Politechnika Śląska

Wydział Geologii i Górnictwa

Kierunek: Geologia i Górnictwo

PRACA ZALICZENIOWA

„Wentylacja”

GR. 10:

Andrzej Różok

Piotr Wyroba
Kamil Sowik

GLIWICE 2009

Skład atmosfery kopalnianej

Przewietrzanie kopalń jest to dostarczenie świeżego powietrza do podziemi kopalń dla spełnienia zasadniczych zadań, którymi są:

1. Dostarczenie koniecznych ilości powietrza

2. Odprowadzenie szkodliwych gazów i pyłów

3. Utrzymanie powietrza kopalnianego w temperaturze korzystnej dla zdrowia i pracy górników

Wentylacja – ogół działań i czynności związanych z dostarczaniem do wyrobisk podziemnych dostatecznej ilości powietrza świeżego, z jego właściwym rozprowadzeniem w wyrobiskach oraz odprowadzeniem powietrza zużytego.

Przewietrzanie kopalń – dostarczenie świeżego powietrza do podziemi kopalni w celu: dostarczenia wymaganej ilości powietrza, odprowadzenie szkodliwych gazów i pyłów oraz utrzymanie odpowiedniej temperatury powietrza do pracy.

Powietrze kopalniane – mieszanina powietrza atmosferycznego i gazów wydzielających się do wyrobisk w podziemiach kopalń. Dzielimy na:

• świeże lub dobre powietrze (skład zbliżony do powietrza atmosferycznego)

• zużyte lub złe powietrze;

1. duszne lub ciężkie – powietrze z małą ilością tlenu (jego zawartość jest mniejsza niż 19%)

2. trujące lub szkodliwe – w powietrzu znajdują się gazy takie jak:

1. tlenek węgla (CO) – silnie trujący, łącząc się z hemoglobiną prowadzi do niedotlenienia komórek i śmierci, główny składnik gazów pożarowych i postrzałowych,

2. siarkowodór (H₂s) – bezbarwny, silnie trujący, palny i wybuchowy, dobrze rozpuszczalny w wodzie,

3. tlenki azotu (NO i NO₂) – toksyczne, niepalne i drażniące na drogi oddechowe, powstaje w wyniku robót strzałowych,

4. dwutlenek siarki (SO₂) – silnie trujący, gryzący drogi oddechowe,

5. dwutlenek węgla (CO₂) – niepalny, niewybuchowy, przy 6% zawartości w powietrzu powoduje śmierć, źródła: roboty strzałowe, oddychanie ludzi, gnicie drewna,

1. wybuchowe – powietrze z domieszką gazów palnych np. metan (CH₄)

2. zapylone – powietrze, w którym znajdują się pyły będące szkodliwe dla zdrowia (pył węglowy) albo pyły wybuchowe (pył węglowy)

Para wodna

Wilgotna powietrze w temperaturze podwyższonej wpływa ujemnie na zdrowie górnika. Wyróżniamy: wilgotność właściwą, bezwzględną oraz względna. Jednak w praktyce górniczej najistotniejsza rolę odgrywa wilgotność względna (stosunek procentowy pary wodnej w powietrzu do ciężaru pary, która w danej temperaturze nasyca powietrze. Kiedy wilgotność względna jest mniejsza od 40% mamy wrażenie powietrza bardzo suchego, od 40 do 60% mamy wrażenie suchego powietrza, od 60 do 80% mamy wrażenie normalnego powietrza, a od 80 do 100% odczuwamy wrażenie wilgotnego powietrza.

Wydzielanie gazów szkodliwych do wyrobisk.

Zniżka barometryczna – gwałtowne obniżenie się ciśnienia atmosferycznego, powodujące możliwość wzmożonego wydzielania się gazów szkodliwych do wyrobisk ze starych zrobów, rząpi, wyrobisk podpoziomowych.

