременно. При этом для упрощения расчетов естественный ветровой поток в модели тоннеля не создавался (/'? = 0). С ростом интенсивности движения в пределах 5-50 маш./мин. величина поправочного коэффициента изменяемся по линейному закону: от 0,040 при движения одного макета, имитирующего 7-10 машин в натуре, до 0,022- при 6 макетах, то есть 42-60 машин в натуре,'рис .6).

Проверка расчетно-экспериментальной методики проводилась в условиях Метехского' автодорожного тоннеля (г.Тбилиси) при движении естественного ветрового потока во встречном и • попутном направлениях по отношению к направлению движения автотранспорта. Результаты проверки свидетельствуют о примени ¡ости и эффективности разработанного метода организации и управления проветриванием автодороаник тонкелзй с одеосто-

Рис.6. Зависимость величины поправочного коэффициента от числа транспортных средств в тоннеле.

Рис.7. Направление воздушных и транспортных потоков в тоннеле с двусторонним движением.

а

ронним движением за счет создания и поддержания эжекционного эффекта (ошибка расчетных данных составляет + 6%).

Сущность же метода состоит лишь в организации определенного режима движения в тоннеле, то есть определении необходимого интервала движения автотранспортных средств в зависимости от ихчисла и скорости. Например, при скорости движения в 60 км/ч колонны из 15-16 автомобилей временной интервал должен поддерживаться в пределах 3,5-4,0 с;при скорости 55 км/ч колонна из 20-22 машин должна иметь временной интервал меаду единичными автомобилями, равный 2,5-3 с; при 45 км/ч транспортные средства колонны из 13 машин должны следовать через 4,5 с друг от друга и т.д.

Подобное легко реализуется заданием светофору специаль-лой программы работы с помощью ЭШ или даже ручным регулированием движения на входе в тоннель.

В тоннеле с двухсторонним движением (рис.7) устойчивый эжекционный эффект поддерживается путем регулирования интенсивности движения автотранспортных средств как в попутном ветру,.так и встречное транспортных потоках. Встречные ветровому потоку транспортные средства направляют в тоннель с интенсивностью движения более слабой, чем в направлении, пспут-' ном ветру, при скорости перемещения не вьме скорости транспортных средств в попутном направлении.

Характерным параметром, определяющим эффективность проветривания тонноля с двухсторонним деикенкем; является ус-ред шнная скорость воздушного потока на выходе из тон-

неля: '

(зя

где - скорости местных воздушных потоков, образую-

щихся .в зонах за движущимся соответственно з попутном и .встречном направлениях транспортными средствами.

. Тоннель с двухсторонним.движением проветривается и этим процессом можно управлять в том случае, еслл I/>0, то

есть когда

if** -ггмл *З/Г4!>О .ш

или

3 <37)

При штилевой погоде проветривание тоннеля обеспечивается при • условии 2' MJ > ¡'/чз.

Выражения для скоростей местных воздушных потоков имеет

вид:

для попутного

^--v (lU< - ^jrp-); (38)'

для встречного

= /Хл - (У ' д^ткг ^ (39)

где i^cv , - коэффициенты ослабления эжекаионного эффекта в зависимости от интенсивности движения транспорта соответственно в попутаем и встречном относительно направления естественного ветрового потока направлениях; значения этих коэффициентов, экспериментально определенные на аэродинамическом стенде - модели тоннеля с двухсторонним движением, составляют 0,040-0,021 для интенсивности движения 8-48 мая./ми.-*; /а. - атмосферное давление; Гл , - изменение давления в зонах за движущимися автотранспортными средствами соответственно в попутном и встречном направлениях; 'Т-а - интенсивность движения машин соответственно в попутном и встречном направлениях.

Значения P»f и ГЪг зависят от скорости движения транспортных средств. При '¿Га. у -¿¿.р, = Р-щ и, следовательно,

где С - некоторая константа.

Сократив значения правых частей в выражениях (38) и (39) на С , подучил!:

откуда

Пг < . (40)

Коэффициент показывает соотношение интенсивностей движения в попутном и встречном относительно ветра направлениях и составляет Ус* = 0,53-0,97, в среднем =0,75.

Из выражения (31) следует, что при равенстве скоростей движения автотранспорта в тоннеле в обоих направлениях или, в общем случае, непревышении скорости автотранспорта, движущего- ся во встречном направлении, над скоростью движения в направлении попутном ветровому потоку, проветривание тоннеля по его длине'обеспечивается, если интенсивность движения встречного транспорта ниже интенсивности движения транспорта в попутном относительно ветра направлении, умноженной на соответствующий поправочной коэффициент. *

В качестве примера рассмотрим организацию управления проветриванием одного из действующих автодорожных тоннелей с двусторонним движением транспорта при различных скоростях ветра на входе 'в тоннель и различных скоростях движения автомобилей (например, 50 я 60 км/ч, или 13,9 и 15,7 к/с), а также при различных значениях интенсивности движения транспорта в направлении, попутном естественному ветровому потоку. При этом по заданным значениям интенсивности и скорости движения транспор-, та в попутном ветру направлении определим необходимую интен-. сквность движения во встречном направлении.

