PROJEKTOWANIE PRZEWIETRZANIA KOPALŃ

Rozwiązanie istotnych problemów dotyczących przewietrzania w stadium projektowania kopalni zabezpiecza normalne jej funkcjonowanie w czasie eksploatacji. Praktyka niejednokrotnie dowiodła, że dodatkowe wymagania produkcyjne zmierzają niekiedy do dodatkowych przedsięwzięć w postaci drążenia nowych wyrobisk czy prac rekonstrukcyjnych, których można uniknąć przy właściwym opracowaniu tych zagadnień w stadium projektowania.

Mając projekt przewietrzania, należy opracować odpowiednie schematy, na których należy podać opory wyrobisk, obejmujące poszczególne bocznice wentylacyjne lub grupy bocznic w przypadkach, gdy np. powietrze dopływa lub wypływa z pola systemem dróg rozgałęzionych.

Pierwszym zagadnieniem jest wybór sposobu przewietrzania. Drugim zagadnieniem jest wyznaczenie potrzebnej ilości powietrza dla całej kopalni i wyznaczenie żądanego rozdziału tego powietrza w sieci.

Po przeprowadzeniu regulacji całego systemu określa się bocznice, w których powinno się postawić tamy regulacyjne lub dodatkowe wentylatory. Następnie oblicza się wymaganą depresję wentylatora (wentylatorów) i wielkości otworów równoznacznych, co pozwala na wybór wentylatora głównego przewietrzania. Należy także uwzględnić ekonomiczne aspekty pracującego wentylatora. Ponadto należy sprawdzić dopuszczalne prędkości przepływu, zwłaszcza w grupowych prądach powietrza.

Przy przewietrzaniu kopalni kilkoma wentylatorami nawet dokładne dobranie ich do sieci nie jest wystarczające. Ich wzajemne oddziaływanie może bowiem w sposób istotny zmienić stan przewietrzania kopalni przy stosunkowo małych zmianach wielkości elementów wentylacyjnych (np. zmiany oporów bocznic, liczby obrotów wentylatorów, powstanie dodatkowych źródeł depresji itp.). Już kolejność lub sposób uruchamiania wentylatorów może przyczynić się do ustalenia takiego lub innego stanu równowagi. Chwilowe zmniejszenie lub zwiększenie oporów niektórych bocznic lub całej kopalni może spowodować całkowitą zmianę warunków przewietrzania niekiedy z bardzo ujemnymi konsekwencjami dla kopalni, np. w przypadku pożaru. Może się zdarzyć, że w wentylatorze, który ssał duże ilości powietrza, nagle odwraca się kierunek przepływu wskutek pozornie mało znaczących okoliczności. Mogą też być przypadki, że wentylator będący w ruchu nie tylko nie ułatwia przewietrzania, ale je wręcz utrudnia.

Problemy te nie wystąpią przy przewietrzaniu kopalni jednym wentylatorem, jeżeli wykluczyć udział powstania w sieci istotnych źródeł depresji, a wszelkie inne mniejsze zmiany wielkości elementów sieci powodują niewielkie zmiany w przewietrzaniu kopalni. Ten sposób przewietrzania gwarantuje, że wymagana ilość powietrza zostanie dostarczona do miejsc pracy, a także łatwiej jest ustalić określony stan przewietrzania na dłuższy okres pracy kopalni. We współczesnych kopalniach o dużych głębokościach, dużych ilościach wydobycia i w warunkach dużej gazowości między innymi względy wentylacyjne wymagają, że w ich polach jest wiele szybów, zarówno wdechowych, jak i wentylacyjnych.

ROZMIESZCZENIE SZYBÓW

Wybrany schemat przewietrzania powinien zapewnić wykorzystanie wszystkich wyrobisk w sieci dla celów przewietrzania, wskutek czego uzyskuje się zmniejszenie oporu sieci. Ponieważ największe straty naporu występują w prądach grupowych (duże wydatki przepływu), przeto dla zmniejszenia ogólnego oporu kopalni należy możliwie blisko szybu wdechowego podzielić przepływające powietrze na możliwie dużą liczbę prądów niezależnych.

Należy dążyć do tego, aby wyrobiska doprowadzające powietrze świeże nie miały połączeń z wyrobiskami wentylacyjnymi, przez co eliminuje się wiele urządzeń z sieci, jak np. tamy, mosty wentylacyjne i inne. W ogólności powinno się zmierzać do tego, aby w wybranym schemacie przewietrzania naturalny rozdział powietrza był zbliżony do uprzednio zadanego, co eliminuje z sieci dodatkowe urządzenia wentylacyjne potrzebne przy regulacji systemu.

Wskazane jest również, aby wszystkie przodki przewietrzane były kosztem depresji wentylatorów głównych bez konieczności stosowania wentylatorów pomocniczych.

W zależności od liczby szybów wdechowych i wydechowych oraz w zależności od sposobów ich usytuowania względem siebie wyróżnia się następujące sposoby rozmieszczenia szybów:

- centralne (zwane czasem rozmieszczeniem środkowym) lub bliźniacze,

- przekątne (zwane czasem peryferyjnym) lub skrzydłowe,

- kombinowane.

Przy centralnym rozmieszczeniu szybów (rys.11.1) obydwa szyby zlokalizowane są w środku obszaru górniczego, a istotnymi zaletami tego rozwiązania jest uzyskanie przewietrzania kopalni bezpośrednio po zgłębieniu szybów. Jednak w miarę rozwoju kopalni, a więc wydłużania się dróg, wzrasta opór aerodynamiczny kopalni i jest różny w różnych okresach eksploatacji.

Rys.11.1. Centralne rozmieszczenie szybów Rys.11.2. Peryferyjne (przekątne) rozmieszczenie szybów

Do zalet centralnego rozmieszczenia szybów zalicza się:

- mniejsze koszty do chwili rozpoczęcia eksploatacji,

- krótszy okres do uzyskania pełnego wydobycia,

- skoncentrowanie urządzeń powierzchniowych i łatwiejszy nad nimi nadzór,

- mniejsze straty kopalin użytecznych w filarach ochronnych szybów,

- łatwiejsze zgłębienie szybów,

- możliwość stopniowej likwidacji i skracania dróg przewozowych i powietrznych przy eksploatacji złoża od granic do szybu,

- stosunkowo łatwe kierowanie przewietrzaniem.

Do wad tego sposobu należy zaliczyć:

- konieczność utrzymania wysokiej depresji na skutek wzrostu długości dróg przewietrzania, a w szczególności przy osiąganiu przodkami roboczymi granic obszaru górniczego,

- znaczne ucieczki powietrza, zwłaszcza na podszybiu.

