Управление аэрогазодинамическими и тепломассообменными процессами при нормализации атмосферы карьеров

Нестеренко, Геннадий Филиппович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Управление аэрогазодинамическими и тепломассообменными процессами при нормализации атмосферы карьеров
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Управление аэрогазодинамическими и тепломассообменными процессами при нормализации атмосферы карьеров"

На правах рукописи

НЕСТЕРЕНКО ГЕННАДИЙ ФИЛИППОВИЧ

УПРАВЛЕНИЕ АЭРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ И

ТЕПЛОМАССООБМЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ПРИ НОРМАЛИЗАЦИИ АТМОСФЕРЫ КАРЬЕРОВ

Специальность 25.00.20 «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

003444700

Пермь-2008 г.

003444700

Работа выполнена в Институте горного дела Уральского отделения Российской академии наук

Научный консультант доктор технических наук, с н с

Конорев Михаил Максимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ермолаев Александр Иванович

доктор технических наук Казаков Борис Петрович

доктор технических наук, профессор Мохирев Николай Николаевич

Ведущая организация Московский государственный горный

университет

Защита диссертации состоится « 3 » 2008 г в на заседа-

нии диссертационного совета Д004 026 01 при Горном институте УрО РАН по адресу 614007, г Пермь, ул Сибирская, 78а

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Горного института УрО РАН

Автореферат разослан ^^^ 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, к г -м н, доцент

Б А Бачурин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В развитии горнорудной промышленности прослеживается устойчивая риентация на открытый способ разработки как наиболее экономичный и высо-опроизводительный За последние 30 лет доля руд черных и цветных металлов, обытых на карьерах, увеличилась соответственно с 56 до 86% и с 40 до 55% Ис-ледованиями на многих карьерах установлено, что при высокой интенсифика-ии и концентрации производства, с увеличением глубины происходит загрязне-ие вредными примесями атмосферы, превышающее ПДК по запыленности воз-/ха на рабочих местах в 3-5 раз, по оксидам углерода в 1,5-3 раза, по оксидам ¡ота в 5-7 раз. Это приводит к появлению профессиональных заболеваний гор-орабочих, снижению производительности труда и производственному травматизму

С ухудшением экологической обстановки на открытых горных работах в 0-60-х годах XX века начала интенсивно развиваться новая область горной нау-и - «Аэрология карьеров», основоположником которой был академик А А Ско-инский Теоретической базой новой науки явились рудничная аэрогазодинами-а, горная теплофизика, метеорология и др Большое влияние на решение теоре-ических и практических вопросов проблемы оздоровления условий труда на арьерах и сокращения вредного воздействия на окружающую среду открытых орных работ оказали труды члена-корреспондента АН УССР Ф А Абрамова; окторов наук Н 3 Битколова, П В Бересневича, Л Д Вассермана, Г В Калабина, Г. Качурина, М М. Конорева, К В Кочнева, А.А Кулешова, В А Михайлова, - С Никитина В В Силаева, К 3 Ушакова, С С Филатова, кандидатов наук Я 3 ухмана, А А Вершинина, Ю В Гуля, И И Иванова, Л А Козакова, Н В Нечаева, А И Павлова, Г А Радченко, С М Рослякова, Ю Д Хечуева и других

Основными причинами загрязнения атмосферы карьеров являются несовершенство технологических процессов и оборудования, ухудшение условий ес-ественного воздухообмена с ростом глубины карьеров

ста выработанного карьерного пространства. Поскольку ПДК ЗВ для окружающей природной среды, в частности, для «селитебных зон», значительно (~ на порядок) ниже, чем для атмосферы карьеров и промплощадок, то в данном случае следует учитывать экологический ущерб, который не может быть скомпенсирован в виде платы за выбросы ЗВ

При неблагоприятных метеоусловиях (НМУ - сочетание штилей с инверсиями) происходит лишь усугубление экологической ситуации, когда в соответствии с требованиями ЕПБ возникает необходимость прекращения производства горных работ Продолжительность НМУ для карьеров Якутии, Восточной Сибири, Северо-Запада и Урала составляет соответственно 3500, 2720,1650 и 1220 часов в год Вынужденные простои карьеров вследствие превышения ПДК ЗВ приводят к экономическому ущербу предприятий и свидетельствуют о низкой эффективности организационно-технических мероприятий и средств по регулированию пылегазового режима В связи с этим, необходимость применения технических способов и средств, позволяющих эффективно регулировать и управлять пылегазовым и климатическим режимами в атмосфере карьеров путем искусственного формирования аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов для нормализации ее состава и предотвращения выброса ЗВ в окружающий воздушный бассейн является обязательным условием обеспечения безопасности жизнедеятельности экосистемы «карьер - окружающая среда», в т ч и при нормальном (естественном) воздухообмене

Серьезную опасность для существования экосистемы «карьер - окружающая среда» представляют массовые взрывы Образующееся при взрывах пылега-зовое облако (ПГО) при выходе за пределы карьера под воздействием ветра перемещается, загрязняя почву, поверхностные воды и значительные объемы окружающего воздушного бассейна Кроме того, до 40-60 % вредных примесей остается во взорванной горной массе, что при отсутствии эффективных средств и способов их подавления может привести к отравлению горнорабочих при экскавации и транспортировании В связи с этим, с экологической точки зрения производство массовых взрывов при высокой ветровой активности является недопустимым без применения эффективных средств и способов подавления ЗВ в ПГО и взорванной горной массе.

Состояние научных исследований, опытно-конструкторских работ и результаты испытаний различных типов вентиляторов на основе авиационных винтов и двигателей позволили перейти от испытаний единичных образцов вентиляторов к созданию систем всесезонного пылегазоподавления

Однако, в теоретическом и практическом планах в предшествующих научных работах не было уделено достаточно внимания исследованиям аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих в атмосфере карьеров и окружающей среде при воздействии газовоздушных и многофазных струй и при массовых взрывах, а также обоснованию параметров конструктивных эле-

ментов и устройств средств пылегазоподавления

Следует отметить, что Государственной программой РФ в ближайшее время предусмотрено развитие сырьевой базы в районе «Малого БАМа» (на юге Якутии) с уникальным растительным и животным миром В связи с этим проблема обеспечения безопасности жизнедеятельности экосистемы «карьер - окружающая среда» потребует кардинального решения при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом в сложных горно-геологичес-ких и суровых природно-климатических условиях.

Объектом исследования является атмосфера карьера и окружающая среда, санитарно-гигиенические параметры которых формируются под воздействием метеорологических, горногеологических и технологических факторов Аэрогазодинамические и тепломассообменные процессы, протекающие в атмосфере карьера и окружающей среде при воздействии многофазных струй и при массовых взрывах, составляют предмет научного исследования

Цель работы - формирование рациональных аэрогазодинамических и теп-ломассообменных процессов для нормализации атмосферы карьеров и обеспечения экологической безопасности окружающей среды

Идея работы заключается в искусственном формировании в атмосфере карьеров аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов с применением генераторав осадков на базе турбовинтовых двигателей (ТВД) для повышения экологической безопасности открытых горных работ

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи

1 Определить аэрогазодинамические параметры турбулентных газовоздушных и многофазных потоков, создаваемых в атмосфере карьера генераторами на основе турбовинтовых двигателей

2 Установить эффективность процессов восстановления естественного воздухообмена методом физического моделирования и промышленного эксперимента

3 Теоретически и в промышленнык условиях определить эффективность тепломассообменньх процессов с применением генераторов осадков при положительных и отрицательных температурах в атмосфере карьера

4 Обосновать и разработать рациональные конструктивные элементы и устройства мощных средств пылегазоподавления

5 Разработать теоретические основы азрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих при массовых взрывах в карьерах,

6 Обосновать необходимый состав комплекса средств нормализации состава атмосферы карьеров

Основные научные положения, выносимые на защиту

1 Искусственное формирование в атмосфере карьеров рациональных аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов обеспечивает нормализацию ее состава за счет разрушения температурных инверсий, активного пылегазоподавления и кондиционирования воздуха с применением генераторов газовоздушных и многофазных турбулентных струй и средств экологического мониторинга

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 неизо-термичности

3 Пылегазовое облако (ПГО) формируется и поднимается как изотропный осесимметричный термик («пузырь») до уровня конвекции гк за время Тк При этом изменение температурного перегрева, скорости и времени подъема описываются соответственно - линейно-гиперболической, тригонометрически-гиперболической 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 гурбовентиляторов 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 промышленные 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 Ги-проруда, 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

Объем 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 А В Гальянову, М М Конореву, кандидатам наук А А Вершинину, А И Павлову, С.М. Рослякову, О Г. Страшникову, инженерам М В Блонскому,

А А Киенко, В Н Макарову, Ю Л Калифатидл, Т Г Петровой, В И Прибылеву 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 да 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 -4мкм Количество образовавшейся пыли и ее дисперсность изменяются в широких пределах и зависят в основном от типа и крепости горных пород, степени их обводненности, 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

В связи с тем, что полная энергия атмосферы карьера остается постоянной при адиабатических переходах системы из одного состояния в другое, дефицит энергии неустойчивости может быть рассчитан на основании уравнения

АЕу^(Еа+Ев)а.(Еп+Ев)11, (1)

где индексы а - относятся к адиабатическому состоянию (у=уа^),01 К/м),и-к инверсионному (у<0), Еп - потенциальная энергия системы, Дж, Ев - внутренняя энергия системы, Дж

Поскольку на величину ЛЕУ определяющее влияние оказывает у, то при у чйгт, Н л 1с1ст, уН/Т0=1с1ет, Ук=к1ет, объем любого карьера может быть аппроксимирован усеченным конусом При этом величины Е„ и Ев определяются из уравнений.

Еп = тщр0 /(1 - )* ^ ('о + Ь Л, (2)

о н

Ев=лСур0Т0 /(1 (г0+Ь *§а)2М, (3)

где g — ускорение силы тяжести, м/с , ро - плотность воздуха у дна карьера, кг/м3, у - температурный градиент, К/м, С,, - удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме, Дж/кг К, Т0 - температура воздуха у дна карьера, °К, Л -универсальная газовая постоянная, Дж/кг К, г0 - радиус дна карьера, м, а - средний угол наклона борта карьера, град

Значения Ец и Ев вычисляются путем разложения первых сомножителей под знаком интегралов в ряды и последующего их свертывания

В результате получены итоговые уравнения для вычисления внутренней и потенциальной энергий

Ев =тСур0Т0Нк

уи„

гув.

+г0Нк^а

Еп =

тРк

'о;

Щк

То )

з>я

н№а и)

з\уг ) 4

V тй)

(4)

(5)

Анализ расчетов показал, что для перевода атмосферы ряда карьеров из глубокого инверсионного состояния (у =-0,05 К/м) в адиабатическое (у =0,01 Юм) потребуется (5,31-13,03) 10 Дж Это эквивалентно количеству тепла, выделяющегося при полном сгорании 12,3-30 т керосина Однако, такие ситуации возможны только в районах крайнего Севера и Якутии

Время разрушения температурной инверсии можно рассчитать по формуле

ЛЕу

Т~ V п вт Ни' (6)

где п - количество установок, От- часовой расход топлива ТВД одной установки, кг/ч, Ни - теплотворная способность топлива, Дж/кг, т] - к п д процессов сгорания в ТВД (7]= 0,97-0,98)

По технологическим причинам для разрушения температурных инверсий целесообразно применение средств большой единичной мощности

Следует отметить, что при разрушении инверсий с помощью твердых осадков необходимо учитывать энергию, выделяющуюся в результате фазовых переходов воды в снег Время обработки атмосферы карьера можно существенно сократить (на 10-15 %)

тоб = ЬЕу/{п[тхНу + (Сж - Сл)ижА7ж]|, (7)

где ДЕу - дефицит энергии неустойчивости атмосферы карьера, Дж, тх - расход топлива кг/с, Ну - теплотворная способность топлива, Дж/кг, п - количество генераторов осадков, шт, Сж, Сл - удельная теплоемкость жидкости и льда (снега), Дж/кг К, тж - расход жидкости, кг/с, АТж - разность температуры жидкости и снега, К

Значительный объем исследований в решении проблемы пылегазоподав-ления при технологических процессах и производстве буровзрывных работ выполнен институтом ВНИИБТГ Практический и научный интерес представляют разработки КазПТИ, ЦНИЛ ВГСЧ бывш Минцветмета, НИИКМА, ЦНИИПП по применению для этих целей пены на основе различных составов ПАВ Применение пены уменьшает подъем ПГО в 2-3 раза, в 3-4 раза быстрее осаждается образующаяся пыль

Для подавления пыли при добыче, погрузке и транспортировании полезных ископаемых, а также при их дроблении, измельчении и т д в России и за рубежом применяют пену и различные составы на основе нефтяных смол, отходов целлюлозно-бумажного производства Эти и другие растворы применяются для пыле-подавления на автодорогах, закрепления пылящих поверхностей хвостохра-нилищ, штабелей руды, обработки площадок для кучного выщелачивания

Значительный объем исследований по снижению вредных выбросов ОГ дизельных двигателей выполнен в ИГД УрО РАН Особый интерес представляет система снижения токсичности отработавших газов (ССТОГ), в основе которой лежит пропуск ОГ через перевозимую горную массу ССТОГ прошла большой объем промышленных испытаний на карьерах ПО «Апатит» (ЦНИДИ), Качар-ском, Оленегорском, "Мурунтау", комбинатов "Магнезит", "Ураласбест"

По мере углубления карьеров происходит трансформация ветровых потоков и резкое снижение скорости у дна и придонных слоев атмосферы Для предотвращения снижения интенсивности естественного воздухообмена рядом авторов и организаций предложены различные способы установка с наветренной стороны карьеров заграждений с проранами (Я 3 Бухман), установка с наветренной стороны карьера вращающегося цилиндра дня обеспечения безотрывного течения (ВНИИгалургии), устройство покрытий черного типа для усиления естественной конвенции (КазПТИ ), размещение отвалов с максимальной отметкой в виде терриконов (ВостНИГРИ) Перспективным является предложение о создании на дне карьеров водоемов, над которыми распыляется вода Образующиеся при этом "термики" обеспечивают очистку циркулирующего в районе бассейна воздуха Поскольку в условиях штилей и инверсий способы интенсификации естественного воздухообмена не эффективны, целесообразно использовать в эти периоды мощные средства всесезонного пылегазоподавления в режиме генерирования твердых и жидких осадков

В 1960 г Криворожским горнорудным институтом (КГРИ) была разработана первая в СССР вентиляторная установка на базе турбореактивного авиадвигателя (ТРД) ВК-1 и автомобиля ЗИЛ-130 Результаты испытаний вентилятора показали, что он позволяет создавать воздушно-водяные струи и тем самым активно подавлять витающую пыль и растворимые газы На Сибайском карьере применялась модернизированная турбореактивная установка УВУ-1 на шасси автомобиля БелАЗ-540, спроектированная институтом "Унипромедь" и Казанским проектным бюро машиностроения Экспериментальные исследования послужили основой для разработки институтами НИИОГР, ВНИИГМ им М М Федорова и Донги-проуглемаш специального вентилятора ПВУ-6

В результате большого объема экспериментальных и опытно-конструкторских работ ИГД МЧМ СССР и институтом НИПИГОРМАШ были созданы и доведены до промышленного внедрения вентиляторные установки УМП-14 (ВУ-1), УМП-21 (ВУ-2) на базе несущих винтов вертолетов Ми-1 и Ми-4 Установка УМП-1 на шасси автомобиля БелАЗ-548 с воздушным винтом диаметром 3,6 м находится в серийном производстве

Промышленная проверка эффективности вентиляторных установок АИ-20КВ (ТВД самолета ИЛ-18), предназначенных для искусственного возду-

хобмена атмосферы проветривания карьеров объемом до 20x106 м3 и глубиной до 100 м, послужила основой для разработки мощных карьерных вентиляторов-оросителей НК-12КВ и создания на их базе на ряде крупных карьеров систем все-сезонного пылегазоподавления

Обязательным элементом комплекса средств нормализации атмосферы карьеров должны быть средства и системы экологического мониторинга

Анализ характеристик различных средств и систем экологического мониторинга воздуха рабочих зон и атмосферы показал

- для условий карьеров характерна высокая мобильность фронта горных работ, вследствие чего системы и средства пылегазового контроля должны включать средства передачи информации по радиоканалу,

- существенными недостатками стационарных и передвижных комплексов являются высокая стоимость вследствие комплектации однокомпонентными газоанализаторами и отсутствие средств радиотелекоммуникаций,

- средств радиотелекоммуникаций, как у системы «Диспетчер-2», у современных средств и систем экологического мониторинга нет,

- самыми надежными и точными являются многокомпонентные газоанализаторы и комплексы производства ЗАО «УКРАНАЛИТ» (Украина),

- для условий карьеров пригодны приборы, имеющие цифровые выходы (интерфейсы RS232 или RS485), позволяющие адаптировать пылегазоанализато-ры путем преобразования информации в радиосигналы

В результате анализа также установлено, что в настоящих условиях существует реальная возможность внедрения модернизированной системы «Диспетчер-2», разработанной ИГД МЧМ СССР и проходившей испытания на карьерах «Мурунтау» (Узбекистан) и комбината «Магнезит» (г.Сатка, Челябинская область) Наличие радиотелеметрических устройств в модернизированной системе «Диспетчер-2», современных многокомпонентных газоанализаторов атмосферного воздуха и радиотехнических средств в кабинах горнотранспортного оборудования позволяет реально использовать систему спутниковой навигации GPS -«ГЛОНАС» для экологического мониторинга и управления средствами и системами пылегазоподавления

2. Обоснование рациональных конструктивных параметров и элементов средств нормализации атмосферы карьеров

Работами, выполненными в ИГД УрО РАН (ИГД МЧМ СССР), было установлено, что из имеющихся технических средств для целей искусственной вентиляции и пылегазоподавдения в карьерах наиболее приемлемыми являются вентиляторы на базе ТВД, объединяющих в себе воздушные винты изменяемого шага и газотурбинный привод, имеющий малый вес и габариты, при этом отпадает необходимость в большом резерве установленной мощности карьерных электрических подстанций

При работе на земле ТВД имеют максимальное значение тяги и минимальный удельный расход топлива Эти параметры могут быть улучшены за счет наддува компрессора, впрыска воды (или 3-7% смеси метанол-вода) непосредственно в камеру сгорания или воздухозаборник компрессора При введении 5% воды

в компрессор двигателя прирост тяги газотурбинного двигателя составляет 33%, снижение удельного расхода топлива - 7% Для реализации этих способов предложены конструкции воздухозаборника и водораспыляющих контуров, защищенные авторскими свидетельствами

Опыт промышленной эксплуатации экспериментального образца вентилятора НК-12КВ показал необходимость доработки его конструкции с целью улучшения аэродинамических, гигиенических и эксплуатационных характеристик Следует отметить, что в выполненных В И Шайдаковым исследованиях системы «винт-насадок», имеются неточности, приведшие к ошибочным выводам В связи с этим возникла необходимость в дополнительных теоретических исследованиях качеств системы «винт-насадок», излагаемых ниже

Определяющим фактором, входящим во все расчетные интегральные формулы, является разность давлений в любой точке эквипотенциальных поверхностей кольца

4Рк = Ра - Р. = {ру1 /2) (1 + 2 \dSfRy), (8)

АВ

где ра - атмосферное давление, Па; /;к - давление на поверхности кольца, Па, р -плотность воздуха, кг/м3, (¡Б- элемент дуги, на радиусе \\ - средняя скорость по поверхности равного потенциала, проходящей по поверхности кольца, м/с

Рис.1. К вычислению интеграла

Ч<

0,35 ___

0,15

0,2 0,4 0,6 0,8 В~Н,,П{

Рис.2 Зависимость коэффициента тяги кольца от относительной ширины

На рис 1 представлена расчетная схема для вычисления интеграла, входящего в формулу 8

После перехода к безразмерным величинам = И, = /И, гк = гк/Я

„ rdS „.

