способ комплексной подготовки воздуха для подземного спелеотерапевтического стационара

Формула изобретения

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ВОЗДУХА ДЛЯ ПОДЗЕМНОГО СПЕЛЕОТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО СТАЦИОНАРА преимущественно в горных выработках калийных соляных рудников, включающий принудительную подачу воздуха в стационар сквозь существующие горные выработки, отличающийся тем, что, воздух подают по выполненным в продуктивных пластах рудников выработкам, суммарную площадь S поверхности которых определяют по формуле

S = 500 Q,

где Q - количество свежего воздуха, поступающего в стационар, м³/мин;

500 - коэффициент, учитывающий диффузию примесей в процессе ее движения по выработке, м² мин/м³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и предназначено для инженерного обеспечения спелеотерапевтического лечения аллергических заболеваний немедикаментозными средствами в подземных горных выработках соляных рудников.

Известно использование соляных рудников для лечения аллергических заболеваний верхних дыхательных путей [1] . Считается, что высокий терапевтический эффект спелеотерапии можно получить только в случае достаточно качественной среды, содержащей высокодисперсный аэрозоль, высокую ионизацию, оптимальную стабильную температуру, низкую влажность, при нормальных показаниях газовых компонентов атмосферного воздуха, отсутствии патогенной микрофлоры и аллергенов, среднем барометрическом давлении и особенно систематической регенерации лечебного климата [2] . Основной лечебный фактор в условиях соляных шахт - прежде всего наличие высокодисперсного аэрозоля хлорида натрия [2] .

Однако в калийных шахтах на организм человека положительно воздействует комплекс факторов, одним из которых является естественная радиоактивность калийных солей [3] .

Исследования, проведенные в подземном стационаре на руднике 1-го Березниковского рудоуправления, показали стабильное нарастание легких отрицательных ионов калия по мере удаления от входа в лечебницу [4] .

Вышеприведенное показывает важность использования свойств калийных солей для спелеотерапии.

Известен способ размещения спелеотерапевтического стационара в каменной соли [2] . Основную нагрузку по подготовке воздуха несет вентиляционная выработка, протяженность которой из-за конкретных условий размещения воздухоподающего и вентиляционного стволов довольно значительна. Для повышения бактерицидности среды на почву выработок произведена подсыпка галитового штыба.

Недостатком известного способа является отсутствие калийных солей, содержащих естественный радиоактивный изотоп К⁴⁰, обеспечивающий хорошие аэроионизационные свойства воздуха. Кроме того, осмотические характеристики калия более значительны чем натрия, а следовательно, аэрозоли калия более бактерицидны.

Наиболее близким к предлагаемому является способ размещения спелеотерапевтического стационара в калийном руднике 1-го Березниковского рудоуправления [5] .

Подземный стационар размещен на глубине 280 м от дневной поверхности на расстоянии 200 м от ствола, имеющего клетьевой спуск (подъем) людей. В толще калийной соли специально пройдена основная выработка - коридор, из которого под углом к его оси сделано четырнадцать тупиковых выработок протяженностью 6-8 м, предназначенных для пребывания больных и обслуживающего персонала. Подземный стационар обеспечен вентиляцией, водоснабжением, канализацией, освещением и связью.

Недостатком известного способа является отсутствие подготовки воздуха, так как воздух из околоствольного двора непосредственно через жалюзийную решетку попадает в коридор стационара [4] .

Расположение стационара вблизи воздухоподающего ствола не позволяет получить постоянный в течение года состав воздуха по влажности и температуре. Насыщенность его отрицательными аэроионами также не является оптимальной. Воздух, поступающий в рудник по стволу, как правило, загрязнен примесями, в т. ч. и аллергенами, так как забор его производится на промышленной площадке.

Целью изобретения является создание в подземном спелеотерапевтическом стационаре максимальной биологически и химически активной среды с постоянными в течение года температурой и влажностью для эффективного лечения больных в соляных рудниках.

Цель достигается тем, что подъемный стационар размещается в пластах калийной соли и имеет блок подготовки воздуха. Блок подготовки воздуха является основным элементом конструкции подземного спелеотерапевтического стационара, назначение которого получить на входе в лечебное отделение биологически и химически активный воздух с постоянными в течение года температурой и влажностью. Воздух с земной поверхности по стволу и подводящим выработкам поступает, прежде чем попасть в лечебное отделение стационара, в блок подготовки воздуха. За счет контакта воздуха с поверхностью выработок блока подготовки, пройденных в калийных породах и содержащих естественный радиоактивный изотоп калия, происходит ионизация воздуха с образованием большого количества отрицательно заряженных аэроионов молекулярных размеров. Причем, если на земной поверхности фоновая ионизация составляет 50-100 ионов на 1 см³, то на выходе из выработок блока подготовки воздуха достигает 800-1000 ионов на 1 см³.

