Jeżeli w praktyce zdarzy się przypadek, że pokład można eks­ploatować systemem ścianowym podłużnym i poprzecznym, obli­czenia wykazują, że długości ścian w obu wariantach różnią się nieznacznie. Ze wzrostem głębokości zalegania maleje wpływ kąta nachylenia pokładu na długości ściany. Wyrażny wpływ na ewen­tualne wydłużenie ściany eksploatowanej podłużnie (w stosunku

do prowadzonej poprzecznie) ma początkowa długość ściany, pro­wadzonej poprzecznie. Im większa jest długość początkowa ściany

poprzecznej, tym większa możliwość wydłużenia ściany podłużnej

— przy założeniu, że ilość ciepła przejmowana przez powietrze wzdłuż frontu ściany jest stała.

Ilość ciepła, jaka może być odprowadzona z powietrzem ze ściany, zależy od ilości powietrza doprowadzanego do ściany i od początkowej entalpii powietrza. Względy te decydują o długości ściany w danym polu, niemniej jednak, jak podano poprzednio, przez zmianę tylko systemu wybierania z poprzecznego na po­dłużny można w niektórych przypadkach uzyskać albo lepsze wa­runki pracy w ścianie, albo zwiększyć wydobycie ze ściany, nie pogarszając warunków pracy w ścianie.

Z przytoczonych wywodów wynika, że eksploatację złóż na

dużych głębokościach należy prowadzić możliwie systemami ścia­nowymi, kierując prąd powietrza równolegle do urabianej calizny.

“ Niestety często jest to niemożliwe zwłaszcza w przypadku eksplo-

“ atacji złoz rud o nierownomiernym zaleganiu i o zmiennych miąż­-
szościach. Stosowanie jednak systemów eksploatacji komorowych,

filarowo-komorowych i zabierkowych jest zawsze z punktu widze­nia utrzymania w nich poprawnych warunków klimatycznych zdecydowanie niewskazane.

4.6.3. Analiza warunków klimatycznych w ścianach podłużnych prowadzonych od pola i do pola

O kierunku wybierania pokładu w danej partii decydują prze­ważnie warunki geologiczne, jednak zachodzi czasem taki przy­padek, że można wybierać daną partię pokładu zarówno do pola, jak i od pola. Gdy pokład znajduje się na znacznej głębokości, trzeba rozstrzygnąć, który z kierunków będzie korzystniejszy dla zapewnienia możliwie najlepszych warunków klimatycznych w ścianie.l W literaturze fachowej tak krajowej, jak i zagranicznej spotyka się często opinię, że warunki przewietrzania ścian~pro­wądzonych od pola są zawsze korzystniejsze niż ścian~prow~dzo=

nych ~o pola. Ze zdaniem tym godzą się w przeważającej więk— szości również i praktycy. Zarówno jednak jedni, jak i drudzy

odnoszą swoje opinie wyłącznie do ilości powietrza doprowadza­162

nego do ścian, twierdząc, że straty powietrza wzdbż chodnIka podścianowego przy systemie ścianowym podłużnym do pola są duże i w efekcie ilość powietrza doprowadzanego d~ ściań jest mała. Gdy jednak rozszerzy się pojęcie warunków przewietrzania ścian przez dodatkową .analizę podstawowych parametrów powie­trza dopływającego do przodków, czyli jego temperatury mierzo­nej termometrem suchym i wilgotnym oraz entalpii właściwej po­wietrza, można udowodnić, że. warunki klimatyczne w pewnych . określonych przypadkach mogą być lepsze w systemach ściano­wych prowadzonych do pola niż odwrotnie. Znaczy to, że ~powie-trze doprowadzone do ściany wybieranej do granicy pola będzie~ ~“ ~Ć miało większe zdolności wychładzania przodku ścianowego, niż ta

sama ilość powietrza doprowadzanego dc przodku przy wybiera-.

niu od granicy pola. .“ “) Jakie będą podstawowe parametry klimatyczne powietrza do-

prowadzanego do ścian (punkt B na rys. 4.20 i 4.21) przy obu kie­runkach wybierania i w którym przypadku będą lepsze warunki klimatyczne w samych ścianach?

Na rys. 4.20 pokazano ścianę prowadzoną od pola, a na rys. 4.21

do pola. Na obu rysunkach wprowadzono następujące oznaczenia:

V₆, VI, V₂ — ilości powietrza,

q, q₁, q₂ — strumień ciepła wymiany między skałami a po­wietrzem,

AV — ucieczki powietrza przez zroby,

A—B — długość porównąwcza chodników podścia~o— wych przy obydwu kierunkach wybierania.

Przyjęto, że ilości powietrza doprowadzanego do ścian mają

być sobie równe w obu przypadkach, czyli że

V_2~V₀

przy czym V₁ Zrz~ V₂ ze względu na straty powietrza przy wybiera­niu do granicy pola.

Założenia:

1. Przemiany termodynamiczne, jakim podlega powietrze na drodze od punktu A do punktu B, przebiegają przy stałej

zawartości pary wodnej w powietrzu (X const),

2. Ilości powietrza realnie doprowadzanego do ścian są w obu przypadkach równe, czyli że V₀ V₂.

3. Ilości ciepła Q~ odprowadzanego z powietrzem na odcinkach drogi AB są sobie równe, a więc

t₂

f V₀c~dt = Vo”c~uXt

ti

163

Rys. 4.20. System ścianowy podłużny od poza z zawałem

W przypadku wybierania do pola (rys. 4.21) ilość powietrza V₁ jest pewną funkcją drogi AB, czyli drogi przepływu powietrza świeżego clio ściany, co można zapisać

V₁ f(L)

gdzie L oznacza długość drogi AB.