Результаты расчетов и экспериментов показывают, что все значения . и расчетные экспериментальные значения ус- •

рёдненных скоростей на выходе из тоннеля отличаются не более, ■ ''уйм на +7,5$. Это свидетельствует о применимости и высокой '

эффективности управления вентиляцией автодорожного тоннеля с двусторонним движением на основе использования эжекциояного эффекта, когда управление вентиляцией, сводится к организаций и управлению движением автотранспорта в двух встречных направлениях, что упрощает процесс поддержания воздухообмена в тоннеле и способствует повышения его эффективности. При этом процесс проветривания может быть реализован для двусторонних тоннелей лкбой протяженности и не зависит от направления ветровых потоков и их скорости, а также не требует специальных вентиляторных установок.

В настоящее время наблюдается развитие сети подводных тоннелей, призванных обеспечить устойчивое транспортное сообщение островных территорий с материками в любое время года, а также служащих для прокладки железнодорожных и метроли.-шй под реками, проливами и т.д. Эти транспортные артерии отличаются некоторой спецификой в организации проветривания в силу своего расположения ниже земной поверхности. Доступ в тоннель попутного (относительно направления движения автотранспорта) естественного ветрового потока затруднен, а встречный ветер может."опрокинуть" выходящий из тоннеля воздушный поток, созданный искусственной вентиляцией или действием эжекционно-лоршневого эффекта, и стать причиной'чрезмерного загазовыва-ния тоннельного пространства выбросами из двигателей автомобилей.

Б связи с тем, что в нашей стране относительно немного подводных тоннелей (таких, например, как Канонерский автодорожный тоннель в Санкт-Петербурге) и'они в значительно мере перегружены автотранспортом, натурные эксперименты в них трудно выполнимы. Поэтому изучение закономерностей организации в них воздухообмена требуемой интенсивности целесообразно проводить на моделях.

3 качестве модели такого тоннеля был изготовлен специальный аэродинамический стенд, имитирующий- проектирующийся . подводный тоннель из комплекса сооружений по защите Садкт-Пе-тербурга от наводнений. Модель была сооружена в полном reo-

метрическом подобии с проектируемым тоннелем в масштабе 1:50. На этой аэродинамической модели изучались различные схемы проветривания и динамика воздушных потоков при различных режимах вентиляции.

Данные, полученные при аэродинамическом моделировании, ^ проверялись в натуре на действующих тоннелях, в частности, на Канонерском тоннеле, где было обнаружено заметное влияние эжекционного эффекта, который не учитывался при проектировании новых подводных тоннелей. Однако, известные методики моделирования (без учета названного эффекта) использовать не удалось, и поэтому была разработана специальная расчотно-экс-пёриментальная методика, в которой главным критерием подобия являлся критерий гомохронности. Кроме того, в силу расположения входа в подводный тоннель ниже отметки нижней границы естественного ветрового потока, то есть, как уже отмечалось, ниже отметки земной поверхности, требовалось мЬделировать и воздушные потоки на входе в тоннель (в портальную зону) с , тем, чтобы определить степень снижения попутного естественного ветрового напора на входе, а также разработать технические средства гашения напора встречного ветрового потока.

При этом экспериментально установлено, что падение ветрового напора в свободном и заполненном тоннелях имеет практически прямолинейный характер при следующих абсолютных величинах: в свободном тоннеле - от 11,0 до 12,5%, в заполненном -от 48 до 56$.. '

Для снижения напора на вход в подводный тоннель встречного ветра разработан комплекс, предотвращающий опрокидывание эоздулного потока, вызванного действием эжекционного эффекта и выходящего вместе с транспортными средствами из тоннеля. Комплекс включает в себя створки-жалюзи, установленные по длине ремпы портала под углом 45° к зстречному ветровому потоку , с обеих сторон транспортного отсека, а также устройство в зи-де опрокинутых крыльев самолета, устанавливаемое перед входом в порт&л'подводного тоннеля (рис.8).

Это устройство состоит из взтрового заграждения, уста-

Рис.8. Схема установки ветровых отсекателей в зоне портала подводного тоннеля пр»1 скорости вотра вьие скорости потока из тоннеля ( /Щ> Щ ):

I - ветровое загвяясдение; 2 - предлортальная зона; 3 - ветровой отсекатель; " - наветренная поверхность ветровых отсекателей; 5 - тыльная выпуклая поверхность; ширина ветрового отсекателя

Рис.9. Зависимость коэффициента ослабления действия ветровых отсекателей от их числа гл..