Zwiększone zagrożenie przekroczenia dopuszczalnych stężeń gazów występuje w wyrobiskach nieprzewietrzanych lub słabo przewietrzanych. W warunkach Kopalni Soli „Wieliczka” nie obserwuje się zwiększonego wydzielania gazów szkodliwych w wyrobiskach przewietrzanych opływowymi prądami powietrza i przewietrzanych lutniociągami. Wszystkie wyrobiska i pomieszczenia przewietrza się w taki sposób, aby zawartość tlenu w powietrzu nie była mniejsza niż 19% objętościowo a najwyższe dopuszczalne stężenia gazów w powietrzu nie przekraczały wartości określonych w tabeli:

Rodzaj gazu	Dopuszczalne normy
Dwutlenek węgla (CO2)	1%
Tlenek węgla (CO)	0,002%
Dwutlenku azotu (NO2)	0,00025%
Dwutlenek siarki (SO2)	0,0007%
Siarkowodór (H2S)	0,0007%
Metan (CH4)	1%

Ilość powietrza doprowadzana do wyrobisk powinna zapewniać utrzymanie w tych wyrobiskach wymaganego składu powietrza i temperatury. W przypadku stwierdzenia, że skład powietrza nie odpowiada wymaganiom określonym w tabeli, niezwłocznie wycofuje się ludzi a wejście do zagrożonego wyrobiska zabezpiecza się. W miejscach tych wykonuje się wyłącznie prace z zakresu ratownictwa górniczego i przeciwpożarowego.

Możliwe zaburzenia w sieci wentylacyjnej w wyniku pożaru.

• Zadymienie wyrobisk.

• Cofanie się prądu głównego (cofanie się dymów).

• Odwracanie się prądów powietrza – zmiana kierunku przepływu powietrza w wyrobisku wywołana działaniem depresji pożaru.

• Prąd wsteczny dymów- jednym przekrojem wyrobiska odbywa się jednocześnie przepływ powietrza w dwóch przeciwnych kierunkach, powietrze świeże przy spągu a górną częścią wyrobiska płyną gorące gazy pożarowe (dymy).

• Wtórne ogniska pożarów – ogniska pożaru powstające w warunkach, gdy gorące gazy pożarowe zawierające składniki palne, zostaną na drodze swojego odpływu wzbogacone w tlen przez inny (dopływający) prąd powietrza.

• Wybuchy gazów pożarowych – wybuchy mieszaniny palnych gazów pożarowych i powietrza.

• Wzrost temperatury w wyrobiskach.

Przyrządy do wykonywania pomiarów wentylacyjnych:

• przyrządy do pomiaru temperatury,

• przyrządy do pomiaru wilgotności powietrza,

• przyrządy do pomiaru prędkości powietrza.

Wpływ ucieczek powietrza

Powietrze `uciekając` nie spełnia zadania wentylacyjnego. `Ucieka` m. in. Przez nieczynne wyrobiska, nieszczelności tam oraz szczeliny w skałach. Wskutek ucieczek zmniejsza się ogólny opór kopalni oraz ilość powietrza dopływającego do miejsc pracy. W celu zminimalizowania `ucieczek` powietrza stosuje się m. in. tamy.

Urządzenia wentylacyjne

Są środkami pomocniczymi dla rozprowadzenia powietrza. Stosuje się je w kopalni, aby prądy powietrza płynęły przeznaczonymi dla nich wyrobiskami i żadna wydatki. Należą do nich m. in. : tamy regulacyjne, tamy odgradzające, mosty powietrzna oraz zamknięcia szybów.

Tamy regulacyjne

Służą do zwiększenia lub zmniejszenia wydatku prądów powietrznych. Tama regulacyjna składa się z dwóch części. Nad drzwiami stosuje się zazwyczaj otwór zwany oknem wentylacyjnym, którego rozmiary można zmieniać za pomocą zasówki. Tamy regulacyjne buduje się zazwyczaj pojedynczo i z desek. Wyjątek stanowią tamy regulacyjne pełniące rolę tam bezpieczeństwa i wykonane są z materiałów niepalnych. W przypadku ruchu załogi, urobku lub materiałów należy wykonać co najmniej dwie tamy regulacyjne obok siebie.