Na podstawie wymienionych założeń można dla ściany prowa­dzonej od pola (rys. 4.20) napisać

V₀c~At = (4.1)

Dla ściany prowadzonej do pola tę samą zależność można zapis~ć

następująco:

t₂(L) .

f V_1~c~•dt (4.2)
ti(0)

164

q₂

K

W

W

Ry~ 4 21 System scianowy podłużny do pola z zawałem

Ponieważ jednak wielkości Q~ w równaniach (4.1) i (4.2) są sobie

równe, musi być spełniony warunek, że

K t₂

co uwidoczniono na rys. 4.22. A więc temperatura t₂, czyli tempe­ratura powietrza wpływającego do ściany prowadzonej do pola, będzie mniejsza od temperatury t₂ powietrza wpływającego do ściany prowadzonej od pola, z czego by wynikało, że warunki kli­matyczne są lepsze w ścianach prowadzonych do pola niż od pola. W przeprowadzonym rozumowaniu przyjęto, że ilości odprowa­dzonego ciepła na drodze AB = L są w obu rozpatrywanych przy­padkach równe Q~, tymczasem w ścianach prowadzonych do pola

ilość ciepła oddawana do powietrza na drodze AB L musi być

mniejsza od ilości Q~ w przypadku ścian prowadzonych od pola .

z następujących powodów:

165

•1

A—A

~₄Ć

I. Przewodność cieplna skał stropowych jest większa od prze­wodności cieplnej węgla, który został wybrany.

2. Powierzchnia ogrzewcza została podzielona na dwie po­

wierzchnie o różnych ilościach ciepła, oddawanych do po­-
wietrza z powierzchni jednostkowej. Powierzchnia ogrzew­-
cza calizny nienaruszonej jest mniejsza od analogicznej po-.
wierzchni przy wybieraniu ścianowym od pola.
3. Temperatura skal stropowych jest zawsze niższa od tempe­-
ratury węgla.
4. Ucieczki powietrza przez szczeliny w kierunku chodnika
“. wentylacyjnego opłukują poszczególne bryły skały stropo-.
wej, wypełniające pole zawałowe 1, 2, unosząc jednocz~śnie
z sobą ciepło, jakie skały mogą oddawać na drodze przewo—
czenia cieplnego i konwekcji. W rezultacie, część powietrza
płynąca w kierunku ściany może przejąć od strony zrobów

wyłącznie ciepło oddawane przez skały na drodze promie-

niowania. Ta ilość ciepła jest jednak przeważnie znikoma

z powodu malej różnicy temperatur.

Streszczając można wnioskować, że nawet wtedy, gdy V~

V₀ V₂ (przy wybieraniu ścianowym prowadzonym do pola “

. ~“ przestrzeń wybrana byłaby absolutnie niedrożna dla powietrza, co
praktycznie jest prawie nieosiągalne, ale teoretycznie możliwe) “
ilość odprowadzanego ciepła na drodze AB L byłaby w tym
przypadku

Vic~At = Q_1~KV₀c~”At =

Opierając się na tym rozumowaniu oraz na przeprowadzonych

rozważaniach, wykres (rys. 4.22a) można przedstawić jak podano

to na rys. 4.22b. Z przeprowadzonego dowodu wynika, żeprzy

ycp~” b)

t~cz t~

4 t₂ t₂ t U₂ t

I

Rys. 4.22. Graficzne przedstawienie ilości ciepła odprowadzonego z powie­trzem na drodze AB (rys. 4.20 i 4.21)

t₂”, t₂”, t₂ — temperatury w punkcie B przy w]oeie do ścian, t2” K i₂ I t₂” K t₂”

a — ściana prowadzona od pola (rys. 4.20)

b — ściana prowadzona do pola (rys. 4.22)

166

L

wybieraniu do pola utrzymywanie w podsadzce chodników, do­prowadzających powietrze świeże do ścian jest wskazane z punk­tu widzenia klimatyzacji ścian. Nieszczelności podsadzki powodu­ją ubytki powietrza w7żdTuż drogi powietrza AB~i są funkcją drogi AB, jak i szczelności podsadzania. Efektem, nieszczelności poci­sadzki są straty powietrza wzdłuż drogi AB, które jednocześnie powodują odprowadzenie ciepła wyclzielającego.się z powierzchni ogrzewczej zrobów. Zatem w głębokich kopalniach nie należy się obawiać trudności klimatycznych xy ścianach prowadzonych do pola, a przeciwnie — przy założeniu dużych początkowych ilości powietrza V₁ — można się liczyć. z mdżłiwie najkorzystniejszymi warunkami klimatycznymi w ścianie.

Wyznaczenie na podstawie praktyki wielkości V~ — w zależno­ści od wybiegu ściany (czyli długości drogi AB) oraz grubości po­kładu — jest tylko kwestią czasu. Uzyskane w ten sposób dane powinny w znacznym stopniu przyczynić się do usprawnienia wentylacji w samych ścianach, już w fazie ich projektowania.

