Прогноз инверсий

На предприятиях горной промышленности учет потерь от неблагоприятных погодных условий в настоящее время не ведется, хотя добыча полезных ископаемых в карьерах во многих случаях при опасных метеорологических явлениях осложняется. Предупреждения о таких явлениях позволяют предпринимать меры по сокращению простоя людей и механизмов, уменьшать недовыработки продукции. При инверсии или ветре неблагоприятного направления вести в карьере взрывные работы нельзя. Системы прогноза и мониторинга, являясь неотъемлемой частью общей концепции управления пылегазовым режимом горного предприятия, рассматриваются в двух взаимосвязанных иерархиях: временной и пространственной. Прогноз является одной из важнейших составных частей проекта по защите атмосферы от загрязнений и должен включать подготовку исходных данных прогнозирования, составление прогноза, сопоставление результатов прогноза с фактическим состоянием атмосферы карьера. В данной работе даются методы краткосрочных прогнозов состояния атмосферы карьера продолжительностью от нескольких часов до суток, заблаговременность прогнозов составляет от шести часов и менее.

Суть предлагаемой методики прогнозирования состояния атмосферы карьера сводится к следующему. По ожидаемому синоптическому процессу определяется вероятность возникновения типовой метеоситуации, способствующей развитию загрязнения атмосферы карьера. По полученной информации с учетом климатических характеристик района и микроклиматического режима карьера определяется вероятность возникновения опасного по загрязнению состояния карьерной атмосферы.

Для прогноза состояния термической стратификации в слое 1,5 км (Коашвинский — Центральный карьеры ОАО «Апатит») построены эмпирические графики методом последовательной графической регрессии за зимний сезон для случаев наличия и отсутствия инверсий в 1,5 км слое. На этих графиках представлена зависимость вертикального профиля температуры от степени ночного выхолаживания или дневного прогрева у поверхности земли и от стратификации атмосферы в слое до 1,5 км до начала охлаждения или прогрева. На графике (рис. 15.1), составленном по данным за 9 ч, на оси ординат отмечен средний вертикальный градиент температуры, рассчитанный как разность температур между горнолавинными станциями Коашва и Центральный, деленный на семь слоев, т. е.

Т -Т

у = к ? с, на оси абцисс — разность между температурой воздуха в 21 ч и минимальной температурой последующей ночи, т. е. АТ = (Т2] - Тмин). Из данного рисунка видно, что чем меньше исходное значение градиента (у) и чем больше АТ, тем более вероятно наличие приземной инверсии в утренние часы. Для прогноза инверсий в дневные часы прогностические графики строились на основании разностей (Тмакс- Т3) между максимальной температурой дня (Тмакс) и температурой воздуха в 3 часа (Т3) и значением у по данным 03 часа.

Схема составления прогноза следующая: определяется тип синоптической ситуации, при которой может возникнуть инверсия; по скорости перемещения барического образования определяем продолжительность инверсии, прогнозируем температуру воздуха в 9 и 21 ч, а также минимальную и максимальную температуру на Коашве и Центральном, или, используя прогностические значения АТ-925 и АТ-850 мб. С полученными данными входим в графики, определяя, будет ли инверсия сохраняться на 9 утра (рис. 15.1) и на 15 ч (рис. 15.2). Ведется контроль за состоянием внутрикарьерной атмосферы по разности температур воздуха на водозаборе Коашвинского карьера и станции Рудная в долине реки Вуоннеймиок. Для удобства текущего анализа и последующего использования данная разность относится на 100 м, т. е. градиент. При градиенте у < 0 и ослаблении ветра на станции Рудная менее 3 м/с переходят на ежечасные наблюдения, а при дальнейшем увеличении градиента (в абсолютном значении) проводят отбор проб воздуха в тупиковых забоях и в забоях с наибольшим скоплением дизельной техники и осуществляют последующий химический анализ. Для прогнозной оценки степени конвекции в районе Коашвинского карьера и карьера Центральный, а также Расвумчоррского рудника по разрезам долина реки Вуоннеймиок — плато Ловчорр и Расвумчоррской долины — плато Ловчорр по прогнозным данным температур воздуха в точках, указанных в параграфах 4.2 и 4.3, строятся прогностические кривые стратификации и состояния и оценивается степень возможной конвекции. Если разница температур воздуха между ГЛС «Восточная» и ГЛС «Центральная» больше 7 °С, т. е. на Центральной холоднее, то энергия неустойчивости положительна. Чем больше разница температур воздуха, тем лучше, значит, хорошо развита конвективная деятельность. Если разница меньше, энергия неустойчивости отрицательна, конвективная деятельность ослаблена. Для Расвумчоррской долины значения температуры воздуха берутся по АБК рудника и ГЛС «Центральная». Здесь критическая цифра составляет 5,5 °С, зависимость та же.

