Ventilação

Chaminé de uma fornalha meteorológica para fornecer tempo fresco a uma mina (chaminé meteorológica de Buchholz )

Ventilação ou ventilação de mina é um termo da indústria de mineração em geral para medidas técnicas para fornecer ar fresco às minas. Ventilação suficiente é exigida por lei na União Europeia para todos os locais de trabalho subterrâneos.

história

A ventilação da mina é quase tão antiga quanto a mineração subterrânea . Quando os mineiros extraíram minerais na mineração subterrânea e penetraram cada vez mais nas montanhas , o ar que circulava por difusão natural nas minas não era mais suficiente. Muito cedo, os mineiros tiveram que usar ferramentas e medidas técnicas para não sufocar no subsolo . Em seus doze livros sobre mineração e metalurgia, Agricola descreve como os mineiros usaram construções de madeira, como o chapéu do tempo, para direcionar o vento para a mina ou criar uma corrente de ar artificial com foles . Na área montanhosa de Harz, os separadores climáticos foram usados no século 16 para obter uma orientação climática direcionada e, assim, evitar buracos de luz . As primeiras máquinas meteorológicas foram desenvolvidas na área de mineração de Harz no início do século XVIII.

tarefas

Olhando mais de perto, três tarefas principais podem ser distinguidas:

Fornecimento de ar fresco para o clima fresco
Remoção de ar viciado e gases nocivos
Reduzindo a temperatura em poços quentes

O fornecimento de clima fresco é necessário para fornecer a todas as pessoas e animais subterrâneos o ar de que precisam para respirar. Além disso, deve haver ar suficiente para certos processos de combustão, como B. ao operar a luz , são fornecidos. Esse clima fresco deve ser distribuído por toda a mina.

Para descarregar o ar usado, a lavagem ou, pelo menos, a diluição do subterrâneo que ocorre, pertence a esteiras , clima tóxico ou violento . Todas essas misturas de gases emergem da mina novamente como clima . Em muitas minas de carvão duro, veículos com motores a diesel têm sido operados no subsolo por um longo tempo. As emissões desses motores também devem ser diluídas ou lavadas por ventilação.

Devido aos diferentes processos, o ar nas operações da mina aquece. A profundidade geotérmica desempenha um papel essencial no aquecimento do clima. Mas também através da compactação do clima em grandes profundidades, chega - se ao aquecimento do clima. Aqui, a ventilação desempenha um papel importante no ar condicionado das minas.

Geração do movimento meteorológico

Padrões climáticos naturais e sua mudança sazonal de direção como resultado da diferença de temperatura entre o poço e a área circundante

A fim de obter um movimento do clima, deve-se adicionar um pouco de ar à quantidade de clima no prédio da mina, ou seja, soprá-lo, ou remover um pouco de ar, ou seja, sugá-lo. Correspondendo a esse tipo de movimento climático, fala-se em soprar ou sugar a ventilação. Com a ventilação de sopro , o clima fresco é sugado do ambiente e pressionado para dentro da mina. O clima fica exposto através do poço extensível. Com a ventilação de sucção , o clima é sugado da mina e soprado para fora. No poço de pull-in, o clima fresco cai na mina, seguindo o gradiente de pressão existente. A ventilação pode surgir por processos naturais ou ser provocada artificialmente. Se houver diferença de temperatura entre a mina e seu entorno e / ou se houver diferentes pressões de ar nas aberturas diurnas , o ar passa a fluir pela mina, tanto mais forte quanto maiores as diferenças acima mencionadas. Os efeitos da pressão atmosférica e da temperatura se sobrepõem, de modo que podem se complementar ou neutralizar. A influência da diferença de temperatura geralmente predomina. Nesse contexto, fala-se de padrões climáticos naturais . Em minas pequenas próximas à superfície , as correntes de ar criadas por correntes de ar naturais podem ser suficientes para uma mudança adequada no clima . A força necessária de um fluxo climático depende do número de pessoas trabalhando no subsolo, do número e do desempenho das máquinas com motores de combustão interna usadas ali, bem como da quantidade de gases nocivos que fluem das montanhas. Na maioria das minas, as condições climáticas naturais são geralmente insuficientes, de modo que o fluxo climático deve ser gerado com o auxílio de medidas técnicas.