Przy peryferyjnym rozmieszczeniu szybów (rys.11.2) ich połączenie wyrobiskami górniczymi jest znacznie trudniejsze i trwa dłuższy czas. Jednakie w tym przypadku opór kopalni pozostaje prawie stały przez cały czas istnienia kopalni, a tym samym warunki pracy wentylatora pozostają prawie bez zmian.

Do zalet peryferyjnego rozmieszczenia szybów należy zaliczyć:

- mniejsze ucieczki powietrza z poziomu eksploatacyjnego do wentylacyjne go, a zatem mniejszą możliwość pożarów w okolicy szybów,

- mniejszą depresję wentylatora i bardziej stabilne warunki jego pracy,

- możliwość likwidacji chodnika wentylacyjnego przy eksploatacji do granic,

- mniejsze zmiany oporu aerodynamicznego kopalni w okresie jej istnienia.

Na ogół liczba szybów w kopalniach jest większa od dwóch. Powietrze może wówczas wpływać do kopalni jednym szybem wdechowym a wypływać dwoma umieszczonymi na skrzydłach kopalni (rys.11.3). Ten sposób może być brany pod uwagę, jeżeli posiadanie jednego szybu wydechowego powoduje zwiększenie dróg wentylacyjnych i oporu kopalni oraz jeżeli opór bocznicy, w której płynie cały prąd, jest bardzo mały w porównaniu z oporami bocznic (lub ich podsieci), w których umieszczone są wentylatory, gdyż wtedy wykluczone jest wzajemne szkodliwe oddziaływanie wentylatorów.

Rys.11.3. Przekątne rozmieszczenie kilku szybów

Do zalet omawianego sposobu należy ponadto dodać:

- zmniejszenie ucieczek powietrza przy jego przepływie od podszybia do przodków,

- zmniejszenie strat zewnętrznych; szyby takie są bowiem rzadziej wykorzystywane do celów transportowych,

- zmniejszenie depresji wentylatorów z uwagi na skrócenie dróg przepływu powietrza; nie ma także konieczności dużych przedziałów regulacji ich depresji,

- nie jest konieczne utrzymywanie poziomu wentylacyjnego w czasie eksploatacji danego pola..

Wadami systemu przewietrzania za pomocą kilku szybów są:

- większe nakłady spowodowane koniecznością drążenia kapitalnych wyrobisk do granic obszaru kopalnianego przed rozpoczęciem eksploatacji,

- większe straty złoża w filarach ochronnych szybów,

- obecność większej liczby wentylatorów, co czyni bardziej złożony proces ich współpracy, a także kłopoty przy ewentualnej rewersji.

Najczęściej spotykanym sposobem przewietrzania jest centralne umieszczenie szybów wdechowych, a peryferyjne - wydechowych.

Przykładem takiego rozwiązania może być sytuacja przedstawiona na rys.11.4a.

Rys.11.4. Kombinowane sposoby przewietrzania kopalni

a - centralno-przekątny, b - mieszany

Powietrze dopływa szybem umieszczonym centralnie w polu. Powietrze zużyte z partii położonych w centrum pola odprowadzane jest szybem wentylacyjnym usytuowanym centralnie, a powietrze zużyte z pól usytuowanych na skrajach obszaru kopalni odprowadzane jest szybami peryferyjnymi; pola te są więc przewietrzane w sposób niezależny.

W wielu przypadkach sieć wentylacyjna, ze względu na swą rozległość, podzielona musi być na względnie niezależne podsieci wentylacyjne. Schemat przewietrzania może być wówczas taki jak na rys.11.4b, na którym w centrum pola znajdują się dwa szyby wdechowe i szyb wydechowy. Szyby wydechowe rozmieszczone są także na skrzydłach pola kopalnianego.

W dużych kopalniach liczba szybów wdechowych i wydechowych może wynosić 7 do 10 i

więcej. Przy czym na ogół szyby wdechowe lokalizuje się w centrum obszaru górniczego, a szyby wentylacyjne na jego peryferiach.

Do zalet sposobu przewietrzania przy takim rozmieszczeniu szybów należy znaczna pewność przy przewietrzaniu poszczególnych podsieci wentylacyjnych, nieskomplikowany sposób regulacji przepływu w poszczególnych podsieciach z uwagi na mniejszą liczbę bocznic. Ponadto jest kilka połączeń kopalni z powierzchnią ziemi, co przy ewentualnych pożarach daje dużą możliwość manewru podczas prowadzenia akcji zarówno ratowniczej, jak i gaszenia pożaru. Depresje wentylatorów w takiej sieci nie są zbyt wysokie, albowiem w każdej z podsieci w kopalniach rozległych występuje wiele wyrobisk tworzących systemy równoległych połączeń.

Wadami tego sposobu przewietrzania są duże koszty budowy stacji wentylatorowych, problemy ze współpracą wentylatorów, trudność utrzymania żądanych ilości powietrza w całej sieci wentylacyjnej. Ponadto sieć wentylacyjna jako całość jest znacznie skomplikowana.

SPOSOBY PRZEWIETRZANIA KOPALŃ

W zależności od sposobu zainstalowania wentylatora na danym szybie wyróżnić można wentylację: tłoczącą, ssącą, ssąco-tłoczącą.

Przy wentylacji tłoczącej (rys. 11.5a) ciśnienie powietrza jest większe na wlocie do szybu wdechowego, dzięki pracy wentylatora i wynosi p₁, a w szybie wydechowym, na jego wylocie, jest ono równe ciśnieniu atmosferycznemu .

Depresja kopalni jest określona wzorem

Przy jednym szybie wdechowym i jednym wydechowym, umieszczonymi centralnie na obszarze górniczym, możliwa jest eksploatacja bez konieczności istnienia poziomu wentylacyjnego, praca wentylatora jest stabilna. Ponadto łatwa jest regulacja systemu tak w czasie normalnej pracy, jak i przy ewentualnych awariach. Powietrze doprowadzane do kopalni nie zawiera pyłu węglowego ani gazów odstrzałowych lub innych wydzielających się w kopalni, co wpływa na bezpieczną i długotrwałą pracę wentylatora.

Ten sposób przewietrzania ma jednak bardzo istotne wady, które zdecydowały, że w kopalniach głębokich o rozległej i złożonej sieci wentylacyjnej został on zaniechany. Umieszczenie bowiem wentylatora na szybie wydobywczym pociąga za sobą konieczność zamknięcia jego wylotu, co wpływa ujemnie na jego sprawność. Ponadto budynek nadszybia musi być bardzo szczelny, a zainstalowany wentylator musi mieć znaczny przedział regulacji zarówno depresji, jak i wydatku powietrza.