и интегрирования получим: 2 J— = 21n

R,„

sin (рк/2)

(12гк) +1

На основании уравнения неразрывности и интегрирования в системе сферических координат - VK = v, sin2 {<рк / 2)/[1 + (1 + cos <рк )]2 В итоге имеем общее решение уравнения 8

sin4 (<рк!2)

1 + 2 In

sin2 (g>K '2)|

(l/2fK) + l

tl + rK(l + COS«?K)]4 В интегральной форме тягу кольца можно представить в виде

Тк = ря-Л2у2 J[1 + rK (1 + cos )] FK sin <pKApKd<pK = rAwv,

(9)

(10)

где /и=рлЛ2>'1 - массовый расход воздуха в плоскости вращения винта, кг/с, /Г - коэффициент тяги винта

После преобразований с переходом к новой переменной и интегрирования общее решение исходного уравнения для коэффициента тяги кольца представится в виде /¡Г = [1п((5к + 1)/Дс)-1/2] [1 + (2/як2) \п(Вк + \)-2/Нк] +

+ Ф?) ¿(АКА+т" (1/«2) + (5к/2)-3 1п(Дк+1)/2] (11)

1=1

В результате расчетов по формуле 11 установлено, что относительная ширина кольца£к =0,5 ( гк - 0,25) является оптимальной Л"там=0,25 (рис 2) Для определения оптимальной глубины расположения винта в насадке необходимо учесть, что при любых Вк, гк графики функции Арк = /(гк,срА) имеют точку перегиба при <рк=120° Наличие этой точки свидетельствует о зоне максимальной степени эжекции на поверхности кольца

Исходя из тригонометрических соотношений (рис 3), оптимальная глубина расположения винта в насадке может быть определена по формуле

С=[1 + ^(1 + С05фк)]С^фк +Гк(1-Б1Пфк) (12)

При г, =0,25 и ф =120°, ск =0,654

Г *01ТТ т к ' опт

Суммарная тяга системы «винт-насадок» составит Т^=Тй+Тк=Щ{\л-К)

При гк= 0,25 (Вк = 0,5) Т^=\,25тУ}, те на

25% больше тяги изолированного винта Положительный опыт эксплуатации карьерных вентиляторов-оросителей АИ-20КВ позволил реализовать идею создания мощных модульных вентиляторов на их базе При компактном расположении модулей входные коллекторы насадков симметрично расположенных 4-х модулей необ-

„ „ 1Л - ходимо профилировать с отклонением плоскости

Рис.3 К определению Сопт г

входа воздуха в коллектор от плоскости вращения винта на угол а -20° Отклонение плоскости входа коллектора позволяет обеспечить, не только компактность модулей и создаваемого потока струй, но и предотвратить ухудшения условий подтекания воздуха к винтам

0=20' Ь«,

Рис 4 Общий вид и параметры модуля вентилятора ВОКМ-4-2500 на базе ТВД АИ-20

Кроме этих параметров для модуля вентилятора ВОКМ-4-2500 (рис 4) дано обоснование следующим конструктивным элементам, величине относительного зазора между концами лопастей и кожухом (5=5/7гв =0,025), относительного расширения насадка £)вш = Овых/Кй = 2,28, относительной длины кожуха С1Н = =3,6), спрямляющего аппарата - из 6-ти лопаток с относительной

шириной 6, =г>,/Х =0,7, относительной ширины хорды конца лопасти

При проектировании кольца-насадка НК-12КВ-1М были рекомендованы следующие параметры зазор между стенкой насадка и концом лопасти I =0,0213 (.$=50 лш), относительный радиус кольца насадка 7К =0,212, ширина кольца

5=0,35, длина насадка Гн=3,6, расстояние от средней плоскости вращения винтов до передней кромки кольца С=0,68 (С= 1,900 м) Несущественные отличия г и Ж от оптимальных значений были обусловлены конструктивными и экс-

плуатационными причинами

Результаты сравнительных промышленных испытаний вентиляторов НК-12КВ (без кожуха) и НК-12-КВ-1М (с кожухом) показали, что выбранные геометрические параметры кожуха позволили значительно улучшить аэродинамические характеристики струй в начальном сечении Так средняя скорость в начальном сечении струи увеличилась с 48 до 61 м/с, расход с 1160 до 1690м/с, профиль скорости стал более равномерным По сравнению с идеальным винтом применение профилированного кожуха позволило увеличить кпд в 1,3 раза

При температурных инверсиях в атмосфере карьеров дальнобойность газо-

1с

^,=<№<0,11

воздушных струй карьерных вентиляторов уменьшается и может оказаться недостаточной для воздействия наслои воздуха у дна карьера В связи с этим определение рационального размещения установок относительно дна карьера следует производить с учетом температурной стратификации

Расчет параметров неизотермических струй вентилятора можно производить по формуле, полученной Г Н Абрамовичем и А А Вершининым на основе теоремы о количестве движения тела переменной массы Траектория оси струи описывается уравнением-

= 0,052Аг • 13/со83 а±х- (13)

где у = у/с10,х = х/(10- безразмерные координаты траектории струи в вертикальной плоскости, ¿/0 - диаметр струи в начальном сечении, м, а - угол наклона струи в вертикальной плоскости (от горизонтали вниз а< 0, вверх а> 0), град, А г - критерий Архимеда

Характер температурной стратификации воздуха в атмосфере карьера можно учесть для струй критерием Архимеда

Аг = М0/и%).(ЬТс/Тл) = №0/и1) (Те}Тк -1), (14)

где ЛТС - избыточная температура струи, К, g- ускорение свободного падения, м/с2, и0 - средняя скорость струи в начальном сечении струи м/с, Т/, - температура воздуха в карьере на уровне размещения установки, К

После подстановки значений параметров, определяющих критерий Архимеда, уравнение 13 приобретает вид у = В хг/соь3 а ± Ща, (15)

Из уравнения 15 определим координаты точки перегиба струи

Точка пересечения оси струи с осью ОХ определяется из исходного уравнения

Из анализа коэффициента В, входящего в расчет основных параметров траектории струи, можно установить, что при больших отрицательных значениях у целесообразно выводить часть газов реактивного выхлопа Это будет способствовать увеличению глубины проникновения струи в атмосферу, а также уменьшит ее токсичность. К примеру, при у= -0,01 К/м и а=-20° за счет вывода 50% газов струи реактивного выхлопа (Гг=377К) глубину проникновения струи можно увеличить в 1,8 раза уп =-26,3 (уд=-150л#)

При работе карьерных вентиляторов в динамическом режиме происходит искривление траекторий осей струй, которое оказывает существенное влияние на дальнобойность Исследования параметров струй, перемещающихся в пространстве, производились на специальном стенде с применением графометрической обработки фотографий задымленных струй При этом для имитатора вентилятора типа НК-12КВ скорость истечения струй из насадка изменялась в диапазоне

при у = 0

¡7о=(20-50) м/с при скоростях поступательного перемещения №=(0,1-0,8) м/с, угол атаки струи - между вектором скорости истечения воздуха в начальном сечении V и скоростью поступательного перемещения IV - изменялся в интервале п/6<а0 <л/2 с шагом Да0=я712 (15°)

Степень искривления траекторий осей струй, вытекающих из насадков имитаторов, ао=(4-20) 10'3 м определялась при а/г-тгИ (90°) при 00=103 м3/с Скорость поступательного перемещения изменялась в интервале 1¥=(0,1-0,5) м/с с шагом ДЖ=0,1 м/с

В результате анализа экспериментальных данных была получена обобщенная эмпирическая формула траектории оси при поступательном перемещении

струи _ =(д^/5Шао) 57,2(1У/и0)32аУ1(а71 +3,1)-13со5ос0 , (16)

где- IV- скорость поступательного перемещения, м/с, и0 - средняя скорость воздуха в начальном сечении струи, м/с, а - коэффициент структуры струи, ао - у юл атаки струи, рад = Х1/с!0, ¥: =У,/(10 - безразмерные координаты траектории Результаты расчетов по ф 16 приведены на рис 5

При а0< л/2 из 16 можно определить глубину проникновения струи по направлению О У перемещения при условии

-[171,6 аУ\ — ] 2(аУ, + 2,1)-13 со8ог0 ] = 0

dy,

и ординату точки с максимальной глубиной проникновения в направлении ОХ

У* = (^+0,07^1^2 - 1)/(0,963д) д Абсцисса точки определится при подста-

новке У в уравнение 16 Точка пересечения траектории оси струи, перемещающейся под углом л/6<а0<л/2 с осью

ОУ, определится из уравнения 16 при х = 0

У" =ф + 0,№Щ ио) 2 cosao -1)/(0,64а) Глубину проникновения струи по оси ОУ определяем, исходя из условия

ит=Ъ м/с

В зависимости от отношения W/U0 оптимальный угол атаки перемещающейся струи находится в интервале -к/6<а0 <п/2 При этом определение точек изотахи Um=3 м/с на траекториях осей перемещающихся струй можно производить по формуле _ ,--

l^X + idxJdy,)1 Лу„ (17)

Рис. 5 Траектории осей струй при поступательном перемещении

где / = //¿о - безразмерная длина траектории оси струи

Ввиду того, что дальнобойность струи Отах = 0,95/, в практических расчетах для заданного отношения \¥/ио значение а0,п можно определить по формуле (18) аопт =агссоз(!4/'/(70)32 3,96а • 1(а! + 3,28)

При исследовании параметров струй, создаваемых имитаторами вентилятора НК-12КВ (¿/«=5,6 10м), скорость истечения изменялась в диапазоне 20<Ио<50 и/с, а скорость углового перемещения 1<ш<6 рад!с

Для имитаторов ¿/0=(4,8,12,16,20) 10"3 м скорость углового перемещения изменялась в интервале 1<ю<5 рад/с при <2о=М~3 мг/с

На основании анализа экспериментального материала по методике было получено обобщенное эмпирическое уравнение траектории оси струи при угловом перемещении имитаторов вентиляторных установок

р, = 114(аф, )3 (и 0 )''"-1О(аф,)2(и()/о^0)и2 +0,323(аф,)([/0/ш^У'33, (19)

где С/0- скорость истечения струи в начальном сечении, м/с, о) - скорость углового перемещения имитатора, рад/с, а - коэффициент структуры струи, с1п - диаметр имитатора, м, = Р( _ ^ -полярные координаты точек траектории

Значение функции, при котором струя превращается в след, те рт„= Я, определится из уравнения

¿/р,ДЛр, (20)

Откуда Ф,= (0,054/*) (и0/ан10 }М _ _ После подстановки ф, в 19 получим Ртах 25 Ю '

Рис. 6. Влияние режима работы двигателя на параметры переметающихся струй (а - 0,7 номинала; 6- 0,85 номинала)

Анализ результатов исследований параметров струй при угловом перемещении свидетельствует о том, что в зависимости от места расположения установок целесообразно изменять режим работы авиадвигателей Расчетами было ус-

тановлено, что при 1=9О обеспечивается эффективный искусственный воздухообмен Центрального карьера комбината "Ураласбест" в интервале скорости углового перемещения 10"'< а>ц<5 Ю'? рад/с на режиме работы авиадвигателя НК-12КВ 0,7 номинала ((10= 40 м/с) Для обеспечения условий формирования струй в этом интервале (Оц необходимо, чтобы (рт,„> 7/45я (рис 6а) При работе двигателя вентилятора на режиме 0,85 номинала (110 = 50 м/с) обеспечивается проветривание карьера с /тах=108,10'3< сон< 6 10рад/с, <рт,„> 5/36 я (рис 66)

Аналогичные расчеты можно произвести для других средств искусственного воздухообмена, создающих изотермические струи

С учетом экономико-экологического фактора и многообразия параметров карьеров к средствам общеобменной искусственной вентиляции должны предъявляться следующие основные требования, максимальная начальная производительность и дальнобойность струй, высокая надежность и экономичность, соответствие гигиенических характеристик санитарным нормам, оснащенность устройствами для активного подавления вредных примесей в атмосфере карьера, широкий диапазон изменения ориентации струй в процессе пылегазоподавления

На основании выполненных исследований и опыта промышленных испытаний различных средств вентиляции и пылегазоподавления предложен типажный ряд карьерных вентиляторов, адаптированный к условиям открытых горных работ мобильные вентиляторы - оросители многоцелевого назначения с дизельным и дизель-электрическим приводом, мобильные вентиляторы с дизель-электрическим приводом на базе вертолетных винтов со складывающимися лопастями ( вертолеты серии "Ка") для проветривания воронкообразных карьеров и застойных зон восходящими вертикальными и наклонными струями, передвижные вентиляторы большой производительности (()с = 10000-12000 м3/с) на базе несущих вертолетных винтов с электрическим и газотурбинным приводом, передвижные вентиляторы-оросители на базе ТВД Вентиляторы на базе несущих винтов вертолетов должны комплектоваться воздухоочистительными экранами, устанавливаемыми со стороны подсоса воздуха под винт

Технические характеристики карьерных вентиляторов, входящих в рекомендуемый типажный ряд, приведены в таблице 1

Таблица 1 Характеристики карьерных вентиляторов

Показатель УМП--1А (Б) вокм -1(2)-300 УМП-14 УМП-21 АВК--35/Э вк-гооо АИ-20КВ нк- 12КВ вокм -4-2500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Движитель воздуха Авиационные винты Несущие вертолетные винты серии «Ми» и «Ка» Турбовинтовые двигатели

Диаметр винта, м 3,6 3,6 (2x2,5) 14,5 21 35 15,74 4,5 5,6 9

Тип привода Дизель-ный Дизель-электр Электрический Газотурбин электр Дизель-элеир Газотурбинный

Мощность привода, кВт 368 600 320 1000 2x4050 /8000 600 25503000 940011000 1020012050

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Средняя скорость воздуха в начальном сечении струи, м/с 24 24 7,2 8,15 12,6 10,3 40 61 40

Начальный расход воздуха, м3/с 240 300 1050 2520 1100012000 2000 640 1680 2500

Дальнобойность струн в равновесной атмосфере до сечения со средней скоростью 0 6 м/с 180 250 200 250 640 230 320 520 600

Высота подъема вертикальной струи в устойчивой атмосфере при температурном градиепте 7 =+0,5-5 - - 290-150 374200 600-329 300-170 270170 450265 600300

Базовое транспортное основание БелАЗ-548 БелАЗ -7519 Ходовая тележка бурового станка Ходовая тележка ЭКГ-8И БелАЗ-7519 Шасси авт КрАЗ спец Изгот Ходовая тележка ЭКГ-46 Ходовая тележка ЭКГ-8И

Назначение Универсальные установки местного проветривания Вентиляторы для создания вертикальных и наклонных струй Вентиляторы -воздухоочистители для создания вертикальных и наклонных струй Вентиляторы -оросители -генераторы осадков

Состояние работ Серийное производство Рабочие чертежи Опытные образцы Рабочие чертежи Эскизный проект Промышленные образцы Рабочие чертежи

3. Теоретические и экспериментальные исследования процессов генерирования и переноса осадков воздушно-газовыми струями карьерных вентиляторов

Значительные объемы выработанного пространства карьеров (>108 м3) потребовали разработки мощных средств подавления вредных примесей, выделяющихся в атмосферу при работе технологического комплекса

При гидрообеспыливании загрязненной атмосферы карьеров необходимо применение эффективных способов распыления воды или водных растворов для обеспечения достаточной дальности переноса осадков

Большая кинетическая энергия газов реактивной струи ТВД позволила отказаться от существующих способов распыления жидкости (дисковые, электростатические, акустические, центробежно-форсуночные), отличающиеся конструктивной сложностью и низкой производительностью

В основу устройств для генерирования и переноса осадков карьерными вентиляторами был положен пневматический способ распыления воды и водных

растворов При этом распыление (дробление) жидкости производится за счет энергии газов высокоскоростной реактивной струи, а перенос спутной воздушно-газовой струей

Процесс пневматического распыления жидкости достаточно сложен, и его механизм еще полностью не исследован Ряд исследователей, занимавшихся изучением этого процесса, отмечает, что в ходе дробления жидкой струи под действием газового потока можно выделить три стадии

В первый момент на поверхности жидкости возникают небольшие возмущения в виде местных пульсаций Под действием аэродинамических сил эти поверхности возмущения развиваются далее, и из жидкости начинают вытягиваться отдельные нити, которые распадаются затем иод действием поверхностного натяжения

Исследования производились путем измерения отпечатков при осаждении на пластинку, покрьпую сажей по методике Стокера

Промышленные испытания карьерных вентиляторов выявили несовершенство конструкций гидравличеких устройств, в связи с этим были разработаны новые водораспылительные гидравлические сопла При относительных массовых расходах жидкости Ож > QM, /Qe> 0,05 следует учитывать силы гравитационного оседания В связи с этим при переносе струями карьерных вентиляторов жидких или твердых осадков, можно использовать законы баллистики В частности, траекторию оси струи можно описать системой параметрических уравнений Х~Ц cosar t, (21)

1 y=hy + xtga~gt2/2, где" х - абсцисса траектории оси, м,у — ордината траектории оси, м, g - ускорение свободного падения, м/с2, а - угол наклона струи, в вертикальной плоскости, град, / - время, с, hy - высота расположения генератора осадков от дна карьера, м, У0 - скорость в начальном сечении струи, м/с

После исключения параметра t = x¡{V0 cosa) получим уравнение траектории оси струи y~hy+ xtga - gx2/(2V„ eos2 a) (22)

Абсцисса оси струи, при которой высота подъема (ордината) максимальна, определяется после дифференцирования уравнения 22

dyjdx = 0 = tga - gx/{Vg eos2 a) */v =((/О72£) Sln2a (23)

После подстановки 23 в 22 получим максимальную высоту подъема струи относительно дна карьера утзх = hy + (V* ¡2g) sin2 a (24)

Максимальная дальность переноса осадков из уравнения 22 при у = 0

*тах sin2а¡2g) [1 + Jl + 2hyg¡(V¿ sin2 ar)] (25)

Площадь карьера, обрабатываемая одним генератором осадков, определится по условию S = кх2яах (р/360

В результате расчетов установлено, что при а=20°, ¡3- 45°, h} = 100 м, V0= 60 м/с максимальная высота подъема осадков от уровня дна карьера составляет

120 м, Хщах = 370 м, объем обрабатываемой зоны Уъ = 15 106 м3, площадь обрабатываемой зоны 107000 м2 При тех же условиях, но при угле наклона генератора осадков а = 45° дальность переноса возрастает на 20 %, высота подъема осадков и площадь обрабатываемой зоны увеличиваются на 60 %, а объем обрабатываемой зоны достигает 32 106 м3

Анализ экспериментальных и теоретических данных о процессах естественного образования осадков, а также выполненных ранее экспериментов и визуальных наблюдений по искусственному генерированию и переносу осадков с помощью газовоздушных струй карьерных вентиляторов НК-12КВ и АИ-20КВ, позволяет предложить следующую теоретическую модель процессов искусственного образования и переноса осадков

На начальном участке струи вентилятора перенос образующейся в процессе распыления капельной смеси осуществляется за счет кинетической энергии реактивной составляющей струи, при этом смесь движется в четко локализованном конусе реактивных газов Для этого участка струи характерны очень большие, недостижимые в обычных природных условиях скорости тепло- и массообмена Граница начального участка зависит от секундного массового расхода и температуры нагнетаемой жидкости Для вентиляторов на базе ТВД размеры активной, начальной части струи составляют примерно 5-6 калибров При движении капель жидкости в струе реактивных газов интенсивность теплообмена , в частности процесса испарения и насыщения смеси паром, на один-два порядка больше, чем на основном участке Связано это с тем, что взаимодействие жидкости с высокотемпературной (1ц > 320°С) высокоскоростной струей газов вызывает весьма интенсивное нагревание и испарение образовавшихся капель жидкости Если расход жидкости достаточно велик, то смесь жидких капель и пара уже в конце начального участка оказывается в состоянии перенасыщения водяным паром Температура перенасыщенной смеси определяется секундным расходом и температурой подаваемой жидкости При этом температура капельной смеси будет всегда выше температуры жидкости, но меньше температуры кипения воды при данном давлении

Из уравнения тепломассообмена между нагнетаемой жидкостью и во-до-газовоздушными компонентами струи на основном участке переноса определится температура жидкости, обеспечивающая работу вентилятора в режиме генерирования твердых осадков

где т к, т %, т р, т№ - соответственно секундный массовый расход реактивных газов, жидкости, образующегося водяного пара, вовлекаемого в водяной конус струи воздуха, (кг/с), С,,, СГ/,,Ср, Сг - соответственно удельные теплоемкости газа, жидкости пара и воздуха (Дж/кг К), X - удельная теплота парообразования воды (Дж/К), " температура газов, жидкости, воздуха и равновесной

(26)

насыщенной паром капельной смеси (°С), 0,622£(*5 )/р - зависимость упругости насыщения пара от температуры и атмосферного давления

Экспериментальные наблюдения показали, что угол раскрытия газоводяного конуса зависит в основном от массового расхода и температуры вводимой в струю жидкости Угол раскрытия конуса в спутном воздушном потоке составляет 10-12°, а масса вовлекаемого в него воздуха - 35-40% от массового расхода воздуха в начальном сечении струи

Таким образом т1У «(0,35- 0,4)/%0 =(0,35-0,4) 2000 =(700 -800)кг/с Из условия, что максимальный секундный расход воды составляет 100 кг/с, тя = 55кг/с^я «320°С, а Е(о)/ р»0,006, по формуле 26 находим ¿2- | — 11,5}. Это соотношение определяет предельно допустимую температуру жидкости при ее максимальном расходе и заданной температуре окружающего воздуха, когда вентилятор может эффективно работать в режиме генерирования твердых осадков, температура капельной смеси в конусе струи вентилятора < 0 В этом случае подавляющая часть капель, выпадающая из струи, будет охлаждена до 0°С, а мелкие капли будут выпадать в виде ледяных частиц Для того, чтобы процессы кристаллизации, формирования и роста снежинок полностью завершились, необходимо, чтобы время свободного падения переохлажденных капель превышало время их кристаллизации На основании расчетов установлено, что повышение температуры воздуха на 1,5-2°С в объеме интенсивного выпадения твердых осадков порождает восходящий поток, выносящий связанные и нейтрализованные вредные примеси из атмосферы карьера Кроме того, встречный восходящий поток уменьшает среднюю скорость падения осадков, т е увеличивает время контакта, а значит и вероятность захвата вредностей

Это соотношение определяет секундный массовый расход жидкости для заданной температуры воздуха (7Ц) и жидкости обеспечивающий работу вентиляторов в режиме генерирования твердых осадков Подставляя численные значения постоянных параметров системы, находим условия

Наблюдения показали, что в ряде случаев даже при неработающем оборудовании происходит загрязнение атмосферы карьеров пылью, которое увеличивается по мере возрастания скорости ветра.