Autor miał możność przeprowadzenia w Belgii kilku obserwa­cji dotyczących przedstawionego zagadnienia. W głębokich kopal­ni.ach Zagłębia Campine wszystkie ściany są prowadzone do pola, przy czym straty wzdłuż chodników podścianowych wynoszą od 8 do 12% w stosunku do ilości powietrza dopływającego do chodni­ka; straty nie są więc duże. Nadmienić należy, że wybieranie ścian

J do pola podyktowane jest tam nie opisanymi względami, lecz wy­łącznie trudnościami rozcinki pola i problemem odmetanowania. Ciekawy jest również fakt, że w tych samych kopalniach na sta­rych, płytszych poziomach prowadzono wybieranie często właś­nie od pola, ale wtedy (jak wynika z raportów) nie notowano jeszcze trudności klimatycznych, technologia zaś odmetanowania nie była jeszcze znana. Do zmiany kierunku wybierania zmusiły Belgów trudności klimatyczne w przodkach robót przygotowaw­czych, a w dalszej kolejności również zagrożenie metanowe wy­stępujące silnie w strefie przodkowej.

Obserwacje i pomiary przeprowadzone w kilku kopalniach Za­głębia Górnośląskiego, które miały poprzeć przytoczony pogląd, nie dały pozytywnych wyników z powodu zbyt małych różnic temperatur, często mniejszych od błędu, jakim obarczone były same pomiary. Jednak z obserwacji tych wynika jeden potwier­dzający się we wszystkich przypadkach wniosek, a mianowicie, że ilość powietrza płynącego do ścian zmienia się stale i to w bardzo znacznych granicach, ho od 20 do 60%. Ta ustawiczna zmienność wydatku przepływu powietrza powodowała dodatkową trudność, uniemożliwiającą interpretowanie wyników oraz zestawienie bi­laosu cieplnego. Przeprowadzenie badań praktycznych przedsta­wionego problęmu w warunkach ruchowych będzie niezmiernie

167

trudne. Wydaje się natomiast, że mogłyby w tym przypadku zna­leźć zastosowanie badania modelowe.

W przypadku gdy ściany prowadzone są w górotworze bardzo źle rabującym się, ucieczki powietrza są tak znaczne w kierunku .do zrobów przy systemie eksploatacji do pola, że utrzymanie w ścianie stale dużej i jednakowej ilości powietrza w czasie całego

Tablica 4.5. Dane dotyczące systemów wybierania zlóż węgla w roku 1977

na całą grubość pokładu

Systemy wybierania do 1,5

__ 1

podłużne

poprzeczne

warstwami równoległymi do spągu” po- podłużne

kładu I pop

rzeczne

warstwami nierównoległymi

Razem

W tym od szybu do granicy

na całą grubość pokładu podłużne 0,34

J poprzeczne

warstwami równoległymi do spągu po- podłużne

kładu poprzeczne

warstwami nierównoległymi ______ I ____

Razem 0,34
W tym od szybu do granicy “ 0,33

na całą grubość pokładu “ podłużne 11,55

poprzeczne 2,04

J — ______

-O

warstwami równoległymi do spągu po- ; podłużne

kładu poprzeczne

o _____~~. J

warstwami nierównoległymi

Razem

W tym od szybu do granicy

N

O

N

Ogółem

W tym od szybu do granicy

168

13,59

6,76

13,93

7,09

“ .;

“l

“!

“!

I

cyklu eksploatacji ściany w polu jest praktycznie malo realne. Z tego też powodu xy głębokich kopalniach miedzi w LGOM wręcz zakazano prowadzenia eksploatacji w polu do granic. Stwierdzono bowiem, że w przypadku prowadzenia eksploatacji do granic ilości powietrza dopływającego do frontu eksploatacji stale się zmniej­szały, co powodowało zagrożenia klimatyczne.

Wydobycie_procentowe w roku 1977 z pokładu_grubości, m “

____________ ——. ..]— —.—.——

z kol. 5 z przodków

I z obudową

. powyżej powyżej powyzej razem zmechanizowaną

1,5 do 3,5 3,5 do 7,0 7,0 (1±2±344) -

. zwykłą zautomaty­

__ zowaną

_________ ...........—...————..——~ _________ —..“....““............. “ ______ — _________ “ ““...... ______________

2 I 3 4 5 6 7

“ 0,69 0,15 O”~84
6,39 2,62 9,01 ! 2,09

0,17 0,19 0,56 0,92 . 0,44

0,60 4,20 10,20 15,00 i 3,30 I

; I..-_ --.-- ---- - --.--.-. - - ---

J ] 7,17 10,75 25,77 5,83

4,02 “ 2,56 5,48 “ 12,07 3,76 I

“ 1,59 1,93

“ 1,59 1,93

“ “ 0,70 1,03

“ 31,74 3,07 46,36 “ 26,45

“ 15,36 0,72 0,05 18,17 12,57

0,13 1,56 1,84 3,54 “ 1,95

“ I _________ “ 2,11 2,12 4,23 2,35

47,23 7,46 ; 4,02 72,30 43,32

14,89 0,91 0,83 “ 23,39 I 12,23 I

I I _________

“ 56,67 “ 14,63 14,77 100,00 49 15

. 19,62 3,47 6,31 36,49 15,99

169”

4.6.4. Analiza stosowanych obecnie systemów eksploatacji w górnictwie polskim

W tablicy 4.~ podano zestawienie systemów wybierania stoso­wanych w kopalniach węgla w roku 1977. Z analizy danych za­wartych w tablicy wynika, że z zawałem prowadzonych jest 72,3%, xy tym 23,3% do pola, a z podsadzką 27,7%, w tym 13% do pola. Dominuje więc eksploatacja z zawałem i generalnie raczej od pola. ~ciany zawałowe prowadzone są przeważnie podłużnie. Systemy

zabierkowe stanowią znikomy procent wyrobisk eksploatacyjnych

“ prowadzonych w węglu.

