Интенсификация проветривания глубоких алмазных карьеров смерчеобразными вихрями

с увеличением глубины открытой разработки месторождений усложняются условия проветривания карьера. Сезонное понижение температуры атмосферного воздуха в условиях Крайнего Севера непременно сопровождается повышением загазованности рабочего пространства и часто приводит к вынужденным простоям работы карьера. Одним из альтернативных и перспективных направлений решения проблемы проветривания глубоких карьеров может стать использование естественных природных метеорологических факторов в сочетании с потенциалом искусственно созданных смерчеобразных вихревых потоков. Вопросы создания условий управляемого локального смерча в пространстве воронкообразного карьера, характерного для алмазных месторождений, представляют научно-практическое значение для решения проблем снижения загазованности и запыленности застойных зон глубокого карьера. Поставленная задача интенсификации вентиляции глубокого карьера рассмотрена с двух противоположных сторон: со стороны дневной поверхности — максимально эффективное направление и использование естественных воздушных потоков для понижения границы естественного проветривания, и со стороны дна карьера — обеспечение управляемого восходящего вихревого вентиляционного потока для выдачи загазованного воздуха в зону досягаемости потоков естественного проветривания. Предложены технические решения, совместная работа которых в совокупности обеспечивает повышение эффективности проветривания наиболее загрязненных горизонтов в нижней части карьера путем создания и обеспечения устойчивости вертикального вихревого вентиляционного столба, геометрические и динамические параметры которого можно контролировать и управлять ими.

Ковлеков И. И. Интенсификация проветривания глубоких алмазных карьеров смерчеобразными вихрями // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5—2. — С. 124—135. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_52_0_124.

Ковлеков Иван Иванович — докт. техн. наук, профессор, http://orcid.org/0000-0002-5121- 8240, Горный институт, Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова, 677000, г Якутск, ул.Белинского, д. 58, Россия, e-mail: kovlekov@mail.ru.

Ковлеков И. И., e-mail: kovlekov@mail.ru.

1. Luo H., Zhou W., Jiskani I. M., Wang Z. Analyzing Characteristics of Particulate Matter Pollution in Open-Pit Coal Mines: Implications for Green Mining // MDPI, Energies. 2021, vol. 14, iss. 9, 19 p. DOI: 10.3390/en14092680.

2. Evaluating the Air Flow and Gas Dispersion Behavior in a Deep Open-Pit Mine Based on Monitoring and CFD Analysis: A Case Study at the Coc Sau Open-Pit Coal Mine (Vietnam). N. V. Duc, C. Lee, X.-N. Bui and other // Proceedings of the International Conference on Innovations for Sustainable and Responsible Mining, October, 2020, pp. 224—244. DOI: 10.1007/978—3—030—60839—2_12.

3. Choudhury A., Bandopadhyay S. The Effect Of Velocity On The Dispersion Of Pollutants In A Hypothetical Arctic Open-pit Mine // Proceedings of the 24th International Conference on Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution (AIR 2016), 20—22 June 2016, Crete, Greece. WIT Transactions on Ecology and the Environment. WIT Press. 2016, vol. 207, pp. 35—45.

4. Tukkaraja P., Keerthipati M., French A. Simulating temperature inversions in surface mines using computational fluid dynamics // Proceedings of the South Dakota Academy of Science . 2016, vol. 95 pp. 119—124.

5. Тимофеева Ю. В., Суксова С. А., Долкан А. А., Попов Е. В. Способы проветривания карьеров // Вестник Евразийской науки. — 2020. — Т. 12. — № 6. — C. 1—7. URL: https://esj.today/PDF/79NZVN620.pdf (дата обращения: 14.09.2021).

6. Авторское свидетельство СССР №819357, 08.05.79. Клубничкин Е. К., Рогач М. С., Павлов А. Ю., Проплетин А. М., Демидов Ю. В. Устройство для вентиляции глубоких карьеров. 1981. Бюл. № 13.

7. Авторское свидетельство СССР №1767193, 13.08.1990. Калюжный В. В., Гудим С. Ф. Устройство для проветривания глубоких карьеров. 1992. Бюл. № 37.