Предотвращение срыва пыли с поверхности земли может быть достигнуто путем поддержания ее влажности в нужных пределах или укрепления связующими составами Наиболее приемлемым закрепителем является битумная эмульсия 50-60%-ной концентрации с удельным расходом битума 0,5-0,6 кг/м2 Обладая хорошей устойчивостью против ветровой эрозии (при скоростях ветра до 15 м/с) и способностью восстанавливать свои первоначальные свойства после увлажнения поверхности, эмульсия образует на поверхности устойчивую пленку Резуль-

Из общего выражения 26 получаем

таты проведенных экспериментов на карьерах ССГОКа позволили сделать вывод о целесообразности использования мобильных установок типа АИ-20КВ для укрепления откосов отвалов из песчаных и глинистых грунтов с помощью различных химических реагентов, а также для гидропосева семян трав с одновременным внесением минеральных удобрений и связующих эмульсий

4. Исследование эффективности средств и систем управления процессами нормализации состава атмосферы карьеров

Гидравлические и диффузионные процессы, происходящие при искусственном проветривании карьеров, весьма сложны, и теоретический расчет их без проведения предварительных экспериментальных исследований практически невозможен Однако качественную и количественную оценку этих процессов можно дать на основе метода объемного физического моделирования Он позволяет произвести выбор комплекса средств пылегазоподавления и режимов их работы при восстановлении естественного воздухообмена путем разрушения температурных инверсий с минимальными затратами Тем самым можно избежать нерационального расхода материальных ресурсов на создание комплекса средств пылегазоподавления

Исследования эффективности методом объемного физического моделирования проводились для многих предприятий и предшествовали внедрению систем всесезонного пылегазоподавления на карьерах ГБРУ НТМК, ЦГХК и ПГХК

Объемному физическому моделированию предшествуют энергетическая оценка атмосферы карьеров и экологическая - технологического комплекса Первая производится по методике, изложенной в главе 1 При этом предварительно определяется состав комплекса для восстановления естественного воздухообмена путем разрушения температурных инверсий (формулы 1,4,5,7)

При экологической оценке технологического комплекса определяется количество пылегазовых выбросов в атмосферу карьера и окружающую среду На основе этого можно рассчитать расход воздуха на выходе струй для поддержания концентрации примесей на оптимальном уровне, меньшем ПДК

От

е„ = -=-^ - -,, (27)

— 1 -С

1-е,- от

где = /[с] - потребность карьера в свежем воздухе (по пылевому и газовому факторам) для разжижения вредных примесей до ПДК, м3/с; Сн=0,15 - относительная концентрация вредных примесей в окружающем карьер воздушном бассейне, Сопг - оптимальный уровень снижения относительной концентрации примесей в цикле общеобменного проветривания, для ориентировочных расчетов Сот=0,5, К - коэффициент эффективности проветривания, Л=0,5-0,7, Ф = <2ИХВ/УК - коэффициент обмена; т„ - время проветривания, с, Кк - объем атмосферы карьера, м3; /V - суммарная интенсивность выделения вредных примесей кг/с; [с] - ПДК, кг/м3

При исследованиях микроклимата в атмосфере карьеров используются данные многолетних метеонаблюдений по ветровым потокам, температуре и влажности воздуха С учетом розы ветров и профиля сечения карьера определяется характер схем естественного воздухообмена - прямоточная, рециркуляционная и рециркуляционно-прямоточная. Это позволяет предварительно определить место расположения средств общеобменного проветривания и пылсгазоподавле-ния при объемном физическом моделировании

При большой глубине карьеров необходимо учитывать неравномерность распределения вредных примесей по высоте В связи с этим в состав вентиляционного комплекса должны входить установки, создающие как наклонные и горизонтальные струи, так и вертикальные

В работе приведены результаты исследований эффективности массообмен-ных процессов при искусственной вентиляции методом физического моделирования на примере карьера ЦГХК При моделировании соблюдались геометрическое, кинематическое и динамическое подобие модельных и натурных объектов Вследствие нестационарности процесса диффузии определяющим частичное динамическое и диффузионное подобие является критерий гомохронности.

Ho = Fo Ре = Vx/L = const, (28)

где U - скорость воздуха в сходственных точках модели и натуры, м/с, L - характерный линейный размер, м, х- время процесса, с, Fo=Lr/Dx - диффузионный критерий Фурье; Pe=D/UL - диффузионный критерий Пекле, D - коэффициент турбулентной диффузии, м'/с

С учетом того, что т,=т„/тм, из формулы 28 можно определить временной масштаб протекающих в карьере и его модели диффузионных процессов при искусственной вентиляции

wf =Ti/T<r =mLLiUj{muUgL^) = mL/mu,npumu^l mt=mL. Для «динамических» схем искусственного воздухообмена карьеров - с поступательным или угловым перемещением струй внутри карьерного пространства - критерий гомохронности позволяет определить масштабы скоростей перемещения турбулентных струй

В результате обработки лабораторных исследований получены значения функций изменения безразмерной концентрации примесей во времени -С =/(та)и рассчитывались скорости снижения концентрации (dC /dx%)

"nd

(рис 7, 8а), по значениям которых определялись наиболее эффективные схемы искусственного воздухообмена Экспериментально установлено, что эффективность процессов искусственного воздухообмена с применением перемещающихся в карьерном пространстве турбулентных струй повышается на (25 - 30)%

Для схем, обеспечивающих максимальную текущую среднюю скорость снижения концентрации, определялись рекомендуемые режимы работы системы пылегазоподавления (рис 86). /

я/6 ту» и/з 5/(2и ?.«д л;+ я/6 5/(гя я/г 7/12Я <р,ид

Рис. 7. Исследование эффективности «динамических схем» «двойной ветер» на модели карьера ЦГХК

ОСк

ЛХц тср

О ' 8 4 6 8 10 12 16 Хщчпс

Рис. 8. Рекомендуемый режим работы системы пылегазоподавлекия карьера ЦГХК

Время работы комплекса в режиме общего воздухообмена рассчитывается

по формуле: гвк = ' — гк)/0 + гнц/гви ). (29)

¡=1

где тШ) - продолжительность штилевых периодов продолжительностью 3, 6, 9, 12 , ч, т, - количество штилевых периодов одинаковой продолжительности, т'н- время накопления вредных примесей от С ф=0,2 до С О1П=0,4, ч, тР„ - время накопления примесей в цикле, ч, твц - время работы комплекса в цикле, ч Значение тнц определяется по формуле тш = *нк ~ - гмв, (30)

где тмк - время накопления примесей в карьере от С ф=0,2 до С к=1,0, ч, т„рз - время накопления примесей в рабочей зоне, ч, тмв - время работы средств местного проветривания при единичном включении в процессе накопления примесей, ч

Время тНк рассчитывается по условию тт = Ук [с]/[1'ъ (1 - Сф)], где Кк - объем карьера, м\ [с] - ПДК примесей, кг/м3, /-г- суммарная интенсивность выделения примесей, кг/с. При ^рз=(0 3-0,4) Ук тнрз =(0 3-0 4) тнк Значение

гн = КкИ(^Топт-Сф)//ч

Время тмв определяется из условия гмв = (гнк - г11рз)/(4 - 6), что соответствует 3-5 включениям средств местной вентиляции в процессе накопления примесей от С опт до С =1 Суммарное время работы средств местного проветривания слагается из двух периодов работы - в режимах местного и общего возду-хобмена тмв2 = (т

ЕК ТНЦ )/ц, (31)

хш _х'в

где /ц -количество циклов, которое определяется по формуле / = —-- (32)

т + т

ВЦ 11Щ

Значения тШ; и т, получены на основе метеорологических исследований

Первые эксперименты по применению систем искусственного воздухообмена на базе авиационных ТВД были проведены на Центральном карьере Гороб-лагодатского рудоуправления (ГБРУ) НТМК. Объем карьера составлял 90 106м3 При проведении экспериментов загрязнение атмосферы карьера имитировалось дымовыми шашками типа БДШ-15 Концентрация вредных примесей определялась как с помощью экспрессного метода приборами ИЗВ-З, так и химическим анализом проб воздуха в лаборатории ВГСЧ В результате экспериментов установлено, что за 30 минут активного проветривания одним вентилятором НК-12КВ концентрация вредных примесей снижалась в 12-15 раз и достигала ПДК при инверсии у=-0,02 К/м Эксперименты по разрушению температурных инверсий с помощью двух АИ-20 КВ и одного НК-12КВ, работающих в «динамическом» режиме, показали реальную возможность восстановления естественного воздухообмена температурный градиент изменился с у=-0,02К/м до у=-0,005 К/м, а концентрация примесей достигала ПДК через 40 минут работы системы

Система всесезонного пылегазоподавления карьера ЦГХК состояла из двух вентиляторов-оросителей НК-12КВ (без кожуха) и НК-12КВ-1М На основании анализа проб воздуха в лаборатории ВГСЧ было установлено, что в течение одного часа работы система обеспечивала снижение концентрации вредных примесей в 4 раза (до ПДК) при инверсионной стратификации в атмосфере карьера

оя

ор>

ор

X > \ г-п/юалил аксп ,-г—до, Г='0,02 О — г Г=0

N V /» -леи фииГС/1 199 7.96

л \\

Хл ь ' ^ Ч ~~~

Рис. 9 Сопоставление результатов лабораторных и промышленных экспериментов по восстановлению естественного воздухообмена путем разрушения температурных инверсий (на карьере ЦГХК)

Сопоставление результатов лабораторных и промышленных экспериментов (рис 9), выполненное математико-аналитическими методами, показало их хорошую сходимость (85%)

При испытаниях системы всесезон-ного пылегазоподавления, состоящей из двух вентиляторов-оросителей НК-12КВ-1М, на карьере ПГХК установлена высокая эффективность подавления вредных примесей с помощью твердых осадков (снега) снижение концентрации по N0* в 2-3 раза, по СО в 1,5-2 раза, скрытой энергии (£а) в 2 раза, спецгаза в 1,5 раза, по пыли в 6 раз Дальность переноса снежных осадков с применением гидравлического сопла новой конструкции составила 350-500 м, интенсивность выпадения осадков стала близкой к экспоненциальной Промышленные эксперименты показали также, что при распространении воздушно-газо-жидко-стных струй в карьерном пространстве происходит интенсивное (до 50%) испарение воды При этом процессы, происходящие в атмосфере обрабатываемой зоны, аналогичны процессам, протекающим в аппаратах для кондиционирования воздуха с применением воды

Анализ экспериментов на карьере ГБРУ показал, что при работе вентилятора НК-12КВ происходит изменение как относительной влажности/на 10-15%, так и температуры воздуха Т на 2-4 К Если время обработки не превышало 30-40 минут, то как скорость изменения температуры с/Г / Л, так и скорость изменения относительной влажности ф" / еН, приобретали ход на уровнях, отличающихся от естественных Так ¿/Г/Л устанавливалась на уровне (1,5-2,5)°К ниже, а с!/ /с1х на 5-12 % выше, по сравнению с естественным ходом

Если время обработки увеличивалось до 1 часа, то с1/ /<Лх увеличивалась в 2 раза, а ¿/Г/Л в 4 раза, по сравнению с естественным ходом метеоэлементов

Оценка результатов экспериментов по кондиционированию воздуха в атмосфере карьера ГБРУ, произведенная с помощью диаграммы комплексных температур, и пылеподавлению показала, что после обработки атмосферы карьера воздушно-газожидкостной струей НК-12КВ-1М в течение 0,42 ч почти на всех рабочих местах обеспечиваются комфортные условия, а запыленность воздуха снижается в 4 раза (рис 10)

На основании зондирования атмосферы карьера ЦГХК с помощью привязного радиозонда А-22 установлено, что в теплые периоды года при расходе воды в струе вентилятора НК-12КВ-1М 0„=О,О5 м}/с относительная влажность воздуха

в атмосфере карьера может быть увеличена на 3-6% за 10-15 минут работы, а температура снижена на 0,6- 1°С Режимы кондиционирования зон карьера можно варьировать в широком диапазоне за счет изменения расхода воды, режимов работы ТВД и скорости перемещения струй

При работе НК-12КВ-1М в режиме генерирования парогазовоздушных

струй («термиков») для определения количества воды необходимо учитывать ее

фазовые превращения ,

™ж^СгтгТг/{Х+СжАТж) (33)

где С г, Сж - удельные теплоемкости газов реактивной струи и введенной в гидравлическое сопло воды, Дж/кг К, АТЖ=Т,-ТЖ() - изменение температуры воды, К, Я-удельная теплота парообразования, Дж:/кг, Тк~373 Л" - температура кипения воды, Т.А() - начальная температура воды, вводимой в гидравлическое сопло, °К, тГ- расход газов, кг/с При ТЖд= 303-313 К, тг=48 кг/с, 7/=6 50 К по формуле 33 т^ 15 кг/с (^«0,0075)

5. Исследования аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов при массовых взрывах в карьерах

Основными интегральными параметрами, характеризующими взорванную горную массу и образующуюся при взрывах пыль, являются - коэффициент разрыхления, средняя крупность кусков, средний диаметр пылинок и объем взрываемого блока Для описания функциональной зависимости количества пыли, попадающей в ПГО, от этих параметров предложена феноменологическая модель процесса пылеобразования при производстве массовых взрывов в карьерах

На основании допущения о пространственной однородности и масштабной инвариантности взорванного блока масса пыли, проникшей в ПГО, описывается формулой

Шп)пго = Ргп (¿п/ОкУс1 (34)

где К"«, - объем взрываемого блока, м3, безразмерный коэффициент, зависящий от структуры и других механических свойств пород (в первом приближении £ = 1,0 ), ргп - средняя плотность горных пород, кг/м3, £р- коэффициент разрыхления, а^редний размер пылинок, м, - средний характерный размер, или крупность куска во взорванном блоке, м

В предельных случаях количество пыли составляет

_ _ о т \ 2(1>М,Ок«О0 (35)

{Мп)пю [4о0/окщок/о0))\ок»ойоп

где О0 - средний характерный размер куска, принятый в модели, м

В результате анализа соотношений, полученных на основе 1-го начала термодинамики, установлено, что задача расчета основных параметров ПГО (начальной температуры Т,д и объема) сводится к определению показателя политропы (и„) неравновесного процесса расширения взрывных газов после детонации и «закалки» При рассмотрении процесса взрыва и последующего неравновесного перехода системы «газы - окружающая среда» в состояние равновесия определяющим является принцип максимального возрастания энтропии Изменение энтропии всей системы = ЛЛ'Г + А5С/, описывается формулой

= ЗМз*("~Х) |(1-й) )пЯ А 1п[1+(1 -2ехрЬ)]- Д1 -ехрЬ) ] (3б) 1 (Х-1)(«-1) } 3 п д ] + ехр 6+(ехр 6)2 ] -1,5(1 - ехр Ь)\

где: А=Ти/Т*, Ь = { 1 - п)/п 1п //, Ти - температура цепной реакции, К, Л/3 - масса ВВ, кг, Я - газовая постоянная, Дж/кгК, Н = р3 ЯТП/рЪ1 - относительное давление в момент взрыва, рз - плотность ВВ кг/м3, Д5Г, А5ср -изменение энтропии газов и среды, Дж/К, % - показатель равновесной адиабаты Параметрами процесса являются - х, Н, Мз, Я, Рз, Тв, неизвестными, подлежащими определению -А и и Анализ формулы 36 показал, что £5г имеет максимум по переменным п и А При определении следует учесть условия А=ТЦ/ Т*,

1<ехр(-Ь)<ТЦ/Т„, ¿ = (1-и)/я 1п И,

где Т* - температурная константа, К, Тм - температура окружающей среды, К На основе решения уравнения 36 установлено, что в интервале Тп = (2500-3000) К, Г„ =(240-300)°К, р,,.=0,3-1,25) кг/м3, #=(5000-8400), 1п//=8,52-9,04 «„=1,38-1,36

После вычисления п„, соответствующего ЛБ^мос определяются объем газов (Кг) и температура (7",0) ПГО Г Кг = М3/р2 ехр(1п Н / пт), (37)

=Гиехр[(1-«т)/«т 1пЯ] .

При расчетах количества вредных газовых выбросов следует учитывать, что в пылегазовое облако (ПГО) попадает лишь часть взрывных газов, поскольку взорванная горная масса является своеобразным задерживающим и фильтрую-

щим слоем С учетом этого суммарный объем газов, проникающих в ПГО после первичного и вторичного выбросов, составит Ун = УН) + УН, = (1 -1/к^)Уг

Для пород 1-11 категорий суммарный объем газов, выброшенных в ПГО, составляет 49-56 %, а для пород III-V категорий - 31- 41 %

Начальный радиус ПГО определяется на основании формулы

Л,в = ^/ЗКН/4ж = з|зКг/4^ (1-1/ф (38)

После выравнивания давления взрывных газов до атмосферного начинается динамический этап - подъем и развитие ПГО, параметры которого рассчитываются на основе I начала термодинамики и уравнений Мещерского (движение тел с переменной массой) с учетом эффекта смешения Система уравнений, представляющая модель формирования и подъема ПГО как осесимметричного изотропного «термика» (пылегазовоздушного пузыря) после перехода к новой переменной (у= 1 +:/;>) принимает вид

л; /ф + 37; /у = -у„г. + 3[70 - уг, (у - 1 )]/>•, (39)

■сИУ,2/ф + Щ2/у = 2^,5Т„ а = 3 /г,у, Я,=^0у

где у0 - сухоадиабатический градиент температуры воздуха, К/м (у„«0,01К/м), - начальный радиус ПГО, м, а - коэффициент вовлечения окружающего воздуха в ПГО, м , P=g/7, — параметр плавучести, м/с2К, g - ускорение свободного падения, м/с2, Т - средняя температура в атмосфере карьера, К, IV, - скорость подъема ПГО, м/с, у - температурный градиент в атмосфере карьера, К/м, б0 Г, = (Т,в - Та) - начальный температурный перегрев ПГО, К, То ~ температура воздуха в месте взрыва, К, у= 1+г/г,- новая переменная

Однородные линейные уравнения с правой частью системы (39, 40) решаются путем замены каждой переменной на произведение двух функций (Т,--и\\ 2

Л'г = и\>), а правой части на функцию (2(у)

В результате интегрирования получим изменение перегрева ПГО в процессе его подъема гиперболически-линейную зависимость

ЪТ= С]}Г3 - (уа - у)/4 г.у = С, у'3 - В] у, (41)

где =507,( +(уа -у)/4-г, =507"( +аг,/4, а = у,-у, Ву^саф

Из уравнения 41 определится уровень выравнивания температуры ПГО с атмосферной (8Г,=0) у0 = С1/В1 = ^/ГмА/гГ,

где И = 50 Т1 ¡а - максимальный подъем ПГО в политропической атмосфере, м Поскольку у0 = ] + гт / г., то уровень выравнивания температуры составит

гт = г.(4/1 + 4Л/г. -1) (42)

Уравнение 40 решается аналогично после подстановки в него значения 37] В результате получим общее решение уравнения скорости подъема ПГО - гиперболически-тригонометрическую зависимость

=*Муо -1) ~/)Ы -I)]2 =^/4/(^-1) 4орсо%(р (43)