Прогноз инверсии на утренние часы

Рис. 15.1. Прогноз инверсии на утренние часы

Для Оленегорского карьера ОАО «Олкон» расчетная методика составления прогноза после определения типа синоптической ситуации заключается в определении вертикального градиента температуры воздуха в атмосфере карьера по формуле:

где Т60 — температура воздуха на гор. +60 м;

Т180 — температура воздуха на гор. +180 м.

Прогноз инверсии в дневные часы

Рис. 15.2. Прогноз инверсии в дневные часы

При градиенте у < 0 и ослаблении ветра на гор. +180 менее 3 м/с также переходят на ежечасные наблюдения, а при дальнейшем увеличении его проводят отбор проб воздуха в карьере и его химический анализ. Для оценки степени конвекции в этом районе, так как карьер находится на равнине, верхнее значение температуры воздуха необходимо брать по карте АТ-925 мб (400 м), как фактическое, так и прогностическое, а нижнее на нижнем горизонте. Здесь критическое значение разности температур составит 2,5 °С. Это также верно и для карьера «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК».

Для карьера «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК» основой прогноза после определения типа синоптической ситуации послужила статистическая обработка данных измерений метеорологических величин. Были получены эмпирические зависимости изменения температуры воздуха в нижнем слое карьера ДТН от температуры во всем объеме карьера ДТК:

где ДТК = Тд - Тп;

Тд — температура воздуха на дне карьера;

Тп — температура воздуха на поверхности карьера;

ДТК — слой от 70 до 214 м.

Изменения температуры в верхнем слое карьера ДГВ от температуры во всем объеме ДТК определяются по уравнению вида:

где АТВ — слой от 214 до 276 м.

Данные разности температур также относятся на 100 м. При градиенте у < 0 и ослаблении ветра на гор. +276 м менее 3 м/с проводятся те же мероприятия, что и в первых двух случаях.

При полном штиле или при ослаблении скорости ветра с глубиной во всех карьерах также следует переходить на ежечасные метеонаблюдения. Необходимо учитывать и направление воздушных потоков, уделяя особое внимание ситуациям, когда в разных точках наблюдений при незначительных скоростях (0—3 м/с) отмечаются потоки встречных направлений.

Прогноз ветра в приземном слое, как и прогноз температуры воздуха (в том числе и минимальной) в районах расположения карьеров, может осуществляться любым известным методом, наиболее подходящим для данного района.

Для всех трех карьеров горизонты, где проводились метеонаблюдения, и где технически возможно установить необходимое оборудование, определялись на конкретный момент отработки. В дальнейшем для данных карьеров расположение метеооборудования можно менять и увеличивать количество точек наблюдения, делая необходимые поправки в расчетах для составления более точного прогноза. Схема для всех карьеров одна: мониторинг метео- и газонаблюдений, определение синоптической ситуации, расчет вертикального градиента температуры воздуха в объеме карьера и в атмосфере над ним, оценка энергии неустойчивости, прогноз ветра, контроль ветрового и температурного режимов.

Описанная методика составляет основу прогноза состояния атмосферы карьеров Кольского полуострова. Главные особенности этого прогноза заключаются в том, что он обеспечивает не один какой-либо карьер, а целый регион, где находятся карьеры с весьма разнообразными климатическими режимами, как в них самих, так и в районах их расположения. Эти режимы формируются одними и теми же синоптическими процессами, протекающими над Кольским полуостровом. Комплексные синоптические и климатические исследования данного региона и самих карьеров позволяют значительно повысить надежность, обеспеченность и точность прогноза.

Динамика синоптических процессов, протекающих над Кольским полуостровом, позволяет разработать хотя и сложный, но в то же время и достаточно универсальный метод прогноза, который при соответствующих уточнениях и учете местных условий представляется возможным использовать и в других регионах страны. Методика может применяться как специализированными прогностическими центрами, так и в упрощенном варианте непосредственно диспетчерским составом рудников. В первом случае есть возможность вносить корректировку в прогноз, штормпредупреждения, а также осуществлять оценку оправдываемое™ прогнозов, что позволит повысить их надежность.

Контрольные вопросы

  • 1. Расскажите о методике прогноза состояния атмосферы в системе карьеров Коашвинский — Центральный ОАО «Апатит».
  • 2. Расскажите о методике прогноза состояния атмосферы в карьере «Оленегорский» ОАО «Олкон».
  • 3. Расскажите о методике прогноза состояния атмосферы в карьере «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК».
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >