Вентилационни системи за рудници

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 6, 2012

Основно предназначение на всяка една вентилационна система е да осигури благоприятна въздушна среда в затворени пространства. Това е свързано с доставянето на достатъчно пресен въздух, недопускане повишаване на концентрацията на замърсяващи вещества като прах, вредни газове и др., както и своевременно отвеждане на отработения въздух. В немалко производствени процеси, протичането на които е свързано с отделянето на вредни вещества, организирането на добра вентилация гарантира и запазването на здравословна и безопасна за хората работна среда.

За подземните рудници изграждането на добра вентилационна система е от жизненоважно значение за работещите миньори. Благодарение на вентилацията се гарантира постъпването на достатъчно количество пресен въздух в работните зони и създаването на благоприятни условия на труд. Осигурява се разреждане на вредните вещества, които биха могли да се формират в процеса на работа и се понижава температурата на въздуха, с което се намалява въздействието на излъчваната от скалата топлина (с повишаване на дълбочината, температурата на земята се повишава средно с около 1 °С на всеки 30 м).

Изисквания към вентилацията
Минималните изисквания към вентилационните системи с оглед осигуряване на безопасни и здравословни условия на труд в мините са нормативно регламентирани. Те включват осигуряването на подходяща вентилация за подземните участъци, до които е разрешен достъп, и за други участъци, където е необходимо, за да се поддържа подходяща работна среда, в която съдържанието на прах, газове, опасни химични и радиоактивни вещества са в съответните норми. Същото се отнася и за параметрите на микроклимата като температура, влажност и скорост на движение на въздуха. Целта е да се елиминира рискът от експлозии или той да бъде сведен до минимум. Също така е необходимо да бъдат предприети мерки за осигуряване на стабилна и непрекъсната работа на вентилационната система, както и непрекъснат контрол и подаване на автоматичен сигнал при понижаване на налягането на основните (главните) вентилатори или при непредвидени прекъсвания на функционирането им.

За да се осигури поддържане на подходяща вентилация в процеса на експлоатация на мината, от особена важност е внимателното предварително планиране на инсталацията. Обикновено това включва съблюдаването на два основни фактора: общото количество въздух, необходимо за мината и неговото рационално и икономично разпределение и налягането, което е необходимо да се осигури от вентилаторите. При добре проектираната вентилационна система може да се осигури ефективна, гъвкава и икономична вентилация.

Обикновено замърсяванията, с въздействието на които е нужно да се пребори разсейващата вентилация, са преди всичко вредни газове и прах. Количеството въздух, необходимо за намаляване на концентрациите на замърсителите, ще зависят както от интензивността на замърсяване, така и от ефективността на другите мерки за контрол като например наличието на оросителна система за намаляване на праховото замърсяване или системите за дрениране на метан във въглищните мини. Минималната скорост на потока се определя от замърсителите, за които е необходимо най-голямо разреждане с отчитане на възможните странични ефекти и синергизма, когато един замърсител може да усили ефекта на друг. На тази база се определя минимално необходимата скорост на въздуха, която обикновено е около 0,25 м/с и се увеличава в зависимост от повишаването на температурата на въздуха.

Организация на вентилацията
Начинът, по който ще бъде организирана вентилацията, в голяма степен се определя от методите, използвани при разработване на минната. Принципно, за да се осигури добра вентилация в мините, е необходимо да се предвидят подходящи пътища за доставяне на пресен въздух до работните места и съответно отвеждане на отработения. Препоръчително е предварително да се изготвят диаграми с информация за параметрите на въздушния поток. Подобни диаграми се подготвят за всяка секция и за мината като цяло, данните се проверяват с реални измервания на действителния подземен поток.

От съображения за безопасност се препоръчва основният въздушен поток да включва възможно най-много циркулационни кръгове. От важно значение е предотвратяване на скъсяването на пътя на въздушния поток, което да доведе до липса на вентилация в част от мината.

Обикновено, при недълбоки, хоризонтални минни галерии, се приема, че може да се разчита на естествена вентилация посредством въздушни шахти през които постъпва пресен въздух и се отвежда отработеният. Действието им се основава на разликата в налягането, свързана с разликата в нивата между входа на мината и върха на вентилационната шахта (ефекта на комина). В зависимост от преобладаващите външни температури през различните периоди в годината, посоката на тягата можа да се променя. В участъците, където не е подходящо използването на естествена вентилация и където не би могло да се постигне поддържане на необходимите параметри само на базата на естествена вентилация, е необходимо да се предвиди принудителна вентилация. В този случай, за осъществяване на въздухообмена се препоръчва използването на нагнетателни и смукателни вентилатори. Съответно, в зависимост от предназначението им те се монтират в шахти за подаване на пресен въздух, в тези за отвеждане на замърсения или и в двата вида.

Определянето на размера на шахтите, броя на въздушните трасета и вентилаторите е в зависимост от необходимото количество въздух. Обикновено свежият въздух се засмуква през смукателните отвори и през въздушните трасета се подава към работната зона. С помощта на постъпващия въздушен поток от работната зона се отстраняват отделените замърсители като прах, токсини, запалими газове, топлина, влажност, радиация и други. Отработеният въздух, от своя страна, се отвежда към повърхността през смукателните въздушни трасета. Допустимите прагове на концентрация на замърсяващи вещества са нормативно регламентирани.

Използвани конструкции вентилатори
За осигуряване на циркулацията на въздуха в рудниците за подходящо се счита използването на осови и центробежни вентилатори. Изборът между осов и центробежен вентилатор за основната вентилационна шахта зависи от стойността, размера, налягането, силата, ефективността и всяко изменение в дейността. В шахти, където спирането на вентилатора може да доведе до опасно натрупване на метан, се препоръчва поставянето на допълнителен вентилатор, с което да се гарантира непрекъснатост на въздушния поток.

Обикновено вентилаторите с вертикален осов поток, монтирани по въздушното трасе, са източник на ниски загуби, но също така те се характеризират и с известни ограничения по отношение на дебита. Преодоляването на този проблем и осигуряването на по-големи количества въздух обикновено се постига чрез предвиждането на повече на брой вентилатори, монтирани по трасето. Според специалисти, по-висока ефективност на вентилационната система и малки загуби на налягане може да се постигне при използването на система от вентилатори ниско налягане и система от центробежни вентилатори високо налягане.

Добре е да се има предвид също,че в сравнение с ефективността на осовите вентилатори, ефективността на центробежните вентилатори с увеличаване на разстоянието бързо намалява.

Елементи на системата
Обикновено въздухът се движи по пътя на най-малкото съпротивление. Това, обаче, не винаги съвпада с желаната посока на разпределение на въздушния поток. В тази връзка често се налага предвиждането на допълнителни вентилационни съоръжения с цел насочването му в желаната посока. Сред основните естествено са вентилаторите, но освен тях в мините е необходимо използването и на други средства за постигане на подходящо насочване и добро разпределение на въздушния поток. Сред средствата, които се използват, са: изграждането на преградни стени, които могат да бъдат временни или постоянни и които спомагат за доброто разпределение на въздуха; въздушни мостове, с които се предотвратява смесването на два пресичащи се въздушни потока (подаван и отвеждан); регулатори на дебит, използвани в случаите, когато е необходимо намаляване на дебита въздух; вентилационни прегради и други.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top