При на уровне выравнивания температуры, скорость подъема ПГО имеет

максимальное значение ^,тах=й -Щ!>'о = Л ^0^/(1 + 4/12, И Уровень конвекции (гк), на котором ПГО останавливается и начинается его рассеяние, можно рассчитать по формуле гк = -1) = 2.(^/1 + 8А/г, -1) (44) После подстановки значения И7, из формулы 43 получим

т = /бЬ/И^-, =—р= ] , =

(45)

-1)

После преобразования подкоренного выражения в формуле 45 получим общее решение времени подъема ПГО - тригонометрическую зависимость

с = 1Д/ор агс$1пО>0 -/)/(

•Л

-1) У=1

(46)

По формуле 46 время подъема ПГО до уровня выравнивания температур 2Т и конвекции 2К составит соответственно тг =п/2-/ф , тк -л/^сф

После подстановки значений 2Г и 2К в начальные условия (39, 40) определим ра-

1 , диус ПГО на этих уровнях Ят = Д^ (1 + 0,8 А/Д^) 4, Як = Д,л (1 +1,6 А/Я,0) 4

По приведенным формулам произведены расчеты при следующих условиях- 7Ц=3000 °К, рз=750 кг/м3, к=[,3, Т0=240 °К, у=-0,021 К/м, Л-287 Дж/кгК, Р=0,04 м/с2К, «„,=1,38. Результаты расчетов приведены на рис 11

____ Аналогичные расчеты можно

2т'гк-м1 ~ I Ь.-пли Iвыполнить при других условиях к

примеру, при прочих равных условиях, но при изотермии в атмосфере карьера (у=0), уровни выравнивания температур (гт) и конвекции (гд) увеличиваются на 55-65%, время достижения облаком этих уровней возрастает соответственно до 78,5 си 157 с, объем ПГО на этих уровнях увеличивается в 2,2 раза, по сравнению с инверсионной стратификацией в атмосфере

На основании расчетов с ис-Рис.11. Изменение параметров ПГО от Мз пользованием закона Стокса установлено, что в интервале М3=(105-106) кг максимальный размер пылинок на уровне выравнивания температур составляет с/„м =( 1,22-1,64)10"4 м Перед уровнем конвекции размер пылинок не превышает 2,1 10"5 м (21 мк), более крупные частицы по мере подъема облака осаждаются На уровне конвекции масса пыли,

V!,, м/с

проникшей в ПГО, не превышает 40% Скорость гравитационного оседания пылевых частиц ¿4=2,1 10'5 м составляет 0,05 м/с, частицы меньших размеров имеют значительно меньшую скорость и могут длительное время витать в воздухе

Условия равновесия легких (СО) и тяжелых (С02, N0*) газовых примесей на уровне выравнивания температур определяются условиям

*0 - Рсо/рн ) Veo/V„ = 3fV¿ /(z r + Z.) (47)

s(l - Pw2 /Л ) Vw2 ¡V, = /(zr + ^) где g - ускорение свободного падения, м/с2, рсо, Рсо2> Рт2 ~ плотность СО, С02, N02, ki/m3, Vca V(;o2, VNo2 - объем CO, C02, N02, м3, p„ - плотность газовоздушной смеси в облаке на уровне zT, кг/м3, гт - уровень выравнивания температур, м, W, - скорость ПГО на уровне zT, м/с, Уи - объем облака на уровне г„ м3

Следует учесть, что за счет активного вовлечения окружающего воздуха происходит активное окисление оксида азота и практически на уровне ;т в ПГО остаются тяжелые оксиды азота (N02,N204, N205)

Левая часть уравнений 47 представляет собой силу плавучести газовых примесей внутри облака, а правая - ускорение облака на уровне гт

Так как рсо/рн <1, то существование СО в облаке на уровне zT обусловлено силой плавучести, направленной вверх Двуокиси азота и углерода, имеющие примерно одинаковые плотности на уровне zT начинают перемещаться в арьергардную часть (вниз) под действием отрицательной силы плавучести

Время оседания тяжелых газовых примесей (NOx, С02) из остановившегося облака можно определить по условию

rm¡(co2) = (1 + 8 SJJaz.y4

Для описания процессов рассеяния и распада ПГО после достижения им уровня конвекции была принята модель рассеяния и распада под действием диффузии осесимметричного изотропного «термика» (пылегазовоздушного пузыря), образовавшегося при движении тела переменной массы

В рамках рассматриваемой модели принято, что на уровне конвекции действует закон сохранения массы, а коэффициент диффузии D ~ const

На основании этого имеем D = 4лг2/г = 4к2 Д „ = const , (48)

где RK - радиус ПГО на уровне zK (за время г ), м, г - радиус облака за счет диффузии на уровне zK по истечении времени т > тк, м

Из закона сохранения массы примесей на уровне гк имеем

т = (4/3)лг-3Сг = (4/3 )xRlCK = const (49)

где Сх - концентрация примесей в облаке на уровне zk, кг/м3, Сг - концентрация примесей в сфере ПГО радиусом г, во время т > тк,

Таким образом, из 48 получим изменение относительного радиуса облака во времени в результате диффузии примесей после уровня конвекции - параболическую зависимость г = r/RK ~ (г/гк)ш (50)

С учетом (50) из (49) определяется гиперболическая зависимость изменения относительной концентрации примесей от времени в результате диффузии после достижения облаком уровня zK за время тк

С,/Ск = = (г/гк)-3/2 (51) При условии, что концентрация примесей не превысит ПДК ([С]) из 51 следует Сг = С^яЦг3 S [с], T>rK{Cj[cf'\ где. т - время достижения концентрации примесей в ПГО уровня ПДК

В результате расчетов (при Mf= 100 т) определим время снижения концентрации примесей до ПДК (тк =88 с) г„ > (l,54 10^/(2 10"6)) 88 = 6780 с, тсо > (l,68 10^/(2 10"5)) 88 = 740 с, т^ >(l,22 10^/(5 • Ю-6)) 88 = 2150 с При наличии фонового ветра (Кф) облако дрейфует на расстояние L~V^t Критическая скорость ветра, при которой может произойти разрыв сплошности и распад ПГО, определится по условию V^ >,¡Djxk

Значение D для нашего примера (М3=100 т, /^=47,5 м, тк=88 с) D = 4л-^2/гк = 4 3,14 47,52/(88 с) м2 = 322м2/с, а критическая скорость ветра

(струи) на уровне конвекции составит (Кт) > л/322м2/с/88с = 1,9 м/с

При исследовании изменения параметров ПГО в результате воздействия на него многофазных струй необходимо учесть изменение удельной влажности в облаке и атмосфере В связи с этим при переходе к новой переменной (y=]+z/z>) исходная система уравнений движения ПГО во влажной стратифицированной атмосфере принимает вид

^+^ = -yaz. + —[г0 - yz.(y - i)]{i + o,6i[?0 - - О]}, (52)

dy у у

dy у

<Ь> У У dT, ЗГ 3

+ = _у + _ yZt(y _ i)],

Ф У У

(54)

(55)

(56)

где Г„ =Г,(1+0,619,)-виртуальная температура ПГО, °К, Т='/к+87] - изменение температуры ПГО, К, Т^=Тй-уг - изменение температуры воздуха в атмосфере карьера, К, у - средний температурный градиент в атмосфере карьера до обработки, К/м, а - коэффициент вовлечения, м*1, - начальный радиус ПГО, м,

уа=0,01 К/м - сухоадиабатический градиент, 5Г( - изменение температурного пе-

регрева ПГО, К, Гу=Г„,(1+0,61<71(,) - виртуальная температура в атмосфере карьера, К, д0 - удельная влажность воздуха у дна карьера (поверхности взрываемого блока), кг/кг, ¿>[ = (<70 - )/А - градиент удельной влажности в атмосфере карьера, м <7/, - удельная влажность воздуха на уровне генераторов осадков, кг/кг, ~~ изменение удельной влажности в атмосфере карьера, кг/кг, IV,- скорость подъема ПГО, м/с, - изменение дефицита удельной влажности при подъеме ПГО, кг/кг, = £¡'1], - параметр виртуальной плавучести в атмосфере карьера, м/с К, g - ускорение свободного падения, м/с2, д,=дц,+8(/, - изменение удельной влажности в ПГО, кг/кг

Все уравнения 52-55 решаются путем замены каждой переменной 2

7(, 7^, IV 1 , с]1 на произведение двух переменных (т) и представлении правых

частей в виде функции ~)(у■), аналогично решению уравнений 39,40

Изменение дефицита удельной влажности описывается гиперболически-линейной зависимостью 5д1 = с2у~3 - В2у, (57)

где с2=Б0д1+Ь>г,/4, В1=Ъ12„1\.

На основе решения уравнения 52 получим изменение виртуального перегрева ПГО во влажной атмосфере 5Г, =съу~ъ-Въу, (58)

где с, = <у; +я,/4 г., Ву = ау/4 г., ау=г,

Начальный виртуальный перегрев ПГО определится по условию

ад, = -г0(1+о,61<70) = ад-о,бц,7; Виртуальный температурный градиент в ПГО, К/м определится из уравнения- у,о = у(1 + 0,61<70) + 0,61/>, {Т0 - уг, [(8/5) - 2]} (59)

В результате обработки атмосферы карьера воздушно-газожиднокостными струями в ней устанавливается инверсионный температурный градиент

К =(1. -Г„)/г = г(1 + О,61?0)+О,6ВД-*.0'-1)] (60)

При у<0 и ¿¡<0 |у( |>|у], т е происходит углубление инверсии в атмосфере В результате сравнения 59 и 60 следует. = у„и - = -0.61й,>с, (3/5 у -1)

Выравнивание температурного градиента (5уу)=0 в ПГО и атмосферного происходит на уровне у = 1 + г/г, = 5/3,2 = (2/3)г,

При ¿]<0,у<0 на уровне поверхности блока (>>= 1,г = 0) 5уу>0, те 1Ту 1>1Уг01 При у >5/3, 5у„<0 |у„ |<|у1()|,те после достижения уровня выравнивания температурных градиентов в ПГО происходит углублении инверсии

Для повышения точности необходимо принять в качестве среднего значения температурного градиента в ПГО на уровне выравнивания градиентов (у = 5/3), тогда из 59 получим

(По)ср =(1+0,61д0)Г+0,6Щ[Т0 -(2/3)^] (61)

Коэффициент В3 в 58 определится из условия В}=(уа-(у^)ср)/ 4 =а„/ 4г,

Из уравнения 58 определим значение > на уровне выравнивания температуры ПГО (6Г,, =0) у0=^с3/В} =ф + 4Ь0Тч/а,г.

где 1\ =507^,/'а1 - предельный уровень подъема ПГО во влажной политропической атмосфере, м Поскольку у0 = 1 + 2Т / г,, то абсолютная величина уровня выравнивания температур составит гт = + -1) (62) Общее решение уравнения 53 скорости подъема ПГО во влажной атмосфере еле-

дующее IV, = (г./4у3) ^Дд (У*о ~ Щ1 ~ Ы ~ /)Д>'о " *)] (63)

Из 63 следует, что на уровне выравнивания температуры -т (у ~-уа) ПГО имеет максимальную скорость подъема - =л/Ра/>'о

Из 63 также следует, что уравнение имеет два корня (1¥,=0) при уг= 1 (у зем-4 4

ли) и у2 = 2у0 -1 (на уровне конвекции) Так как у2 = 1 + 2к/2,, то уровень конвекции определится по формуле гк = г. (ф + 8/^,/-1) (64)

Время подъема ПГО во влажной стратифицированной атмосфере до уровней выравнивания температуры и конвекции составит соответственно

Из уравнения 61 следует, что в результате предварительной обработки в ПГО происходит углубление инверсии на величину у(1+0,6Ц,) , а последующая обработка приводит к еще большему ее углублению (6/<0) на величину 0,6Щ{Т0 -(2/3)уг,), вследствие чего ау>а

Из сравнения 41 и 58 следует, что в результате предварительной обработки зоны взрыва начальный перегрев ПГО 6<60Г, на величину 0,61 до'/},

Вследствие

уменьшения начального перегрева о/( и увеличения У;;-Уг- по

сравнениюс 607^ ца-уа-у, = б,,^<й = Ь0Т,/а, а поэтому гт-иг,, (ф 62, 64) будут меньшими, чем без обработки зоны взрыва и ПГО

К примеру, при у=-0,03К/м, ==0,01 кг/кг, ¿,=-0,0001 м-1, г,=100 м, Т0 = 240К, 30Т, = 14А' уч = -0,0447 Юм/ \ = 229,2м, а, = 0,0547К/м,

= 12,54/^, гт = 78,6м, г д. = 109,7м, у0 = 1,79 Без обработки зоны взрыва и ПГО й=350 м, гг=96,8 м, 2^=132 м, те уровни конвекции и выравнивания температур выше на (20-23)%, чем после обработки

Максимальная скорость подъема ПГО в результате обработки составит на уровне 27=78,6 м - IV,^=1,89 м/с, а без обработки атмосферы и ПГО на уровне 27=96,8 м - 1,83 м/с Однако при достижении уровня 2=109,7 м скорость подъема увлажненного ПГО снижается до 0, а необработанное облако продолжает подъем до 2х=132 м Время подъема увлажненного ПГО, рассчитанное до одинакового уровня г=109,7 м увеличивается на 40% (66,8 с / 47,2 с = 1,41)

Из анализа формул 59 и 60 следует, что при изотермии (у=0) и положительных температурах (/¿>273 К) за счет интенсивной обработки (й,<0) ПГО можно обеспечить одинаковый инверсионный градиент в атмосфере карьера и ПГО (У,в=У, =0,61 Ь{Г0) В результате расчетов по формулам 62 и 64 установлено,

что при у=0, Ьу— 0,0001 м"', г,-100м, Г0=290 К уровни выравнивания температур (гт) и конвекции (гк) обработанного ПГО уменьшаются на 40% Время подъема увлажненного ПГО до одинакового уровня (г=145 м) увеличивается в 1,6 раза Предварительную обработку зоны взрыва и ПГО можно производить мобильными вентиляторами-пеногенераторами ВОКМ-2-ЗООП, а последующее активное подавление облака с помощью мощных дальнеструйных установок на основе ТВД и двухконтурных турбореактивных двигателей, которые располагаются над зоной взрыва на расстоянии 200-300 м. При этом целесообразно использовать водные растворы безвредных солей кремниевой (N828103) и угольной (Ыа2СО,) кислот или цеолиты

Время предварительной обработки можно определить по формуле

=?0А!'(ЗЛ"ж, (б5)

где. рщ- плотность воздуха, кг/м3; Гз - объем обрабатываемой зоны, м3, тж —

суммарный массовый расход жидкости у средств местного пылегазоподавления, кг/с, д0 - удельная влажность воздуха после предварительной обработки, кг/кг Углубление температурных инверсий в ПГО и атмосфере в результате обработки многофазными струями создает реальные предпосылки для предотвращения выхода облака за пределы карьера и активного его подавления

На основе этих исследований разработан способ пылегазоподавления при массовых взрывах в карьерах

Процессы вымывания пыли и вредных газов из ПГО при их взаимодействии с каплями жидкости или твердыми осадками можно считать аналогичными скрубберным процессам очистки

На основании расчетов установлено, что эффективность многофазных струй при воздействии на ПГО составляет 65-90%

Промышленные эксперименты на карьере ЦГХК показали реальную возможность подавления ПГО с помощью воздушно-газожидкостных струй Повысить эффективность процессов подавления ПГО можно за счет введения в гидравлические сопла водных растворов солей угольной (№2СОз) и кремниевой (Ыа2810з, К2БЮз) кислот При этом с вредными газами (N0*, СО, С02), адсорбированными пылевыми частицами, содержащими полярные адсорбенты, происходят химические реакции нейтрализации с образованием геля кремниевой кислоты, который связывает пылевые частицы в крупные агрегаты и быстро осаждается В процессе оседания гель Н^Юз высыхает и превращается в пористый хороший адсорбент - силикагель Удельная поверхность силикагеля 200-600 м2/г, объемная удельная пористость - 0,4 см3/г (0,4 г воды/г), размер «входных окон» -(5-20) 10~ш м (5-20 ангстрем) Это позволяет адсорбировать молекулы СО, N0, С02, N02, диаметр которых составляет соответственно 2,8 Ю"10 м, 3 10'1Ом, 4,4 10 10 м, 4,8-10"ш м Процесс адсорбции у силикагеля необратимый

Водные растворы солей кремниевой и угольной кислот (2-3)-х процентной концентрации необходимо использовать для пылегазоподавления при работе технологического комплекса - для нейтрализации взорванной горной массы при экскавации и транспортировании

Более высокими адсорбционными свойствами, чем силикагель, обладают природные цеолиты - фожазит, шабазит и др

Природные цеолиты мелких фракций <100 мк целесообразно использовать в горном деле - для обработки автодорог, перевозимой горной массы, подготовленных к взрыву блоков, рекультивации отвалов и хвостохранилищ, подавления ПГО

6. Эколого-экономическая оценка средств нормализации атмосферы карьеров

Исследования санитарно-гигиенических характеристик карьерных вентиляторов на основе турбовинтовых двигателей включали оценку состава отработавших газов (ОГ) и сравнение токсических показателей карьерных вентиляторов с различными видами привода, анализ источников шума, возникающего при работе ТВД, разработку рекомендаций и мероприятий по улучшению санитарно-гигиенических характеристик

Для оценки токсических показателей ОГ производился отбор проб, химический анализ которых производился в лабораториях ВГСЧ Результаты химического анализа и расчеты по теории Абрамовича Г Н показали, что уже на расстоянии 5-ти калибров (5-ти диаметров винта) концентрация всех токсичных компонентов не превышает ПДК

Сравнительный анализ токсических показателей ТВД и дизельного привода показал, что НК-12КВ-1М по валовому (приведенному к СО) выбросу эквивалентен двум автосамосвалам БелАЗ-7519, а по удельной токсичности меньше в 5 раз Однако, в связи с тем, что основные режимы работы вентиляторов предусматривают введение воды и растворов в гидравлические сопла струи реактивных газов, обеспечивается очистка ОГ от токсичных компонентов за счет абсорбции их жидкостью, адсорбции на поверхности твердого вещества (пыль, сажа) или химической нейтрализации в безвредный газ при использовании водных растворов солей угольной (ЫагСОз) и кремниевой (Ыа^Юз) кислот Химические реакции протекают с образованием адсорбента-силикагеля

Основными источниками шума, возникающего при работе наземных установок на базе авиационных ТВД, являются воздушный винт, внутренние агрегаты двигателя и струя выхлопных газов

Вследствие того, что уровень громкости шума этих источников превышает предельно допустимые значения, возникает необходимость в соблюдении пауз после определенного периода работы установок, что снижает эффективность их использования

Исследования акустических характеристик производились на карьере ЦГХК у карьерных вентиляторов НК-12КВ (без кожуха) и НК-12КВ-1М (в кожухе, насадке) При этом было установлено, что с изменением режима работы двигателя от малого газа до номинального приращение уровня громкости на 11 Дб

дает воздушный винт, поскольку обороты двигателя остаются постоянными, а скорость истечения газов реактивного выхлопа изменяется незначительно

На основании исследований была разработана система снижения уровня громкости шума вентиляторов на базе ТВД. Основными элементами системы являются- размещение ТВД в профилированном кожухе с двойными стенками, пространство между которыми заполнено вспененным пенополиуретаном, обработка внутренней поверхности кожуха вибродемпфирующей мастикой, установка специальных глушителей шума реактивной струи; введение водных растворов на вход компрессора и реактивную струю, применение индивидуальных средств защиты для машинистов-операторов Разработанная система снижения уровня громкости шума обеспечила уменьшение интенсивности звука на 3-11 Дб, а звуковой мощности в 2-5 раз, что позволило уменьшить радиус дискомфортной зоны до 120 м Результаты интегральной оценки уровней интенсивности звука, замеренных в карьере Целинного горно-химического комбината (ЦГХК), позволили определить рациональные режимы эксплуатации вентиляторов. Установлено, что за счет размещения винтомоторной группы в звукоизолирующем кожухе допустимое время непрерывной работы увеличивается в 2,4 раза, интегральный уровень интенсивности звука (Вт/м2) снижается в 3 раза

Важнейшими показателями систем пылегазоподавления являются экономические Из выполненного нами анализа на примере карьера «Мурунтау» при использовании для привода карьерных вентиляторов энергии природного газа, авиационного керосина или электроэнергии установлено, что предпочтение следует отдать природному газу Разработкой энергетических газоперекачивающих станций на базе авиадвигателей занимается НПО «Энергия» В связи с этим перевод ТВД на природный газ проблемой не является