Rys. 11.5. Przewietrzanie kopalni

a - sposobem tłoczącym,

b - sposobem ssącym,

c -sposobem kombinowanym tłocząco-ssącym

Przy awariach wentylatora tłoczącego, ciśnienie w sieci spada, co w kopalniach metanowych może powodować zwiększenie wydzielania się metanu do wyrobisk, aż do powstania koncentracji wybuchowych włącznie. Wprawdzie to samo odnosi się do innych przypadków awarii przewietrzania, jednakże przy tym sposobie przewietrzania warunki wydzielania się metanu do wyrobisk są bardziej sprzyjające.

Przy wentylacji ssącej depresja kopalni określona jest przez różnicę ciśnienia atmosferycznego i depresji wentylatora (rys.11.5b) jest więc

Przy tym sposobie przewietrzania ciśnienie w kopalnianej sieci wentylacyjnej jest niższe od ciśnienia barometrycznego. Dlatego po zatrzymaniu wentylatora, wskutek różnicy pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem powietrza w sieci kopalnianej, powietrze z powierzchni popłynie do kopalni. Ponadto wszystkie wyrobiska wokół szybu wdechowego, przekopy, chodniki transportowe, gdzie na ogół jest dużo ludzi, znajdują się w prądzie powietrza świeżego. Ponieważ szyb wydobywczy zgłębia się na ogół do najniższego poziomu, przeto kierunek przewietrzania całej kopalni jest wznoszący i depresja cieplna wydatnie może pomagać przy przewietrzaniu. Zamknięcie wylotu szybu wydechowego nie stwarza na ogół większych trudności dla kopalni.

Przy zatrzymaniu wentylatora ciśnienie w sieci podnosi się, co zapobiega przez pewien czas wydzielaniu się gazów ze starych zrobów i innych zbiorników naturalnych. Jest to główny powód, dla którego kopalnie podziemne, a w szczególności kopalnie metanowe, przewietrzane są wentylacją ssącą, co zresztą nakazują przepisy BHP. Przy wentylacji ssącej szyby mogą być usytuowane zarówno centralnie, jak i peryferyjnie.

Przy tym sposobie przewietrzania należy czyścić kanał wentylacyjny z gromadzącego się tam pyłu, rejestrować zawartość metanu w powietrzu wypływającym z kopalni, aby nie dopuścić do wybuchu przy przejściu mieszaniny wybuchowej przez wentylator.

Dla wentylatorów zainstalowanych w szybach peryferyjnych zwiększa się intensywność przewietrzania pól znajdujących się na skraju obszaru górniczego, a odbywać się to może już przy niedużych depresjach wentylatorów.

Ujemną stroną tego przewietrzania jest fakt, że w przypadku kopalń płytkich powietrze może być zasysane przez szczeliny z powierzchni ziemi; przy kontakcie ze starymi zrobami i innymi naturalnymi zbiornikami gazów powietrze płynące wyrobiskami górniczymi może być zanieczyszczone.

Ta filtracja może być także przyczyną pożarów endogenicznych.

Przy wentylacji ssąco-tłoczącej, ogólnie rzecz traktując, na szybie wdechowym zainstalowany jest wentylator tłoczący, a na szybie wydechowym - wentylator ssący (rys.11.5c).

W szybie wdechowym ciśnienie jest wyższe od ciśnienia atmosferycznego, natomiast w szybie wydechowym ciśnienie jest niższe od ciśnienia atmosferycznego. Tak więc depresja w kopalni wynosi

W kopalni przy tym sposobie przewietrzania występują obszary, gdzie ciśnienie powietrza jest równe ciśnieniu atmosferycznemu. Pomiędzy tymi obszarami a powierzchnią strata naporu jest równa zeru i nawet przy obecności szczelin ruch powietrza tutaj zanika. Ten sposób przewietrzania jest więc zalecany, gdy chcemy uniknąć lub maksymalnie zmniejszyć ucieczki lub zasysanie powietrza przez wybrane przestrzenie czy szczeliny. Przy tym sposobie przewietrzania aerodynamiczny związek wyrobisk kopalnianych z powierzchnią ziemi jest znacznie mniejszy niż w przypadku wentylacji ssącej czy tłoczącej i to jest jego główną zaletą. Wadami tego sposobu to obecność dwu albo wielu wentylatorów, co sprawia trudności przy przewietrzaniu.

UMIESZCZENIE WENTYLATORA NA POWIERZCHNI I POD ZIEMIĄ

Przy umieszczeniu wentylatora pod ziemią wylot szybu wydechowego pozostaje otwarty, a szyb może być wykorzystany dla celów ruchowych kopalni (rys. 11.6). W tym przypadku można wykorzystać dla celów ruchowych obydwa szyby, a nawet przy większej ilości połączeń kopalni z powierzchnią można zastosować przewietrzanie tłoczące wentylatorem umieszczonym na szybie wydobywczym.

Rys.11.6. Umieszczenie wentylatorów pod ziemią

Wady tego sposobu są następujące:

1.Część powietrza wypływającego z wentylatora znajduje się w ruchu okrężnym (strzałki przerywane na rys. 11.6), co wymaga stosowania szczelnych drzwi wentylacyjnych w dwóch przynajmniej punktach chodnika podstawowego. Ponieważ na zupełną szczelność tych drzwi nie można liczyć, przeto w razie pożaru istnieje niebezpieczeństwo zanieczyszczenia powietrza w całej kopalni. Niebezpieczeństwo to w przypadku pożaru w polu występuje głównie przy przewietrzaniu ssącym (rys. 11.7a).

Rys.11.7. Przewietrzanie za pomocą wentylatora podziemnego

a - ssącego, b - tłoczącego

Toteż przy zainstalowaniu wentylatora pod ziemią korzystniejsze jest przewietrzanie tłoczące (rys.11.7b).

2.W przypadku wybuchu w sieci wentylator podziemny jest bardziej narażony na niebezpieczeństwo zniszczenia niż wentylator umieszczony na szybie.

3.Podczas pożaru dojście do wentylatora (zwłaszcza ssącego) oraz zmiana kierunku przepływu są uniemożliwione, a w najlepszym razie bardzo utrudnione.

PRZEWIETRZANIE PRĄDEM WZNOSZĄCYM I SCHODZĄCYM

Powietrze wpływając do kopalni ogrzewa się stopniowo, nasyca parą wodną i staje się lżejsze, a wskutek tego ma tendencję do ruchu wznoszącego się. Powstająca przy tym depresja naturalna pomaga w przewietrzaniu. Fakt ten przemawia za przewietrzaniem kopalń prądem wznoszącym się. Powietrze świeże możliwie jak najmniej nagrzane powinno się sprowadzać do najniższego punktu kopalni, skąd powinno ono płynąć po wzniosie po przewietrzeniu pól eksploatacyjnych do szybu wydechowego. Ten sposób rozprowadzenia powietrza jest najkorzystniejszy również w kopalniach metanowych, a także w czasie pożaru w kopalni.