новленного в предпортальной зоне тоннеля, и размещенных сверху над порталом двух-трех ветровых отсеиателей, установленных под углом 35-45° на внешней поверхности ветрового заграждения. Отсекатели выполнены выпуклыми в поперечном сечении в сторону ветрового заграждения, а их наветренная поверхность имеет кривизну, меньшую кривизны тыльной поверхности. Ветровой поток, набегая со скоростью на уходящую наклонно вниз предоортальную зону тоннеля, в верхней части этой зоны встречается с ветровыми отсекателями. При этом ветровой поток разделяется на потоки, омывающие ветровке отсекатели снизу и сверху. Так как тыльная поверхность ветровых отсекателей больше наветренной поверхности, то скорость омывающего потока у тыльной поверхности выше, чем у наветренной. Поэтоьу в зонах за отсекателями создается разряжение (эффект самолетного крыла), обусловленное возрастанием скорости воздушного потока 20> вблизи отсекателей, благодаря чему воздушные потоки (как ветровой, огибающий отсекатели снизу, так и выходящих из тоннеля под действием эжекционного эффекта при движении автотранспорта) устремляются в пространство за ветровыми отсекателями с некоторым напором и уходят в атмосферу.

Работа "Опрокинутых крыльев" моделировалась на аэродинамическом стенде. Исследование показало, что угол установки крыльев/определяется соотношением скоростей встречного ветра и скорости воздушного потока на выходе из тоннеля. При этом возмокны следующие варианты: скорость встречного ветра выше скорости потока на вьпсодё из тоннеля ( > '!■'г, где "2'г -скорость воздушного потока, выходящего из тоннеля); скорости ветра и потока на выходе равны (- 2г ); скорость встречного йегра много меньше скорости выходного потока /г).

Во всех вариантах угол установки крыльев-ветроотсекате-лей можно определить из выражения:

•г г -'мъ- 4 ^¿^ШиМй ■ (41)

где..^угол установки ветровых отсекателей, град; ~ без-

размерный коэффициент трения воздуха о стенки в зоне портала; ¿Р = 0,3*0,4; /п. - число ветровых отсекателей, шт.; £ - безразмерный коэффициент ослабления действия ветровых отсекателей, величину которого можно определить по графику рис.9; Н - скоростной напор воздушного потока вблизи ветровых отсекателей, м; - проекция'суммарной ширины ветровых отсекателей на направления движения ветра, м.

Оценку эффективности того или иного угла установки отсекателей можно произвести и по скорости потока , омывающего тыльные поверхности отсекателей: %, где £? - ускорение силы тяжести.

Расчет по приведенным формулам в зависимости от различных углов установки отсекателей (^=35°, 45°, 55°) и различных .соотношений скорости ветра ( =10, 15, 2.0 м/с) и скорости воздушного потока в тоннеле ( 3, 4,-5 м/с), когда первый вариант соотношений скоростей) показал, что оптимальным является угол стС =45°. .

Моделирование на стенде первого варианта (подтвердило данные приведенных расчетов и показало, что устрой- . ство для гашения встречного ветрового напора эффективно работает при угле установки Крыльев около 45°, когда воздушный поток на выходе из тоннеля, благодаря действию эжекционного • эффекта и комплексу для гашения ветрового напора, снижающему . этот напор до 50%, не "опрокидывается" и обеспечивает требуемую степень воздухообмена в подводном тоннеле.

Во втором случае, когда « знаменатель в формуле (41) будет стремиться к нулю а это значит, что

/сЯ «</<2 будет стремиться к бесконечности ( но так как синус любого угла нз может быть больше I, то угол г1с0°. Отсюда следует, что ветровые отсекатели в этом'варианте должны быть повернуты до горизонтального положения, а их тыльные (выпуклее поверхности доланы быть сверху,).

Для определения угла <=£ в третьем варианте соотношений скоростей (^ приняли скорость обтекания ветровчх отсекателей равной скорости ветра, то есть и рассчитали

' - 42 -

значения скоростного напора в зависимости от изменения угла Л.

Установлено, что при скоростях ветра,, меньших скорости воздушного потока на выходе из тоннеля, углы установки ветровых отсекателей следует регулировать в пределах 180°-45°.

В случае равенства скоростей встречного ветра и вьгходно--го воздушного потока наиболее эффективно гашение ветрового напора при опущенных (<^«180°) ветровых отсекателях, когда их выпуклая поверхность направлена вверх.

. 4. ТЕГМО-ЭЛЕКТРОФИЗИЩСКИЕ И ХШИЕСКИЕ СРЕДЗТМ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЙ ШЕРОСОВ В АТМОСФЕР/

/4 , 6, 10, 14, 15, 16, 17 , 23 , 29, 31, 39, 40 , 41, 43/

К числу токсичных компонентов в отработанных газах относятся альдегида, окислы углерода и азота, углеводорода, сажа и др.

В рабочих зонах карьеров общепринятыми способами обезвреживания газообразных соединений являются абсорбция, адсорбция и термическое окисление вредных компонентов, о чем . говорилось ранее. При этом термический способ в своей основе использует сжигание газообразных соединений, которые трансформируются в безвредные компоненты. В зависимости от исходных концентраций вредных веществ их смешивают с воздухом в специальных камерах с горелками или пропускают через слой катализатора (каталитическое сжигание).