Tamy odgradzające

Służą do oddzielania prądów powietrza, dlatego muszą być szczelne. Zazwyczaj są pełne, czyli bez drzwi. Drzwi wykonuje się wtedy, gdy przez tamy prowadzi droga ewakuacyjna, przewóz urobku lub materiałów. Tamy takie zaopatruje się zawsze w dwoje drzwi, zamykane w przeciwne kierunki. Powinny być umieszczone w `zdrowym miejscu` czyli ciosy i strop nie mogą być spękane, a spąg wygnieciony, aby zminimalizować ucieczki powietrza. Śluzy wentylacyjne to tamy wentylacyjne z drzwiami zbudowane w pojedynczym wyrobisku. Tamy izolacyjne to głuche (pełne), niepalne tamy, oddzielające zroby.

Mosty wentylacyjne

Zwane także pomostami buduje się w tym samym poziomie na skrzyżowaniu dwóch prądów powietrza. Istnieje konieczność budowy mostów przy poziomym zaleganiu pokładów. Mosty służą do tego, aby nie doszło do pomieszania świeżego powietrza z zużytym. Stosuje się zasadę im mniej takich mostów tym lepiej. Dla uniknięcia ucieczek powietrza mosty powinny być bez drzwi.

Zamknięcia szybów

Szyby czysto wentylacyjne są zakończone tamą z drzwiami otwieranymi do góry, a szyby z wyciągiem klapami stalowymi. Przy większych depresjach stosuje się szczelne budynki nadszybowe tzw. śluzę. Ich zadaniem jest ochrona wentylatora w razie wybuchu. Powinny być z stali, szczelne i nie zamknięte na kłudkę.

Wyróżniamy jeszcze: tamy bezpieczeństwa i pożarowe.

Ruch powietrza w Kopalni

Dla spełnienia zasadniczych zadań stawianych wentylacji kopalń konieczny jest ciągły przepływ powietrza wyrobiskami kopalnianymi. Dlatego tego też każda kopalnia, zgodnie z przepisami wszystkich krajów musi mieć co najmniej 2 połączenia z powierzchnią. Jednym z tych połączeń wpływa do kopalni powietrze z atmosfery tzw. szybem wdechowym inaczej wciągającym drugim wylatuje powietrze zużyte i jest on nazywany szybem wydechowym. Dodatkowo wymagane, także są grupowe drogi świeżego i zużytego powietrza.
Przewietrzanie kopalń dzielimy na ssące oraz tłoczące. W przypadku przewietrzania ssącego wentylator główny przetłacza zużyte powietrze z kopalni do atmosfery. Podczas przewietrzania tłoczącego wentylator tłoczy powietrze z atmosfery do kopalni. Wyrobiska mające tylko jedno połączenie z prądem opływowym przewietrza się różnymi sposobami spośród których powinniśmy wyróżnić przewietrzanie lutniowe. Do czynienia z nim mamy gdy w grę wchodzą np. nowo powstałe wyrobiska tzw. ślepe. Lutniociąg ułożony w ślepym wyrobisku stwarza dla powietrza drugie połączenie z prądem opływowym czyli połączeniem między szybem wdechowym a wydechowym. Przewietrzanie kopalni prądami opływowymi nazywamy wentylacją główną. Przewietrzanie ślepych wyrobisk np. lutniociągami nazywamy wentylacją lokalną.

1.1

Rozprowadzanie powietrza w kopalni

Rozprowadzanie powietrza polega na celowym kierowaniu powietrza do poszczególnych miejsc pracy.

Rozprowadzanie wznoszące: polega na sprowadzeniu powietrza najkrótszą drogą szybem wdechowym lub sztolnią z powierzchni aż do poziomów wydobywczych, z których prądami wznoszącymi przez roboty eksploatacyjne odprowadza się powietrze zużyte na poziom wentylacyjny i do szybu wydechowego najkrótszą drogą. W kopalniach w których wydziela się nadmierna ilość dwutlenku węgla lub zdarzają się wyrzuty tego gazu stosuje się przewietrzanie schodzące.