W kopalniach miedzi w LGOM, prowadzących eksploatację na

“ głębokościach około tysiąca metrów, przyjął się w praktyce system nazwany jednofazowym z zawałem stropu. System ten jest mody­fikacją ubierki z uwagi na rozprowadzenie w nim powietrza. Na rys. 4.23 pokazano ten system z podaniem kilku istotnych para­metrów.

Faza J

U

B—8 Faza (J

C

Rys. 4.23. System komorowo-filarowy jednofazowy z za-

walem stropu

“Ś

Na rys. 4.24 pokazano inny system stosowany również w LGOM,

system komorowo-filarowy dwufazowy z podsadzką hydrauliczną, “

który również znalazł zastosowanie.

“ Jak już wspomniano, w obu przypadkach wymagane jest zaw­sze stosowanie takiego układu frontu w stosunku do opływowego prądu powietrza, by straty powietrza przez zroby były minimalne. Układem takim jest ukła.d C pokazany na rys. 4.25.

W głębokich kopalniach soli w Polsce stosuje się zwykle syste­my filarowo-komorowe z przewagą komór płaskich. Systemy te, “

ogólnie rzecz biorąc, nie są odpowiednie z punktu widzenia moż­170

A

liwoścj ich skutecznego przewietrzania, a tym bardziej z uwagi na “ . zapewnienie w nich poprawnych warunków klimatycznych. Wa­

“ runki klimatyczne w kopalniach soli kształtują się w sposób od­miemay od warunków panujących na porównywalnych glęboko-~ sciach w innych kopalniach. Wynika to z tego, że większość chod­ników doprowadzających powietrze świeże, jak również same

wyrobiska eksploatacyjne, prowadzone są w złożach soli, w któ­rych to wyrobiskach występuje silne osuszenie p~yŃ~trza. Powie­trze dopływające do wyrobisk wybierkowych mi~i wilgotność względną zaledwie około 30%, a nawet mniej. Tak niska wilgot­q nosc powoduje, ze nawet w temperaturze powietrza przekra-

J czającej znacznie 32 ⁰C natężenie chłodzenia jest dość duże, jeżeli

tylko udaje się utrzymać zauważalne prędkości powietrza w miej­scu pracy ludzi.

od dawna ważnym problemem. Wymiary komór eksploatacyjnych

Przewietrzanie komór eksploatacyjnych w kopalniach soli jest

są bardzo duze 1 tak np.: “dla komory płaskiej szerokość wynosi

około 15 m, a wysokość 15 do 28 m (rys. 4.26a). Ze względu na

wymiary przekroju poprzecznego prędkość przepływu po­

a) AI

_______ k-A

~ i,

Sól ~— ~

AI ______

604-120

+

4

.4— -4

.4— — ~“~O

.4—--- —
.4 ..— A.­

b)

“ Li ~ ..~— ~—

~ ~2ći2)

“ Rys. 4.26. Komory eksploatacyjne płaskie (skala 1 : 500 z naniesieniem

miejsca zainstalowania wentylatorów swobodnych)

— W chodniku wentylacyjnym dla chwilowego zwiększenia powietrza w ka­morze, b — w komorze dla zwiększenia prędkości przepływu powietrza w mie~. “

scach pracy ludzi

172 (

“

wietrza przez komorę jest bardzo mała. Dla przykładu w typowej komorze o wymiarach 15 X 15 m i ilości doprowadzonego do komo­ry powietrza V = 300 m³/min, średnia prędkość przepływu będzie wynosić niewiele ponad 1 m/min.

Przy komorach o dużych przekrojach przepływ” powietrza nie odbywa się równomiernie całym przekrojem wyrobiska, ale two­rzą się strumienie płynące zgodnie z kierunkiem średniego prze­pływu oraz strumienie powrotne — w pobliżu ociosów. Wytwarza się cyrkulacja powietrza wewnątrz komór.

Charakter przepływu powietrza wewnątrz komory przedsta­wiono na rys. 4.27a. Wewną”trz komory występują również strefy

martwe, w których panuje zastój powietrza. Strefy takie wystę­pują w narożnych przestrzeniach komory. Taki przepływ powie~ trza powoduje powstawanie specyficznych problemów wentyla­cyjnych, a mianowicie:

— bardzo słabe mieszanie się domieszek szkodliwych gazów ze strumieniem powietrza, a w wyniku tego możliwość po­

wstawania lokalnych nagromadzeń tych gazów;
“ — bardzo długi czas przewietrzania komory po odstrzeleniu
urobku; często nawet osiem godzin nie wystarcza, aby z ko­-
mory zostały całkowicie usunięte gazy odstrzałowe;
“ — w przypadku wprowadzenia maszyn o napędzie spalinowym
powstawanie lokalnie w miejscu pracy maszyny dużych stę­-
żeń gazów spalinowych, ze względu na ich wolny odpływ,
oraz ntiejsc o podwyższonej temperaturze powietrza;
— powstawanie w komorze stref martwych, które są przewie­-
“ trzane praktycznie tylko przez dyfuzję.
Rozwiązanie wyn~ienionych problemów wymaga działania rów-
J nocześnie w dwóch kierunkach:
“ — zwiększenia ilości powietrza dopływającego do poszczegól­

nych komór ekspbatacyjnych,

“ — prawidłowego prz~wietrzania przestrzeni wewnątrz ko­mory.