Традиционные способы обезвреживания газообразных выбросов не находит широкого распространения в силу ряда существенных недостатков: большие габариты и массы установок; высокое аэродинамическое сопротивление фильтров очистки; ограниченное время непрерывной работы; использование в качзстге катализаторов дорогостоящих химических соединений и драгоцём-ных металлов; неоднородность я многообразие средств очистки и.ДР.

Из новых эффективных и надежных средств следует отметить низкотемпературный нагрев атмосферы карьеров, применение

электрических разрядов различного типа и химических устано-' вок высоких энергий.

Профилактическая защита воздушного пространства глубоких карьеров от массовых загрязнений требует оперативного , метода контроля состава атмосферы. Существенные недостатки применяемых в настоящее время методов контроля: длительность интервала времени от взятия пробы до получения результата; малая точность; необходимость отбора большого числа проб.

Интенсивное развитие лазерной техники позволило разработать метод дистанционного контроля состава атмосферы в больших объемах, к которым можно отнести карьерные пространства, на основе взаимодействия мощного светового импульса с компонентами возд/шнсй среда.

Лазерное зондирование показало своп надежность при оперативной регистрации распределения' примесей по всему объему карьера; расположения зон концентрации вредных примесей; границ инверсионных слоев; особенностей формирования внутри-карьерных инверсий и зон загрязнения атмосферы; интенсивности распространения загрязнений от действующих источников.

Тепловой метод воздействия на атмосферу глубоких карьеров осуществляется за счет сгорания горючего и образования высоконагретых газообразных продуктов, поднимающихся в верхние слои атмосферы и уносящих с собой и другие газообразные примеси. Однако степень использования тепловой энергии остается весьма низкой, поскольку главная ее доля идет на перемещение "чистого" воздуха в верхние зоны карьера и за его пределы.

Наблюдение за -зшосом вредных примесей из карьерного пространства за счет перегрева одного из бортов солнечной радиацией показали возможность использования и низкотемпера-турного.нагрева атмосферы на значительной площади карьера для интенсификации воздухообмена при устойчивых состояниях атмосферы (Н.З.Битколов).

Низкотемпературный нагрев атмосферы карьера реализуется с помощью электронагрева сстки мэ нихромовей проволоки диаметром 0,6 мм с ячейкой 5x5 мм. Сетка выполняется я рлде ,

полосы шириной I м и длиной до 300 м, состоящей из трех секций. Имеется два варианта установки сетки: горизонтальный (по дну карьера) и наклонный (с уступа на уступ). Уровень мощности - 750 кВт. •

Технические результаты использования сеток: температура нагрева 48-6043 при температуре воздуха - 2,0°С; перепад температур на уровне 0,5 м от сетки составляет 10-12^; предельные отметки поднятия потока: на горизонтальной установке 79м, наклонной - 118 м; расход транспортируемого из призменой зоны воздуха достигает 1240 м3/с.

Положительной особенностью электронагревательного устройства является то, что при его эксплуатации из приземной зоны транспортируется непосредственно воздух, а не продукты горения. Это позволяет более полно использовать тепловую энергий для интенсификации воздухообмена, при этом никаких дополнительных вредных примесей не возникает.

Приведенный вариант низкотемпературного нагрева атмосферы приземного слоя карьера позволяет, например, для условий йдановского карьера, управлять вертикальным температурным градиентом (так как между ним и концентрацией вредных примесей отмечена определенная корреляционная связь) при мощности устройства 6000-8ооо кВт на площади сетки 1500-2000 м^.

Кроме иагрепа, энергию электрического тока могло использовать и непосредственно для обезвреживания вредных примесей в особых'физико-химических процессах. 3 этом случае газовоздушная смесь включается в электрическую цепь, что вызывает появление в ней электрического разряда, активизирующего химические реакции в газах.

Е зависимости от условий различают следующие типы элек-трораэрлдов: пробойные (искровой, дуговой); непробойные (тлеющий» коронный, барьерный); высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ) безэлектродные разряды, создающие плазму.

Анализ различных процессов образования плазмы показал/ что для обезвреживания выхлопных газов ДЕС и других газообразных примесей в атмосфере карьеров и автотранспортных тон-

нелей, в силу действия различных факторов, реально приемлем барьерный разряд, о чем свидетельствует ряд отечественных и зарубежных работ, а также результаты исследований в ЛГИ.и Институте экологии и охраны труда.

На практике барьерный разряд осуществляется следующим образом. При подаче высокого напряжения от источника питания на электроды имеет место поляризация диэлектрических барьеров, на обращенных внутрь поверхностях которых возникают поверхностные заряды, совпадающие по знаку с зарядом проводящей ток пластины. При этом к слою газа между барьерами (диэлектриками) прикладывается разность потенциалов, пропорциональная напряжении на пластинах* Рост внешнего напряжения вызывает повышение разности потенциалов, которая в определенный момент времени может превысить диэлектрическую прочность газового промежутка, что вызывает пробой газа. Между барьера- ' ми возникает большое число микроскопических разрядов, нейтрализующих некоторую часть зарядов на участках внутренних поверхностей барьеров. Разность потенциалов на границах газового промежутка быстро снижается (микросекунды), после чего прекращается течение тока через разрядный промежуток.