Fã de poço de uma mina

Uma maneira simples de reforçar artificialmente a corrente de ar é gerar uma elevação de calor, aquecendo o downweather. Este método foi usado com o balde de fogo . A fornalha climática , que foi usada pela primeira vez no início do século 18, era muito mais eficaz . Funcionou com base no princípio da ventilação por sucção. A convecção do fogo queimando nele criou uma corrente de ar que acelerou o downweather . Outra maneira de criar um movimento climático é usar o vento natural. Para isso, são colocados vestíbulos ou chapéus meteorológicos no poço , que têm como objetivo direcionar as correntes de ar da superfície da terra para a mina. Fole ou rodas meteorológicas movidas por energia humana ou animal também foram usadas. As instalações usadas para ventilação artificial são chamadas de máquinas meteorológicas . É feita uma distinção entre máquinas meteorológicas que sugam o tempo e máquinas que sopram o tempo. Hoje, apenas ventiladores de poço (ou seja, grandes ventiladores ) são usados como máquinas meteorológicas . Essas máquinas são geralmente configuradas como ventiladores de dois estágios para fornecer a diferença de pressão necessária em grandes profundidades . Os ventiladores de poço podem ter um diâmetro nominal de até cinco metros com uma potência elétrica de 2500 kW e estão, portanto, entre os maiores ventiladores construídos.

Gestão do clima

O pré-requisito para o fornecimento e descarga de ar é que a mina tenha (pelo menos) duas aberturas subterrâneas para a superfície da terra ( aberturas diurnas ): o ar entra por uma e a outra sai novamente. Dependendo de como o clima flui pela mina , é feita uma distinção entre ventilação ascendente e descendente. No caso da ventilação ascendente, o clima é guiado pela rota mais curta até o nível mais profundo. De lá, eles fluem para cima através das estruturas da mina para serem ventilados e, em seguida, sobre o nível superior para o poço meteorológico. Com ventilação inclinada, o clima é direcionado de cima para baixo através do prédio da mina. Como regra, a ventilação ascendente é usada na mineração hoje.

Localização dos eixos meteorológicos

Ventilação através dos poços meteorológicos

A localização do poço meteorológico é de particular importância para a ventilação. Dependendo da localização do poço meteorológico, é feita uma distinção entre os diferentes tipos de ventilação. O poço meteorológico pode ser colocado próximo ao poço de entrada ou na borda do campo do poço . Se você colocar o poço próximo ao poço de entrada, você o colocará no meio do canteiro de obras. Como resultado deste posicionamento do poço meteorológico, o tempo flui inicialmente do poço meteorológico de entrada na direção do limite do campo de mina. Depois que o trabalho da mina foi ventilado, o fluxo de downwash agora é conduzido para o meio do campo da mina para ser descarregado do poço meteorológico lá. O mineiro chama esse tipo de ventilação de gerenciamento meteorológico central ou retrógrado. Se o poço ou poços meteorológicos são definidos nos limites do campo, fala-se de gerenciamento climático limítrofe. O clima se move do meio do campo para os limites do campo e é descarregado lá na atmosfera por meio dos poços meteorológicos. Outra possibilidade é colocar os poços de entrada nos limites do campo e o poço de clima no meio do campo. Como resultado, os pontos de trabalho externos são fornecidos com clima frio.

O padrão meteorológico retrógrado é mais adequado para o desenvolvimento de uma nova construção de mina. Assim que ambos os eixos atingem a profundidade planejada , um rompimento é criado entre os dois eixos. Isso é muito importante para um maior alinhamento da mina. Uma corrente climática suficientemente forte está disponível para o trabalho de alinhamento e instalação e não se é forçado a esperar pelo rompimento para um eixo mais distante definido no limite do campo. Este tipo de gerenciamento de clima também é vantajoso para desmontagem perto do poço. No entanto, assim que as minas têm uma distância maior do poço meteorológico e se aproximam dos limites do campo, a resistência às intempéries aumenta com uma diminuição simultânea na largura da cava. Outra desvantagem é o alto risco de curto-circuitos no clima . Com a gestão do tempo limítrofe, o tempo só tem que cobrir a rota de mão única. Além disso, sempre se tem os mesmos caminhos climáticos longos de comprimento médio. Além disso, com esta forma, há pouco risco de um curto-circuito no clima. Este tipo de gerenciamento do clima tem um efeito mais uniforme para os pontos operacionais individuais. Aqui estão simultaneamente nas respectivas solas cada crosscuts e rotas básicas melhor aproveitamento do tempo-tecnicamente. O gerenciamento de clima limítrofe é, portanto, mais confiável do que o gerenciamento de tempo retrógrado.