1.2 1.3

Przewietrzanie prądami niezależnymi i rejonowymi

Polega na tym, że całkowity prąd powietrza wpływający szybem do kopalni dzieli się na prądy grupowe a te z kolei na rejonowe i niezależne. Każdy prąd niezależnie po przewietrzaniu oddziału produkcyjnego, komory bądź innego miejsca jest odprowadzany na poziom wentylacyjny i nie jest już używany do żadnych innych robót. Prąd niezależny jest pojedynczy czyli w żadnym miejscu nie następuje jego rozgałęzienie.

Systemy rozprowadzania powietrza

Położenie tych szybów oraz dróg grupowych względem siebie stanowi kryterium dla rozróżniania systemów rozprowadzenia powietrza centralnego i skrzydłowego.

Centralny system rozprowadzenia powietrza cechuje się tym, że szyb wdechowy i wydechowy znajdują się obok siebie (najczęściej na środku obszaru górniczego), a grupowe drogi świeżego i zużytego powietrza przebiegają nad sobą w tych samych płaszczyznach pionowych nad sobą. Zaletą tego systemu jest to że, wyeksploatowane części pokładów można oddzielić od czynnych wyrobisk.

Skrzydłowy system rozprowadzenia powietrza charakteryzuje się tym, że szyby wydechowe znajdują się na skrzydłach czyli przy granicach obszaru górniczego, podczas gdy szyb bądź szyby wdechowe w jego środku. Drogi grupowe świeżego i zużytego powietrza nie przebiegają nad sobą.

W praktyce zwłaszcza kopalnie o ogromnym wydobyciu stosują system rozprowadzenia powietrza kombinowany, inaczej mieszany tzn. w pewnej części kopalni mają centralne, inne natomiast skrzydłowe.

Prędkość prądu powietrza

Ze względów zdrowotnych oraz techniczno-ekonomicznych musi się zawierać w ściśle określonych granicach ustalonych na podstawie doświadczenia praktycznego bądź badań naukowych. Ogólnie mówiąc w kopalniach węgla kamiennego za wyjątkiem szybów, głównych przekopów i kanałów wentylacyjnych prędkość powietrza nie może przekraczać 8 m/s czyli około 29 km/h. Zbyt duża prędkość powoduje unoszenie się pyłu, co wpływa ujemnie na zdrowie górników. Prędkość powietrza jest mniejsza w okolicach szybu wdechowego a większa przy szybie wydechowym. Na ścianie prędkość nie powinna przekraczać 4 m/s czyli około 14 km/h. Prędkość powietrza w kanałach wentylatorów i w szybach wentylacyjnych bez urządzeń wyciągowych wynosi 15 m/s.

Zalecane prędkości powietrza:

Do 15^oC – prędkość nie większa jak 0,5 m/s

Od 15 do 20^oC – prędkość nie większa jak 1 m/s

Od 20 do 22^oC – prędkość nie mniejsza jak 1 m/s

Od 22 do 24^oC – prędkość nie mniejsza jak 1,5 m/s

Powyżej 24^oC – prędkość nie mniejsza jak 2 m/s

Wentylatory

Są maszynami , które przenoszą zazwyczaj energię z sieci elektrycznej do sieci wentylacyjnej. Mają charakter sprężarek wytwarzających stosunkowo niskie ciśnienie. Największe znaczenie dla kopalni ma prawidłowa eksploatacja wentylatora a nie konstrukcja jako maszyn.
Wentylatory dzieli się według :
- depresji
- wydajności
- sprawności
- miejsca instalacji
- szumu i hałasu
- liczby obrotów
- sposobu zbudowania
- mocy napędowej

Rodzaje przepływów powietrza

W kopalniach mamy do czynienia z dwoma rodzajami przepływów powietrza. Pierwszy to przepływ warstwowy tzw. laminarny a drugi to turbulentny a inaczej po prostu burzliwy.
Przepływy warstwowy jest spokojny a warstwy powietrza przemieszczają się oddzielnie, równolegle do osi wyrobiska oraz względem siebie nie mieszając się ze sobą.
Przepływ burzliwy cechuje się ustawicznym przemieszczaniem się jednych mas prądu powietrza względem drugich w skutek czego powstają chaotyczne zaburzenia.