Характер протекающих в зоне электрического разряда химических процессов определяется давлением и свойствами плазмы (иэотермичностью или неизотермичностыо). Так как при им- . пульсном (искровом) микроразряде заряженные частицы достигают высоких энергий, то развиваются и очень высокие темпера-' -туры, вследствие чего имеет место сильное деструктивное действие, разрушающее молекулы газа на радикалы и свободные ато~. ыы, которые, попадая в газовую среду с низкой температурой, вызывают новую серию реакций, что открывает широкие возможности для практического использования барьерного разряда при обезвреживании вредных и токсичных газообразных соединений.

Обезвреживающее электрсразрядное устройство состоит из двух основах узлов: электроразрядного блока и блока электропитания (преобразователь частоты, высоковольный трансформатор, КИП). Электроразрядкый блок можно монтировать в различ-

ные вентиляционные системы.

Эффективность воздействия барьерного разряда на токсичные и вредные газообразные соединения определяется выражением: где 2 - эффективность обезвреживания, %; С0, Сх - концентрации примесей в воздухе соответственно до и после разрядного блока, мг/м3.

В результате опытно-конструкторских работ получеьы два рабочих варианта разрядных блоков, отличающихся длиной разрядной зоны (НО и 450 мм). При этом рабочее напряжение равно 8-10 кВ, частота тока - 1,5-3,5 кГц.

Эффект обезвреживания формальдегидов в этой установке составляет 77,1-96,0% при концентрации их в воздухе соответственно 49,6-19,3 мг/м3, для бензола эффект достигает 89,097,0% при концентрации его от 52,7 до 150,0 мг/м3. Несколько более низкая эффективность обезвреживания получена для окиси углерода (СО): 40,0-68,8% при начальной концентрации 500-13 мг/м3.

В случае нейтрализации ксилола (концентрация 22-188 мг/м3) и сероводорода (22-1440 мг/м3) достигнут эффект, близ. кий к 100%. Все это подтверждает высокую эффективность и перспективность использования барьерного разряда для очистки вентиляционных и другого рода газообразных выбросов. Этому способствует относительная простота и надежность конструкции барьерного разрядника, а также возможность включения его в ' любую вентиляционную систему.

Высокий оффект достигнут и при обезвреживании выхлопных газов ДЕС: дьшность снижается на 66%, содержание окислов азота - на 75-95%.

Способы очистки, и обезвреживания газообразных выбросов горнорудных и транспортных предприятий, основанные на использовании технологий химии высоких энергий, включают в себя плазмохимические, фотохимические и радиационно-химические методе. Общность их состоит в том, что в очистные системы вводится энергия, значительно большая, чем это необходимо для последующих наиболее энергоемких процессов, и энергия подво-

дится не в виде тепла, а посредством электронного, ионного, атомного, молекулярного, фотонного ударов, наложением электрического и магнитного полей. В результате образуются термодинамически неравновесные концентрации высокоактивных частиц (электронов, ионов, возбужденных молекул), что приводит к изменению характера протекания процессов по сравнению с обычной тепловой химией.

Наибольшее число попыток использования методов химии высоких энергий откосится к очистке газообразных отходов предприятий (дымовых и выхлопных газов, выбросов химических и биохимических производств), а также некоторых природных источ- ' ников. Наибольшая доля этих выбросов образуется при эксплуатации транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания (76% £02, 55$ СО, 30% углеводородов).

3 общем виде процесс очистки газообразных выбросов методами химии высоких энергий складывается из следующих операций (на примере очистки дымовых или выхлопных газов от оксидов серы и азота):

- отделение (фильтрация) твердых частиц и охлаждение газов до 60-120°С;

- введение в поток определенного количества Л/ Нэ;

- обработка газов в камере реактора источника возбуждения (направление электронные пучки, импульсный коронный разряд и т.п.);

- удаление твердах продуктов реакции (нитратов и сульфатов аммония) с помощью электрических или механических фильтров.

основные вывода

В работе изложены научно обоснованные технические решения актуальной проблемы нормализации состава атмосферы на горных выработках большого объема.

Основные результата исследований и технических рллрабо-

ток заключаются в следующем:

1. Разработана концепция максимального использования природных и технологических ресурсов для нормализации атмосферы на рабочих местах в карьерах и в автотранспортных тоннелях с целью снижения затрат на проведение соответствующих мероприятий.

2. Определена траектория безотрывного течения потока воздуха по борту карьера в виде кривой, включающей в себя три характерных участка: верхний, нижний, отличающиеся большой шириной и малой высотой уступов, и средний с углом откоса, определяющимся предельной скоростью отрыва потока с борта, для расчета которого получена аналитическая зависимость.

3. Установлено, что безотрывность обтекания борта карьера естественным потоком зависит от скорости ветра на входе в карьерное пространство, от меняющегося соотношения высоты и ширины уступа, глубины карьера.