Przewietrzanie prądem schodzącym może być stosowane wówczas, gdy powietrze na swej drodze przez kopalnię staje się cięższe, np. przy dopływie gazów ciężkich (CO₂) lub gdy się wybitnie ochładza pod ziemią.

Należy podkreślić, że przy zgodnym działaniu depresji naturalnej z depresją wentylatora, nawet po zatrzymaniu tego ostatniego, powietrze w dalszym ciągu płynie w tym samym kierunku.

PRZEWIETRZANIE W ZŁOŻACH SKŁONNYCH DO SAMOZAPALENIA

Wieloletnie doświadczenia w górnictwie podziemnym dowiodły, że niezwykle istotny jest sposób przewietrzania w złożach skłonnych do samozapalenia. Dla zapobieżenia powstawaniu pożarów endogenicznych należy tak zorganizować przewietrzanie, by uniknąć filtracji powietrza przez stare zroby, w których znajdują się resztki złoża, lub przez spękane filary znajdujące się pomiędzy wyrobiskami, w których panuje znaczna różnica depresji. Niebezpieczne jest więc np. zbytnie osłabianie wyrobiskami filaru szybowego przy centralnym rozmieszczeniu szybów, równoległe usytuowanie dróg świeżego i zużytego powietrza, gdy dzielący je filar jest narażony na zgniecenie. W celu maksymalnego zmniejszenia filtracji powietrza przez spękaną caliznę należy zmniejszyć depresję wentylatora, ale tylko przez zwiększenie otworu równoznacznego, aby uniknąć pogorszenia warunków przewietrzania.

Doświadczenia wykazały, że kierunek wybierania złoża ma istotny wpływ na możliwość powstawania pożarów endogenicznych. Przy eksploatacji do granic z zawałem stropu i przy centralnym rozmieszczeniu szybów (rys.11.8a) powietrze przepływa przez zawał i przy nieczystym wybieraniu (pozostawiona np. ława węgla przy kruchym stropie) może dojść do powstania pożaru. Często w celu ograniczenia filtracji powietrza przez zroby, wykonuje się pasy podsadzkowe wzdłuż obydwu chodników, tj. podstawowego i wentylacyjnego oraz stosuje się dodatkowo uszczelnianie. Przy wybieraniu w kierunku do granic korzystniejsze jest peryferyjne rozmieszczenie szybów (rys.11.8b); pozwala to na likwidację chodnika wentylacyjnego i mniejszą filtrację powietrza przez zroby.

Rys.11.8. System ścianowy z zawałem stropu przy wybieraniu do granic

Najlepszym sposobem przy zagrożeniu pożarowym jest eksploatacja od granic z równoczesną likwidacją chodnika wentylacyjnego, gdyż jak widać z rys.11.9a powietrze ma wtedy znacznie utrudniony kontakt ze zrobami. Jeśli przy tym kierunku eksploatacji rozmieszczanie szybów jest peryferyjne (rys.11.9b), powinno się dodatkowo wzdłuż obydwu chodników stosować szczelne pasy podsadzkowe.

Rys.11.9. System ścianowy z zawałem stropu przy wybieraniu od granic

Przy stosowaniu w kopalniach podsadzki hydraulicznej i przy solidnym jej wykonaniu, rozmieszczenie szybów nie ma tak istotnego znaczenia jak przy eksploatacji z zawałem stropu.

PRZYKŁADY ROZPROWADZENIA POWIETRZA W KOPALNI

Podziemne wyrobiska zakładu górniczego należy przewietrzać przepływającym przez nie powietrzem. Całkowity prąd powietrza świeżego należy dzielić w ten sposób, aby przez rejony wentylacyjne płynęły niezależne prądy powietrza.

Powietrze świeże należy doprowadzać możliwie najkrótszą drogą do każdego poziomu wydobywczego, skąd prądami wznoszącymi powinno ono płynąć na poziom wentylacyjny, a następnie w kierunku szybu wydechowego.

Na rys.I.39a pokazano kopalnię dwupoziomową, a na rys.I.39b kopalnię wielopoziomową - obie przewietrzane prawidłowo przy stosowaniu wznoszących się prądów.

W kopalni jak na rys.I.39c brak poziomu wydobywczego III oraz brak szybu od poziomu II do poziomu III. Szybik 2-3 wykonany w ich miejsce umożliwia eksploatację, lecz nie spełnia zasady wznoszącego przewietrzania robót górniczych. Zasada ta wymaga prowadzenia powietrza najkrótszą drogą tzn. szybem wdechowym na poziom III.

W kopalni jak na rys.I.39d brak jest poziomu III. Ze względu na stabilizację kierunków prądów powietrza podczas pożarów podziemnych należałoby również zgłębić szyb wydechowy od poziomu I do poziomu II i odprowadzać powietrze zużyte z poziomu III na poziom II i z kolei do szybu wydechowego.

Na rys.I.39e brak jest poziomu wentylacyjnego I lub drugiego szybu wentylacyjnego.

W kopalni z rys.I.39f przewietrzanie jest schodzące. Takie przewietrzanie stosuje się w kopalniach zagrożonych wyrzutami CO₂ i skał. Bywa ono zalecane również w przypadku występowania trudności klimatycznych w kopalni głębokiej.

Odstępstwa od zasady wznoszącego przewietrzania robót górniczych są dopuszczalne w przypadkach, gdy powietrze sprowadza. się w dół wyrobiskami o upadzie nie przekraczającym 5° oraz gdy upad wynosi 5 do 10°, lecz prędkość powietrza jest większa od 0,5 m/s.

Rys.I.39. Rozprowadzenie powietrza w kopalni

a÷e - przewietrzanie wznoszące

f - przewietrzanie schodzące

Przepływ powietrza w kopalni należy zapewnić przez stosowanie głównych wentylatorów zainstalowanych na powierzchni. W zakładach górniczych eksploatujących kopaliny palne należy stosować ssące wentylatory główne, tzn. podłączone do szybów wydechowych.

Doprowadzenie do kopalni powietrza świeżego i odprowadzenie powietrza zużytego tym samym wyrobiskiem (np. szybem z przegrodą wentylacyjną lub lutniociągiem zainstalowanym w szybie) dozwolone jest tylko w okresie prowadzenia robót mających na celu uzyskanie pierwszego połączenia między dwoma szybami lub innymi wyrobiskami, będącymi wyjściami z kopalń na powierzchnię, zwanego pierwszą nitką wentylacyjną.

Zwykle całkowity prąd powietrza wpływającego szybem wdechowym do kopalni dzieli się na prądy grupowe, a te z kolei na prądy niezależne (rejonowe).

