انواع سیستم های تهویه معادن

غالب سیستم های تهویه دو هدف را دنبال می کنند. هدف اول آن ها انتقال هوا از راه های هوایی اصلی است. این کار بین محل کار و سطح بیرون از مل کار رخ میدهد. هدف دوم سیستم های تهویه رقیق سازی هوای محیط محل کار معدن است. سیستم های هوایی باید به گونه ای طراحی شوند که این دو هدف را پوشش دهند. طراحی سیستم های تهویه باید بگونه ای باشد که با کمترین تلفات فشار، بیشترین حجم هوا با کمترین هزینه و مقرون به صرفه ترین روش به دست آید. در بسیاری از سیستم های تهویه مشاهده شده است، که هدف اولیه به طور کامل تضمین می شود، اما از هوای حاصل به درستی استفاده نشده و هدف دوم حاصل نمی شود. در چنین شرایطی کل پروژه شکست خورده است.

سیستم های تهویه معدن

سیستم های تهویه معدن بسته به نوع معدن و موقعیت زمین شناسی آن طراحی و به دو دسته سیستم تهویه یو با تیوپ و لوله (U-tube) و تهویه مستقیم (through-flow) تقسیم می شود. در شکل زیر در تصویر سمت راست تهویه یو  نمایش داده شده است. این نوع از سیستم های تهویه معدن برای معادنی با روش استخراج لانگ وال(long wall) واتاق وستون (room-and-pillar) به کار بسته می شود. در این متد از سیستم های تهویه هوا، هوا به سمت محیط کار منتشر شده و پخش می شود و در نهایت از طریق مجاری هوایی مجاور، که از طریق ستون های طولانی یا سیستم توقف از راه های ورودی جداشده اند، به بیرون بازگردانده می شود. وجود درهای دسترسی در سیستم های توقف ترافیک موجود برای ورود و بازگشت هوا را تسهیل می کند. در سمت چپ تصویری از سیستم های تهویه جریان مستقیم به نمایش گذاشته شده است. این متد برای معادن فلزی و غیر فلزی دارای چند سطح و به منظور تهویه به سبک دیزاین بیلدر(تهویه طبیعی) در معادن لانگ وال به کار بسته می شود. در این نوع از سیستم های تهویه راه های هوایی مجاور از لحاظ جغرافیای از راه های هوایی ورودی و خروجی جدا شده اند. راه های هوایی در این متد همگی راه های هوایی به جز راه های مجاور ورودی یا خروجی هستند. یکی از مهمترین مزایای این سیستم های تهویه نیاز به ساخت سیستم های توقف و راه های هوایی کمتر به دلیل تفکیک جغرافیایی و مهمترین عیب آن نشست هوا است. در یک سیستم هوایی می توان از هر یک از این متد ها به صورت جداگانه و باهم استفاده کرد.

• 

• 

سمت راست (a) متد تهویه یو و سمت چپ (b) متد تهویه مستقیم

در بیشتر معادن زیرزمینی که اشکال متعددی از سنگ ها (زغال سنگ ، پتاس ، نمک ، سنگ آهک و غیره) استخراج می شوند، بطور معمول یکی از دو روش لانگ وال یا اتاق و ستون استفاده می شود. در حالی که طرح های واقعی با توجه به شرایط زمین شناسی محلی می توانند از معدن به معدن و منطقه به منطقه دیگر متفاوت باشند ، طرح اصلی برای این دو روش یکسان است.

• 

• 

سمت راست متد استخراج اتاق و ستون و سمت چپی متد استخراج لانگ وال

روش های تهویه با توجه به متد استخراج

1. متد استخراج لانگ وال

در این روش استخراج دو عامل بسیار مهم در سبک تهویه تاثیر گذار است. این عوامل شامل تهویه گاز متان و سایر گازهای که در محیط کار جمع می شوند و افزایش فزاینده رطوبت،گرد و غبار و گرما در اثر تخریب مکانیکی صخره ها است. در شرایطی که گسل های متعدد در سطوح مختلف معدن وجود داشته باشد، استخراج پیچیده تر می شود و با تولیی گاز و گرد و غبار بیشتری همراه است. عموما در آمریکا دو ورودی برای استخراج به این سبک ایجاد می شود، در حالی که در آیین نامه انگلیسی میزان مجاز ورودی به یک محدود شده است. در زیر چند متد تهویه برای روش استخراج لانگ وال آورده شده است.

