Республики узбекистан алмалыкский филиал ташкентского государственного технического университета имени ислама каримова кафедра «горное дело»

Лекция- 8.
ПРОВЕТРИВАНИЕ КАРЬЕРОВ ЭНЕРГИЕЙ ВЕТРА

Общие сведения.

Как было сказано выше, все многообразие проявления законов движения воздуха в карьерах и формирующих эти движения естественных сил можно свести к нескольким основным схемам, называемым схемами проветривания карьеров. Под схемой про­ветривания карьеров словесно понимают графическое или анали­тическое описание усредненных во времени процессов движения воздуха и выноса вредностей из карьера воздушными потоками. Усреднение во времени этих процессов позволяет отступить от кратковременных, случайных состояний атмосферы и рассматри­вать лишь устойчивые, длительно существующие движения. Мож­но выделить четыре основные схемы проветривания: прямоточную, рециркуляционную, конвективную и инверсионную, причем пер­вые две формируются главным образом за счет энергии ветра, а две последние — за счет энергии термических сил. В настоящей главе рассматривается прямоточная и рециркуляционная схемы, которые возникают при достаточно большой энергии ветра, господ­ствующего на поверхности.
При высокой энергии (скорости) ветра возникновение прямоточной или рециркуляционной схемы провет­ривания зависит в основном от геометрии (угла откоса бортов) карьера. Однако установлен факт перехода рециркуляционной схе­мы проветривания в прямоточную при увеличении скорости ветра на поверхности неизменной геометрии карьера. Последнее, види­мо, объясняется повышением турбулентности атмосферы при воз­растании скорости ветра и связанным с этим увеличением угла раскрытия свободной струи, образующейся при срыве потока с бровки подветренного борта карьера. Уменьшение энергии ветра приводит к появлению «термических» схем проветривания.

Прямоточная схема проветривания.

Условия возникновения. Прямоточная схема проветривания возникает при скорости ветра на поверхности более 0,8—1 м/с и угле откоса подветренного борта карьера α_{1 ≤ 15}^о.
Схема движения воздуха. Поток воздуха, движущийся между некоторой плоскостью а—а и земной поверхностью, достигая карьера в точке О, начинает расширяться в глубь карьера (рис. 8.1), вследствие чего происходит уменьшение скорости его движения. В результате над карьером образуется как бы «шапка» ОАО' из частично заторможенных слоев воздуха. Аналогичная картина наблюдается и при рециркуляционной схеме (см. рис. 8.1). Плоскость а—а разграничивает часть воздушного потока, расши­ряющегося вниз, в карьер, и часть потока, не испытывающего де­формацию из-за наличия углубления (карьера) на земной поверх­ности (воздушный поток выше плоскости а—а).
Учитывая отмеченную особенность, движение воздуха в карье­ре можно представить в виде схемы, показанной на рис. 8.2, из которой видно, что при прямоточной схеме проветривания ветровой поток на поверхности, движущийся вдали от карьера со скоростью и_в, у верхней бровки подветренного борта карьера (точка О см. на рис. 8.2) ¹ изменяет свое направление, начинает расширяться в сторону карьера и омывает подветренный борт. Встретив на­ветренный борт карьера, поток воздуха поворачивает вверх, дви­гается вдоль этого борта и сужается. Вследствие небольшого угла откоса подветренного борта (_1≤l5°) срыва струй потока с твер­дой поверхности в точке О не происходит (см. рис. 8.2), и в карье­ре распространяется ограниченный поток воздуха, границами которого являются борта и дно карьера. Граница зоны постоянных скоростей над карьером φ_1, выше которой скорость воздуха равна скорости его и_в на поверхности вдали от карьера, составляет с плоскостью горизонта угол α_{1 =} 40° (см. рис. 8.2). Таким образом, между поверхностями карьера (борта, дно) и границей зоны по­стоянных скоростей epi происходит изменение скорости движения воздуха от нуля на твердых поверхностях до и_в на границе φ₁ (см. рис. 8.2).