Rejonem wentylacyjnym nazywany jest układ wyrobisk przewietrzanych niezależ­nym prądem powietrza. Prąd rejonowy przed dopłynięciem do miejsca pracy załogi prowadzi powietrze świeże, a po opuszczeniu miejsc pracy zawiera powietrze zużyte.

W kopalni węgla każda ściana eksploatacyjna wraz z chodnikami pod- i nadścianowym stanowi rejon wentylacyjny, jeśli długości tych chodników wystarczają do przepisowego zabezpieczenia ściany zaporami pyłowymi i strefami opylonymi. Gdy z pochylń prowadzi się ściany dwuskrzydłowe w kierunku do pola, wówczas ściany powinny być od siebie oddalone o co najmniej 200 m. Ściany te można bowiem zabezpieczyć zaporami pyłowymi i strefami opylonymi. Jeżeli odległość między nimi jest mniejsza od 200 m, to (pomimo stosowania prądu niezależnego dla każdej z tych ścian) należy obydwie ściany uważać za jeden rejon. W tym przypadku prąd rejonowy jest równoległym połączeniem dwóch prądów niezależnych.

Pojęcie rejonu wentylacyjnego wprowadzono dla ograniczenia do pewnej liczby grup ludzi zatrudnionych w takiej bliskości od siebie, że w razie wybuchu metanu lub pyłu węglowego zostanie nim objęta tylko jedna z tych grup. Pojęcie natomiast prądu niezależnego wprowadzono z uwagi na profilaktykę zaburzeń kierunków prądów w czasie pożarów podziemnych.

Podział kopalni na rejony wentylacyjne nie jest dowolny. Dlatego też w miarę zmian lokalizacji ścian eksploatacyjnych konieczne jest analizowanie prawidłowości podziału kopalń na rejony wentylacyjne.

Dla doprowadzenia koniecznej ilości powietrza do miejsc pracy oraz dla zapobieżenia zmianom kierunków prądów w czasie pożaru konieczne jest szczelne oddzielenie od siebie poszczególnych prądów rejonowych.

Rozprowadzenie powietrza w rejonach wentylacyjnych

Duża różnorodność systemów eksploatacji powoduje, że istnieje bardzo dużo sposobów rozprowadzenia powietrza w rejonach wentylacyjnych. Rozprowadzenie powietrza analizuje się z punktu widzenia zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego i metanowego. Bezpieczeństwo to związane jest w decydujący sposób z kierunkami przepływu powietrza przez zroby. Ilustruje to przykład z rys.I.40 i I.41 wykonany dla czterech zasadniczych sposobów rozprowadzenia powietrza w polu, w którym wybiera się tylko jedną ścianę.

Na rys.I.40a pokazano ścianę wybieraną do granic (do pola) przy centralnym rozprowadzeniu powietrza w rejonie wentylacyjnym. Powietrze świeże dopływa do ściany chodnikiem podścianowym położonym jednostronnie obok zrobów i jednostronnie obok calizny węglowej. Przez zroby przepływa powietrze w kierunku chodnika nadścianowego prowadzonego między zrobami.

Rys.I.40. Rozprowadzenie powietrza w rejonach wentylacyjnych przy eksploatacji

do granic pola

a - sposób centralny, b - sposób skrzydłowy (przekątny)

W przypadku zbyt powolnej eksploatacji pokładu skłonnego do samozapalenia w zrobach może dojść do powstania pożaru endogenicznego. W przypadku natomiast eksploatacji pokładu metanowego następuje wypłukiwanie metanu ze zrobów. Przy silnej metanowości ten sposób rozprowadzenia powietrza może uniemożliwić utrzymywanie odpowiednio niskiego stężenia metanu w prądzie powietrza zużytego, mimo że w ścianie mogą istnieć prawidłowe warunki przewietrzania.

Centralny sposób rozprowadzenia powietrza w rejonie wentylacyjnym nadaje się do stosowania, jeśli pokład jest nieskłonny do samozapalenia i niemetanowy lub słabo metanowy.

Na rys. I.40b pokazano ścianę wybieraną do granic przy przekątnym sposobie rozprowadzenia powietrza w rejonie wentylacyjnym. Powietrze świeże dopływa do ściany analogicznie jak w przykładzie z rys.I.40a, a powietrze zużyte odpływa chodnikiem wykonanym w caliźnie węglowej (lub przynajmniej jednostronnie w caliźnie). Przez zroby przepływa mniej powietrza niż w ścianie z rys.I.40, wobec czego mniejsze jest zagrożenie od pożarów endogenicznych. W pokładach silnie metanowych mogą jednak wystąpić duże

stężenia metanu, zwłaszcza w górnej części ściany.

Rys.I.41. Rozprowadzenie powietrza w rejonach wentylacyjnych przy eksploatacji od granic pola

a - sposób centralny, b - sposób skrzydłowy (przekątny)

Na rys.I.41a przedstawiono ścianę wybieraną od granic (do pola) przy centralnym

rozprowadzeniu powietrza w rejonie wentylacyjnym. Przypadek ten cechuje się tym że chodniki pod- i nadścianowy znajdują się w caliźnie węglowej. Przez zroby przepływa powietrze tylko w bezpośrednim sąsiedztwie czoła ściany, nie ma w nich zatem warunków do powstawania pożarów endogenicznych. W przypadku eksploatacji pokładu metanowego, w nieprzewietrzanych zrobach gromadzi się metan, który podczas nagłych zniżek ciśnienia barometrycznego może wpłynąć do ściany, stwarzając duże zagrożenie wybuchem metanu.

Na rys.I.41b pokazano przekątny sposób rozprowadzenia powietrza w rejonie wentylacyjnym. Sposób ten ze względu na zagrożenie pożarowe jest równoważny sposobowi z rys.I.40b. W ścianie nie ma jednak zagrożenia metanowego. Również wymywanie metanu ze zrobów jest tu utrudnione. Ten sposób jest zatem godny zalecania ze względu na zwalczanie zagrożenia metanowego.

W pokładach silnie metanowych należy niekiedy ograniczyć wydobycie ze ścian wskutek zbyt dużego stężenia metanu w chodniku nadścianowym. Pewną pomocą może tu być doprowadzenie dodatkowych ilości powietrza świeżego do chodnika nadścianowego, zwane "doświeżaniem". Jest ono łatwe do przeprowadzenia w sytuacji pokazanej na rys.I.41b. W tym celu należy np. utrzymywać chodnik nadścianowy na całej długości wybiegu ściany, jak to pokazano linią kreskowaną.