Zyżiększenie ilcści powietrza dopływającego do komory jest konieczne. ze względu na szybsze odprowadzenie gazów po strzela­niu MW oraz z uwagi na lepsze przewietrzenie komory, a w szcze— gólności zmniejszenie zagrożenia metanem i gazami spalinowymi. Jak już wspomniano, ilości powietrza przepływającego przez ko­nim-y eksploatacyjne są niewielkie i wahają się od 200 do 460 m³ImY-i.

Przy aktualnej strukturze sieci wentylacyjnej kopaiń soli znaczne zwiększenie ilości powietrza w komorach jest nierealne,” gdyż wymagałoby generalnej przebudowy całej sieci, Należy jed­nak rozważyć możliwość okresowego zwiększenia ilości powietrza dopływającego do jednej komory w celu szybszego usunięcia ga­zów odstrzałowych. Taka o~eratywn.a regulacja za pomocą tam

173

regulacyjnych jest w kopalniach soli praktycznie niemożliwa. Wydaje się jednak, że z powodzeniem można wykonać taką regu­weiityl~or swobodny w chodniku wylotowym danej komory (rys.

lację za pomocą wentylatora swobodnego. W celu zwiększenia

“ “ ilości powietrza przepływającego przez komorę należy ustawić

wentylatora powinno być takie, aby stru­-
osiągnął ociosy danego chodnika jeszcze przed
J praktycznie wentylator powinien być za-
odległości nie mniejszej niż 8 do 10 ni od końca

J “

Najlepsze efekty uzyska się, gdy strumień osiągnie ociosy

w najwęższym miejscu chodnika.

Według naszego rozeznania wentylator WLE-500 powinien dać

w warunkach kopalń soli co najmniej dwu- do trzykrotny wzrost

ilości powietrza przepływającego przez komorę. Należy zaznaczyć,

że wzrost ten odbywa się kosztem innych komór, tzn. w okresie

pracy wentylatora otrzymują one mniej powietrza. Po usunięciu

z komory gazów odstrzałowych należy wentylator wyłączyć. W przypadku zainstalowania wentylatora o zbyt dużej wydaj-

ności możliwe jest wystąpienie recyrkulacji, czyli odwrócenie kie­runku powietrza w komorach sąsiednich. W razie zaistnienia re­cyrkulacji należy wentylator wymienić na mniejszy albo częścio­I

wo przytamować od strony wlotowej dany wentylator.

Stosowanie wentylatora swobodnego w chodniku dolotowym

o komory jest niewskazane, gdyż chodniki te są z reguły znacznie

łania

krótsze od wylotowych oraz mają większy przekrój. Efekt dzia­d wentylatora w tym chodniku będzie więc znacznie mniejszy.

Ponadto wentylatory stanowiłyby przeszkodę w normalnym trans­porcie.

Poprawa przewietrzania przestrzeni wewnątrz komory może “ być uzyskana, przy nie zmienionej ilości powietrza wpływającego “do komory, przez znaczne zwiększenie turbulencji wewnątrz ko­mory. Najprostszą metodą uzyskania takiego efektu jest umiesz-zenie wentylatora swobodnego wewnątrz komory w “odpowiednio

obranym miejscu i ustawionego pod odpowiednim kątem do osi

wyrobiska.

Wentylator swobodny umieszczony wewnątrz komory

ksploatacyjnej nie będzie wywoływał przyrostu ciśnienia, ponie­waż przy dużych wymiarach komory strumień nie rozszerzy się

ż do ociosów. Jednak strumień swobodny rozszerzając się uru­hamia duże masy powietrza i w związku z tym “wywoła silną

kl

recyr.uację wewnątrz komory (rys. 4.26b). Skierowanie strumie­nia z odległości kilkunastu metrów na miejsce pracy, np. maszyny

z silnikiem spalinowym, spowoduje szy”bkie unoszenie i dokładne “wymieszanie gazów spalinowych z powietrzem oraz wyraźną po ­“prawę “warunków klimatycznych w miejscu pracy maszyny. Za pomocą strumienia powietrza wytworzonego przez wentylator swo­

174 .

bodny można również przewietrzać strefy martwe, które w nor­malnych warunkach są praktycznie przewietrzane przez dyfuzję.

Zastosowanie wentylatorów swobodnych może w~ sposób wy­raźny ułatwić przewietrzanie komór i poprawić w nich warunki klimatyczne nie stwarzając przy tym żadnych trudności technicz­nych.