8. Авторское свидетельство СССР №120108, 07.06.2012. Плугин А. И., Опара Ю. С., Бурангулов Н. И., Яньшин Д. В. Технический комплекс для создания восходящих атмосферных потоков. 2012. Бюл. № 27.

9. Патент РФ №2215157, 31.05.2002. Морин А. С., Буткин В. Д., Нехорошева Л. В., Новосёлов Р. Г., Бартель А. Я. Способ искусственной вентиляции карьеров. 2003. Бюл. № 30.

10. Ушаков К. З., Михайлов В. А. Аэрология карьеров: Учебник для вузов. — М.: Недра, 1985. — 272 с.

11. Конорев М. М., Нестеренко Г. Ф. Оценка состояния и перспективы применения систем вентиляции и пылегазоподавления на карьерах // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2012. — №2. — С. 113—120.

12. Сытенков В. Н. Обеспечение безопасной работы персонала в загрязненной атмосфере глубоких карьеров // Рациональное освоение недр. — 2013. — №2. С. 50—55.

13. Raj V., Bandopadhyay S. Mitigation of Pollutants in Deep Open-Pit Mines under Arctic Air Inversion // 16th North American Mine Ventilation Symposium, Golden, CO. June 2017. URL: https://www.researchgate.net/publication/349443750 (дата обращения: 14.09.2021)/

14. Драгунский О. Н. О разрушении внутрикарьерных инверсий средствами искусственной вентиляции // Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал). — 2019. — № 5. — С. 13—21.

15. Морин А. С., Борисов Ф. И., Косолапов А. И. Обоснование динамических схем трубопроводного проветривания глубоких карьеров // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2011. — № 8. — С. 10—18.

16. Цвигун В. Н. Торнадо — гигантская тепловая машина, разрушающая инфраструктуру пульсирующими скачками давления ветра по механизмам малоцикловой усталости // Журнал передовых исследований в области естествознания. — 2018. — № 5. — С. 24—29.

17. Интенсивные атмосферные вихри и их динамика / Под ред. И. И. Мохова, М. В. Курганского, О. Г. Чхетиани. — М.: ГЕОС, 2018. — 482 с.

18. Мазуров М. Е. Торнадо — его физические механизмы и свойства // Известия Российской академии наук. Серия физическая. — 2019. — Т. 83. — № 1. — С. 113— 120. DOI 10.1134/S0367676519010150.

19. Баутин С. П., Крутова И. Ю., Обухов А. Г. Газодинамическая теория закрученных потоков. — Екатеринбург: УрГУПС, 2020. — 399 с.

20. Вараксин А. Ю. Воздушные и огненные концентрированные вихри: физическое моделирование (обзор) // Теплофизика высоких температур. — 2016. — Т. 54. — Вып. 3. — С. 430—452. DOI: 10.7868/S0040364416030224.

21. Tohidi A., Gollner M. J., Xiao H. Fire Whirls // Annual Review of Fluid Mechanics. 2018, vol. 50, pp. 187—213. DOI: 10.1146/annurev-fluid-122316—045209.

22. Mcnulty J. UK Patent Application GB2461250A, 05.06.2008. Method for Creating Extremely Tall, Fluid Dynamic ‘Cloud Fountains’. 30.12.2009. URL: https://patents.google. com/patent/GB2461250A/en?oq=GB+2461250 (дата обращения: 14.09.2021).

23. Harman J., Rafael S. US Patent Application US20140345696A1, 06.11.2012. Atmospheric circulation system and method. 27.11.2014. URL: https://patents.google.com/ patent/US20140345696A1/en?oq=us20140345696 (дата обращения: 14.09.2021).

24. Патент РФ №2734532, 10.07.2020. Ковлеков И. И. Способ проветривания карьеров. 2020. Бюл. № 29.

25. Патент РФ №2741294, 31.07.2020. Ковлеков И. И. Способ проветривания воронкообразного карьера. 2021. Бюл. № 3.

26. Патент РФ №2651666, 21.06.2017. Шахрай С. Г., Шарова Н. А. Способ интенсификации естественного воздухообмена в глубоких карьерах. 2018. Бюл. № 12.