Problem odpowiedniego przewietrzania wyrobisk w podziemnej kopalni jest tak

stary jak historia górnictwa podziemnego. Bez odpowiedniej wentylacji górnicy nie

mogliby zejść pod ziemię i bezpiecznie pracować. Wentylacja ma na celu zapewnienie

możliwości oddychania i redukcję stężeń niebezpiecznych gazów w atmosferze

kopalnianej. Dzisiejsi specjaliści od wentylacji codziennie borykają się z problemem

efektywnego i bezpiecznego przewietrzania kopalni, mimo że przecież kopalnie

podziemne istnieją od dawna, a zapewnienie w nich ruchu powietrza (przewietrzanie)

ma długą i fascynującą historię.

Opory powietrza

Lokalne opory powietrza zwane też miejscowymi wywołane są głównie nagłym zwiększeniem lub zmniejszeniem poprzecznych przekrojów wyrobisk przez zmianę prędkości prądu na rozwidleniach. Przy projektowaniu przewietrzania nie uwzględnia suę oporów lokalnych jeżeli prędkości powietrza nie przekraczają 4m/s.
Głównym powodem dla którego się projektuje i realizuje rozwiązania zmniejszające do minimum lokalne opory ruchu powietrza są oczywiście względy ekonomiczne.
WZÓR : R = $= \frac{w}{q2}$ R - opór, w – spadek powietrza, q – wydatek prądu powietrza

Klasyfikacja systemów przewietrzania

Systemem przewietrzania nazywa się sposób prowadzenia prądów powietrza w kopalni z określonym rozdziałem co do kierunku i wydatku w poszczególnych wyrobiskach. Podział systemów przewietrzania jest następujący:

Systemy przewietrzania:

Nierozgałęzione Rozgałęzione

Proste Złożone

Normalne Przekątne Normalne Przekątne

Ściśle rozwiązalne Ściśle nierozwiązalne

System przewietrzania składa się z elementów, którymi są źródła depresji (wentylatory itp.) oraz tamy wentylacyjne i bocznice, które mogą być normalne lub przekątne. Bocznicą normalną nazywa się taką bocznice (wyrobisko), w którym kierunek prądu nie zależy od oporu bocznic sąsiednich.. Przy klasyfikacji systemów przewietrzania stosuje się następujące kryteria:

1.Wystepowanie w systemie przewietrzania wyłącznie szeregowych połączeń elementów wystarcza, aby zaliczyć taki system do nierozgałęzionych (rys.XIII. 15a,b)

2.wystepoowanie w systemie przewietrzania co najmniej jednego równoległego połączenia bocznic wystarcza, aby zaliczyć taki system do nierozgałęzionych(rys. XIII. 16a,b 17, 18, 19 i 20)

3.Gdy w systemie przewietrzania występują wyłącznie tylko dwie bocznice połączone z sobą równolegle, wystarczy to, żeby ten system zaliczyć do prostych normalnych (rys.XIII. 17)

4.istnienie w systemie przewietrzania jednej tylko bocznicy przekątnej oraz tylko czterech bocznic normalnych, z których po dwie łączą się z końcami bocznicy przekątnej, wystarcza do zaliczenia tego systemu do prostych przekątnych (rys. XIII.18) na schemacie z rys.XIII.18 bocznicą przekątną jest 2-a-3

5.Wystepowanie w systemie przewietrzania co najmniej dwóch równoległych połączeń bocznic lub co najmniej jednego równoległego połączenia bocznic i jednej bocznicy przekątnej, lub też co najmniej dwóch bocznic przekątnych wystarczy do zaliczenia tego systemu do złożonych (rys. XIII 16a,b, 19, 20)

6. Jeżeli w systemie przewietrzania stwierdza się występowanie większej liczby wyłącznie tylko normalnych i szeregowych połączeń bocznic (lecz nie mniej niż dwa równolegle), wystarczy do zaliczenia tego systemu do normalnych złożonych (rys.XIII. 16a,b, 19).