Z przytoczonej krótkiej analizy systemów eksploatacji złóż sto­sowanych w Polsce przy eksploatacji na dużych głębokościach wynika, że o ile w kopalniach węgla systemy scianowe są korzy­stne z punktu widzenia możliwości zapewnienia w nich popraw­nych warunków klimatycznych, o tyle w kopalniach soli i rud systemy filarowo-komorowe są zaprzeczeniem tej idei. Niestety nie można liczyć się z tym, by w kopalniach soli i rud można było postulować wprowadzanie systemów ścianowych dla poprawy wa­l” runkow klimatycznych, a to z powodu tego, że obecnie stosowane

systemy odstawy urobku, wiercenia otworów, strzelania oraz obu­dowy umożliwiają uzyskiwanie dużych wydajności w porównaniu z systemami ścianowymi, co przesądza o ich zastosowalności. Na­leży jednak dążyć do takich rozwiązań, jakie podano dla rud mie­dzi i soli, stosując generalnie zasadę właściwej organizacji prze­wietrzania w polu. Stosowanie w polu systemu przewietrzania typu C połączone z systemem wybierania jednofazowym jest tym właściwym rozwiązaniem. W kopalniach soli natomiast można się liczyć ze znaczną poprawą warunków klimatycznych w komorach, wprowadzając lokalne źródła depresji takie jak wentylatory swo­bodne, stosując również oryginalną organizację pracy w komorze.

4.7. ZMIANA SYSTEMU WENTYLACJI

Poprawa warunków klimatycznych w kopalniach może być

osiągnięta również przez:

— zmianę wentylacji prądem wznoszącym na wentylację prą­dem schodzącym,

— skrócenie dróg przepływu powietrza świeżego połączone z usunięciem z nich transportu urobku,

W polskim górnictwie węglowym, zgodnie z obowiązującymi przepisami, stosuje się przewietrzanie prądem wznoszącym za po­mocą wentylatorów działających ssąco, umieszczonych w szybach wydechowych. świeże powietrze sprowadzane jest szybem wde­chowym do najniższego poziomu kopalni, a następnie doprowa­dzane jest do przodków wyrobiskami wykonanymi w pokładach.

Transport urobku odbywa się prawie zawsze drogami, którymi płynie powietrze świeże. Kierowanie potoku urobku przeciw prą­dowi “powietrza powoduje zwiększenie zapylenia wyrobisk oraz ogranicza możliwość zwiększenia prędkości przepływu powietrza.

175

““1 “

Na drogach przepływu świeżego powietrza zainstalowanych jest około 90% wszystkich urządzeń elektrycznych i mechanicz­“ nych, które bardzo wpływają na ogrze”wanie strumienia powietrza.

Rezultatem wspomnianych czynników, mających wpływ na

“ podwyższenie temperatury powietrza w kopalni, jest nadmierne

jego ogrzanie na drogach dolotowych. Ponieważ jednak polskie

kopalnie są stosunkowo płytkie, podwyższenie temperatury po-

“ “ wietrza wdechowego nie jest tak duże, by uniemożliwiało bądź
utrudniało pracę w przodkach. Jeżeli takie zjawisko występuje, t”o
: jest to przeważnie rezultatem błędnego rozprowadzenia powietrza

“ w kopalni.

Inaczej jednak przedstawiać się będzie zagadnienie w przyszło­}~ 4 ści, kiedy większość kopalń prowadzić będzie eksploatację na gię­bokich poziomach. Wtedy okazać się może, że utrzymanie tempe­; ratury w przndkach poniżej 28 ⁰C będzie niemożliwe, z powodu

“j” i~

zbyt wielkiego nagrzania się powietrza na drogach dolotowych.

“ W celu wyeliminowania wpływu takich czynników, jak tern-
“ “ peratura urobku, utlenianie węgla, przemiana energii w maszy­

nach, powietrza sprężonego niechłodzonego, należałoby z dróg do­ł prowadzaj ących powietrze świeże do przodków usunąć transport

“ “ urobku i wszelkie transmisje energii, co jednak jest niezmiernie
trudne do zrealizowania w głębokich kopalniach. Oznacza to bo­

wiem udostępnianie pól wybierania co najmniej dwoma równole­I

głymi wyrobiskami, z których jedno łącznie z szybem byłoby wy­korzystane tylko do celów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, drugie

. zaś do transportu. Drogi transportowe i wentylacyjne musiałyby

się “w wielu puhktach krzyżować, co pociąga za sobą konieczność budowy mostów wentylacyjnych, których wykonanie w pokładach tąpiących i przy spodziewanych znacznych ciśnieniach górotworu może okazać się niemożliwe. Można natomiast oddzielić drogi transportowe od wentylacyjnych (dla świeżego powietrza) w Po­lach eksploatacyjnych, co w wielu przypadkach mogłoby wystar­czyć dla zagwarantowania odpowiednich warunków klimatycz­nych w oddziałach.

4 Na Zachodzie, gdzie problem klimatyzacji głębokich kopalń jest zagadnieniem bardzo aktualnym, proponuje się w celu popra­wienia warunków wentylacyjnych zmianę sposobu przewietrzania kopalń przez przejście z wentylacji prądem wznoszącym na wen­tylację prądem schodzącym. Takie rozwiązanie problemu umożli­wi wyeliminowanie z dróg przepływu powietrza świeżego więk­s.zości czynników, mających wpływ na podwyższanie się jego tem­peratury.

W pracach “opublikowanych na ten temat [23, 25, 50, 80, 99, 237, 250, 266] podaje się poparte doświadczeniami metody przybliżo­nego obliczania temperatury powietrza, jaka będzie istniała w przodkach, tak w jednym, jak i w drugim sposobie wentylacji.