W kopalniach głębokich należy często z uwagi na zwalczanie wysokiej temperatury powietrza, doprowadzać do wlotu do ściany ilość powietrza większą od ilości odpowiadającej prędkości maksymalnej (dopuszczalnej przepisami bhp) dla ściany. Dlatego też wówczas konieczne jest utrzymywanie chodnika podścianowego w sąsiedztwie zrobów (rys.I.41b).

Przy wybieraniu pokładów silnie metanowych systemami krótkich zabierek na ogół konieczne jest zastosowanie przekątnego rozprowadzenia powietrza w rejonie wentylacyjnym, gdyż przy tym sposobie istnieje duża łatwość regulacji rozpływu powietrza na poszczególne zabierki w rejonie. Natomiast przy centralnym sposobie rozprowadzenia powietrza w rejonie bardzo trudne jest wykonywanie regulacji rozpływu powietrza na poszczególne zabierki.

STRUKTURY SIECI WENTYLACYJNYCH KOPALŃ GŁĘBOKICH

Przy ustalaniu optymalnej struktury głębokiej kopalni czynnik wentylacyjno-klimatyzacyjny odgrywa jedną z decydujących ról. Przez strukturę rozumie się przestrzenne rozmieszczenie głównych wyrobisk udostępniających (szyby i przekopy) oraz lokalizację głównych wentylatorów w sieci. W głębokich kopalniach najczęściej spotyka się schematy przewietrzania charakterystyczne dla kopalń zespołowych (rys.17.1a i 17.1b).

Rys.17.1. Schemat przewietrzania kopalni zespołowej

a) - wariant I, b) - wariant II

W pierwszym przypadku powietrze świeże wpływa poprzez szyby główne I i II na najniższy poziom, następnie przez przecznice płynie do przekopu wydrążonego w pokładzie albo w skale płonnej bezpośrednio nad lub pod pokładem. Szyby główne kopalni zespołowej I i II (rys.17.1a) pełnią rolę szybów wdechowych i jednocześnie wydobywczych, są one najgłębsze. Natomiast szyby kopalń elementarnych mogą być pojedyncze (szyb III na schemacie) i wtedy jest to szyb wydechowy i jednocześnie zjazdowo-materiałowy lub podwójne (odpowiednio szyby IV i V) i wówczas jeden z nich jest wydechowy i zarazem zjazdowo-materiałowy, drugi zaś jest wdechowy i wydobywczy. W drugim przypadku (rys.17.1b) trzy kopalnie tworzą trzy niezależne systemy przewietrzania. W każdym z nich jeden z szybów jest wdechowy, przez który powietrze dopływa do najniższego poziomu, płynie dalej przecznicą do przekopu kierunkowego, następnie do wyrobisk; drążonych po wzniosie, przewietrza wyrobiska eksploatacyjne i płynie w kierunku szybu wentylacyjnego. W tym przypadku drogi powietrza są krótsze i wobec tego nagrzanie powietrza jest niższe, a koszt przeprowadzenia jednostki powietrza przez wyrobiska kopalni mniejszy. Z wentylacyjnego punktu widzenia korzystniejszy wydaje się przypadek skrzydłowego rozmieszczenia szybów wentylacyjnych, gdy każda kopalnia elementarna tworzy niezależny system przewietrzania. Drogi przepływającego powietrza są znacznie krótsze w porównaniu ze schematem z rys.17.1b, a co za tym idzie - temperatura powietrza będzie niższa. Ten sposób rozprowadzania powietrza wymaga większej liczby szybów w porównaniu z kopalnią jednostkową, która może być założona na większym polu. Należy się jednak liczyć ze stratami złoża w filarach ochronnych szybów. Wentylacji prądem schodzącym odpowiada inny schemat rozprowadzenia powietrza (rys.17.2), gdzie zmienia się rola wentylacyjna poszczególnych szybów. Szybem wdechowym jest szyb płytszy, wydobywczym głębszy. Między wentylacją prądem schodzącym i wentylacją prądem wznoszącym zachodzą różnice istotne z punktu widzenia wielkości nagrzania powietrza i stopnia jego nawilgocenia. W przypadku wentylacji prądem wznoszącym średnia długość drogi powietrza do przodka jest dłuższa, wówczas do przodków wydobywczych dopływa powietrze, które płynęło przekopem leżącym niżej, w skałach o wyższej temperaturze. W przypadku wentylacji prądem wznoszącym urobek jest transportowany w prądzie powietrza świeżego, natomiast w przypadku przewietrzania schodzącego - w prądzie powietrza zużytego. W przypadku wentylacji prądem schodzącym należy oczekiwać niższej temperatury powietrza w przodku wydobywczym. Wyrobiska kopalniane wydrążone wyżej można łatwiej odwadniać, można zatem w przypadku wentylacji prądem schodzącym oczekiwać mniejszego nawilgocenia powietrza kopalnianego.

Rys.17.2. Schemat przewietrzania kopalni zespołowej (wariant trzeci) - przewietrzanie schodzące

Zasadniczym brakiem wszystkich tu przedstawionych struktur jest to, że ustalają one pewną docelową strukturę sieci, nie uwzględniając okresu budowy kopalni, który nie jest krótki (około 5 lat). Dotychczasowe doświadczenia budownictwa kopali wykazują, że najtrudniejsze warunki klimatyczno-wentylacyjne występują właśnie w czasie drążenia wyrobisk udostępniających i rozcinających złoże, a w szczególności przy drążeniu długich wyrobisk łączących podszybia odległych szybów. W nowo budowanych kopalniach wyrobiska przygotowawcze są prowadzone na ogół na większych głębokościach, stąd trudności klimatyczno-wentylacyjne będą tam znacznie większe. W warunkach głębokich kopalń najpoważniejszymi i najtrudniejszymi do uniknięcia zagrożeniami są wysoka temperatura i wilgotność powietrza oraz toksyczne gazy postrzałowe i spalinowe. Ponadto w kopalniach węgla możliwe jest wystąpienie wybuchów metanu i pyłu węglowego, nagłych wyrzutów gazów i skał lub pożarów endogenicznych. We współczesnej kopalni rud występują wprawdzie zagrożenia związane z możliwością powstania pożarów materiałów lub urządzeń palnych, ale mogą one mieć tylko charakter przypadkowy i lokalny. Wynika stąd wniosek, że struktura sieci wentylacyjnej głębokich kopalń powinna być dobierana z myślą o kształtowaniu odpowiedniej temperatury i czystości powietrza. Najskuteczniejszym środkiem prowadzącym do tego celu jest przepływ dużej ilości powietrza przez wyrobiska. Warunki klimatyczne mogą być wprawdzie regulowane stosowaniem maszyn klimatyzacyjnych, jednak metody sztucznego schładzania powietrza są bardzo kosztowne i technicznie skomplikowane. W polskich kopalniach mogą one mieć tylko znaczenie pomocnicze w kształtowaniu warunków klimatycznych w wyrobiskach eksploatacyjnych. Zagrożenie związane z występowaniem znacznej ilości toksycznych gazów postrzałowych może być zwalczane tylko przez doprowadzenie dużej ilości powietrza. A przecież metoda urabiania skał za pomocą materiałów wybuchowych jest, jak dotychczas, jedyną metodą urabiania w kopalniach rud i w najbliższej przyszłości nie można liczyć na poważniejsze zmiany tej techniki. W konsekwencji tych okoliczności struktura sieci wentylacyjnej powinna umożliwiać doprowadzenie do wyrobisk eksploatacyjnych możliwie dużych ilości powietrza. Nie znaczy to jednak, że przez całą kopalnię musi przepływać stale taka ilość powietrza.