Distribuição do clima na mina

Distribuição do clima:
a) O fluxo não afetado do clima deixa partes da mina intactas.
b) Direcionando o fluxo do clima, todas as áreas da mina são abastecidas com ar.

Sem medidas técnicas para distribuir o clima na mina, o fluxo do clima entre os poços pull-in e pull-out sempre se moveria ao longo do caminho com a menor resistência ao fluxo. No caso de um prédio de mina muito pequeno e não muito extenso, geralmente é suficiente ventilar todo o prédio da mina, um após o outro, com um único fluxo de tempo. Isso não é viável com edifícios de mina maiores. A razão para isso é que as rotas meteorológicas são muito longas e as seções transversais da rota seriam muito pequenas para permitir que todo o tempo flua. Para garantir que toda a fossa seja ventilada, o fluxo meteorológico é dividido em fluxos parciais. Para este propósito, todo o fluxo meteorológico de entrada é primeiro dividido em vários subfluxos principais. Esses subfluxos principais são divididos em subfluxos. A divisão começa no poço que é retirado, onde o fluxo do clima é distribuído para os níveis individuais. Nesse local, os fluxos parciais principais individuais são divididos em fluxos parciais nas seções de endireitamento e cortes transversais individuais . A partir daí, os respectivos fluxos parciais são posteriormente divididos. Em última análise, isso significa que existem mais de 60 fluxos parciais em uma construção de mina, dependendo de seu tamanho.

Para que o fornecimento de clima também alcance as áreas de uma mina que estão fora dessa rota, as chamadas estruturas de clima são construídas na mina . Em princípio, tal estrutura deve aumentar a resistência ao baixo fluxo ( resistência às intempéries ) em uma construção de mina de tal forma que o fluxo climático se divide e uma certa parte do clima flui para a construção de uma mina ramificada . Dependendo de quanto a resistência às intempéries precisa ser aumentada em um ramal, essa tarefa impõe diferentes demandas na construção da estrutura climática. As chamadas telas meteorológicas são construções mais simples . São caixilhos de madeira construídos transversalmente ao sentido do fluxo ou caixilhos de madeira cobertos com tecido, que influenciam a secção transversal do fluxo através de aberturas mais ou menos grandes e, assim, reduzem ou aumentam a resistência às intempéries.

Porta climática no museu de mineração de Bochum

Se for necessária a separação bastante completa de duas rotas meteorológicas, são construídas as chamadas comportas meteorológicas . Estas são duas paredes herméticas ou paredes que são erguidas a uma curta distância uma da outra. Se o caminho deve permanecer utilizável para condução e transporte de materiais, portas ( portas contra intempéries ) são embutidas nas paredes . A versão dupla é escolhida, por um lado, para aumentar a estanqueidade e, por outro lado, se houver uma grande diferença na pressão do ar entre os dois lados da fechadura para poder abrir as portas. Para fins de completude, as chamadas cruzes meteorológicas não devem deixar de ser mencionadas em conexão com as estruturas meteorológicas , cujo objetivo é separar caminhos de passagem de tempo uns dos outros.

Qualquer influência no fluxo do tempo em um ponto, entretanto, muda as condições em outros ramos da rede do tempo e aumenta a resistência do sistema como um todo. Isso leva ao fato de que, sob outras condições idênticas, o fluxo climático geral ( fluxo volumétrico ) que passa pela mina é reduzido. A desvantagem de um grande número de fluxos parciais é o aumento do esforço de monitoramento da gestão do clima. Devido à forte ramificação do clima, a velocidade do clima dos subfluxos individuais também diminui . Isso acaba fazendo com que o clima esquente mais. Se o ar flui incontrolavelmente para áreas que foram quebradas ou preenchidas após o mineral ter sido decomposto ( velho ), isso é conhecido como fluxo lento . O tempo rasteiro pode ser muito perigoso, especialmente em minas de carvão, pois leva à combustão espontânea do carvão remanescente e pode, portanto, ser a causa de um incêndio na mina . Depois que todo o trabalho da mina foi ventilado, todos os fluxos parciais se reúnem para formar um único fluxo de extração. Este fluxo de exaustão é desgastado por meio do poço meteorológico.