176

Na podstawie licznych doświadczeń i rozważań teoretycznych ustalono przesłanki przemawiające za zmianą sposobu wentylacji

jako czynnika poprawiaj ącego warunki klimatyczne. Itak:

]. Temperatura skał na plytszych poziomach, przez które sprowadzałoby się powietrze, jest zawsze niższa od tempe­ratury skał na poziomach głębszych. Na przykład przy róż-. :~Iicy poziomów 150 m i stopniu geotermicznym w granicach “d 25 do 30 ni, różnica w temperaturze skał wyniesie od 5 do 6 W. Ponadto poziomy płytsze, jako starsze, są już zna­cznie wychłodzone i prawie zawsze suche, toteż oddadzą “nniej ciepła strumieniowi powietrza.

“ 2. Ciepło od”dane powietrzu z urobku odprowadzone zostanie

y~~zy wentylacji prądem schodzącym do szybu wydechowe-

~o, nie będzie zatem wpływać na stosunki klimatyczne

Ciepło oddane przy przemianach energii w maszynach wply­!

nie na podniesienie temperatury powietrza wydechowego. Ilość ciepla “otrzymywanego przy procesach utleniania na drogach przepływu świeżego powietrza będzie niewielka wo­bec braku zapylenia tych dróg oraz silnego zwietrzenia skal (uciosów) wyrobisk istniejących w złożu. Wzrost temperatu­ry powietrza będzie więc następowa! tylko na drogach od­stawy urobku, czyli wydechowych.

Do przodków doprowadzane jest powietrze nie zapylone.

6. Istnieje możliwość zwiększenia prędkości powietrza w świe­żych prądach powietrza.

Dla lepszego zorientowania w zależnościach zachodzących po­między temperaturą powietrza i jego ilością a głębokością prze­wietrzanych poziomów przytacza “się wykresy obrazujące te za-

“ Ieżności przy wentylacji prądem schodzącym i wznoszącym [99].

Wykresy zostały opracowane dla ściany długości 200 do 250 ni,

“~₆wy dobyciu 400 t urobku brutto, temperatury urobku w ścianie

⁰C, temperatury powietrza na podszybiu 20 ⁰C I przy przy,jęciu

następujących założeń:

— W szybie wdechowym następuje wzrost temperatury tylko na skutek sprężania adiabatycznego, natomiast nie zacho­dzi wymiana ciepła między ścianami szybu a powietrzem. Prędkość powietrza “w szybie jest bardzo duża; przewodów energetycznych w szybie nie zainstalowano.

— Na drodze przepływu świeżego powietrza są zainstalowane odbiorniki energii elektrycznej o mocy 800 kW, w ścianie

górny napęd jest pneumatyczny.

— Na skutek utleniania urobku zostaje oddanych powietrzu około 1382,700 kJ ciepła, co odpowiada przyrostowi tempe­ratury o 2 K powietrza w ilości 500 m³/rnin.

Y3 K1imaty~”acja kopalń 177

“—. W

— Spadek temperatury węgla na drodze od ściany do podszy­bia jest równy połowie różnicy temperatur między tempe­raturą calizny w ścianie a temperaturą powietrza w “pod­szybiu. Temperatura węgla na podszybiu niesie więc 36—20 16 ⁰C, czyli 16-0,5 = 8 ⁰C, czyli na podszybiu będzie mial temperaturę 36—8 = 28 ⁰C.

— Wzrost temperatury powietrza na drodze jego przepływu od szybu wdechowego do ściany przyjęto równy 0,25 róż­nicy temperatur między temperaturą calizny w ścianie

a temperaturą powietrza na podszybiu, będzie więc

20+0,5 (36—20) 24 ⁰c

— W ścianie natomiast temperatura powietrza wzrasta o 0,5

różnicy temperatur, jaka istnieje między temperaturą caliz­-
4 ny a temperaturą powietrza na początku ściany

24+0,5 (36—24) 30 ⁰C

— Wzrost temperatury skał spowodowany wzrostem głęboko­ści wynosi średnio 3,5 K/100 ni.

W przykładzie rozpatrzono pokład zalegający prawie poziomo,

tak że przy jednym, jak i drugim sposobie wentylacji ściana leży

na tym samym poziomie co szyb wentylacyjny.

Należy podkreślić, że do obliczeń nie wzięto pod uwagę dwóch

bardzo istotnych powodów obniżenia się temperatury powietrza

przy wentylacji prądem schodzącym, a mianowicie:

I

— prowadzenia powietrza przez wyżej leżące, znacznie ochło— dzone stare poziomy,

— możliwości tolerowania większych prędkości powietrza na “

“J

drogach dolotowych.

Na rys. 4.27 przedstawiono graficznie (przy przyjęciu wymie— “

nionych założeń) skutki termiczne wentylacji prądem schodzącym i wznoszącym. Prosta 1 pokazuje średnią roczną temperaturę po­wietrza w podszybiu, prosta 2 — temperaturę calizny w ścianie.