На основе сравнения систем с применением пылегазоочистки (СПГО) на рабочих местах и всесезонного пылегазоподавления для карьера «Мурунтау» установлено, что по капитальным и эксплуатационным затратам, они сопоставимы, однако первые не решают экологическую проблему - сокращение ущерба, наносимого окружающей среде деятельностью технологического комплекса карьеров СПГО предназначены только для кабин горного оборудования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основная цель выполненной диссертационной работы - формирование рациональных аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов для нормализации атмосферы карьеров и обеспечения экологической безопасности окружающей среды

Результаты теоретических, лабораторных исследований и промышленных испытаний средств и систем всесезонного пылегазоподавления на базе ТВД в условиях карьеров Урала, Казахстана, Средней Азии и Забайкалья, разработанные теоретические основы аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих в атмосфере карьеров при воздействии газовоздушных и многофазных турбулентных струй и при массовых взрывах вносят существенный научный и практический вклад в решение проблем обеспечения безопасности жиз-

недеятельности экосистемы «карьер-окружающая среда» и развитие аэрологии карьеров, рудничной аэрогазодинамики и горной теплофизики

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем

1 На основании теоретических исследований, лабораторных и промышленных экспериментов установлено, что искусственное формирование в атмосфере карьеров рациональных аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов обеспечивает нормализацию ее состава за счет разрушения температурных инверсий, активного пылегазоподавления и кондиционирования воздуха с применением генераторов газовоздушных и многофазных турбулентных струй

2 Установлено, что регулирование и управление искусственно создаваемыми процессами и их интенсивностью при нормализации пылегазового и климатического режимов в атмосфере карьеров и в воздухе прилегающих к ним территорий достигается при включении в состав технологического комплекса средств и систем экологического мониторинга и управляемых по полученной от них информации (по радио-телеканалам связи средств и систем экологического мониторинга Предложена кардинальная модернизация системы экологического мониторинга «Диспетчер-2», прошедшей промышленные испытания на карьерах НГМК (Узбекистан) и комбинате «Магнезит»»

3 Установлено, что повышение эффективности аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов при нормализации атмосферы карьеров с применением генераторов газовоздушных и многофазных турбулентных струй на основе ТВД достигается за счет оптимальных параметров входного коллектора («кольца») и кожуха («насадка»), применения конструктивных элементов и устройств - входных водораспылительных контуров, гидравлических бесфорсуночных и газовыводящщих сопел и систем - шумоглушения, сканирования струй и регулирования их степенью неизотермичности

4 Теоретически установлено, что при оптимальных значениях - ширине кольца (В, = 0,5ЯВ), глубине расположения винта в «насадке» (С = 0,654ЯВ) и длине «насадка» (кожуха Ьн=3,6 Я8) достигается увеличение тяги системы «винт - насадок» и увеличение скорости, расхода воздуха в начальном сечении и дальнобойности на 50% Результаты исследований подтверждаются промышленными экспериментами

5 Лабораторными исследованиями процессов искусственного воздухообмена на моделях карьеров трубка «Мир», ЦГХК, НГМК, ССГОКа и комбината «Ураласбест» установлено, что применение перемещающихся турбулентных струй («динамические схемы») обеспечивает повышение эффективности на 2530% за счет эффекта «перемежаемости» (наложение вихревых и турбулентных потоков) Результаты экспериментов подтверждены промышленными испытаниями средств и систем всесезонного пылегазоподавления на карьерах Урала, Казахстана и Забайкалья, а также удовлетворительной степенью сходимости (85%) результатов лабораторных и промышленных экспериментов (карьер ЦГХК).

6 На базе разработанных теоретических основ аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих при массовых взрывах, установлено, что пылегазовое облако (ПГО) формируется и поднимается как изотропный

осесимметричный «термик» (пузырь) до уровня конвекции гк за время тх При этом изменение температурного перегрева, скорости и времени подъема описываются соответственно - линейно-гиперболической, гиперболически-тригонометрической и тригонометрической зависимостями

7 Теоретически установлено, что после уровня конвекции происходит диффузионное рассеяние и распад ПГО При этом увеличение относительного радиуса (объема) и уменьшение относительной концентрации вредных примесей во времени характеризуются соответственно - параболической и гиперболической зависимостями Критическая скорость ветрового потока или турбулентной струи, достаточная для рассеяния ПГО пропорциональна корню квадратному из частного от деления коэффициента диффузии на время достижения облаком уровня конвекции

8 Для расчета параметров зон возможного загрязнения (ЗВЗ) прилегающих к карьерам территорий установлены новые закономерности процессов рассеяния, распада ПГО и оседания вредных примесей, а также влияния многофазных турбулентных струй на эти процессы

9 Установлено, что по сравнению с инверсионной стратификацией в атмосфере карьера при изотермии происходит увеличение уровней выравнивания температур и конвекции на 60% и объема в 2,2 раза Эти обстоятельства определяют необходимость создания искусственными способами и средствами температурной инверсии в атмосфере карьеров

10 На базе разработанных теоретических основ аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих при формировании, развитии и распаде ПГО во влажной стратифицированной атмосфере карьеров, установлено, что за счет предварительной обработки зоны взрыва и последующего активного воздействия на ПГО многофазных струй турбовентиляторов в облаке и атмосфере создается искусственная инверсия Тем самым предотвращается выход облака за пределы карьера и создаются условия для его активного подавления с применением мощных генераторов многофазных струй Реальная возможность активного подавления ПГО с применением генераторов осадков на базе ТВД подтверждается промышленными экспериментами на карьере ЦГХК

11 Установлено, что существенное влияние на изменение виртуальных характеристик - температурного перегрева, скорости и времени подъема ПГО во влажной инверсионной стратифицированной атмосфере, определяющих основные параметры ПГО (уровень конвекции, объем, концентрацию вредных примесей) оказывает инверсионный температурный градиент, искусственно создаваемый генераторами осадков на базе ТВД Искусственное формирование в атмосфере карьеров и ПГО температурной инверсии многофазными струями при положительных температурах приводит к уменьшению уровней выравнивания температур и конвекции на 40% и увеличению времени подъема до этих уровней на 60%

12 Разработанные с непосредственным участием автора средства и системы всесезонного пылегазоподавления на базе ТВД прошли промышленные испытания на карьерах Урала (ГБРУ НТМК, комбината «Ураласбест», Казахстана (ЦГХК), Средней Азии (НГМК, карьер «Мурунтау») и Забайкалья (ПГХК и Заб.

ГОК). Внедрение систем искусственного воздухообмена и всесезонного пылега-зоподавления с применением генераторов осадков НК-12КВ-1М позволило за счет нормализации состава атмосферы отработать запасы руды на двух уранодо-бывающих предприятиях (ЦГХК и ПГХК) и получить экономический эффект в размере 330 тыс руб в год (в ценах 1990 г).

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах 1 Нестеренко Г Ф Формализация процессов активного подавления пылега-зового облака при массовых взрывах в карьерах / Нестеренко Г Ф // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 2004. - № 2. - С 33-38

2. А с 1756579 СССР МКИ5 Е 21 F 1/00 5/02 Устройство для пылегазопо-давления в карьерах / Нестеренко Г Ф , Крючков В Н , Конорев М М , Росляков С М (СССР) - № 4815034/03, Заяв 16 04 90, опубл 23 08 92 - Бюллетень изобретений - 1992 -№31.

3 Нестеренко Г Ф Координатник для исследования аэродинамических параметров струй карьерных вентиляторов / Нестеренко Г Ф // Межвузовский сборник «Вентиляция шахт и рудников» Вып 9 - Л - 1982 -С45-47

4 А с 1271979 СССР МКИ4 Е 21 F 1/00 Способ проветривания карьеров /Нестеренко Г Ф, Макаров В Н , Терещенко Г JI, Конорев М М (СССР) - № 3701253/22-03, Заяв 15 02 84, опубл 23 11 86 - Бюллетень изобретений - 1986 -№43

5 Нестеренко Г.Ф Сравнительная оценка карьерных вентиляторов на базе авиационных газотурбинных двигателей / Нестеренко Г Ф , Конорев ММ// Наземное применение авиадвигателей в народном хозяйстве Материалы межотраслевой выставки -М ВИМИ - 1977 -Вып 2(4).-С 15-17

6 Нестеренко Г Ф Отечественный опыт в области разработки средств и систем экологического мониторинга воздушной среды в атмосфере карьеров и прилегающих к ним территорий // Известия ВУЗов Горный журнал - 2007 - № 3 -С 60-64

7 Нестеренко Г Ф Исследование процессов оседания вредных примесей при подъеме пылегазового облака (ПГО) / Нестеренко Г Ф //С б научных трудов «Аэрология» по материалам симпозиума «Неделя горняка-2007» Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня - 2007- № 0В12 -С 161-166

8 Конорев М М Исследование и обоснование параметров модульного карьерного вентилятор ВОКМ-4-2500 /Конорев М М, Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2000 - № 5 - С 206-208

9 Конорев М М. Исследование процессов пылегазоподавления в карьерах при производстве массовых взрывов / Конорев М М, Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень -2000 -№7 - С 81-83

10 Конорев М М Исследование рабочих характеристик и рациональных режимов эксплуатации турбовинтовых двигателей (ТВД) карьерных вентиляторов / Конорев М М, Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2000 - № 6 - С 209-211

11 Конорев М М Исследование санитарно-гигиенических характеристик

турбовинтовых двигателей (ТВД) карьерных вентиляторов / Конорев М.М , Не-стеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2000. - № 3 -С 188-190

12 Конорев ММ Исследование эффективности средств пылегазоподавления в карьерах при различных атмосферных условиях / Конорев М М, Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2000 - № 7 - С 8387

13 Конорев ММ. К решению проблемы нормализации атмосферы глубоких кимберлитовых карьеров / Конорев М М, Нестеренко Г Ф, Еремеев В И, Забелин В В // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений современное состояние и перспективы решения Сб докл. Международ науч-но-практич конф Мирный-2001 - Мирный ЯКУТНИПРОАЛМАЗ - 2001 -С 117-122

14 Конорев М М Выбор вертолетного винта в качестве ротора карьерного вентилятора / Конорев М М , Нестеренко Г Ф , Блонский М В // Горный информационно-аналитический бюллетень -2002 -№4 -С 196-198

15 Конорев М М Обоснование выбора схем проветривания и режимов работы систем вентиляции карьеров / Конорев М М , Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2002 - № 4 - С 73-76

16 Конорев М М Теоретические аспекты процессов формирования и подъема пылегазового облака при массовых взрывах в карьерах / Конорев М.М, Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2002 - № 9 -С 88-91

17 Конорев ММ К вопросу снижения негативного воздействия на окружающую среду массовых взрывов в карьерах / Конорев М М, Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень -2005 -№1-С 109-113

18. Конорев ММ Вентиляция и пылегазоподавление в атмосфере карьеров / Конорев М М , Нестеренко Г Ф -Екатеринбург ИГДУрОРАН -2000 -312 с

19 Конорев М М Установка для проветривания карьеров /Конорев М М , Блонский М В , Нестеренко Г Ф // Патент на изобретение РФ № 2167302 - 2001

20 Конорев М М Теоретические исследования процессов подъема пылегазового облака при массовых взрывах в карьерах / Конорев М М, Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень -2002 -№4 -С 198-201

21 Конорев ММ Исследование процессов восстановления естественного воздухообмена, кондиционирования воздуха и пылегазоподавления в атмосфере карьеров / Конорев М М, Нестеренко Г Ф // Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр Материалы 2-й международ конф-ции -М Изд-воРУДН -2003 -С321-327

22 Конорев ММ Теоретические исследования процессов взаимодействия пылегазового облака (ПГО) и воздушно-газожидкостных струй при массовых взрывах в карьерах / Конорев М М, Нестеренко Г Ф // Горный информационно-аналитический бюллетень -2003 -№ 8 -С 76-79

23 Конорев М М Эколого-экономическая характеристика средств нормализации атмосферы карьеров / Конорев М М., Нестеренко Г Ф // Геотехнологиче-

ские проблемы комплексного освоения недр Сб науч тр ИГД УрО РАН Вып 2 (92) - Екатеринбург -2004 -С231-244

24 Ас 1457517 СССР, МКИ4 Е 21 F 5/02 Способ пылегазоподавления / Росляков С М., Конорев М М, Нестеренко Г Ф , Филатов С С , Страшников 0 Г, Киенко А.А, Зайцев В.Ф (СССР) - № 4227757/22-03; Заяв 13 04 87, опубл 07 02 89 - Бюллетень изобретений - 1989 - № 5. - С.259

25 Нестеренко ГФ О возможности повышения эффективности процессов пылегазоподавления в карьерах // Проблемы предотвращения загрязнения воздушного бассейна при открытой разработке железных руд Докл Всесоюз науч -техн семинара (Кривой Рог, 16-18 октября 1990) - М Черметинформация. -1990 - С 17-20

26 Ас 1195014 СССР МКИ4 Е 21 F 1/08 Карьерный турбовентилятор /Конорев М М , Нестеренко Г Ф, Филатов С С, Крячков Н Т, Зайцев В Ф , Кац Б А (СССР) -№3756646/22-03, Заяв 19 03 84, опубл 30 11 85 - Бюллетень изобретений - 1985 - № 44

27 Конорев М М Промышленные испытания системы искусственной вентиляции на базе авиадвигателей НК-12МВ / Конорев М М,Филатов С С , Нестеренко Г Ф и др // Наземное применение авиадвигателей в народном хозяйстве Материалы межотраслевой науч-техн конф -М ВИМИ - 1981 - Вып 2 -С 57-62

28 Конорев ММ Совершенствование конструктивных параметров карьерных вентиляторов-оросителей НК-12 KB / Конорев М М, Филатов С С, Нестеренко Г Ф и др // Наземное применение авиадвигателей в народном хозяйстве. Материалы межотраслевой выставки-М ВИМИ -1981 Вып2 -42 -С 6370

29 Конорев ММ Конструктивные особенности и технико-экономические показатели карьерного вентилятора-оросителя НК-12 КВ-1М / Конорев М М , Нестеренко Г Ф, Филатов С С и др // Горный журнал -1981.- № 6 - С 43-46

30 A new Soviet ventilator - hamidifier opencast mines // Mining Magazine -1981 - Vol 145 - № 6 - P 505 - M Konorev et al, Gornyi Zhurnal №6 1981, pp 43-46.

31 Конорев M M Исследование параметров струй и эффективности схем проветривания карьеров при работе вентиляторов в динамическом режиме / Конорев М М, Нестеренко Г Ф, Макаров В Н // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых - 1982 - № 1 - С 64-69

32. Конорев М М Обоснование проектных решений при разработке системы искусственной вентиляции и пылегазоподавления карьера трубки "Мир" / Конорев М М , Макаров В Н, Нестеренко Г Ф и др // Горный журнал - 1984 - № 9 -С 57-59

33 Конорев М М. Отработка режимов пылегазоподавления в атмосфере глубоких карьеров с помощью вентиляторов-оросителей / Конорев М М, Нестеренко Г Ф, Макаров В Н , Киенко А А // Техническое перевооружение железорудных карьеров Сб научн. тр ИГД МЧМ СССР, № 86 - Свердловск - 1988 -С 74-79

34 Конорев М М. Новые разработки в области карьерной аэрологии / Коно-

рев М М, Нестеренко Г Ф // Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций Сб докл Междунар симпозиум SPM-95 - Пермь ГИУрОРАН -1995.-С 69-71

35 Конорев М М Термодинамика процесса формирования пылегазового облака (ПГО) при массовых взрывах / Конорев М М , Нестеренко Г Ф // Горные науки на рубеже XXI века Материалы Международной конференции - Екатеринбург УрОРАН - 1998 - С 220-226

36 Конорев М М Исследование эффективности средств пылегазоподавления в карьерах / Конорев М М, Нестеренко Г.Ф // Сб докл Международной конференции по открытым и подземным горным работам - М МГИ - 1998 - С.53-56

37 Конорев М М К обоснованию конструктивных параметров карьерных вентиляторов на базе авиационных турбовинтовых двигателей / Конорев М М , Нестеренко Г Ф // Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельниковские чтения) Докл Междунар конф Т2 - Екатеринбург ИГД УрО РАН - 1998 -С 218-227

38 Ас 508097 (СССР) МКИ2 Е 21 F 1/08 Карьерный турбовентилятор /Конорев М М, Филатов С С , Нестеренко Г Ф (СССР) - № 2063028/03, Заяв 30 09 74, опубл 25 03 76 -Бюллютень изобретений - 1976 -№ 11.-С 160

39. А с. 596020 СССР, МКИ2 Е 21 F 1/08 Карьерный турбовентилятор / Конорев М М , Филатов С С, Нестеренко Г Ф, Макаров В Н (СССР) -№2364804/22-03, Заяв 24 05 76, опубл 28 02 78. - Бюллютень изобретений -1978 - № 8 - С 230

40 Ас 1023106 СССР МКИ3 Е 21 F 1/08 Карьерный турбовентилятор/Конорев М М, Филатов С С, Нестеренко Г Ф. (СССР) - № 3384827/22-03, Заяв 23 12 81, опубл 15 06 83 - Бюллютень изобретений - № 22

41 Ventilating open pit mines during blasting // Mining Magazine - 1973 -Vol 174 -№ 8 -P 163 - S S Filatov et al Gornyi Zhurnal -№ 5 - 1973, pp 13-17

42 Конорев M M Исследование процессов диффузионного рассеяния пылегазового облака (ПГО) / Конорев М М, Нестеренко Г Ф. // Сб научных трудов «Аэрология» по материалам симпозиума «Неделя горняка-2007» Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня - 2007 - № 0В12. -С.154-160

43 Конорев М М Теоретические исследования качеств системы «винт -насадок» для карьерных вентиляторов / Конорев М М , Нестеренко Г Ф // Сб научных трудов «Аэрология» по материалам симпозиума «Неделя горняка-2007» Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня -2007 -№ 0В12 -С 92-100

Сдано в печать 09 06 2008 г Формат 60x84/16 Тираж 150 экз

Отпечатано сектором НТИ Горного института УрО РАН 614007, г Пермь, ул Сибирская, 78а

Содержание диссертации, доктора технических наук, Нестеренко, Геннадий Филиппович

Введение.

ГЛАВА 1. Современное состояние исследований по проблеме нормализации атмосферы глубоких карьеров

1.1. Анализ исследований по нормализации атмосферы карьеров.

1.2. Оценка влияния метеорологических, горно-геологических и технологических факторов на санитарно-гигиеническую обстановку в атмосфере карьеров.

1.3. Определение влияния температурной стратификации на энергетические показатели атмосферы карьеров.

1.4. Средства и способы интенсификации естественного воздухообмена в атмосфере карьеров.

1.5. Анализ зарубежного и отечественного опыта в области создания средств и систем экологического мониторинга воздушной среды рабочих мест и атмосферы карьеров.

Выводы.

ГЛАВА 2. Обоснование рациональных конструктивных параметров и элементов средств нормализации атмосферы карьеров

2.1. Выбор видов привода и рабочих органов средств при создании систем пылегазоподавления в карьерах.

2.2. Теоретические исследования качеств системы «винт-насадок» и обоснование конструктивных элементов и параметров модулей вентиляторов на основе турбовинтовых двигателей.

2.3. Исследование влияния температурной стратификации атмосферы карьера и степени неизотермичности струй на параметры вентиляционных потоков (ТВД).

2.4. Экспериментальные исследования параметров турбулентных струй при работе карьерных вентиляторов в динамическом режиме.

2.5. Обоснование типажного ряда карьерных вентиляторов.

Выводы.

ГЛАВА 3. Теоретические и экспериментальные исследования процессов генерирования и переноса осадков воздушно-газовыми струями карьерных вентиляторов.

3.1. Исследования процессов генерирования и переноса жидких осадков и разработка конструкций гидравлических устройств (сопел).

3.2. Теоретическая модель процессов генерирования и переноса твердых осадков (снега) в атмосфере карьеров.

3.3. Закрепление пылящих поверхностей с применением генераторов многофазных струй.:.

Выводы.

ГЛАВА 4. Исследование эффективности систем нормализации атмосферы карьеров

4.1. Обоснование схем и режимов работы комплекса средств вентиляции и пылегазоподавления на основе метода физического моделирования.

4.2. Результаты промышленных экспериментов по разрушению температурных инверсий.

4.3. Промышленные испытания системы всесезонного пылегазоподавления.

4.4. Кондиционирование воздуха и пылегазоподавление в рабочих зонах карьеров.

Выводы.

ГЛАВА 5. Исследования аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов при массовых взрывах в карьерах

5.1. Модель процесса пылеобразования при формировании пылегазового облака (ПГО).

5.2. Термодинамическая модель процесса формирования ПГО.

5.3. Математическая модель процессов формирования, подъема и рассеяния ПГО.

5.4. Численная модель и программа расчета зон возможного загрязнения (ЗВЗ) окружающей среды при массовых взрывах.

5.5. Теоретические и экспериментальные исследования процессов активного подавления ПГО.

5.6. Дегазация и нейтрализация взорванной горной массы.

Выводы.

ГЛАВА 6. эколого-экономическая оценка средств нормализации атмосферы карьеров

6.1. Оценка токсичности привода карьерных вентиляторов-оросителей на основе ТВД.

6.2. Исследование акустических характеристик средств пылегазоподав-ления.

6.3. Экономическая оценка электрического и газотурбинного привода мощных карьерных вентиляторов.

6.4. Сравнительная оценка экономических характеристик систем нормализации условий труда на карьерах.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Управление аэрогазодинамическими и тепломассообменными процессами при нормализации атмосферы карьеров"

Актуальность работы. В развитии горнорудной промышленности прослеживается устойчивая ориентация на открытый способ разработки как наиболее экономичный и высокопроизводительный. За последние 30 лет доля руд черных и цветных металлов, добытых на карьерах, увеличилась соответственно с 56 до 86% и с 40 до 55%. Аналогичная тенденция наблюдается и в угольной промышленности. Большинство действующих карьеров будет эксплуатироваться за пределами 2010 года. Причем свыше 50% горной массы будет добываться на карьерах глубиной более 300 м. Исследованиями на многих карьерах установлено, что при высокой интенсификации и концентрации производства, с увеличением глубины происходит загрязнение вредными примесями атмосферы, превышающее ПДК: по запыленности воздуха на рабочих местах в (3 - 5) раз, по оксидам углерода в (1,5 -3) раза, по оксидам азота в (5 - 7) раз. Это свидетельствует о низкой эффективности организационно-технических мероприятий и средств по подавлению вредных примесей у источников их образования, приводит к появлению профессиональных заболеваний горнорабочих, снижению производительности труда и производственному травматизму.

С ухудшением экологической обстановки на открытых горных работах в 50-х - 60-х годах XX века начала интенсивно развиваться новая область горной науки - аэрология карьеров, основоположником которой был академик А.А.Скочинский. Теоретической базой новой науки явились рудничная аэрогазодинамика, горная теплофизика, метеорология и др. Большое влияние на решение теоретических и практических вопросов проблемы оздоровления условий труда на карьерах и сокращения вредного воздействия на окружающую среду открытых горных работ оказали - труды члена-корреспондента АН УССР Ф.А.Абрамова; докторов наук - Н.З.Битколова, П.В.Бересневича, Л.Д.Вассерма-на, Г.В.Калабина, Л.Г.Качурина, М.М.Конорева, К.В.Кочнева, А.А.Кулешова, А.Н.Купина, В.А.Михайлова, В.С.Никитина. В.В.Силаева, В.Н.Сытенкова, К.З.Ушакова, С.С.Филатова, П.Ч.Чулакова; кандидатов наук - Я.З.Бухмана, А.А.Вершинина, Ю.В.Гуля, И.И.Иванова, Л.А.Козакова, В.П.Куликова. Н.В.Ненашева и других.

Основными причинами загрязнения атмосферы карьеров являются: несовершенство технологических процессов и оборудования, ухудшений условий естественного воздухообмена с ростом глубины карьеров. При этом основными по рангу источниками пылегазовых выбросов являются буровзрывные работы, технологический автотранспорт, комплексы ЦПТ, экскавация, отвалообразование, вспомогательные технологические операции и оборудование. Существенное влияние на загрязнение атмосферы глубоких карьеров оказывает климат районов их расположения, в частности, продолжительность штилевых периодов и приземных инверсий. В наиболее неблагоприятных условиях в этом отношении находятся карьеры Якутии, Восточной Сибири, Северо-Запада и Урала, где штилевые периоды в сочетании с инверсиями соответственно составляют 3500, 2720, 1650, 1220 часов в год. Применение известных локальных средств и мероприятий по подавлению пыли и газа у мест их образования, систем кондиционирования воздуха в кабинах горных машин в эти периоды становится уже недостаточным для нормализации атмосферы, в результате чего возникает необходимость прекращения горных работ.

Серьезную опасность для существования экосистемы «карьер - окружающая среда» представляют массовые взрывы. В окружающую среду входят прилегающие к карьерам жилые массивы («селитебная зона»), для которых ПДК вредных примесей намного ниже предусмотренных для атмосферы карьера и промплощадок. Образующееся при взрывах пылегазовое облако (ПГО) при выходе за пределы карьера под воздействием ветра перемещается, загрязняя значительные объемы окружающего воздушного бассейна. Кроме того, до (40-60) % вредных примесей остается во взорванной горной массе, что при отсутствии эффективных средств и способов их подавления может привести к отравлению горнорабочих при экскавации и транспортировании. В связи с этим, с экологической точки зрения производство массовых взрывов при высокой ветровой активности недопустимо без применения эффективных и способов подавления загрязняющих веществ (ЗВ) в ПГО и взорванной горной массе.

Следует отметить, что при «нормальном» (естественном) воздухообмене регулирование и управление пылегазовым и климатическим режимами в атмосфере карьеров осуществляется за счет природных аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов. Применяемые организационно-технические и технологические мероприятия обеспечивают лишь частичное сокращение выбросов ЗВ в окружающую среду. Однако при отсутствии осадков (дождь, град, снег, иней) выделяющиеся при работе технологического комплекса вредные примеси выносятся ветровыми потоками и загрязняют прилегающие к карьерам территории - почву, воздушную и водную среды. При мороси и тумане в атмосфере карьеров может возникнуть «смог» вследствие адсорбции частицами переувлажненного воздуха токсичных веществ (оксиды азота, бензапирен, сажа и др.), выделяющихся с отработавшими газами автотранспорта. Поскольку ПДК ЗВ для окружающей природной среды, в частности, для «селитебных зон», значительно (~ на порядок) ниже, чем для атмосферы карьеров и промплощадок, то в данном случае следует учитывать экологический ущерб, который не может быть скомпенсирован в виде платы за выбросы ЗВ. Кроме того даже при благоприятных условиях происходит загрязнение почвы и поверхностных вод при выносе ЗВ с адсорбированными осадками, а также подземных вод через поверхности выработанного карьерного пространства. Следовательно на всех технологических процессах необходимо применять адсорбенты, в качестве которых можно использовать силикагель (раствор «жидкого стекла») или природные цеолиты (фожазит, натролит, сколелит, шабазит и др.). Процесс адсорбции у этих экологически безвредных адсорбентов необратимый и происходит на молекулярном уровне.

При неблагоприятных метеоусловиях (НМУ) происходит лишь усугубление экологической ситуации, когда в соответствии с требованиями ЕПБ возникает необходимость прекращения производства горных работ. Вынужденные простои карьеров вследствие превышения ПДК ЗВ приводят к экономическому ущербу предприятий и свидетельствуют о низкой эффективности организационно-технических мероприятий и средств по регулированию пылегазового режима в атмосфере карьеров. В связи с этим необходимость применения технических способов и средств, позволяющих эффективно регулировать и управлять пыле-газовым и климатическим режимами в атмосфере карьеров путем искусственного формирования аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов для нормализации ее состава и предотвращения выброса ЗВ в окружающий воздушный бассейн является обязательным условием обеспечения безопасности жизнедеятельности экосистемы «карьер-окружающая среда», в т.ч. и при нормальном (естественном) воздухообмене.

На основании предшествующих исследований установлено, что для обеспечения экологической безопасности на открытых горных работах одним из перспективных направлений является использование свободных турбулентных струй. В качестве генераторов свободных турбулентных струй институтом "Унипромедь" разработана установка УВУ-1 на базе турбореактивного двигателя (ТРД), ВНИИГМ им. М.М.Федорова и институтом НИИОГР разработан специальный вентилятор ПВУ-6 с электроприводом, а также предложена установка УВ-1 на базе трех турбовинтовых двигателей (ТВД) типа АИ-20. ИГД УрО РАН (МЧМ СССР) разработан и внедрен ряд карьерных вентиляторов на основе авиационных винтов с электрическим и газотурбинным приводом. Состояние научных исследований, опытно-конструкторских работ и результаты испытаний различных типов вентиляторов на основе авиационных винтов и двигателей позволили перейти от испытаний единичных образцов вентиляторов к созданию систем всесезонного пылегазоподавления (карьеры ЦГХК и ПГХК).

Однако в теоретическом и практическом планах в предшествующих научных работах не было уделено достаточно внимания исследованиям аэрогазодинамических и тепдомассообменных процессов, происходящих в атмосфере карьеров и окружающей среде при воздействии газовоздушных и многофазных струй и при массовых взрывах, а также обоснованию параметров конструктивных элементов и устройств средств пылегазоподавления.

Следует отметить, что Государственной программой РФ в ближайшее время предусмотрено развитие сырьевой базы в районе «Малого БАМа», на юге Якутии с уникальным растительным и животным миром. В связи с этим проблема обеспечения безопасности жизнедеятельности экосистемы «карьер - окружающая среда» потребует кардинального решения при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом в сложных горно-геологических и суровых природно-климатических условиях. Для этого потребуется регулирование и управление аэрогазодинамическими и тепломассообменными процессами, которое можно обеспечить при включении в состав технологического ком плекса карьеров средств и систем экологического мониторинга и управляемых по полученной от них информации по радио-телеканалам связи средств всесе-зонного пылегазоподавления. При этом может быть использована система спутниковой навигации GPS - «ГЛАНАС»

Объектом исследования является атмосфера карьера и окружающая среда, санитарно-гигиенические параметры которых формируются под воздействием метеорологических, горногеологических и технологических факторов. Аэрогазодинамические и тепломассообменные процессы, протекающие в атмосфере карьера и окружающей среде при воздействии газовоздушных и многофазных струй и при массовых взрывах, составляют предмет научного исследования.

Целью работы является - формирование рациональных аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов для нормализации атмосферы карьеров и обеспечения экологической безопасности окружающей среды.

Идея работы заключается в искусственном формировании в атмосфере карьеров аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов с применением генераторов осадков на базе авиационных винтов и турбовинтовых двигателей для повышения экологической безопасности открытых горных работ.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. определить аэрогазодинамические параметры турбулентных газовоздушных и многофазных потоков, создаваемых в атмосфере карьера генераторами на основе турбовинтовых двигателей;

2. установить эффективность процессов восстановления естественного воздухообмена методом физического моделирования и промышленного эксперимента;

3. теоретически и в промышленных условиях определить эффективность тепломассообменных процессов с применением генераторов осадков при положительных и отрицательных температурах в атмосфере карьера;

4. обосновать и разработать рациональные конструктивные элементы и уе-ройсгва мощных средств пылегазоподавления;

5. разработать теоретические основы азрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих при массовых взрывах в карьерах;

6. обосновать необходимый состав комплекса средств нормализации состава атмосферы карьеров.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Искусственное формирование в атмосфере карьеров рациональных аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов обеспечивает нормализацию ее состава за счет разрушения температурных инверсий, активного пылега-зоподавления и кондиционирования воздуха с применением генераторов газовоздушных и многофазных турбулентных струй и средств экологического мониторинга.

3. Пылегазовое облако (ПГО) формируется и поднимается как изотропный осесимметричный термик(«пузырь») до уровня конвекции(гк) за время тк. При этом изменение температурного перегрева, скорости и времени подъема описываются соответственно линейно-гиперболической, тригонометрически-гиперболической 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. Тем самым предотвращается выход облака за пределы карьера и создаются условия для активного его рассеяния и подавления.

Научная новизна работы заключается в: теоретических обоснованиях 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 в карьерах; разработке теоретических основ аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих в атмосфере карьера и ПГО при формировании, развитии и рассеянии последнего во влажной стратифицированной атмосфере. На основании этих исследований получены новые аналитические зависимости для определения параметров ПГО и оценке эффективности воздействия на его подавление многофазных струй и химических растворов.

Методы исследования. В работе использован комплекс методов, включающий: анализ и обобщение ранее выполненных исследований по проблеме, лабораторные и промышленные эксперименты, приборные и инструментальные измерения; математическое моделирование и 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 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 процесс ое 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 всесезон-ного 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; представительным объемом лабораторных экспериментов и промышленных испытаний средств пылегазоподавления на карьерах Урала, Казахстана, Средней Азии и Забайкалья; теоретическими и экспериментальными исследованиями по обоснованию параметров конструктивных элементов, устройств и систем мощных средств пылегазоподавления; экспериметальными исследованиями параметров перемещающихся турбулентных струй и эффективности процессов искусственного воздухообмена на моделях карьеров трубка «Мир», комбинатов - «Ураласбест», НГМК, ССГОКа, ЦГХК, также удовлетворительной степенью сходимости (85%) результатов лабораторных и промышленных экспериментов (карьер ЦГХК); теоретическими исследованиями аэрогазодинамических и тепломассобменных процессов формирования, развития и рассеяния ПГО; теоретическими исследованиями аэрогазодинамических и тепломассобменных процессов, происходящих в атмосфере и облаке в результате воздействия многофазных струй при активном подавлении ПГО.

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-оросителей; разработке аэродинамических схем и конструкций мощных средств пылегазоподавления на основе турбовинтовых двигателей (ТВД); разработке конструкций устройств для генерирования многофазных струй и твердых осадков; разработке и внедрении в производство средств и систем всесезонного пылегазоподавления; разработке и испытаниях в промышленных условиях рациональных способов интенсификации искусственного воздухообмена и подавления ПГО; разработке теоретических основ для расчета параметров ПГО и зон возможного загрязнения (ЗВЗ).

Экономический эффект достигается за счет сокращения простоев горнотранспортного оборудования и уменьшен платы за выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Результаты исследований доведены до промышленного применения и вошли в проекты реконструкции карьеров трубки "Мир" (1980), Тейского (1986), Оленегорского (1984, 1990), Канарского (1990), Костомукшского (1992) ГОКов.

Разработанные с непосредственным участием автора средства и системы всесезонного пылегазоподавления на базе ТВД прошли промышленные испытания на карьерах Урала (ГБРУ НТМК, комбинат «Ураласбест»), Казахстана (ЦГХК), Средней Азии (НГМК, карьер «Мурунтау») и Забайкалья (ПГХК и Заб. ГОК).

Внедрение систем искусственного воздухообмена и всесезонного пылегазоподавления с применением генераторов осадков НК-12КВ-1М позволило за счет нормализации состава атмосферы отработать запасы руды на двух уранодо-бывающих предприятиях (ЦГХК и ПГХК) и получить экономический эффект в размере 330 тыс. руб. в год (в ценах 1990 г.).

Апробация работы.

Основные положения диссертации и ее результаты были доложены и получили одобрение на технических совещаниях институтов Гипроруда, ВНИПИпромтехнология, Уралгипроруда, ВНИИпроектасбест, ВНИИБТГ, всесоюзных научных конференциях по проблемам аэрологии карьеров и охране труда: «Физико-технические проблемы управления воздухообменом в горных выработках больших объемов» (Сланцы, 1976; Кохтла-Ярве, 1979, 1983 гг.), «Проблемы аэрологии современных горнодобывающих предприятий» (Москва, 1980), «Эффективные технологии, способы и средства, обеспечивающие современные требования к экологии при разработке месторождений полезных ископаемых» (Москва, 1*990); Международном симпозиуме «Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромыш-ленных агломераций» (Москва-Пермь, 15-21 сентября 1995), Международной конференции «Горные науки на рубеже XXI века» (Москва - Пермь, 12-19 сен1 тября 1997), "Международной конференции по открытым и подземным горным работам» (Москва, 27 - 28 мая 1998), Международной конференции «Проблемы геотехнологии и недроведения» (Екатеринбург, 6-10 июля 1998), на второй международной конференции «Ресурсовоспроизводящие малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Москва 15-18 сентября 2003 г.), на ежегодных конференциях «Неделя горняка» (Москва, январь - февраль 1997 -2008 гг.)

Результаты разработок экспонировались'на ВДНХ СССР и были отмечены тремя бронзовыми медалями. Внедрение технических и технологических решений отмечено знаком «Изобретатель СССР».

Диссертация обобщает разработки плановых научных исследований ИГД УрО РАН (ИГД МЧМ СССР ), выполненных с 1970г. по 2008 г.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 115-ти печатных работах (95 статей, одна монография, 18 авторских свидетельства на изобретения, один патент РФ № 2167302) и 36-ти научно-технических отчетах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 6-ти глав, изложенных на 355 страницах машинописного текста; содержит 21 таблицу, 87 рисунков и список литературы из 221-го наименования.

Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность докторам технических наук А.В.Гальянову и М.М.Конореву, кандидатам технических наук А.А.Вершинину, А.И.Павлову, С.М.Рослякову, кандидату физ.-мат. наук О.Г.Страшникову, инженерам - М.В.Блонскому, А.А.Киенко, В.Н.Макарову, Ю.Л.Калифатиди, Т.Г.Петровой, В.И.Прибылеву за помощь при проведении исследований и подготовке к защите диссертации.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Нестеренко, Геннадий Филиппович

Выводы

1. Установлено, что по валовому, приведенному к СО, выбросу вредных веществ генератор осадков НК-12КВ-!М эквивалентен двум автосамосвалам Бе-лАЗ-7519. Однако за счет введения в гидравлические сопла химических растворов солей угольной( Ыа2С03 ) кремниевой кислот( ЫагЗЮз «жидкое стекло») обеспечивается нейтрализация вредных примесей в ОГ реактивной струи.

2. Расчетами установлено, что заполнение конструкции кольцевого кожуха вспененным пеноуретаном, обработка внутренней поверхности кожуха вибро-демпфирующей мастикой ВД-17 обеспечивают снижение уровня громкости шума на (15-20)Дб. Снижение уровня низкочастотного шума достигается за счет улучшения условий работы воздушных винтов при размещении их в профилированном звукоизолирующем кожухе: устраняется срыв вихрей с концов лопастей, происходит перераспределение тягового усилия между винтами и входным кол-лектором(«кольцом»),

3. Для уменьшения уровня громкости высокочастотного шума на срезе реактивного сопла устанавливается гофрированный глушитель специальной конструкции.

4. На основании промышленных испытаний на карьере ГБРУ ветилято-ра-оросителя НК-12КВ установлено, что при работе в оросительно-вентиляци-онном режиме за счет введения воды в гидравлическое сопло происходит снижение громкости шума во всех диапазонах частот на 2-14 Дб, а в кабине машиниста-оператора составило (10-40)Дб в полосе высоких частот.

5. На основании результатов сравнительных испытаний установлено, что в целом разработанная система глушения шума (п.п.2-4) позволила снизить уровень звуковой мощности в (2-5) раз и увеличить время непрерывной работы средств пылегазоподавления в 2,4 раза.

6. В результате сравнения экономических затрат(в ценах 1990 г.,на примере карьера «Мурунтау») по виду энергии(природный газ, керосин, электроэнергия), используемой для привода рабочего органа средств всесезонного пылегазоподавления установлено, что предпочтение следует отдать газотурбинному приводу всех средств с использованием природного газа.

7. Внедрение систем искусственного воздухообмена и всесезонного пылегазоподавления позволило отработать запасы руды за счет нормализации состава атмосферы на двух уранодобывающих предприятиях (ЦГХК и ПГХК) и получить годовой экономический эффект в размере 330 тыс.руб (в ценах 1990 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты теоретических, лабораторных исследований и промышленных испытаний средств и систем всесезонного пылегазоподавления на базе ТВД в условиях карьеров стран СНГ, теоретические основы аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих в атмосфере карьеров при воздействии газовоздушных и многофазных турбулентных струй и при массовых взрывах вносят существенный научный и практический вклад в решение экологических проблем и развитие аэрологии карьеров, рудничной аэрогазодинамики и горной теплофизики.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Установлено, что искусственное формирование в атмосфере карьеров рациональных аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов обеспечивает нормализацию ее состава за счет разрушения температурных инверсий, активного пылегазоподавления и кондиционирования воздуха с применением генераторов газовоздушных и многофазных турбулентных струй.

2. Установлено, что регулирование и управление искусственно создаваемыми процессами и их интенсивностью при нормализации пылегазового и климатического режимов в атмосфере карьеров и в воздухе прилегающих к ним территорий достигается при включении в состав технологического комплекса средств (систем) экологического мониторинга и управляемых по полученной от них информации средств и систем пылегазоподавления.

3. Установлено, что повышение эффективности аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов при нормализации атмосферы карьеров с применением генераторов газовоздушных и многофазных турбулентных струй на основе ТВД достигается за счет оптимальных параметров входного коллектора («кольца») и кожуха («насадка»), применения конструктивных элементов и устройств - входных водораспылительных контуров, гидравлических бесфорсуночных и газовыводящих сопел и систем - шумоглушения, сканирования струй и регулирования их степенью неизотермичности.