Температура шахтного воздуха и его влажность зависят от климатических и погодных условий на поверхности, температуры и обводненности горных пород, особенностей системы подземных горных выработок, расхода воздуха. В калийных и соляных рудниках, например, Верхнекамского месторождения, температура горных пород является величиной постоянной и в зависимости от температурного градиента и глубины горных выработок находится в пределах 7^о-10^оС. Воздух, проходя по горным выработкам, зимой нагревается от породы, а летом остывает. На удалении 2,5 км от воздухоподающих стволов температура воздуха становится постоянной и не зависит от времени года.

Влажность на удалении 2 км от воздухоподающих стволов остается постоянной и составляет 77% , что обусловлено гидроскопичностью соляных горных пород.

Поэтому, чтобы получить на входе в лечебное отделение стационара воздух с постоянными в течение года температурой и влажностью в условиях Верхнекамского калийного месторождения, суммарная протяженность подводящих выработок и выработок блока подготовки воздуха должна превышать 2,5 км.

Высокий уровень и качественный состав аэроионизации воздуха, гидроскопичность калийных солей, саморегулирование микроклиматических параметров, наличия в воздухе активных ионизированных аэрозолей калия, магния, натрия и многих других микроэлементов приводят к значительному повышению химической и биологической активности воздуха лечебницы, создают антиаллергическую и антибактерицидную атмосферу, что в значительной мере повышает эффективность спелеотерапевтического лечения аллергических заболеваний.

Кроме того, проведенные исследования газового баланса [6] и практический опыт убедительно свидетельствуют о том, что одним из важнейших естественных феноменов калийных солей является их способность к адсорбции вредных примесей рудничной атмосферы малых концентраций. Количество поглощенного газа единицей поверхности выработки пропорционально коэффициенту газообмена

b= 8,15 v К_м, где v - скорость воздуха в турбулентном ядре;

- коэффициент сопротивления трения;

K_м - коэффициент массопередачи, зависящей от свойств газа и сорбирующей поверхности.

Уравнение справедливо для горных выработок любых рудников и шахт, а специфические особенности свойств данных пород и газов (сорбента и сорбата) полностью учитываются коэффициентом K_м.

Оптимальная площадь поверхности горных выработок блока подготовки воздуха, пройденного по пластам калийной соли и обеспечивающая необходимую продолжительность и эффективность контакта активных пород и обрабатываемого воздуха, определяется по формуле

S= 500 Q, м² где Q - количество свежего воздуха, поступающего в стационар, м³/мин. 500 - коэффициент, учитывающий диффузию примесей в процессе ее движения по выработке, (м²/мин)/м

Способ поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 изображен общий вид подземной лечебницы. Подземная лечебница размещена в калийных пластах и представляет собой лечебное отделение 1 с системой выработок - палат, кабинетов, инженерно-хозяйственных помещений и спортивного зала, блока подготовки воздуха 2 с системой воздухоподготовительных выработок, вентиляцией, водоснабжением, канализацией, освещением, связью, приборами контроля за температурой и влажностью воздуха, горизонтальной подводящей выработки 3.

Блок подготовки воздуха (фиг. 2) состоит из воздухоподготовительных выработок 1, соединительной выработки 2, рассолосборной канавки 3 и камеры для сбора конденсата 4.

Свежий воздух подается по стволу 4 (фиг. 1) и подводящей выработке 3 в блок подготовки воздуха 2, конструкция которого (фиг. 2) позволяет получить значительную поверхность контакта воздуха с калийной породой стенок воздухоподготовительных выработок 1, затем по соединительной выработке 2 поступает в лечебное отделение подземного стационара 1 (фиг. 1), а далее по стволу 5 на поверхность.

Использование в конструкциях подземных спелеотерапевтических аллергологических стационаров блоков подготовки целебного воздуха способствует эффективности лечения. (56) 1. Петренко Е. В. Освоение подземного пространства М. : Недра, 1988-150 с.

2. Торохин М. Д. Спелеотерапия больных бронхиальной астмой. Киев: Здоровье, 1987, с. 96.

3. Старцев В. А. , Вишневская Н. Л. , Баранников В. Г. , Донской В. П. Радиологические исследования соляного пласта "АБ" калийного рудника П. Вопросы комплексного освоения недр и совершенствование технологии горных работ на предприятиях Западного Урала, Пермь, 1983 - с. 21-22.

4. Вишневская Н. Л. , Баранников В. Г. , Старцев В. А. , Нохрина Л. М. Гигиенические исследования естественных факторов воздушной среды калийного рудника П. Комплексное освоение недр и охрана окружающей среды. Пермь, 1987, с. 65-66.

5. Баранников В. Г. , Чекина Н. Л. , Чернышев В. А. , Подземный стационар в калийном руднике. Пермь, 1981.

6. Кронштейн А. Е. Автореферат докторской диссертации.