Техника - молодёжи 1972-04, страница 12

Схемы тона воздуха при различных способах проветривания крупного карьера:

1 — струя воздуха от винта вертолета не проникает в глубину карьера; 2 — теплый воздух струи вентилятора не достигает дна карьера, а выталкивается вверх;

3 — если этот проект осуществить, то холодный воздух, поднятый

из карьера, стечет обратно;

4 — метеотрон проветривает карьер, вызывая приток теплого воздуха

с бортов.

помнить — у открытых разработок большое будущее. Например, в Кузбассе запроектирован рудник глубиной в 600 м. Карьеру по добыче алмазов в Мирном еще далеко до таких глубин, зато климат в Якутии гораздо суровей, чем в Челябинской области или Кузбассе, и мощные температурные инверсии там не редкость.

Таким образом, задача проветривания карьеров приобретает для страны первостепенное значение. Вот почему специалисты с интересом следили за экспериментами в Коркине.

Пробовали рассеивать смог. К сожалению, если водяной туман можно осадить, охладив его распыленной

твердой углекислотой, то с туманом, состоящим из ледяных кристалликов, так не поступишь — способов борьбы с ним пока не найдено. Как-то наугад взорвали на дне карьера несколько тонн взрывчатки — не помогло.

Один из научно-исследовательских институтов горной промышленности попытался решить задачу, поставив на бровке карьера мощный (около 1000 квт) шахтный вентилятор. Надеялись, что струя свежего воздуха глубоко проникнет в карьер и промоет его. С этой же целью пробовали применить двигатели от реактивных самолетов. Положительных результатов не было, да и не могло быть.

Объем Коркинского разреза составляет около 600 млн. м³. Горняки подсчитали, что если уложить в карьер все дома Челябинска, то они заполнят его всего на одну треть, а если перестать откачивать воду, то выемка заполнится за счет естественного притока только через полтысячи лет!

И этот громадный объем воздуха надо выдуть, выплеснуть наружу| Если смог находился бы в тепловом равновесии с вышележащими слоями воздуха, его перемещение было бы равносильно сдвигу по горизонтали, требовалась бы только работа по преодолению трения. Но воздух в карьере переохлажден и тяжелее наружного. Для того чтобы поднять его, нужно затратить немалую работу, причем вся она пойдет насмарку, если смог потечет обратно в карьер.

Предлагалось, например, соорудить из полиэтиленовой - пленки огромную трубу, которую поддерживал бы дирижабль. Установленный на дне карьера вентилятор гнал бы вверх грязный воздух и проветривал карьер. Изобретатели, как это часто бывает, предлагали принцип, не вдаваясь в расчеты. А расчеты показали, что для поднятия нужного объема воздуха за 10 часов при инверсии в 3° потребуется мощность 187 тыс. квт. Кроме того, воздух, выйдя из трубы, тут же опустится обратно.

Положение казалось безнадежным, пока в 1967 году за дело не взялась лаборатория физических исследований (ЛФИ) при кафедре физики Челябинского политехнического института. Идея челябинских физиков проста — надо нагреть воздух, и он сам, безо всякой трубы, поднимется вверх и, будучи легким, назад уже не вернется.

Группа физиков, руководимая доктором технических наук В. Куниным, предложила нагревать воздух концентрированно, с помощью метеотрона. Последний был изобретен 11 лет назад французом Анри Дес-сенсом (см. ТМ № 12 за 1961 год. Кстати, пользуясь случаем, хочу по

рекомендовать читателям отличную книгу Дессенса «Можем ли мы изменить климат?». Л., Гидрометеоиздат, 1969). В его опытах сотни горелок вызывали (при благоприятных условиях) появление дождевых облаков. Но позже метеотрон был основательно скомпрометирован в глазах метеорологов из-за неудачных попыток рассеять туман над аэродромами. Поэтому многие встретили это предложение иронически.

Однако физики не обращали на насмешки внимания, они понимали: метротрон на летном поле не то, что в карьере. На равнине восходящий поток подсасывает воздух вдоль земной поверхности на всех высотах, и поэтому состояние нижних слоев атмосферы фактически не меняется. Иное дело карьер: на место выброшенного загрязненного и переохлажденного воздуха придет наружный чистый и более теплый. При этом температурная инверсия нарушится, и карьер включится в естественную циркуляцию атмосферы.

Наступила пора экспериментов. Сперва была испытана установка с вертикально расположенными горелками. Нагретый нижней горелкой воздух, поднимаясь, несколько охлаждался, но вовремя попадал в сферу действия второй горелки, потом третьей... Эта схема обладает хорошим к.п.д., но она сложна в исполнении. (При опытах трубу с горелками поддерживал шар-монгольфьер диаметром в 10 м.)

Было решено пожертвовать к.п.д. ради простоты обслуживания. На дне карьера поставили 14 горелок общей мощностью в 80 тыс. квт. Над ними протянули трос, увешанный, как елочная гирлянда, различными датчиками. Измерения восходящего потока подтвердили правиль-

Изменение температуры воздуха с высотой:

1 — обычное распределение температуры; 2 — температурная инверсия; 3 — распределение температуры холодного воздуха, запертого в карьере при общем потеплении (синий цвет), и воздуха над карьером (красный цвет).

10