4. Теоретически установлено, что при оптимальных значениях - ширине кольца (Вк = ИДглубине расположения винта в «насадке» (С = 0,654ЯВ) и длине «насадка» (кожуха Г,,=3,6 достигается увеличение тяги системы «винт насадок» и увеличение скорости, расхода воздуха в начальном сечении и дальнобойности на 50%. Результаты исследований подтверждаются промышленными экспериментами.

5. Лабораторными исследованиями процессов искусственного воздухообмена на моделях карьеров трубка «Мир», ЦГХК, НГМК, ССГОКа и комбината «Ураласбест» установлено, что применение перемещающихся турбулентных струй («динамические схемы») обеспечивает повышение эффективности на (25-30)% за счет эффекта «перемежаемости» (наложение вихревых и турбулентных потоков).

6. На базе разработанных теоретических основ аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих при массовых взрывах, установлено, что пылегазовое облако (ПГО) формируется и поднимается как изотропный осесимметричный «термик» (пузырь) до уровня конвекции гк за время тк. При этом изменение температурного перегрева, скорости и времени подъема описываются соответственно — линейно-гиперболической, гиперболически-тригонометрической и тригонометрической зависимостями.

7. Теоретически установлено, что после уровня конвекции происходит диффузионное рассеяние и распад ПГО. При этом увеличение относительного радиуса (объема) и уменьшение относительной концентрации вредных примесей во времени характеризуются соответственно - параболической и гиперболической зависимостями. Критическая скорость ветрового потока или турбулентной струи, достаточная для рассеяния ПГО пропорциональна корню квадратному из частного от деления коэффициента диффузии на время достижения облаком уровня конвекции.

8. Для расчета параметров зон возможного загрязнения (ЗВЗ) прилегающих к карьерам территорий установлены новые закономерности процессов рассеяния, распада ПГО и оседания вредных примесей, а также влияния многофазных турбулентных струй на эти процессы.

9. Установлено, что по сравнению с инверсионной стратификацией в атмосфере карьера при изотермии происходит увеличение уровней выравнивания температур и конвекции на 60% и объема в 2,2 раза. Эти обстоятельства определяют необходимость создания искусственными способами и средствами температурной инверсии в атмосфере карьеров.

10. На базе разработанных теоретических.основ аэрогазодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих при формировании, развитии и распаде ПГО во влажной стратифицированной атмосфере карьеров установлено, что за счет предварительной обработки зоны взрыва и последующего активного воздействия на ПГО многофазных струй турбовентиляторов в облаке и атмосфере создается искусственная инверсия. Тем самым предотвращается выход облака за пределы карьера и создаются условия для его активного подавления с применением мощных генераторов многофазных струй. Реальная возможность активного подавления ПГО с применением генераторов осадков на базе ТВД подтверждается промышленными экспериментами на карьере ЦГХК.

11. Установлено, что искусственное формирование в атмосфере карьеров и ПГО температурной инверсии многофазными струями при положительных температурах приводит к уменьшению уровней выравнивания температур и конвекции на 40% и увеличению времени подъема до этих уровней на 60%.

12. Разработанные с непосредственным участием автора средства и системы всесезонного пылегазоподавления на базе ТВД прошли промышленные испытания на карьерах стран СНГ. Внедрение систем искусственного воздухообмена и всесезонного пылегазоподавления с применением генераторов осадков НК-12КВ-1М позволило за счет нормализации состава атмосферы отработать запасы руды на двух уранодобывающих предприятиях (ЦГХК и ПГХК) и получить экономический эффект в размере 330 тыс. руб. в год (в ценах 1990 г.).

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Нестеренко, Геннадий Филиппович, Пермь

1. Бересневич П.В. Способы и средства борьбы с вредными газами в железорудных карьерах / П.В. Бересневич, А.И. Лобода // Черная металлургия: Бюл.НТИ. -1991.-№ 3,- С. 4-13.

2. Бересневич П. В. Прогноз способов и средств нормализации атмосферы глубоких карьеров методом экспертной оценки / П.В. Бересневич, А.И . Лобода, В.Н. Ребристый // Горн. журн. -1990- № 8-С.52-55.

3. Бересневич П. В. Снижение выбросов пыли и газов в атмосферу карьеров и окружающую среду при массовых взрывах / П. В. Бересневич, В.Г. Наливайко: ОИ /Черметинформация М., 1989 - 23с-(Сер. Горнорудное производство, Вып. № 4 ).

4. Борьба с запыленностью и загазованностью карьеров / С.С. Филатов и др. // Безопасность труда в пром-сти 1989.-№ 9.-С.46-49.

5. Подвысоцкий К.С. Пенное экранирование для пы-ле-газо-шумопоглощения при массовых взрывах/ К. С Подвысоцкий., А.А Моор., В.И. Еремеев // Безопасность труда в пром-сти —1988-№ 9- С.52-53.

6. Ткачук К.К. Методы снижения загрязнения воздушной среды при разрушении // Всесоюз. науч.-техн. семинар по безопасности на открытых горных работах (Кривой Рог, 16-18 октября 1990): тез. докл./ КГРИ.-Кривой Рог, 1990.-С. 14- 15.

7. Филатов С.С. Нормализация состава атмосферы в глубоких карьерах //Горн, журн-1987 -№ 2,-С.35-37.

8. Проблемы и нормализация атмосферы на открытых горных работах отрасли /Мосинец В. Н. и др. //Горн, журн-1991-№ 1-С.48-52.

9. A.c. 244811 СССР, МКИ 5 F 01 N 3/00. Термокаталитический нейтрализатор / Филатов С.С., Конорев М.М. (СССР).-№ 1168258 / 24-6; заявл. 19.06.67; опубл. 28.05.69, Бюл. № 18.

10. Патент Англии № 1270782, 1970 г. / ФилатовС.С., Конорев М.М. по а. с. 244811.

11. Жегалин О.И. Снижение токсичности отработавших газов двигателей / О.И. Жегалин, А.И.Френкель, А.М.Сайкин// Промышленный транспорт,- 1978.-№ 5.-С.26-28.

12. Каталитические нейтрализаторы транспортных двигателей / О.И. Жегалин и др.-М.: Машиностроение, 1979 80 с.

13. Сайкин А.М. Системы очистки отработавших газов автосамосвала БелАЗ-540А // Автомобильный транспорт,- 1976.- № 3- С.31-33.

14. Френкель А.И. Каталитические дизельные нейтрализаторы НКД-241 /А.И.Френкель, A.A. Тимофеевский, А.М. Сайкин // Безопасность труда в промышленности.-1976.-№ 3 С.29-30.

15. A.c. 495444 СССР, МКИ 2 01F 3/14, В 01 9/08. Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания / K.M. Афанасьев, С.С. Филатов (СССР). -№ 2044574/24-6; заявл. 12.07.74; опубл. 15.12.75, Бюл. № 46.

16. A.c. 490495 СССР , МКИ 2 В 01 9/20, 01 3/14. Устройство с кипящим слоем катализатора / С.С. Филатов, K.M. Афанасьев (СССР).-№ 1769090/24-6; заявл. 07.04.72; опубл. 05.11.75, Бюл. №41.

17. A.c. 547534 СССР, МКИ 3 01F 3/15. Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания / K.M. Афанасьев ( СССР).- № 21 2549/06; заявл. 12.09.75; опубл. 25.02.77, Бюл. №7.

18. А. с. 590467 СССР, МКИ 3 F 01 N 3/15 , В 01 jB 8/02. Нейтрализатор отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания / С.С.Филатов, К.М.Афанасьев ( СССР ).- № 2159818/25-06; заявл. 23.07.76; опубл. 30.01.78, Бюл. № 4.

19. Haffingen U. Sticstaffoxid-Ausstob reduzieren Sinsatzeines thermischen Reaktors zur Verringerang der Schadstoffennission vor reerbren-nungs-motoren // Vi-Nach-Mchten-1976 Bd.30.-№ 16.- S.315.

20. Ove Rehuberg. Whet are constituentes of exharst from undergraund Diesel truche? // World mining.- 1976.- Vol . 29,- № 2. P. 42-45.

21. А. c. 1024311 СССР, МКИ 3 В 60 H 1/00, В 62 D 33/00. Транспортное средство для перевозки горной массы / В. Н. Смайлис и др. -№ 3359853 /27-11; заявл. 30.02.81; опубл.23.06.83, Бюл. №23.

22. А. с. 1257010 СССР, МКИ 4 В 62D 33/00, F 01 N 3/00. Грузовой кузов для перевозки горной массы транспортного средства с двигателями внутреннего сгорания / К. М. Афанасьев и др. №9/ 27-11; заявл. 25.03.85; опубл. 15.09.86, Бюл. №34.

23. А. с. 1564003 СССР, МКИ 5 В 62 D 33/00, F 01 N 3/0.0. Грузовой кузов для перевозки горной массы транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания / K.M. Афанасьев и др. (СССР).- № 4496810/27-11; заявл. 17.10.88; опубл. 15.05.90, Бюл. № 18

24. Афанасьев K.M. Разработка устройства для обезвреживания отработавших газов // Горн, журн 1988 - № 4.- С. 57-59.

25. Гагауз Ф. Г. Исследование и изыскание способов борьбы с пылью и ядовитыми газами при ведении взрывных работ: дис. . канд. техн. наук. / НИИ рудвентиляция,- Кривой Рог, 1965 163 с.

26. Казарез А.Н. Эксплуатация карьерных автосамосвалов с электромеханической трансмиссией/ А.Н. Казарез., А. А. Кулешов. — М.: Недра, 1988.- 264 с.

27. Росляков С. М. Обоснование рациональных параметров систем вентиляции карьеров с использованием струйных установок и открытых водосборников: дис. . канд. техн. наук / ИГД МЧМ СССР .- Свердловск,1986- 220 с.

28. Вершинин А. А. Об энергетической оценке воздухообмена в карьерах // Воздухообмен и микроклимат в карьерах : сб. тр. / НИИОГР-Челябинск, 1969,-С. 113-120.

29. Нестеренко Г.Ф. Обоснование рациональных схем и режимов проветривания глубоких карьеров с применением вентиляторов-оросителей на базе турбовинтовых двигателей: дис. . канд. техн. наук /ИГД Каз.ССР.- Алма-Ата, 1984.-203 с.

30. Конорев М.М. Вентиляция и пылегазоподавление в атмосфере карьеров/ Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2000.-312 с.

31. Конорев М.М. Искусственная вентиляция и пылегазоподавление в атмосфере карьеров: дис. . д-ра техн. наук /МГУ.-М., 1999.-363 с.

32. A.c. 264310 СССР, МКИ 2 Е 21 Г 100. Способ проветривания карьеров /ЯЗ. Бухман, В.И. Белоусов (СССР).- № 1143811/22-3; заявл. 20.03.67; опубл. 03.03.70, Бюл. № 9.

33. А.с .985314 СССР, МКИ 3 Е 21 F 1/ 00 . Способ проветривания карьера / В.И. Белоусов, В.Н.Селезнев (СССР). заявл. 10.07.81; опубл. 30.12.82, Бюл. №48.

34. A.c. 1035236 СССР, МКИ 3 Е 21 F 1/00. Способ вентиляции глубоких карьеров /Н.З. Битколов , И.И. Иванов , B.C. Никитин (СССР).-№3415162/22-03; заявл. 17.03.82; опубл. 15.08. 83, Бюл. № 30.

35. A.c. 1162995 СССР, МКИ 4 Е 21 F 1/00. Способ проветривания глубоких карьеров / Д.А. Каминский (СССР).- № 3723103/22-03; заявл. 10.02.84; опубл. 23.06.85, Бюл. № 23.

36. A.c. 1244339 СССР, МКИ 4 К 21 F 1/00. Способ проветривания нагорных карьеров /В.Е. Хван (СССР).- № 3811772/22-03; заявл. 11.11.84; опубл. 15.07.86, Бюл. №26.

37. A.c. 1219820 СССР, МКИ 4 К 21 F 1/00 .Способ проветривания карьеров / Хван В. Е. (СССР).- № 3829473/22-03; Заявл. 31.10.84; опубл. 23.03.86, Бюл. № 11.

38. A.c. 898093 СССР, МКИ 3 Е 21 F 1/00. Способ проветривания карьеров / Е.Г. Фурсов и др. (СССР).- № 2925455/22-03; заявл. 16.05.80; опубл. 15.01.82, Бюл. № 2.

39. A.c. 1259037 СССР, МКИ 4 Е 21 F 1/00.Способ проветривания глубоких карьеров / А.В.Цыганков, Е.Т. Ефремов (СССР).- № 3872216 / 22-03; заявл. 25.03.85; опубл. 23.09.86, Бюл. № 35.

40. A.c. 589420 СССР, МКИ 3 Е 21 F 1/00. Способ проветривания карьеров / С.С. Филатов, С.М. Росляков, А.И. Павлов (СССР).-№2170331 /22-03; заявл. 08.09.75; опубл. 25.01.78, Бюл. №3.

41. A.c. 1002599 СССР, МКИ 3 Е 21 Г 1/00. Способ проветривания карьера / В. Ф. Мишин, Г. В. Калабин (СССР).- № 3007897/22-03; заявл. 24.11.80; опубл. 07.03.83, Бюл. № 9.

42. A.c. 1271979 СССР, МКИ 4 Е 21 F 1/00. Способ проветривания карьеров / Г.Ф. Нестеренко и др. (СССР).- № 3701253/22-03; заявл. 15.02.84; опубл. 23.11.86, Бюл. № 43.

43. A.c. 739244 СССР, МКИ 3 Е 21 F 1/00. Способ проветривания карьера / А.И. Павлов, С.С. Филатов, С.М. Росляков (СССР)-№ 2587030/22-03; заявл. 20.02.78; опубл. 05.06.80, Бюл. № 21.

44. Кочнев K.M. Аэродинамика потоков в карьерах / К. М. Кочнев, С.С. Филатов // Труды/ ГГИ УФАН СССР,- Свердловск, 1958,- Вып. 31.-С.245-251.

45. Абрамов Ф.А. К вопросу о проветривании глубоких карьеров // Межобластная науч.-техн. конф. по открытой разработке месторождений Украины: материалы конф. (Днепропетровск, 1957). Днепропетровск: ДГИ, 1957.- С.35-39.

46. Гершун О.С. К вопросу проветривания глубоких карьеров // Изв. Вузов. Горн, журн,- 1958. № 31.-С.81-87.

47. Кузнецов И.П. Об улучшении труда на открытых горных работах // Изв. ВУЗов. Горн, журн.- 1958,- № 8.- С.27-31.

48. Битколов Н.З. К вопросу проветривания глубоких карьеров // Изв. ВУЗов. Горн, журн.- 1959,- №4,- С. 37 42.

49. Фатуев Н.Г. Искусственное проветривание карьеров // Технология и экономика угледобычи 1962- № 8-С. 38-42.

50. Фадеев H.H. О применеии вертолетов для проветривания карьеров // Изв. ВУЗов. Горн. журн. 1960,- № 1.- С. 92-96.

51. Филатов С.С. Пути улучшения атмосферных условий в карьерах с автотранспортом // Основные вопросы развития горнодобывающей промышленности Оренбургского экономического района- Свердловск-Оренбург: БТИ Оренбург. Совнархоза, УФАН, 1959 С. 107 -114.

52. Семененко Б.А. Проветривание карьера турбореактивным двигателем/Б.А. Семененко, O.A. Богаевский, В.Г. Кибальников // Горн, журн,- 1962.-№ 1-е. 32.

53. Филатов С.С. Искусственное проветривание карьеров свободными турбулентными струями /С.С. Филатов, А.А Вершинин // Труды / ИГД МЧМ СССР,- Свердловск, 1964,- Вып. № 10.- С. 67-74.

54. Вершинин A.A. О возможности использования несущих винтов вертолетов для проветривания карьеров/ A.A. Вершинин, С.С. Филатов // Труды / ИГД МЧМ СССР.- Свердловск, 1964.- Вып. № 10,- С.84-88.

55. Определение с помощью ЭЦВМ рационального по энергетическим затратам способа искусственного проветривания карьеров / С.С. Филатов и др. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.- 1970.- № 1.-С. 102-109.

56. Искусственное проветривание карьеров агрегатами пропеллерного типа / С. С.Филатов и др. // Уголь.- 1967.- № 9.- С.35-37.

57. Установка для вентиляции карьеров вертикальными струями / С.С. Филатов и др.//Цветная металлургия 1971.—№ 13.-С. 12-14.

58. Филатов С. С. К расчету искусственного проветривания застойных зон в карьерах вертикальными изотермическими струями/ С.С. Филатов, М.В. Блонский // Труды / ГГО Л.: Гидрометеоиздат, 1975,-Вып.359,-С. 174-181.

59. Павлов А.И. Условия применения и технические возможности карьерных вентиляторов с вертолетным винтом /А.И. Павлов, М.В. Блонский // Труды / ИГД МЧМ СССР,- Свердловск, 1979.-Вып. 58 С.94-98.

60. Разработка новых типов карьерных вентиляторных установок / С.С. Филатов и др. // Всесоюз. науч.-техн. конф. по борьбе с пылью и профилактике пневмокониозов на предприятиях угольной промышленности: тез. докл./ЦНИИуголь-М., 1979-С. 109-111.

61. Куликов В.П. Проветривание угольных разрезов / В.П. Куликов, Ю.П. Рогалис. -М.: Недра, 1979,- 142 с.

62. Шмалько Э.Я. Исследование эффективности местного проветривания на открытых горных работах // Горн, журн — 1965.- № 8 — С.71-74.

63. Фатуев Н.Г. Общая загазованность и искусственное проветривание карьеров // Вопросы борьбы с пылью в карьерах: материалы совещ. / ИГД им. A.A. Скочинского. М.: ЦНИИН Цветмет, 1963,- С.57-62.

64. Чулаков П.Ч. Состояние атмосферы Зыряновского карьера и пути его улучшения / П.Ч. Чулаков, О. Ахметов // Вопросы борьбы с пылью в карьерах: материалы .совещ./ ИГД им. A.A. Скочинского. — М.: ЦНИИН Цветмет, 1963 С.33-40.

65. Павлов А.И. Эффективность воздушно-водяной струи ороситель-но-вентиляционной установки ОВ-2 // Труды/ИГД МЧМ СССР-Свердловск: Средне-Урал. кн. изд-во , 1970. Вып.24. - С.84-91.

66. Павлов А.И. К вопросу определения рациональных конструктивных параметров струйных карьерных вентиляторов на базе авиационных винтов // Применение авиадвигателей в газоструйных установках-М.: ОНТЭИ.- 1975.-С. 25-34. -(Труды /ГОС НИИ ГА, Вып. 113).

67. Левин E.H. Выбор выходной части вентиляторной установки для проветривания застойных зон в карьерах / E.H. Левин, Ю.В. Суслин // Воздухообмен и микроклимат в карьерах: сб. ст. / НИИОГР. Челябинск , 1969.-С. 137- 140.

68. Луговский С.И. Проветривание карьеров воздушно-водяными струями/ С.И. Луговский, В.М. Дубенюк,- Волгоград: НижнеВолжское кн. изд-во, 1967,- 132 с.

69. Гальцев В.Н. Конструктивные и эксплуатационные особенности универсальной вентиляторной установки с турбореактивным двигателем РД-ЗМ-500 / В.Н. Гальцев , A.A. Мухин // Труды / ГОС НИИ ГА,- М.: ОНТЭИ, 1975,- Вып.113,- С.48-55.

70. Кочнев К.В. К вопросу об улучшении атмосферных условий в глубоких карьерах // Сборник работ по силикозу /К.В. Кочнев , С.С. Филатов,- Свердловск: УФ АН СССР, 1960.-№ 2,- С. 36 41.

71. Вершинин A.A. Проветривание карьеров мощным газовым эжектором // Проветривание шахт и карьеров // Труды / ИГД МЧМ СССР -Свердловск, 1964.-Вып. 10.-С. 75-83.

72. Филатов С.С. О предотвращении опасных загрязнений атмосферы глубоких карьеров // Горн, журн 1979,- № 1.- С. 59-61.

73. Совершенствование параметров карьерных вентиляторов-оросителей ИСК-12 KB / М.М. Конорев и др. // Наземное применение ав иадвигателей в народном хозяйстве: материалы межотраслевой конф.— М.: ВИМИ ,1981.- Ч.2.- С.63-70.

74. Установка для пылеподавления и искусственной вентиляции на открытых горных работах на базе турбовинтового двигателя / С.С. Филатов и др. // Горн, журн- 1969 № 3- С. 13- 15.