4. Профиль борта при безотрывном обтекании формируется из трех участков: выпуклого верхнего, характеризующегося убыванием ширины уступов и возрастанием их высоты, вогнутого нижнего, где ширина уступов возрастает и высота убывает, и центрального, котором линия падения по бровкам уступов наклонена под углом, соответствующим углу срыва ютока в конце верхнего участка.

5. Экспериментально на стенде и в натурных условиях подтверждена теоретическая зависимость для обеспечения безотрывного обтекания борта карьера на отдельных его участках при частичном аэродинамическом профилировании дугами окружности с ошибкой + 13%.

6. Выявлена линейная закономерность изменения аэродинамического сопротивления узла адсорбции фильтровектиляционной установки от плотности набивки при различней длине адсорбирующего волокна. В то же время аэродинамическое сопротивление этого узла нелинейно зависит от величины относительного заполнения адсорбентом фильтрующего элемента. Применение фильтровентиляционных установок снижает запыленность кабин

горнотранспортного оборудования до санитарных норм.

7. Основные вредные компоненты в выхлопных газах в фильтровентиляционной установке с угленовым узлом адсорбции ■обезвреживаются с эффективностью: ЯО^ - 76,3%; СО - 74,3/», альдегиды - 60,5% при средневзвешенном исчислении по времени прокачки через узел адсорбции, что обеспечивает санитарные нормы по содержанию этих компонентов в кабинах горно-' транспортного оборудования.

8. Установлено, что при интенсивном движении автотранспортных средств по автодорожным тоннелям под действием эжек-ционного эффекта создается устойчивый воздушный поток со скоростью 2-7 м/с, обеспечивающий расход воздуха до"П0-190, м3/с и.зависящий от скорости, интервала движения и габаритов транспортных средств..При этом доказано, что при скоростях встречного ветра на поверхности до 5 м/с эжекционный эффект создает условия .для обеспечения напора воздушного потока в тоннеле выше естественного и, следовательно, хороший воздухообмен в транспортных тоннелях. ,. »

9. Для обеспечения устойчивой вентиляции автодорожного тоннеля с односторонним движением за счет создания эжекцион-ного эффекта разработана расчетная методика, позволяющая определять оптимальный временной интервал движения, зависящий от соотношения скоростей ветрового потока и.автотранспортных средств и степени заполнения поперечного сечения тоннеля транспортом. Экспериментально подтверждено, что погрешность расчетов по этой методике не превышает +6%.

10. Для управления вентиляцией автодорожных тоннелей с двухсторонним движением на основе использования эжекционно-го эффекта предложены расчетные зависимости,"учитывающие . скорости ветрового потока, а также соотношение скоростей', транспорта в попутном (по отношению к ветру) и обратном.направлениях в пределах 0,53-0,97,в среднем 0,75; погрешность расчетов по этой методике составляет 3,7+7,5%. .

11. Эффективное проветривание подводных тоннелей с использованием эжекциокного эффекта определяется, кроме рацио-

нального соотношения скоростей транспорта и ветра, оснащением входной зоны в тоннель специальными устройствами (створ- ' ками-жалюзи и отсекателями ветра), регулирующими естественный "напор воздушного потока.

12. Требуемая эффективность регулирования естественного напора воздушного потока во входной части подводного тоннеля обеспечивается изменением угла установки ветровых отсекателей в форме самолетного крыла в пределах 45-180° в зависимости от соотношения скоростей ветра на 'входе в тоннель и встречного воздушного потока, выходящего из тоннеля. При этом установлено, что наибольший эффект достигается в случае одновременной работы не более трех отсекателей.

13. Лабораторные исследования по применению барьерного разряда звуковой частоты по разрушению и окислению модельных смесей (воздух, формальдегид, бензол, окись углерода) показали их высокую эффективность (более 90$).

14. Предлагаемый способ борьбы эффективен в широком диапазоне исходных концентраций одиночных моновредностей и их . комбинаций, а также не зависит от температуры газа воздушной смеси в пределах от 15 до 200°С.

15. Результаты лабораторных исследований позволили рекомендовать предлагаемый метод для нейтрализации выхлопных газов ДВС. Стендовые испытания дизельного двигателя РН-8 подтвердили перспективность данного метода для борьбы с выхлопными газами и сажей автомашин, работающих в карьерах и тоннелях.

16. Для' нормализации атмосферы карьеров вблизи рабочих зон предложен низкотемпературный электронагрев, обеспечивающий использование тепловой энергии мля удаления вредных примесей на площадях, превышающих поверхность тепловой сетки в 1,3-1,5 раза, без привноса дополнительных вредных примесей с эффективностью 0,8 м3/с воздушной массы с I г площади прогрева на высоту более 70 м. Метод отличается бесшумностью, оперативность» и отсутствием сжигаемых материалов. Наибольшая эффективность метода достигается при наклонном расположении

)

тепловой сетки на уступах карьера.

СГОЕОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДОКЛАДА.