1. متد استخراج اتاق و ستون

متد استخراج اتاق و ستون بیشتر در معادن ذغال سنگ به کار بسته می شود، در سیستم های تهویه این نوع از معادن هدف تهویه ی اتاق ها است. در معادنی با این سبک از استخراج دو متد تهویه سیستم های تهویه یک جهته و چند جهته حاکم است. در بین این دو متد تهویه به درستی نمی توان پاسخ داد که کدام یک بهتر است. هر کدام از این متد دارای نکات قوتی است، که دیگری از آن مستثنی است. مزیت های سیستم تهویه چند جهته عبارتند از: نشست کمتر به دلیل افت فشار ناچیز، تهویه پیاپی و انتشار خودکار هوا در مسیر های بازگشت. از مزیت های سیستم تهویه یک جهته نیز می توان به سیستم های توقف کمتر از سیستم چند جهته اشاره کرد.

1. معدن های با ورودی بزرگ

به طور معمول ، معادن دارای ورودی های بزرگ مثلا معادن سنگ آهک ، نمک و رس های نفتی به حجم زیادی هوا احتیاج دارند. با توجه به شرایط توان فن های استفاده شده در این سیستم های تهویه چیزی بین 350000 تا 500000 دور در دقیقه است. در این معادن طراحان با دو مشکل بزرگ نشست هوا در سیستم های توقف و گردش هوا اشاره کرد.

هر دوی این موارد ناشی از اجرای نادرست سیستم های توقف یا عدم وجود آنهاست. در بسیاری از این موارد این دو مشکل می تواند روی روحیه کارکنان و در نتیجه تولید تاثیر گذار باشد. در بسیاری از موارد در چنین معادنی به دلیل مسائل فنی و هزینه ها تمایل به ساخت تعداد کافی از سیستم های توقف ندارند. در این معادن هزینه راه اندازی یک سیستم تهویه کامل در چنین معادنی می تواند تا 21000 ذلار نیز هزینه در بر داشته باشد. این هزینه بالا ناشی از نیاز به فن های قدرتمند است و تهویه رابطه ی مستقیم با مجذور توان فن ها دارد. در زیر تصویری از سیستم تهویه معدن سنگ آهک با ورودی های بزرگ آورده شده است.

رفع مشکل گردش هوا در زیر زمین

گفتیم گردش محلی هوا یکی از معایب سیستم های تهویه است. این عیب خود حاصل دو خطا یکی خطا در اجرای سیستم های توقف و دیگری طراحی خود مین و مسیر های ورود و بازگشت هوا است. هنگامی که در طراحی سیستم های هوایی راه های ورودی و بازگشت هوا در مجاورت هم قرار گیرند، پدیده گردش هوا در زیر زمین رخ می دهد. در این پدیده هوای که باید از محل کار خارج شود، عملا خارج نمی شود و فقط با هوای تازه ترکیب شده، از نو به داخل پمپ می شود. عملا نیمی از راندمان سیستم از دست رفته است. به همین منظور بهتر است طراحان هنگام طراحی فاصله ی مناسبی را بین راه های ورودی و بازگشت هوا در نظر بگیرند. در صورتی که شرایط زمین شناسی معدن یا سایر عوامل فنی باعث شوند، تا نتوانیم مسیر هوای ورودی و بازگشت را جدا کنیم، باید از مجرای فن عمودی برای جدا کردن هوای ورودی و بازگشت استفاده شود.

• 

 نتیجه گیری

سیستم های تهویه یکی از مهم ترین قسمت های معدن هستند، که به طور غیر مستقیم بر کیفیت تولید تاثیر می گذارند. برای راه اندازی یک سیستم تهویه مجمکوعه ای از ابزارهای کنترلی مورد نیاز است و حتی روش تهویه بسیار وابسته به متد استخراج می باشد. مدیران معادن باید همواره مشکلات طراحی را مد نظز قرار دهند و برای رفع مشکلات تهویه با تمام توان بکوشند.