7. Stwierdzenie w systemie przewietrzania większej liczby normalnych i szeregowych połączeń bocznic i co najmniej jednej bocznicy przekątnej wystarcza do zaliczenia tego systemu do przekątnych złożonych (rys.XIII.20)

Niekiedy system przewietrzania nazywa się skomplikowanym, dlatego że dany system jest przekątny złożony z dużą liczbą bocznic przekątnych, krzyżujących się z sobą bądź bocznicami normalnymi, jeżeli one występują w tym systemie.
W systemie przewietrzania może występować jeden lub dowolna liczba wentylatorów głównych i pomocniczych. W systemach przewietrzania rzeczywistych kopalń zawsze występują lokalne depresje cieplne. W kopalniach płytkich i zimnych można nie uwzględnić ich wpływu na przewietrzanie kopalń. Niezwracanie uwagi na lokalne depresje cieplne w kopalniach głębokich i gorących może prowadzić do dużych błędów. W wyniku klasyfikacji systemu przewietrzania podaje się liczbę głównych wentylatorów pracujących w sklasyfikowanym systemie. Tym sposobem zaznacza się, iż w systemie kierunki prądów w pewnych bocznicach zależą jeszcze od wzajemnego wpływu na siebie tych wentylatorów.

Odwzorowanie sieci wentylacyjnych

Wszystkie wyrobiska wykonane w kopalni, niezbędne do prawidłowego przygotowania złoża do eksploatacji oraz prowadzenia robót wybierkowych, tworzą układ, który nazywa się siecią wyrobisk.

Każde wyrobisko wchodzące w skład sieci wyrobisk musi być przewietrzane, dlatego też sieć wyrobisk utożsamia się z siecią wentylacyjną
Występują wprawdzie w kopalni wyrobiska nie przewietrzane, które nie powinny być zaliczane do sieci wentylacyjnej, ale praktycznie występuje w nich pewien minimalny przepływ powietrza, który usprawiedliwia to utożsamienie. Można również założyć, że stan wynikający z braku przepływu powietrza w wyrobisku jest wyjątkowym (granicznym) stanem jego przewietrzania.

Sieć wentylacyjna kopalni składa się z bocznic, oporów miejscowych, wentylatorów itp. elementów sieci wentylacyjnej.

W praktyce kopalniana sieć wentylacyjna jest bardzo złożonym układem wspomnianych elementów. W wielu sieciach wentylacyjnych kopalń liczba bocznic i węzłów przekracza kilkaset. Aby umożliwić korzystanie z osiągnięć teorii przewietrzania kopalń oraz praktycznego panowania nad rozpływem powietrza w sieci wentylacyjnej, trzeba dysponować odpowiednim modelem tej sieci.

W praktyce kopalnianej korzysta się z modeli graficznych, a ostatnio również z modeli cyfrowych tych sieci.

Strukturę sieci wentylacyjnej kopalni można zapisać graficznie lub cyfrowo.

Sieć kopalnianą odwzorowuje się graficznie na planach pokładowych, a także w postaci schematów wentylacyjnych. Dla prowadzenia prac związanych z przewietrzaniem i klimatyzacją wyrobisk, profilaktyką przeciwpożarową i zwalczaniem pożarów podziemnych służby wentylacyjne kopalni przygotowują dokumentację, która znajduje się w biurze inżyniera wentylacji. Ze względu na wagę tych zagadnień dla bezpieczeństwa ludzi dokumentacja ta jest uzupełniana i aktualizowana na bieżąco.

