СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ В ШАХТАХ И ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ
Шахты и подземные горные выработки относятся к рабочим зонам, где системы вентиляции имеют критически важное значение. Во время проведения подземных горных работ применяются современные системы шахтной вентиляции для обеспечения безопасности работников, удаления вредных газов из рабочей среды, поддержания достаточного уровня кислорода и предотвращения накопления взрывоопасных газов.
Системы шахтной вентиляции проектируются не только для комфорта работников, но и непосредственно для обеспечения безопасности жизни. Метан (CH₄), угарный газ (CO), углекислый газ (CO₂), сероводород (H₂S), оксиды азота (NOx), выбросы дизельного оборудования и пылевые частицы, образующиеся в подземных выработках, создают серьёзные риски. Особенно в угольных шахтах, из-за возможного образования рудничного газа, системы вентиляции являются неотъемлемой частью горнодобывающих работ.
Современные системы шахтной вентиляции проектируются совместно с главными вентиляционными вентиляторами, вспомогательными вентиляторами, системами подачи свежего воздуха, вытяжными системами, системами обнаружения газа, Ex-Proof оборудованием, системами автоматизации и аварийными сценариями. Системы проектируются в соответствии с международными горнодобывающими стандартами, директивами ATEX, стандартами IECEx и требованиями охраны труда.
СИСТЕМЫ ПОДАЧИ СВЕЖЕГО ВОЗДУХА В ШАХТАХ
В подземных шахтах для безопасной работы персонала необходимо обеспечивать непрерывную подачу чистого воздуха. Основная цель систем подачи свежего воздуха заключается в контролируемой доставке чистого воздуха, забираемого с поверхности, в подземные горные выработки.
В этих системах используются главные вентиляционные вентиляторы высокой производительности. Воздушный поток, создаваемый вентиляторами, проходит по главным и вспомогательным выработкам и доставляет чистый воздух в рабочие зоны. При проектировании систем подачи свежего воздуха учитываются количество работников, нагрузка оборудования, длина выработок, взрывные работы и объёмы образования газов.
Особенно в глубоких шахтах температура воздуха и уровень влажности могут достигать серьёзных значений. Поэтому в некоторых проектах вместе с системами подачи свежего воздуха применяются также системы охлаждения воздуха. Обеспечение достаточного количества свежего воздуха имеет критическое значение для поддержания уровня кислорода и разбавления вредных газов.
ШАХТНЫЕ ВЫТЯЖНЫЕ СИСТЕМЫ И СИСТЕМЫ УДАЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЁННОГО ВОЗДУХА
Шахтные вытяжные системы представляют собой механические вентиляционные системы, обеспечивающие безопасный выброс загрязнённого воздуха, образующегося под землёй, во внешнюю среду. Выбросы дизельных двигателей, газы после взрывных работ, пылевые частицы и различные вредные газы, возникающие во время горных работ, должны постоянно удаляться из рабочей среды.
Высокопроизводительные осевые и радиальные вентиляторы, используемые в вытяжных системах, вытягивают загрязнённый воздух из выработок и направляют его на поверхность. Особенно в угольных шахтах вытяжные системы работают непрерывно для предотвращения накопления метана.
В современных системах производительность вытяжной вентиляции постоянно контролируется с помощью измерений расхода воздуха, газовых датчиков и систем автоматизации. Таким образом, в рабочих зонах поддерживается безопасное качество воздуха и обеспечивается соответствие требованиям охраны труда.
EX-PROOF СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ И ЗАЩИТА ОТ ВЗРЫВА
В угольных шахтах, выработках с содержанием природного газа и подземных шахтах, где происходит образование метана, риск взрыва является чрезвычайно высоким. Поэтому значительная часть оборудования, используемого в вентиляционных системах, выбирается в исполнении Ex-Proof, то есть с защитой от взрыва.
В Ex-Proof системах вентиляции используются;
• Двигатели вентиляторов • Электрические щиты • Датчики • Оборудование автоматизации • Системы освещения • Кабельные вводы
состоящие из оборудования, имеющего сертификаты ATEX и IECEx.
