Естественное проветривание карьеров ветровыми потоками, за счет термосил

Условия возникновения. Инверсионная схема движения воздуха в карьерах возникает при охлаждении бортов карьера и малой энергии ветрового потока на поверхности. Для образования такой схемы необходимо, чтобы скорость вет­ра на поверхности не превышала 0,7—0,8 м/с

Увеличение энергии ветрового потока оказывает влияние на термодинамическое состояние атмосферы: повышается турбулент­ный воздухообмен в карьере и выравнивается поле тех компонент температуры, которые являются результатом наличия источни­ков охлаждения воздуха. В итоге температурный градиент прибли­жается к адиабатическому. Затруднение же воздухообмена вслед­ствие уменьшения удельной кинетической энергии ветрового потока приводит к такой температурной стратификации, при которой слои воздуха, прилегающие к холодным поверхностям бортов карьера, охлаждаются в большей степени, чем удаленные. Таким образом, создаются условия для перемещения вниз более холодных и, сле­довательно, более тяжелых масс воздуха.

Инверсионные движения воздуха в карьерах могут возникать не только при охлаждении воздуха бортами карьера, но и при про­хождении над карьером фронта холодного атмосферного воздуха. В последнем случае потоки холодного воздуха поступают в карьер прямо с поверхности.

---Схема движения воздуха. Прилегающие к бортам слои воздуха охлаждаются и как более тяжелые начинают поступать вниз, на дно карьера, проникая под ранее находившиеся на дне слои более теплого воздуха, и вытесняют их вверх. По мере развития инвер­сии высота слоя холодного воздуха в нижней части карьера увели­чивается. При глубоких инверсиях весь карьер может быть запол­нен массами холодного воздуха.

Схема движения воздуха в карьере, когда часть его глубиной h уже заполнена холодным воздухом.

Слой холодного воздуха, заполняющий карьер при инверсии, называется слоем инверсии (на рис. 6 его глубина равна К), а его верхняя граница называется уровнем инверсии (см. рис. 6 уровень а — а). Она примерно совпадает с уровнем, ниже которого образуется инверсия температуры, т. е. отрицательный температурный градиент.

В зависимости от условий инверсии могут быть различной про­должительности. Кратковременные инверсии длятся несколько ча­сов и обычно являются следствием радиационного охлаждения бортов карьера в ночное время при безоблачной погоде и поэтому развиваются ночью и исчезают с восходом солнца. Длительные инверсии могут продолжаться несколько дней. Они часто возни­кают в холодный период года, когда радиационное охлаждение бортов превышает получаемую ими инсоляцию, а поэтому сущест­вуют не только в ночное, но и в дневное время. Кроме того, как уже отмечалось, они могут быть связаны с прохождением над карь­ерами фронта холодного атмосферного воздуха.

Режим движения воздуха при инверсионной схеме проветрива­ния ламинарный или близкий к нему, что затрудняет воздухообмен в карьере и обусловливает высокое содержание газа и пыли в воз­духе на значительном расстоянии от источника их образования.

---Накопление вредностей в карьере. При инверсионной схеме дви­жения воздухообмен между слоем инверсии и вышележащими сло­ями атмосферного воздуха крайне ограничен, поэтому вынос вред­ностей из карьера практически не происходит. Более того, посту­пающие вниз массы холодного воздуха увлекают за собой вредно­сти, образующиеся на верхних уступах. Следовательно, под уров­нем инверсии накапливаются все вредности, образующиеся в карь­ере как под ее уровнем, так и выше его. Кроме того, движение воздуха вдоль бортов карьера от верхней бровки вниз способствует поступлению в карьер вредностей от внешних источников. В резуль­тате под уровнем инверсии создаются весьма неблагоприятные са­нитарно-гигиенические условия. Концентрация газа и пыли может существенно превышать допустимые пределы. Пребывание людей в таких местах становится опасным вследствие возможных острых отравлений ядовитыми газами. Кроме этого, из-за большого со­держания газа и пыли в слое инверсии, а в ряде случаев и из-за образования туманной дымки видимость в карьере резко ухудша­ется, что нарушает безопасность при ведении работ. Вследствие этого при глубоких инверсиях работы в карьере приостанавливают, а людей выводят на поверхность. Поэтому одной из основных задач аэрологии карьеров является разработка методов предупреждения, искусственного разрушения инверсий и восстановления воздухооб­мена в карьере.

Дата добавления: 2015-10-16