Do ważniejszych dokumentów należą:

1. plany (mapy) pokładowe,

2. poglądowy plan przewietrzania,

3. schemat przestrzenny przewietrzania,

4. schemat kanoniczny przewietrzania,

5. schemat ilościowy przewietrzania,

1. Plany (mapy) pokładowe

Plany (mapy) pokładowe przedstawiają wykonany w pewnej skali rzut wyrobisk na płaszczyznę poziomą (lub także pionową w przypadku wyrobisk silnie nachylonych). Oprócz wyrobisk naniesionych przez geodetów, służba wentylacyjna na planach przedstawia kierunki przepływu powietrza, urządzenia wentylacyjne i przeciwpożarowe. Na plany (mapy) pokładowe nanosi się urządzenia wentylacyjne takie, jak tamy, mosty, wentylatory naziemne i podziemne, wentylatory i lutniociągi przewietrzania lokalnego itp. Nanosi się także urządzenia przeciwpożarowe np. rurociągi wodne przeciwpożarowe i podsadzkowe, hydranty, gaśnice, pociągi przeciwpożarowe i inne środki przeciwpożarowe, środki łączności, punkty sanitarne, a także miejsca nagromadzenia palnych materiałów lub urządzeń.

2. Poglądowy plan przewietrzania

Na podstawie planów (map) pokładowych sporządza się w miarę potrzeb poglądowy plan przewietrzania. Jest on rzutem na płaszczyznę poziomą wszystkich wyrobisk, przez które przepływa powietrze, wykonanym w pewnej skali. Wykonanie tego planu najdogodniej rozpocząć od najniżej zalegającego pokładu, kreśląc wszystkie drogi powietrza kolorem wybranym dla tego pokładu. Następnie kalkę przykłada się do planu następnego pokładu zalegającego bezpośrednio nad poprzednim. Kalkę orientuje się na podstawie siatki współrzędnych lub odległych od siebie charakterystycznych wyrobisk. Nowymi kolorami rysuje się wyrobiska kolejnych pokładów.

Rys.2. Poglądowy plan przewietrzania

Rys.1. Przekrój kopalni (uproszczenie) i rzut pionowy

3. Schemat przestrzenny przewietrzania

Na podstawie planu poglądowego lub częściej w oparciu o plany (mapy) pokładowe kreśli się schemat przestrzenny przewietrzania. Schemat ten ma przedstawiać przestrzenny obraz wszystkich czynnych wyrobisk w kopalni. Ze schematu przestrzennego sieci ma wynikać wznoszący lub schodzący charakter prądów powietrznych w kopalni. Sposób wykonania tego schematu należy dostosować do lokalnych warunków geologiczno-górniczych panujących w kopalni.

Ze względu na przejrzystość i prostotę schemat przestrzenny kreśli się według uproszczonej izometrii:

• szyby i szybiki kreśli się pionowymi liniami podwójnymi - zwykle kolorem czarnym,

• przekopy wydrążone w kierunku równoległym do rozciągłości kreśli się liniami poziomymi - zwykle kolorem czarnym lub żółtym,

• przecznice biegnące w kierunku prostopadłym do rozciągłości kreśli się linią nachyloną do poziomu pod kątem 30°,

• wyrobiska w pokładzie, narysowane kolorem danego pokładu, kreśli się poziomo w przypadku chodników po rozciągłości lub pod kątem 60° dla wyrobisk wydrążonych po wzniosie lub upadzie.

Punkty węzłowe i inne charakterystyczne miejsca numeruje się, starając się stosować zasadę, by powietrze płynęło od węzłów o numerach niższych do węzłów o numerach wyższych.. Niejednokrotnie kopalniana sieć wentylacyjna jest tak skomplikowana, że schemat przestrzenny sieci narysowany zgodnie z tymi zasadami jest nieczytelny. Wówczas wykonuje się uproszczony schemat, przedstawiając niektóre części sieci w formie kółek z odpowiednimi napisami (np. oddziały wydobywcze).

W przypadku przecinania się na płaszczyźnie rysunku wyrobisk, które w rzeczywistości nie mają połączeń między sobą stosuje się zasadę, by wyrobiska mniej ważne np. przekopy i przecznice względem szybu w miejscu przecięcia były rysowane półkolem jako obejście. Wyrobiska główne oraz wyrobiska wybierkowe powinny być na schemacie opisane. Na schemacie powinny być również naniesione, podobnie jak na mapie pokładowej, kierunki rozpływu powietrza, urządzenia wentylacyjne, zabezpieczenie przeciwpożarowe itp. Znaki umowne, które wykorzystujemy na schematach wentylacyjnych podane są w PN/G-09004.