Ventilação das operações de mineração

No passado, ao construir os pilares , a ventilação era geralmente realizada através de furos de perfuração, batendo ou cortando. Começando pela rota básica, o fluxo do tempo varre todos os lances um após o outro e é finalmente descarregado através da rota do tempo. No entanto, esse método tem a desvantagem de que o clima, tanto em cavas estreitas quanto largas, é enriquecido com gases de minas. Em poços estreitos com caminhos climáticos amplamente ramificados, o desempenho do ventilador de sucção é severamente prejudicado devido às múltiplas curvaturas dos caminhos climáticos. No caso de grandes poços, as curvaturas não afetam o desempenho do ventilador. Hoje há um total de seis tipos diferentes de ventilação, dependendo do tipo de mineração, que são usados dependendo do layout do depósito. Estas são as ventilações U, Z, Y, H, W e Z duplo.

Com ventilação subterrânea, o clima fresco entra por uma das seções de mineração , de lá pela longwall e sai novamente na mesma direção pela outra seção de mineração. A direção do clima fresco é a favor ou contra a direção da mineração . No caso do intemperismo Z, isso é semelhante, só que aqui o intemperismo toma uma direção oposta ao clima fresco. Com a ventilação Y, uma seção da seção de mineração é fornecida com clima fresco, com a outra, o clima é refrescado com clima fresco. As condições meteorológicas movem-se na direção oposta, seja na direção de mineração ou contra a direção de mineração, dependendo do corte. Com ventilação W e com ventilação Z duplo, o clima fresco é fornecido a uma distância média. O clima é descarregado através dos dois trechos externos, ou seja, com ventilação W contra a direção de mineração e com ventilação Z duplo com a direção de mineração.

Ventilação especial

Ventilação especial de estruturas de mina não penetráveis:
a) sopro, b) sucção.

Devem ser feitas escavações na entrada da garagem , porque ainda não são penetráveis , i. H. estão abertos apenas de um lado, podem ser resistidos de uma maneira diferente. Uma maneira de resistir a uma rota que não é penetrável é dividir a rota em duas rotas paralelas usando um divisor de clima . As rotas são conectadas apenas no local. Em outro método, acompanhando o andamento da construção, uma flauta meteorológica é carregada, a qual é conectada a um ventilador próximo à entrada. A terminologia técnica usada na mineração usa o termo ventilação especial neste contexto . Além disso, a ventilação especial pode ser gerada pela extração do ar da rede de ar comprimido, mas este método requer permissão do Oberbergamt . Ao configurar instalações para ventilação especial, deve-se tomar cuidado especial para que o tempo residual não seja misturado com o fluxo de tempo fresco e retorne à área com ventilação especial. Em operações de mineração subterrânea onde ocorrem gases de mina, nenhuma ventilação especial pode ser usada. Para misturar a concentração do gás metano com o fluxo do tempo, tubos de vórtice são usados, especialmente na propulsão mecânica .

A ventilação especial pode ser operada com sopro ou sucção:

No caso de soprar ventilação especial , o ventilador suga ar fresco do fluxo de clima fresco e o sopra para a mina; as chuvas fluem de volta para a entrada fora do Lutte.
No caso de ventilação de sucção especial , o ventilador suga o ar residual para fora do túnel e o sopra na entrada; O clima fresco entra pela entrada do Lutte.

A forma de ventilação especial usada depende de qual é a finalidade da ventilação especial. O sopro da ventilação tem a vantagem de que o clima fresco é soprado no local. Como resultado, as condições climáticas no local melhoram. A desvantagem é que a equipe no local é afetada adversamente pela turbulência de poeira ou correntes de ar. Outra desvantagem surge ao fotografar quando a equipe está mudando de turno. Embora os gases explosivos sejam liberados no local pela ventilação de sopro, esse tempo residual na seção transversal aberta da rota leva muito mais tempo para ser eliminado. A ventilação de sucção tem a vantagem de poder evacuá-la rapidamente, especialmente no caso de forte liberação de gás. No entanto, o clima fresco só flui com baixa velocidade, de modo que podem esquentar ou piorar no caminho para o local. Outra desvantagem é que o efeito de sucção só é eficaz nas proximidades imediatas da extremidade do duto. Como resultado, o firedamp pode permanecer quase imóvel no rosto. Esta desvantagem pode ser evitada com o uso de um pequeno duto de sopro com ventilador econômico, que auxilia na ventilação frontal.

Evidência individual

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Links da web

Commons : Ventilação - coleção de imagens, vídeos e arquivos de áudio

Gerenciamento do clima (último acesso em 20 de dezembro de 2012)

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