W przyszłej kopalni będzie występować konieczność czynnego regulowania ilości powietrza. Zależeć ona będzie od tego, czy na danej zmianie prowadzić się będzie w rejonie roboty wybierkowe czy tylko roboty przygotowawcze lub remontowe.

Regulacja o tak szerokim zakresie nie może być przeprowadzona tylko za pomocą tam oraz wentylatorów głównych, lecz wymaga instalowania wentylatorów podziemnych.

W zależności od miąższości pokładu jeden szyb przypada na obszar górniczy o powierzchni 4÷10 km², stąd przy równomiernym rozmieszczeniu pojedynczych szybów na całym obszarze średnia odległość między szybami wynosi 2÷3,2 km. Ze względów ekonomicznych liczba wyrobisk górniczych wykonywanych w skale płonej powinna być ograniczona do niezbędnego minimum. Jednakże współczesna technologia wykonywania wyrobisk w kopalniach rud, wykorzystująca w szerokim zakresie ciężkie maszyny samojezdne, w pewnym sensie zmusza do prowadzenia równoległych wyrobisk chodnikowych.

W warunkach geotermicznych polskich zagłębi górniczych nie można z jednego szybu prowadzić robót udostępniających na głębokościach ponad 1000 metrów. Ograniczeniem jest tutaj nie tylko mała ilość powietrza, którą można doprowadzić lutniociągiem zainstalowanym w szybie (stosuje się niekiedy lutnie o średnicy 2 m), ale również względy bezpieczeństwa ludzi zatrudnionych na dole, którzy w tych warunkach mieliby tylko jedną drogę komunikacji z powierzchnią. Wprawdzie teoretycznie istnieje możliwość podłączenia pojedynczego szybu do sieci przez doprowadzenie doń wyrobisk z sąsiedniej kopalni, ale wtedy wybieg tych wyrobisk musi sięgać kilku kilometrów, a to na głębokości około 1000 m może być przyczyną znacznych trudności wentylacyjnych i klimatycznych.

Szereg czynników, a wśród nich duże ilości powietrza wymagane do przewietrzenia głębokich wyrobisk eksploatacyjnych, stosunkowo niewielka liczba szybów oraz długie, kilkukilometrowe drogi przepływu powietrza, będą powodem tego, że straty naporu w przyszłych kopalniach mogą przewyższać 10000 Pa. Niezależnie od znacznego zapotrzebowania energii, występują przy tym trudności w budowie dużych wentylatorów, silników napędowych oraz trudności w ś1uzowaniu wylotów szybów wentylacyjnych. Trudności te mogą być jednak znacznie złagodzone przez zastosowanie wielowentylatorowego systemu podziemnego.

Biorąc pod uwagę wymienione poprzednio okoliczności, dochodzi się do wniosku, że najkorzystniejsza z punktu widzenia wentylacji i klimatyzacji struktura sieci wentylacyjnej głębokiej kopalni powinna składać się z centralnego zespołu szybów wydobywczych oraz 4 zespołów podwójnych szybów pomocniczych, rozmieszczonych peryferyjnie w obszarze pola górniczego. W czasie budowy kopalni każdy zespół szybów stanowi samodzielną jednostkę. Bezpośrednio po zgłębieniu szybów do złoża jest możliwe podjęcie na dość szeroką skalę robót przygotowawczych, gdyż podziemna lokalizacja kilku wentylatorów pozwoli uzyskać stosunkowo dużą ilość powietrza (rys.l7.3), a podwójny układ szybów zapewni odpowiednie warunki bezpieczeństwa ludziom pracującym na dole.

Rys.17.3. Wentylacja bezpośrednia po zgłębieniu szybów do złoża

Oczywiście w takiej sytuacji będą forsowane roboty zmierzające z dwu stron do utworzenia połączenia między zespołem centralnym szybów wydobywczych a szybami peryferyjnymi. W etapie docelowym, po uzyskaniu tych połączeń, następuje zmiana funkcji niektórych szybów. Wtedy mianowicie wszystkie szyby peryferyjne zostają szybami wdechowymi, natomiast centralne szyby wydobywcze - szybami wydechowymi (rys.17.4). Zmianę tę uzyskuje się poprzez zmianę miejsca zabudowy wentylatorów w wyrobiskach podziemnych. W tym etapie wentylatory podziemne powinny być w zasadzie zainstalowane w zużytych prądach powietrza, gdyż unika się przez to ogrzewania powietrza świeżego przez same wentylatory.

Rys.17.4. Sieć wentylacyjna - etap docelowy

Taka lokalizacja będzie wymagać śluzowania dróg transportu urobku do szybów wydobywczych.

W przedstawionej koncepcji struktury kopalnianej sieci wentylacyjnej zasadniczym elementem jest podziemny układ wielowentylatorowy. Lokalizacja wentylatorów na powierzchni zapewnia:

- prostszą i tańszą instalację wentylatora i układu zasilania,

- łatwiejszy dostęp w przypadku przeprowadzania napraw w ruchu normalnym lub w stanie awaryjnym,

- prostszą i bezpieczniejszą kontrolę pracy wentylatora,

- mniejsze prawdopodobieństwo uszkodzenia wentylatora w przypadku pożaru,

- mniejszą recyrkulację powietrza wewnątrz sieci wentylacyjnej.

Natomiast podziemna lokalizacja wentylatorów ma następujące zalety:

- wszystkie wyloty szybów są wolne od zamknięć i urządzeń wentylacyjnych, co pozwala na swobodne wykorzystywanie tych szybów do transportu urobku oraz innych celów,

- niepotrzebna jest budowa oddzielnych kanałów wentylacyjnych, przez co unika się strat energii na pokonanie oporów ruchu powietrza w tych kanałach,

- brak jest zewnętrznych strat powietrza.