1. О методе низкотемпературного нагрева атмосферы при управлении воздухообменом в карьерах. - В сб.: Теория и практика работы карьеров Заполярья. - Апатиты: К35АН, 1974. - С.217-219 (соавторы Ю.В.Гуль, Г.И.Косарев, И.П.Тимаков).

2. Н разработке оптимального профиля карьерного пространства из условий эффективной естественной аэрации. - Там же. - С.219 (соавтор Ю.В.Гуль).

3. О целесообразности создания оптимального профиля бортов карьеров с целью их эффективной аэрации. - В сб.: Проблемы охраны труда. Тезисы докл. на П Всесоюзной межвузовской конференции. - Казань, 1974. - С.305 (соавтор Ю.В.Гуль).

4. Лазерное зондирование атмосферы карьеров. //Безопасность труда в промышленности, 1975, № 5. - С.41-42 (соавторы Ю.В.Гуль, Б.В.Кауль, С.Н.Зверьков и др.).

5. Экспериментальная проверка усиления естественной аэрации карьеров путем формирования плавных аэродинамических профилей бортов. - Тр.ГТО, вып.359.- Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - С.155-157.

6. Перспективы использования методов лазерного зондирования атмосферы для контроля степени загрязнения воздушных бассейнов в карьерных пространствах. - В сб.: Вентиляция шахт и рудников, вып.2. - Л.: ЛГИ, 1975. - С.143-147 (соавторы Ю.В. 1Уль, Б.В.Кауль, О.Н.Краснов и др.).

• 7. Теоретическое исследование движения воздуха по борту карьера. - В сб.: Вентиляция шахт и рудников', вып.З. - Л.: : ЛГИ, 1976, - С.78-85. \ "■■■'.;. / ;>

8. Вентиляция кабин машинистов экскаваторов в условиях Севера. - Там же. - С.99-101 (соавторы А.А.Цейтлин, В.Г.Коваленко) . ' ДЛ'ДД'/ч/^Дл'Д

9. Моделирование процесса безотршноте обтекания борта /

карьера естественным потоком."- В сб.: Вентиляция шах* и руд-

ников, вып.5. - Л.:.ЛГИ, 1978. - С.93-95.

. 10. О возможности нейтрализации выхлопных газов ДВО с помощью барьерного разряда. - В сб.: Физико-технические про-, блемы управления воздухообменом в горных выработках больших объемов. Тезисы докл.на П-ой научно-технической конференции. - Таллин, 1979. - С.66 (соавторы А.А.Дементьев» В.Л.Федоров, В.С.Гамма'л и др.).

11. Результаты экспериментального изучения интенсификации естественного воздухообмена в карьерах при аэродинамическом профилировании бортов. - Там же. - С.77-78 (соавтор Ю.В.Гуль).

12. Устройство для отбора проб пыли из -воздуха. Авт.св. },'> 793532. - Б.И., 1981, №3. - С.54 (соавтор Р.Я.Вассель).

13. Способ проветривания камер. Авт.св.?!5 829970. - Б.И., 1931, 18. - С.54 (соавторы И.И.Медведев, А.С.Барыяев, А.Г. Олисевский и др.).

14. Способ очистки выхлопных газов от альдегидов. Авт. св.№ 923580. - В.И., 1982, >:» 16. - С.37 (соавторы А.А.Делен-тьсв* Л» К.Горшков, Б.Н.Попов и др.). ■

15. Способ очистки твердых продуктов от карбрнила никеля. Авт.св.» &7054. - Б.Л., 1982, №28. - С.21 (соавторы А.А.Дементьев, И.М.Гинзбург).

16. Стендовые испытания по обезвреживания выхлопных газов дизельного двигателя. - В сб.: Охрана труда и природной среды при добыче и обогащения полезных ископаемых. Тезисы доклада на научно-техн.конференции. - Таллин, 1982. - С.54 (соавторы А.А.Дементьев, А.А.Ионин, З.С.Гаммал).

17. Способ очистки газов от сажи. Авт.св.Р 986474. -Е.И., 1983, № I. - С.54-55 (соавторы А.А.Дементьев, И.И.Медведев, А.А.Ионин).

18. К вопросу интенсификации воздухообмена в карьерах. //Изв.вузов. Горный журнал, 1983, № 2. - С.142 (соавтор Ю.В. Адаменко). '

19. Результаты обследования Тбилисского автодорожного тоннеля. - В сб.: Физико-технические проблемг управления

воздухообменом в горных выработках больших объемов. Тезисы доклада на Всесоюзном научно-техническом' симпозиуме< - Кохтла-Ярве, 1983. - С.92 (соавторы В.Г.Беллад, В.И.Фомичев, И.И.Никольский и др.).

20. Устройство для проветривания тоннелей. Авт.св.

№ 1122832. - Б.И., 1984, № 41. - С.71-72 (соавторы В.И.Фомичев, В.Д.Куприянов, С.А.Павлов и др.).

21. Способ управления вентиляцией автодорожных тоннелей с односторонним движением транспортных средств, ^вт.св.

№ 1141204. - Б.И., 1985, № 7. - С.107 (соавторы Л.К.Горшков, И.И.Медведев, В.Г.Беллад и др.).