75. Конорев М.М. Результаты опытно-промышленных испытаний карьерного вентилятора на базе турбовинтового двигателя // Труды/ ИГД МЧМ СССР.- Свердловск: Сред.-Урал. кн. изд-во, 1970 Вып.24. С.96-105.

76. Конорев М.М. Исследование и разработка средств вентиляции карьеров на базе авиационных турбовинтовых двигателей: дис. . канд. техн. наук / ИГТМ АН УССР .- Днепропетровск, 1972,- 261 с.

77. Филатов С.С. Борьба с пылью и газами на карьерах /С.С. Филатов,

78. B.А. Михайлов, A.A. Вершинин-М.: Недра, 1973 142 с.

79. Карьерный вентилятор-ороситель НК-12КВ / С.С. Филатов и др. //Горн. Журн. 1973. - № 5. - С. 13- 17.

80. Результаты опытно-промышленной эксплуатации карьерных вентиляторов на базе турбовинтовых двигателей НК 12 и АИ- 20 /

81. C.С. Филатов, М.М. Конорев, Г.Ф. Нестеренко // Труды / ГОС НИИ ГА,- М.: ОНТЭИ, 1975.- Вып. 113С. 17-24.

82. Конструктивные особенности и технико-экономические показатели карьерного вентилятора-оросителя НК-12 КВ-1М / С.С. Филатов и др. // Горн, журн.— 1981№ 6,- С.43-46.

83. Никитин B.C. Проветривание карьеров /B.C. Никитин, Н.З. Битко-лов М.: Недра, 1975,- 254 с.

84. Битколов Н.З. Изучение и обоснование параметров средств искусственного проветривания карьеров на базе авиационных двигателей /Н.З. Битколов, С.И. Зенов // Труды / ГОС НИИ ГА- М.: ОНТЭИ,- 1975,- Вы'п.113,- С. 14-16.

85. Битколов Н.З. Турбокомпрессорный вентилятор для карьеров/ Н.З. Битколов , С.И. Зенов // Уголь,- 1975,- № 4,- С.23-24.

86. Аланов Г.Н. Самоходные установки для проветривания карьеров /Г.Н. Аланов, С.И. Зенов // Промышленный транспорт 1978 - № 4-С. 24-26.

87. Вульфсон Н.И. Воздействие на кучевые облака искусственными вертикальными струями /Н. И. Вульфсон, А. В. Кондратова // Метеорология и гидрология 1968-№ 9 - С.22-27.

88. Быховский A.B. Об активных воздействиях на атмосферу для борьбы с локальными загрязнениями/ A.B. Быховский, Л.А. Козаков // Гигиена и санитария 1966 - № 3- С. 40-45.

89. Васильев М.В. О пылегазоподавлении и искусственном проветривании на открытых горных работах/ М.В. Васильев, С.С. Филатов, A.A. Вершинин // Горн, журн 1967 - № 7- С.31-36.

90. Вентиляция глубоких разрезов тепловым способом / В.Н. Кунин и др. М.: ЦНИИЭ уголь, 1972,- 28 с.

91. A.c. 589421 СССР, МКИ 2 Е 21 F 1/00. Установка для проветривания карьеров / В. С. Азаров и др. (СССР).- № 2330279; заявл.04.03.76; опубл. 25.01.78, Бюл. №3.

92. Вершинин A.A. Математическое описание процесса искусственного проветривания карьеров свободными турбулентными струями // Труды / ИГД МЧМ СССР- Свердловск: Сред.-Урал кн. из-во, 1970.— Вып. 24,- СЛ 14—117.

93. Козаков JT.A. Учет влияния распределения примесей на эффективность искусственного проветривания карьеров // Труды / ГГО.- Л.: Гидрометеоиздат, 1972-Вып.294-С. 64-72.

94. Вершинин A.A. Сравнительная оценка схем искусственного проветривания карьеров // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.- 1976,- № 1- С.76-80.

95. А.с. 859648 СССР, МКИ 3 Е 21 F 1/00. Способ проветривания карьеров / М. М. Конорев и др. (СССР).- №2402125; заявл. 01.09.76; опубл. 30.08.81, Бюл. 32.

96. Гуль Ю.В. Анализ перспективности существующих способов активного воздействия на атмосферу карьерных пространств с привлечением мнений специалистов/ Ю. В. Гуль, П. И. Мустель // Вентиляция шахт и рудников : межвуз. сб./ЛГИ.-Л., 1975 -Вып.2-С. 121-125.

97. Никитин B.C. Исследование эффективности искусственного и естественного проветривания разрезов // Уголь 1972 - № 1- С.26-29.

98. Драгунский О.Н. Исследование разрушения инверсий в карьерах: дис. канд. техн. наук / МГИ- М., 1978,- 141 с.

99. Филатов С.С. К расчету эффективности искусственного и естественного проветривания карьеров // Состояние и перспективы исследования микроклимата в карьерах: материалы Всесоюз. совещ. (Ленинград, 1971)/ГГО-Л.: Гидрометеоиздат, 1974,-СЛ 08-113.

100. Левин В.Е. Исследование эффективности использования авиационных винтов в карьерных вентиляторных установках /В.Е. Левин, Ю.В. Суслин, В.В. Пак // Труды / ИГМТК им. М.М. Федорова М., 1966,-№43,-С. 57-62.

101. Основные принципы полупроводниковых газовых датчиков / Сойто С. и др. Секубай, 1983,- Т.26.- № 6.- С.431-437.

102. Автоматизированные системы для охраны окружающей среды: Доклад фирмы Fest Alpine Industrianlagebau Ginbx на научно-техническом симпозиуме выставки «Автоматизация - 89» (октябрь 1989).

103. Пат. 4698314, США, приор. Япония, МКИ № 21/47, СО 33/20, НКИ 436/171. Jaon Method for measurement of gas concentration/

104. J.Unwion , P.T. Walsh- Sensor and Actuators. Optic Letters, 1989.-Vol.17,-№3-4,-P. 575-581.

105. Nelson R.L. Procedings of the air pollution control assotiation annyal meeting.-Detroit, 1985,-P. 1-16.

106. Torvela A., Kemia Komi : 1987,- Vol. 14,- № 6.-P. 533-534.

107. Sirrky К. Sbomik- Fizika- materialu a meriutechnika, Praha- 1985.— № 8- C. 145-184.

108. Narayanaswamy R. Contr. Capteurs, 86, Technol. Et Appl., Paris, 17— 18 Juni, 1986,-Paris, 1986,- P. 210-214.

109. Dakin J.P., Groydon W.F. Proceeding of the Europan firbe, optic. Communications and local area networks, 1988 P. 238-239.

110. Gruliani J.F. Optic Letters, 1983,-Vol. 8,-P. 54-56.

111. Toshida Jutara.-J. Jap. Soc.Safety Eng, 1989.- V.28-№ l.-P. 36-43.

112. Опасности применения газов в технологическом процессе полупроводниковых элементов:- Доклад на симпозиуме фирмы Riken (Япония, 1989).

113. Индивидуальный прибор для измерения запыленности воздуха.-М.: Черметинформация.1988 С. 1-3 (Сер. Горнорудное производство, №5).

114. Сытенков В.Н. Управление пылегазовым режимом глубоких карьеров.-М.: ООО «Геоинформцентр», 2003.-288 с. JSBN 5-900.357-85-6.

115. Раскин И.А. Новые вентиляторы для проветривания шахт // Безопасность труда в промышленности 1970.- № 1. - С. 39-41.

116. Вершинин A.A. Анализ возможности использования авиационных воздушных винтов в качестве рабочих органов карьерных вентиляторов/ А.А Вершинин , С.С. Филатов, А.И. Павлов // Труды/ИГД МЧМ СССР.-Свердловск: , 1970,-Вып. 24. С.37-42 .

117. Павлов А.И. Основные закономерности течения полуограниченных струй, создаваемых винтами. Влияние шероховатой поверхности // Труды / ИГД МЧМ СССР,- Свердловск, 1970,- Вып.24. С.55-66.

118. Павлов А.И. Влияние высоты подвески винта относительно плоской поверхности на параметры создаваемой им струи /А.И. Павлов, A.A. Вершинин, С.С. Филатов // Труды / ИГД МЧМ СССР Свердловск, 1970,-Вып.24. - С. 66-78.

119. Самоходная оросительно-вентиляционная установка для открытых горных работ/ С.С. Филатов и др. // Горн, журн 1967.- № 2.-С.72-76.

120. Искусственное проветривание карьеров агрегатами пропеллерного типа / С.С. Филатов и др. // Уголь.- 1967.- №9-С.35-37.

121. Филатов С.С. Оросительно-вентиляционные установки в карьере /С.С. Филатов, A.A. Вершинин, А.И. Павлов // Безопасность труда в промышленности 1968-№ 7-С.39-43.

122. Оросительно-вентиляционная установка ОВ-3 /С.С. Филатов и др // Труды / ИГД МЧМ СССР,- Свердловск, 1970,-Вып.24. С.21-26.

123. Максимов H.A. Двигатели самолетов и вертолетов . Основы устройства и летной эксплуатации/ H.A. Максимов, В.А. Секистов- М.: Военное изд-во Министерства обороны, 1977 360 с.

124. Кулагин И.И. Основы теории авиационных газотурбинных двигателей- М.: Военное изд-во Министерства обороны, 1967,- 342 с.

125. Казанджан ГТ.К. Турбовинтовые двигатели . Рабочий процесс и эксплуатационные характеристики /П.К. Казанджан, A.B. Кузнецов-М.: Военное изд-во Министерства обороны , 1961.- 342 с.

126. A.c. 1023106 СССР, МКИ Е 21 F 1/08 Карьерный турбовентилятор / М.М. Конорев, С.С. Филатов, Г.Ф. Нестеренко (СССР).- № 3384827; заявл. 23.12.81; опубл. 15.06.83, Бюл. 22.

127. Базов Д.И. Аэродинамика вертолетов. М.: Транспорт, 1969. - 193 с.

128. Яцунович М.С. Аэродинамика вертолета Ми-4. М.: Транспорт, 1967.-279 с.

129. Конорев М.М. Выбор вертолетного винта в качестве ротора карьерного вентилятора / М.М. Конорев, М.В. Блонский, Г.Ф. Нестеренко // Горный информационно-аналитический бюллетень.-2002.-№4.- С. 196-198.

130. Ушаков К.А. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкции /К.А. Ушаков, И.В. Брусиловский, И.В. Бушель.- М.: Госгортехиздат, 1960.-422 с.

131. Шайдаков В.И. Аэродинамические исследования системы «Винт в кольце» на режиме висения // Труды / МАИ М., 1959 - Вып.111-С.41-47.

132. Шайдаков В.И. Влияние глубины расположения винта в кольце на аэродинамические характеристики для режима работы на месте // Изв. ВУЗов. Авиационная техника 1960.-№ 2,-С.22-28.

133. Donald M. Shrouded propellers A comprehensive berfor Mauce. Study // AIAA Paper. - 1968. - N. 994,- P. 1-20.

134. Бутаков C.E. Дальнодействущий агрегат СИО / C.E. Бутаков, A.A. Малых // Промышленная вентиляция: сб. трудов / ВНИИОТ ВЦСПС.— Свердловск, 1951.- С. 20-28.

135. Пак B.C. Осевые вентиляторы для проветривания шахт М.: Угле-техиздат, 1948 - 227 с.

136. Garter APS. The Axial Compressor Gas Turbine Prinsiples and Pract-ice.- London: s.n., 1955,- 220 p.

137. A.c. 1195014 СССР, МКИ E 21 F 1/08. Карьерный турбовентилятор / M.M. Конорев и др. ( СССР ).- № 3756646; заявл. 19.03.84; опубл. 30.11.85, Бюл. №44.

138. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй.-М.: Изд-во физико-математической литературы, I960. -715 с.

139. Вершинин A.A. Об искривлении оси свободной турбулентной не изотермической струи гравитационными силами // Труды/ ИГД МЧМ СССР.- Свердловск: Средне-Уральское книжное издательство, 1970-Вып. 24. -С.145-148.

140. Гримитлин М. И. Вертикальные сильно неизометрические струи // Теория и расчет вентиляционных струй: сб. трудов / ВНИИ охраны труда ВЦСПС. М., 1969. - С. 3- 20.

141. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции М.: Госстройиздат , 1963 -253 с.

142. A.c. 606389 СССР МКИ 2 E2I F 1/00, E2I F 1/08. / С. С. Филатов и др. (СССР).-№ 1986086 ; заявл.11.01.74; опубл. 13.01.78, Бюл. № 15.

143. Иванов Ю.В. Экспериментальное исследование струй, развивающихся в потоке // Теория и расчет вентиляционных струй: сб. тр./ ВНИИОТ ВЦСПС,-Л., 1966.-С. 136-172.

144. Назаров Н.Т. Исследование затопленной струи, перемещающейся под углом к своей оси // Гидравлика и гидротехника: сб. тр./ КПТИ .Киев: Техника.- 1976,-С. 53-57.

145. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки на-блюдений.-М.: Наука, 1968 288 с.

146. Ушаков К.З. Аэрология карьеров/ К.З. Ушаков, В.А. Михайлов.-М.: Недра, 1975-248 с.

147. Михайлов В.А. Снижение запыленности и загазованости воздуха на открытых горных работах /В.А. Михайлов, Н.В. Бересневич. Киев: Техшка, 1975.- 116 с.

148. Филатов С.С. О путях интенсификации воздухообмена в глубоких карьерах // Глубокие карьеры: мдтериалы первого науч.-техн. совещания по проблемам разработки глубоких горизонтов карьеров/ АН УССР . Киев: Наукова думка, 1970,- С. 33 1-342.

149. Филатов С.С. О разработке средств искусственной вентиляции карьеров/ С.С. Филатов, П.Г. Храмов // Труды / ИГД МЧМ СССР.- Свердловск, 1970.- Вып.24. С.78-83.

150. Вершинин A.B. Анализ возможности использования авиационных воздушных винтов в качестве рабочих органов карьерных вентиляторов/ A.A. Вершинин, С.С. Филатов, А.И. Павлов // Труды/ ИГД МЧМ СССР.-Свердловск: ИГД МЧМ СССР, 1970,- Вып.24. С.37-41.

151. Шерлыгин И. А. Конструкция и эксплуатация авиационных газотурбинных двигателей/Н.А. Шерлыгин, Н.Г. Шахвердов.— М.: Машиностроение, 1969.-320 с.

152. Промышленные испытания карьерного вентилятора АИ-20КВ / С.С. Филатов и др. // Цветная металлургия 1973 .- № 23 -С.62-65.

153. A.c. 1652604 СССР, МКИ 5 Е 21 F 1/00. Установка для проветривания карьеров / И.А. Черницкий и др. (СССР).- № 4699706/03; заявл. 05.06.09; опубл. 30.05.91, Бюл. № 20.

154. Филатов С.С. О средствах и режимах искусственного проветривания карьеров // Горн. журн. 1973 - № 6 - С.22-26.

155. A.c. 596020 СССР, МКИ 2 E2I F 1/08. Карьерный турбовентилятор / М.М. Конорев и др. (СССР).- № 2364804 / 22-03; заявл. 24.05.76; опубл. 07.10.80, Бюл. №37.

156. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы- Л.: Гидрометеоиздат.-456 с.

157. Конорев М.М. К вопросу об исследовании динамических схем искусственного проветривания карьеров вентиляторами на базе турбовинтовых двигателей/ М.М. Конорев, В.Н. Макаров, Г.Ф. Нестеренко // Труды / ВИМИ.-М., 1975,-Вып. № 1,-С .126-132.

158. Патент RU 216 7302 С2 МКИ Е21 А1/00. Установка для проветривания карьеров / М.М. Конорев , М.В. Блонский, Г.Ф. Нестеренко (РФ).-№97105433/03; заявл. 07.04.97; опубл. 20.05.2001, Бюл. №4

159. Грин X. Аэрозоли пыли, дымы и туманы X. Грин, В. Лейн . - Л.: Химия, 1969.-427 с.

160. Волынский М.С. О дроблении капель в потоке воздуха // Доклады АН СССР,- 1948 .-Т. 12 -№ З.-С. 37-42.

161. Саламандра Г. Д. Улавливание на пластинку покрытую слоем сажи, как метод определения крупности распыления топлива / Г.Д. Саламандра, И.М. Набоко //Журн. технической физики- 1957.-Т. XXVII.-№ З.-С. 62-70.

162. Кальянов Г.С. Испарение искусственного дождя при дождевании в условиях Заволжья // Достижения науки и передового опыта в сельском хозяйстве. -1953.-№ 5.-С. 75-82.

163. Беляев B.B. Дождевальные машины / B.B. Беляев, Б.М. Лебедев. -М.: Гос. учеб.-техн. изд-во, 1957.-207 с.

164. Хргиан А.Х. Физика атмосферы-Л.: Гидрометеоиздат, 1969.-475 с.

165. О механизации работ по химико-биологическому закреплению поверхностей, нарушенных горными работами /Конорев М.М., Филатов С.С., Нестеренко Г.Ф. и др. // Труды / ИГД МЧМ СССР,- Свердловск, 1979.- Вып.58 С. 88-94.

166. К методике выбора рациональных схем искусственяой вентиляции карьеров методом физического моделирования / Конорев М.М., Макаров В.Н., Нестеренко Г.Ф., Филатов С.С. // Труды / ГГО.-Л.: Гидрометеоиздат- 1975 С. 192-199.

167. Иванов И.И. Геотермический режим и естественный воздухообмен карьеров.-М.: Недра, 1982.-172 с.

168. A.c. 1457517 СССР, МКИ 4 Е21 F 5/02. Способ пыле-газоподавления в карьерах / С.М. Росляков и др. (СССР).- № 4227757/22-03 ; заявл. 13.04.87 ; опубл. 07.02.89, Бюл.

169. A.c. 1756579 СССР, МКИ Е21 F 1/00, 5/02. Устройство для пылегазоподавления в карьерах /Г.Ф. Нестеренко и др. (СССР).-№ 4815034/03; заявл. 16.04.90. опубл. 23.08.92, Бюл. № 31.

170. Бересневич П. В. Микроклимат железорудных карьеров и нормализация их атмосферы /П.В. Бересневич, A.B. Ткаченко.-Л.: Гидрометеоиздат, 1987. -176 с.

171. Баум Ф.А. Физика взрыва /Ф.А. Баум, Л.П. Орленко — М.: Наука, 1975.-704 с.

172. Андреев В. Динамика атмосферных термиков/ В. Андреев, С. Пан-чев.— JL: Гидрометеоиздат, 1975. 152 с.

173. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ,—М.: «Недра», 1980.-520 с.

174. Конорев М.М. Теоретические исследования процессов формирования и подъема пылегазового облака при массовых взрывах в карьерах /М.М.Конорев, Г.Ф.Нестеренко // Горный информационно-аналитический бюллетень-2002.- №4.- С. 198-201.

175. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов.-Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1974.-279 с.

176. Нестеренко Г.Ф. Формализация процессов активного подавления пылегазового облака при массовых взрывах в карьерах // Изв. ВУЗов. Горный журнал,- 2004.- №2.-0.33-38.

177. Глинка Л. М. Общая химия.-М.: Госхимиздат, 1958.-732 с.

178. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита.-М.: Мир, 1976.-781 с.

179. Кубасов A.A. Цеолиты кипящие камни // Соросовский Образовательный журнал. - 1998. - №7. - С.70-76.

180. Белицкий И.А. Практическое освоение природных цеолитов и перспектива использования нетрадиционного цеолитового сырья /И.А.Белицкий, Б.А.Фурсенко // Природные цеолиты России: тез.докл. / Тамбов.НИХИ. Новосибирск: Наука СО, 1992 - С. 5-10.355

181. Челищев Н.Ф. Цеолиты новый тип минерального сырья/ Н.Ф. Че-лищев, Б.Г. Беренштейн , В.Ф. Володин. - М.: Недра, 1987.- 176 с.

182. Христич В.А. Газотурбинные двигатели и защита окружающей среды/ В.А. Христич, А.Г. Тумановский.- Киев: Технша, 1983.- 144 с.

183. A.c. 508097 СССР, МКИ 2 Е21 F 1/08. Карьерный турбовентилятор /М.М.Конорев, С.С.Филатов, Г.Ф.Нестеренко (СССР).-№2063028/03; заявл. 30.09.74; опубл. 25.03.76, Бюл. № 11.

Информация о работе

Нестеренко, Геннадий Филиппович
доктора технических наук
Пермь, 2008
ВАК 25.00.20

Диссертация

Управление аэрогазодинамическими и тепломассообменными процессами при нормализации атмосферы карьеров - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы