2. Повышение эффективности искусственного формирования в атмосфере карьеров аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов с применением генераторов осадков на базе турбовинтовых двигателей (ТВД) достигается за счет оптимальных параметров входного коллектора и кожуха (насадка), применения конструктивных элементов и устройств – входных водораспылительных контуров, гидравлических бесфорсуночных сопел, газовыводящих патрубков и систем – шумоглушения, сканирования струй и регулирования их степени неизотермичности.
3. Пылегазовое облако (ПГО) формируется и поднимается как изотропный осесимметричный термик («пузырь») до уровня конвекции zК за время tК. При этом изменение температурного перегрева, скорости и времени подъема описываются соответственно – линейно‑гиперболической, тригонометрически‑гипер-болической и тригонометрической зависимостями. После уровня конвекции увеличение относительного радиуса и уменьшение относительной концентрации примесей во времени характеризуются соответственно параболической и гиперболической зависимостями.
4. За счет предварительной обработки зоны взрыва и последующего активного воздействия на ПГО многофазных струй турбовентиляторов в атмосфере карьера и облаке возникает инверсия, предотвращающая выход облака за пределы карьера и обеспечивающая условия для активного его рассеяния и подавления.
Научная новизна работы заключается в:
– теоретическом обосновании параметров конструктивных элементов и устройств мощных средств пылегазоподавления;
– обосновании комплекса средств при искусственном формировании рациональных аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов для нормализации состава атмосферы карьеров;
– разработке на основе лабораторных исследований и промышленных испытаний эффективных способов интенсификации искусственного воздухообмена в атмосфере карьеров;
– установлении новых закономерностей процессов формирования, развития и распада ПГО на базе разработанных теоретических основ аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих при массовых взрывах;
– разработке теоретических основ аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих в атмосфере карьеров и ПГО при формировании, развитии и рассеянии последнего во влажной стратифицированной атмосфере;
– разработке аналитических способов расчета параметров облака, зон возможного загрязнения (ЗВЗ) и оценки эффективности воздействия на подавление ПГО многофазных струй.
Методы исследования. При выполнении работы использован комплекс методов, включающий: анализ и обобщение ранее выполненных исследований по проблеме; лабораторные и промышленные эксперименты; приборные и инструментальные измерения; математическое моделирование, вычислительная математика; объемное физическое моделирование при исследовании параметров струй и процессов искусственного воздухообмена; опытно-промышленные испытания средств и систем всесезонного пылегазоподавления.
Личный вклад автора заключается в:
– обосновании параметров конструктивных элементов и устройств мощных средств пылегазоподавления, обеспечивающих улучшение аэрогазодинамических и санитарно‑гигиенических характеристик;
– разработке и обосновании новой технологии тепломассообменных процессов с применением перемещающихся в карьерном пространстве турбулентных струй;
– разработке аналитических зависимостей для расчета дефицита энергии неустойчивости атмосферы карьеров при температурных инверсиях;
– разработке теоретических основ процессов формирования, развития и рассеяния ПГО при массовых взрывах в карьерах;
– разработке теоретических основ процессов развития ПГО во влажной стратифицированной атмосфере карьеров и активного подавления облака с применением многофазных струй;
– непосредственном участии в разработке, внедрении и промышленных испытаниях средств и систем всесезонного пылегазоподавления на карьерах Урала, Казахстана, Средней Азии и Забайкалья.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается соответствием и непротиворечивостью теоретических выводов фундаментальным законам физики; достаточно высокой степенью сходимости (85%) результатов лабораторных и промышленных экспериментов по разрушению температурных инверсий; представительным объемом лабораторных экспериментов и промышленных испытаний средств искусственного воздухообмена и пылегазоподавления на карьерах; разработкой теоретических основ аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих при массовых взрывах.
Научная значимость работы заключается в систематизации, обобщении и развитии научных исследований в области аэрологии карьеров, рудничной аэрогазодинамики, горной теплофизики и разработке на этой основе научной методологии экологически-оптимального управления пылегазовым и климатическим режимами в атмосфере карьеров с целью обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий и снижения вредного воздействия открытых горных работ на окружающую среду.
Практическое значение работы состоит в обосновании рациональных условий применения средств искусственного воздухообмена и подавления вредных примесей в атмосфере глубоких карьеров; технико-экономическом обосновании выбора типа привода карьерных вентиляторов; разработке аэродинамических схем и конструкций карьерных вентиляторов-оросителей на базе ТВД; разработке конструкций устройств для генерирования многофазных струй и твердых осадков; разработке и внедрении в производство средств и систем всесезонного пылегазоподавления; разработке и испытании в промышленных условиях способов интенсификации искусственного воздухообмена и подавления пылегазового облака с помощью многофазных струй; разработке теоретических основ для расчета пераметров ПГО и зон возможного загрязнения (ЗВЗ).
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Результаты исследований доведены до промышленного применения и вошли в проекты реконструкции карьеров трубка "Мир" (1980), Тейского (1986), Оленегорского (1984, 1990), Качарского (1990), Костомукшского (1992) ГОКов.
Средства и системы всесезонного пылегазоподавления прошли промыш-ленные испытания на карьерах Урала (ГБРУ, НТМК, комбинат «Ураласбест»), Казахстана (ЦГХК), Средней Азии (НГМК, карьер «Мурунтау») и Забайкалья (ПГХК и ЗабГОК).
Внедрение систем всесезонного пылегазоподавления на карьерах Целинного (ЦГХК) и Приаргунского горно-химических комбинатов позволило получить годовой экономический эффект 330 тыс. руб. (в ценах 1990 г.).
Апробация работы. Основные положения диссертации и ее результаты докладывались и получили одобрение на технических совещаниях институтов Гипроруда, ВНИПИпромтехнология, Уралгипроруда, ВНИИпроектасбест, ВНИИБТГ, всесоюзных научных конференциях и совещаниях по проблемам аэрологии карьеров и охраны труда «Физико-технические проблемы управления воздухообменом в горных выработках больших объемов» (1976, 1979, 1983 гг.), «Проблемы аэрологии современных горнодобывающих предприятий» (1980), «Теоретические и прикладные вопросы воздухообмена в глубоких карьерах» (1985), «Эффективные технологии, способы и средства, обеспечивающие современные требования к экологии при разработке месторождений полезных ископаемых» (1990), Международном симпозиуме «Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций» (1995), Международной конференции «Горные науки на рубеже XXI века» (1997), «Международной конференции по открытым и подземным горным работам» (1998), Международной конференции «Проблемы геотехнологии и недроведения» (1998), на второй международной конференции «Ресурсо-воспроизводящие малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (2003), ежегодных конференциях «Неделя горняка» (1997–2008 гг.).
Результаты разработок экспонировались на ВДНХ СССР и были отмечены тремя бронзовыми медалями. Внедрение технических решений отмечено знаком «Изобретатель СССР».
Диссертация обобщает разработки плановых научных исследований ИГД УрО РАН (ИГД МЧМ СССР), выполненных с 1970 по 2008 гг.
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 115 печатных работах: 95 статей, в том числе 21 – в научных изданиях, входящих в Перечень ВАК, одна монография, 18 авторских свидетельств на изобретения, один патент РФ.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из 6 глав, изложенных на 355 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, 87 рисунков и список литературы из 221 наименования.
Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность докторам технических наук , , кандидатам наук , , ; инженерам , , за помощь при проведении исследований и подготовке к диссертации к защите.
Основное содержание работы
1. Современное состояние исследований по проблеме нормализации
атмосферы глубоких карьеров
Технологические процессы на карьерах характеризуются интенсивным выделением вредных примесей, загрязняющих как атмосферу карьера, так и окружающую среду.
Одним из основных источников мгновенного выделения в атмосферу карьеров пыли и вредных газов являются массовые взрывы. Количество одновременно взрываемых ВВ в рудных карьерах колеблется от 200 до 1000 т и более. При производстве массовых взрывов концентрация вредных примесей как в облаке, так и в атмосфере карьера, а также в горной массе достигает значительных величин. Удельный выброс пыли в пылегазовое облако достигает 0,027-0,17 кг/м3 горной массы; 63-80% осевшей в карьере пыли имеет дисперсность менее 1-4 мкм. Количество образовавшейся пыли и её дисперсность изменяются в широких пределах и зависят в основном от типа и крепости горных пород, степени их обводнённости, удельного расхода ВВ и др.
Важнейшими климатообразующими факторами, определяющими санитарно-гигиеническое состояние атмосферы карьеров, являются радиационный и ветровой режимы районов расположения, а также синоптическая обстановка.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