22. Интенсификация естественного воздухообмена в карьерах комбината "Печенганикель". - В сб.: Теоретические и прикладные вопросы воздухообмена в глубоких карьерах. Тезисы доклада на Всесоюзной конференции. - Апатиты: КФАН СССР, 1985. - С.71 (соавторы Г.И.Саблин, В.Г.Беллад).

. 23. Измерение удельной энергии при обезвреживании вентиляционных газовых выбросов в низкотемпературной Плазме барьерного разряда. - В сб.: Вентиляция ыахт и рудников. -Л.: ЛГИ,'1985. - С.Ш (соавторы В.С.Гаммал, А.А.Дементьев,

A.А.Ионин).

24. Способ профилирования Сортов карьера. Авт.св.

№ 1219415. - Б.И., 1986, № 15. - С.54-56 (соавторы В.ВЛУль, Г.И.Саблин, А.Ф.Раков).

25.'Теоретические и экспериментальные результаты исследований проветривания воронкообразных карьеров. - В сб.: Проблемы охраны труда. Тезисы доклада на У Всесоюзной конференции. - Рубежное, 198Б. - С.32 (соавторы Ю.В.Гуль, В.Г. Беллад).

26.*Нормы технологического проектирования горнорудных предприятий цветной'металлургии с открытым способом разработки (В?1ГП - 35-86): Научно-методическое пособие. - Свердловск: Минцветмет СССР, 1986. - С.47 (соавторы Ю.З.Гуль,

B.Г.Беллад,.Н.Й.Волков).

• 27. Способ профилирования бортов карьера: Проспект ВДНХ

СССР. - Л.: ЛГИ, 1986. - 4 с. (соавторы Ю.В.Гуль, В.Г.Бел-лад, Г.И.Саблин).

28. Способ управления вентиляцией транспортних тоннелей с двухсторонним движением транспортных средств. Авт.св.

» 1312182. - Б.И., 1987. » 19. - С.122 (соавторы Л.К.Горшков И.А.федяева,В.И.Фомичев).

29. Устройство для обезвреживания вентиляционных и технологических выбросов от токсичных газообразных веществ. -Авт.св.1352075. - Б.И., 1987, $ 42. - С.57 (соавторы A.A. Дементьев, И.И.Медведев, А.А.Ионин и др.).

30. Управление вентиляцией автодорожного тоннеля с односторонним двюкением. - В сб.: Вентиляция шахт и рудников.

- Л.: ЛГИ, 1987, - С.100-106 (соавтор Л.К.Горшков).

31. Применение низкотемпературной плазмы в средствах зе щиты среды обитания человека. - В сб.: Чистота и микрокли-мат-88. Тезисы доклада на 2-ой научно-технической конференции. - M., 1988. - С.8 (соавторы А.А.Дементьев, А.А.Ионин,

B.С.Гаммал).

32. Фидьтровентиляционная установка. - В сб.: Техноло-

, гия подземной разработки калийных месторождений. - Пермь: Iii литехнич.институт, 1988. - С.9Й (соавторы А.С.Барышев, Ю.В. 1Уль, О.Л.Васильев).

33. Совершенствование проветривания тупиковых выработок. - В сб.: Вентиляция шахт и рудников. - Л.: ЛГИ, 1988'.

C.76 (соавторы А.С.Барышев, О.Е.Демин).

34. Способ проветривания камеры калийного рудника. Авт св.» I42I875. - Б.И., 1988,. № 33. - С.71 (соавторы И.И.Мед-зедев, А.С.Барышев, О.Л.Васильев и др.).

35. Устройство для проветривания подземных тоннелей с односторонним движением. Авт.св.$ 144335. - Б.И., 1988, №47. - С.160 (соавторы Л.К.Горшков, И.И.Медведев, В.И.Фоми

. чев и др.).

36. Фильтровентиляционная установка. Авт.св.№ I47097I.

- Б.И., 1989, № 13. - С.72 (соавторы И.И.Медведев, А.С.Барышев, Ю.В.Гуль и др.).

37. Устройство для проветривания карьеров. Авт.св. 1488617. - Б.И., 1989, »23. - С.72 (соавторы Ю.В.Гуль,

.С.Барышев, Г.И.Саблин и др.).

38. 70 программ для программируемых калькуляторов по удничной аэрологии. - М.: Кедра, 1990. - 91 с. (соавтор .Я.Вассель).

39. Способ очистки сточных вод от тетракарбонила никеля. вт.св.Ю 1617517. - Б.И., 1991, № 6. - С.72.

40. Обезвреживание газообразных выбросов. - Тезисы док-ада на Международном симпозиуме по экологии. - Сиэтл, США, 991. - С.44.

41. Снижение загазованности атмосферы карьеров. - В кн.: эрология карьеров. - М.: Недра, 1992. - СЛ29-144 (соавтор ..С.Барышев).

42. Нормализация атмосферы горнорудных предприятий. -I.: Недра, 1993. - 320 с.