Podziemny układ wielowentylatorowy, w którym możliwe jest zarówno połączenie szeregowe, jak i równoległe wentylatorów, ma dodatkowe zalety:

- zapewnia efektywniejsze przewietrzanie rejonów odległych od szybów,

- umożliwia dość elastyczny dobór wartości spiętrzenia i wydatku przepływu przy znacznie ograniczonych wartościach spiętrzenia i wydatku pojedynczych wentylatorów,

- stwarza możliwość stosunkowo łatwej rozbudowy systemu przez zainstalowanie dodatkowych wentylatorów,

- w przypadku awarii jednego wentylatora przewietrzanie zostaje zmniejszone, a nie zatrzymane,

- układ wentylatorów podziemnych pozwala łatwiej niż w klasycznym układzie powierzchniowym przeprowadzać rewersję prądu powietrza w poszczególnych częściach kopalni.

Oczywiście sprawna praca wielowentylatorowego systemu przewietrzania stawia większe wymagania odnośnie do właściwego doboru poszczególnych wentylatorów oraz kontroli warunków ich współpracy.

Przy zachowaniu jednak pewnych środków ostrożności oraz zastosowaniu nowoczesnej zdalnej techniki kontroli i sterowania, system taki stwarza warunki wszechstronności i elastyczności przewietrzania dużych, głębokich kopalń rud.

ZMNIEJSZENIE OPORÓW PRZEPŁYWU POWIETRZA

W celu zmniejszenia oporów w kopalni należy unikać wszelkich dodatkowych oporów w sieci, jak nagłych zakrętów, gwałtownych zmian przekroju, zawałów lokalnych na drogach przepływu, nagromadzeń materiału, tam itp. Ponieważ każda tama regulacyjna pociąga za sobą zwiększenie oporu, należy dążyć do tego, aby rzeczywisty rozpływ powietrza w sieci zbliżony był do żądanego.

Na opór kopalni największy wpływ mają te drogi, w których płyną znaczne ilości powietrza, a więc będzie to prąd główny i bocznice I klasy. Mniejszy wpływ na ten opór wywierają bocznice wyższych klas. Należy więc dbać o to, aby stan głównych grupowych dróg wentylacyjnych był dobry, zaś rozdział powietrza powinien następować możliwie blisko szybu wdechowego i łączyć się w pobliżu szybu wydechowego, przez co skraca się długości tych dróg. Przy takiej samej długości dróg wentylacyjnych otrzymuje się znacznie niższy opór kopalni, jeżeli bocznice wyższych klas są długie, niż wtedy, gdy długie są bocznice klas niższych. Ponieważ opór wyrobiska jest proporcjonalny do , czyli do , a zatem nieznaczne zwiększenie przekroju niektórych wyrobisk może korzystnie wpłynąć na zmniejszenie oporu kopalni.

Przy kilku szybach wentylacyjnych dążyć należy do wydzielenia niezależnych systemów wentylacyjnych i rozgałęzienia prądów płynących do różnych wentylatorów możliwie blisko szybu wdechowego, przez co uzyskuje się mały opór wspólnej części systemu, a tym samym znacznie ogranicza wzajemny wpływ na siebie różnych wentylatorów.

SPORZĄDZANIE SCHEMATÓW PRZEWIETRZANIA

Ze względu na komfort pracy i racje bezpieczeństwa prąd powietrza wpływający do kopalni powinien być podzielony na jak największą liczbę prądów rejonowych. Na ogół schemat przewietrzania powinien być taki, aby zapewniał panowanie nad przewietrzaniem zarówno w warunkach normalnych, jak i awaryjnych. Powinno się więc uzyskać łatwość panowania nad regulacją ilości powietrza płynącą do pól eksploatacyjnych, łatwość ustabilizowania prądu w czasie pożaru dla uniknięcia odwrócenia prądów, łatwość tamowania pól pożarowych itp.

Jednym z podstawowych warunków racjonalnego schematu przewietrzania jest przewietrzanie każdego z rejonów prądem niezależnym, tj. takim, na który inne prądy wywierają wpływ możliwie mały. Ściśle rzecz biorąc, w pełni niezależnym prądem jest taki, który nie łączy się z żadnymi innymi prądami. W praktyce przewietrzanie takimi w 100% niezależnymi prądami wymagałoby tylu szybów wdechowych i, wentylacyjnych; ile jest w kopalni rejonów wentylacyjnych, co w praktyce jest niemożliwe. W kopalni niezależność tych prądów jest względna; zwykle prądy płynące do poszczególnych rejonów oddzielają się od wspólnego prądu powietrza świeżego i po przewietrzeniu miejsc pracy łączą się ze wspólnym prądem powietrza zużytego. Takie właśnie prądy nazywa się prądami niezależnymi.

Na rys.11.10a, b przedstawiono system przewietrzania prądami niezależnymi: normalnym i przekątnym. Ze względu na łatwość panowania nad systemem przewietrzania korzystniejszy jest system normalny, jednakże i system przekątny nie ma poważniejszych wad, jeśli składa się wyłącznie z prądów niezależnych.

Bocznice łączące ze sobą zarówno prądy powietrza świeżego (a-b, rys.11.10c), jak i zużytego (c-d, rys.11.10c) należy wyeliminować, gdyż utrudniają regulację ilości powietrza w poszczególnych polach, a także mogą być przyczyną dużego niebezpieczeństwa w przypadku pożaru. Niekiedy jednak nie udaje się uniknąć takich połączeń, np. 2-a-b, rys.11.10c, tj. w podszybiach. Wtedy całe podszybie traktuje się jako jeden punkt na schemacie.

Rys.11.10. System przewietrzania

a - normalnymi prądami niezależnymi, b - przekątnymi prądami niezależnymi,

c - wadliwy

Poza tymi nielicznymi przypadkami nie powinno się z zasady tolerować innych prądów przewietrzających oddziały oprócz prądów niezależnych. Nie dotyczy to rozdziału powietrza w samych polach eksploatacyjnych, czego zresztą zazwyczaj nie uwidacznia się na schematach. Jeżeli wyrobiska, stanowiące takie niekorzystne pod względem wentylacyjnym połączenia, są niezbędne dla kopalni (np. jako drogi przewozowe), powinny one mieć na obu końcach szczelne tamy z drzwiami w miarę możliwości podwójne. Na schematach wentylacyjnych takie otamowane bocznice zaznacza się liniami przerywanymi.

Zasadą jest, aby wszystkie zbędne wyrobiska były wyeliminowane z systemu wentylacyjnego bądź przez podsadzenie, bądź przez szczelne otamowanie. Pozostawienie niepotrzebnych wyrobisk w sieci bez otamowania było przyczyną wielu katastrof w czasie pożarów. Wszystkie wyrobiska nie otamowane i dostępne dla ludzi powinny być bezwzględnie przewietrzane.

---