4. Schemat kanoniczny przewietrzania

Na podstawie schematu przestrzennego kreśli się schemat kanoniczny. Schemat kanoniczny kopalnianej sieci wentylacyjnej orientuje o sposobie rozprowadzenia powietrza i służy do wszelkich obliczeń wentylacyjnych. Przy jego pomocy można też badać charakter bocznic w sieci wentylacyjnej, tzn. ich normalność bądź przekątność. Rysowanie schematu kanonicznego nie nastręcza trudności gdy w sieci wentylacyjnej występuje mała liczba szybów i można w niej wydzielić w miarę niezależne podsieci związane z poszczególnymi szybami wentylacyjnymi.

Rozróżnia się schematy kanoniczne otwarte i zamknięte.

Schemat zamknięty uzyskuje się ze schematu otwartego przez uwzględnienie w nim, że atmosfera zewnętrzna stanowi bocznicę o nieskończenie dużym przekroju i oporze równym zero, łączącą dyfuzor wentylatora głównego ze zrębem szybu wdechowego. Twórcą schematu otwartego był H. Czeczott, natomiast schematu zamkniętego (kołowego) W. Budryk.

Przy kilku szybach wdechowych i wydechowych (rys. 5.8) łączy się w jednym punkcie wloty szybów wdechowych i wyloty wydechowych (rys. 5.8b). Jest to usprawiedliwione tym że atmosferę zewnętrzną uważać można za przewód o nieskończenie dużych wymiarach poprzecznych i o oporze równym zero. Z przewodu tego rozgałęziają się prądy wchodzące do poszczególnych szybów wdechowych i łączą się w nim prądy wychodzące z szybów wydechowych.

Uważając atmosferę zewnętrzną za przewód mona również połączyć wylot szybu wydechowego z wlotem szybu wdechowego (linia kreskowana), przez co otrzymuje się zamknięty schemat kanoniczny (rys. 5.9 )

Przy wykreślaniu schematu kanonicznego należy dążyć do tego, ażeby kształt jego był możliwie przejrzysty i prosty. W tym celu trzeba znaleźć dwa węzły 2 i 6 (rys.144) położone jak najbliżej wylotów szybów wdechowego i wydechowego. Miedzy tymi węzłami obiera się dwie drogi np. 2-3-4-6 i 2-5-6, którymi można przejść posuwając się stale z prądem powietrza. Obie te drogi stanowić będą zewnętrzne bocznice systemu.

Wykreśla się je łukami kół, na których nanosi się węzły leżące między węzłami zewnętrznymi (2 i 6) i wkreśla pozostałe bocznice (rys. 144a). Jeżeli na schemacie niektóre bocznice (np. 2-4 i 3-5) krzyżują się z sobą tworząc przeskoki, należy liczbę tych przeskoków zmniejszyć do minimum przez przegrupowanie bocznic. Tak np. przemieszczając bocznice 2-3-4 i 2-4 otrzymuje się schemat w postaci przedstawionej na rys. 144b. Schemat ten można w dalszym ciągu przedstawić, jak to pokazano na rys.144 c. Będzie on najprostszym dla danego systemu przewietrzenia.

5. Schemat ilościowy przewietrzania

Schemat ilościowy sporządza się w celu przejrzystego przedstawienia ilości powietrza przepływającego przez poszczególne bocznice oraz uwidocznienia np. ucieczek powietrza na urządzeniach wentylacyjnych. Jest on odmianą schematu kanonicznego, w którym grubość linii obrazujących bocznice jest proporcjonalna do występującego w nich strumienia objętości powietrza.

Bibliografia

• „Poradnik górnika” Tom II, część II Praca zbiorowa, Katowice 1959

• „Górnictwo” Tom X/”Wentylacja kopalń” część I „Przewietrzanie wyrobisk” Prof. Dr inż. Witold Budryk Katowice 1961