Особенно в угольных шахтах, где могут происходить взрывы рудничного газа, предотвращается достижение метаном нижнего предела взрываемости (LEL). Благодаря системам вентиляции метан постоянно разбавляется и поддерживается на безопасном уровне.
В шахтах со взрывоопасной средой Ex-Proof системы вентиляции являются не просто предпочтительным решением, а обязательной мерой охраны труда.
ШАХТНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
Основное оборудование систем шахтной вентиляции составляют главные и вспомогательные вентиляторы. Главные вентиляторы, как правило, размещаются на поверхности и обеспечивают вентиляцию всей шахтной зоны.
Вспомогательные вентиляторы используются в производственных зонах, новых выработках и тупиковых участках. Эти вентиляторы подают чистый воздух в рабочие зоны с помощью гибких воздуховодов или стальных воздуховодов.
При выборе вентиляторов;
• Расход воздуха (м³/ч) • Статическое давление (Pa) • Длина выработки • Потери на трение воздуха • Энергопотребление • Уровень шума
такие параметры принимаются во внимание.
Современные шахтные вентиляторы управляются частотными преобразователями для повышения энергоэффективности.
СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ГАЗОВ
Для эффективной работы систем шахтной вентиляции необходимо выполнять постоянный газовый мониторинг. С этой целью газовые датчики устанавливаются в различных точках выработок.
Основные измеряемые газы:
• Метан (CH₄) • Угарный газ (CO) • Углекислый газ (CO₂) • Кислород (O₂) • Сероводород (H₂S) • Оксиды азота (NOx)
перечисляются следующим образом.
Системы обнаружения газа работают интегрированно с автоматизацией вентиляции и формируют аварийные сигналы при достижении критических уровней. При необходимости производительность вентиляторов автоматически увеличивается или активируются сценарии аварийной эвакуации.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
В современных шахтах системы вентиляции управляются через SCADA и центральные системы автоматизации. Расход воздуха, уровни газов, производительность вентиляторов, температура и влажность постоянно контролируются.
Благодаря интеллектуальным системам вентиляции вентиляция высокой производительности обеспечивается только в тех зонах, где она необходима, благодаря чему снижается энергопотребление. Эти системы также обеспечивают автоматическую активацию аварийных сценариев.
Сегодня системы автоматизации шахтной вентиляции относятся к числу незаменимых технологий современной горнодобывающей отрасли с точки зрения как охраны труда, так и управления энергопотреблением.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И СЕРВИС СИСТЕМ ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Поскольку системы шахтной вентиляции работают непрерывно, регулярное техническое обслуживание имеет большое значение. Главные вентиляторы, вспомогательные вентиляторы, воздуховоды, датчики и системы автоматизации проверяются через определённые интервалы.
В рамках технического обслуживания;
• Проверки балансировки вентиляторов • Работы по обслуживанию двигателей • Проверки подшипников • Анализ вибрации • Калибровка газовых датчиков • Измерения расхода воздуха • Испытания Ex-Proof оборудования • Проверки систем автоматизации
выполняются данные операции.
Благодаря регулярному техническому обслуживанию сохраняется производительность вентиляции, повышается уровень охраны труда и предотвращаются возможные отказы системы.
ЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМ ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Системы шахтной вентиляции являются одними из наиболее важных механических инженерных систем, обеспечивающих безопасность жизни работников в подземной горнодобывающей отрасли. Системы подачи свежего воздуха, вытяжные системы, Ex-Proof системы вентиляции, инфраструктура обнаружения газа и системы автоматизации работают совместно, создавая безопасную рабочую среду.
Взрывозащищённые вентиляционные системы, используемые особенно в угольных шахтах, играют жизненно важную роль в предотвращении взрывов рудничного газа. Поэтому системы шахтной вентиляции относятся к числу незаменимых инженерных решений современной горнодобывающей отрасли.