Rys. 4.27. Zależności temperatury powietrza wlotowego i wyloto­wego od głębokości i systemu

wentylacji

1 — średnia roczna temperatura po­5D wietrza W podszybiu, 2 — temperatu­ra skał w ścianie

I

178

ki Prąd schodzący H Prąd wznoszący

.4,

O

^7~mperotura, ⁰C

Lewe brzegi, ograniczające zakreskowane obszary, oznaczają tem­peraturę powietrza wpływającego do ściany, a prawe brzegi ozna­czają temperaturę powietrza wypływającego ze ściany. Z podane­go wykresu widać, że np. przy wentylacji prądem wznoszącyrn o wydatku powietrza wynoszącym 500 ni³ powietrza na minutę trudności klimatyczne zaczną się od głębokości 600 n-i. Ternpera­tura powietrza wpływającego do ściany na głębokości 670 m zbliży się do wartości 28 C, a więc do temperatury powietrza wypływa­jącego ze ściany na głębokości 580 ni, będzie przeto bliska granicz­nej, dozwolonej przepisami. Tymczasem przy wentylacji prądem schodzącym -na głębokości 700 ni temperatura powietrza wypły­wającego ze ściany będzie jeszcze mniejsza od 28 ⁰c, a dopiero na głębokości 1100 ni temperatura powietrza wpływającego d-o ścia­ny przekroczy wartość 28 ⁰C. Tak więc przez zastosowanie zmiany sposobu wentylacji można osiągnąć na głębokości 1100 ni obniże­nie temperatury powietrza wpływającego do ściany o 10 K, a wy­pływającego o 5 K. Ogrzanie się powietrza w ścianie będzie jed­nak nadal duże, ponieważ wymiana ciepła między skałami a po­wietrzem jest wprost proporcjonalna do różnicy ich temperatur.

Prąci schodzący H Prąd wznoszący

50

Rys. 4.28. Wpływ ilości powietrza dostarczanego do wyrobiska na jego temperaturę w zależności od głębokości i systemu wentylacji

I — średnia roczna temperatura powietrza W podszybiu, 2 — temperatura skał w ścia­nie

179

.“-“

-e

O

-O

60 10

Temperatura, ~C

Zapobiec temu można tylko przez:

— chłodzenie powietrza wzdłuż całego czoła ściany, co ze względów technicznych wydaje się kłopotliwe,

— skrócenie długości ścian z jednoczesnym zwiększeniem ich

- “ postępu w celu uzyskania wymaganego wydobycia.

Na rys. 4.28 wykonanym podobnie jak rys. 4.27 pokazano dla różnych ilości powietrza zestawienie przewidywanych temperatur powietrza w zależności od głębokości i stosowanego sposobu wen-tylacji. I tak np. przy wentylacji prądem wznoszącym i ilości po­wietrza 250 m³/min pierwsze trudności klimatyczne występują już na głębokości 450 do 500 ni, przy ilości 500 m³jmin na 600 ni, przy 750 m³/min na 700 ni, przy 1000 m~Jmin na 800 ni głębokosci.

Okazuje się, że przy wentylacji prądem schodzącym trudności

klimatyczne występują zwykle dopiero od 200 do 250 ni głębiej

niż przy wentylacji prądem wznoszącym.

Fakt ten można wykorzystać dla przedłużenia okresu trwania

kopalń. Na rys. 4.29a pokazano zależność między temperaturą po-

wietrza, ilością powietrza a głębokością kopalń w przypadku sto­Ki

—Rys. 4.29. Kształtowanie się

C

temperatury powietrza w wy-

robiskach w zależności od Oo­ści dostarczanego powietrza

na określonej głębokości

o — n~ głębokoścj 300 rn, b — na

głębokoścj 600 m, c — na głębo­kości 900 m, C — na glę”)okOsoi

.“

1200 m

180

28W

7k

0~

remperałura t0

-7

-I

Temp eratura i~

-J

—sowania wentylacji prądem schodzącym i wznoszącym. Z wykre­sów widać, że np. przy głębokości 300 in ani w jednym, ani w dru­gim przypadku temperatura krytyczna nie przekracza 28 C oraz że obniżenie temperatury, spowodowane zwiększeniem ilości prze­pływającego powietrza, jest tu bez znaczenia. Temperatura po-

wietrza, jak się okazuje, jest średnio o 2,5 K niższa przy wenty­lacji prądem schodzącym niż przy wentylacji prądem wznoszą­cym. Na głębokości 600 ni temperatura powietrza dolotowego przy wentylacji prądem wznoszącym osiąga wartość 28 ⁰C, jeżeli ilość powietrza płynącego do rejonu będzie mniejsza od 500 ni³mrnin (rys. 4.29b). Przy wentylacji prądem schodzącym ściany leżącej

“ na tej samej głębokości temperatura powietrza wpływającego do

niej nie osiągnie wartości 28 ⁰C, nawet jeśli wydatek prądu jest

bardzo mały.

Na podstawie poprzednio podanych obserwacji można wysnuć wniosek, że występowanie wysokich temperatur powietrza do głębokości 600 ni jest spowodowane tylko błędami w przewietrza­niu rejonu (mała ilość powietrza), na głębokości natomiast 900 m, przy zachowaniu wentylacji wznoszącej, utrzymanie temperatury poniżej 28 ⁰c będzie na ogół trudne (rys. 4.29c). Na tej głębokości temperatura powietrza wypływającego ze ściany w ilości przepły­wu 500 m³/mln wynosiłaby 37 ⁰C, a przy 1500 m~₁!min równałaby się 28 ⁰c.

W razie zastosowania wentylacji schodzącej na tej samej glę­hokości otrzyma się przy ilości powietrza 800 m³/min temperaturę

wylotową ze ściany równą 28 ⁰c. Tak więc wydaje się, że z chwila

zejścia z eksploatacją na głębokość 600 do 900 ni przejście z wen­tylacji wznoszącej na schodzącą mogłoby w niektórych przypad­kach okazać się korzystne. Jak widać z rys. 4.29d, na głębokości 1200 n-i utrzymanie temperatury wlotowej poniżej 28 ⁰C jest przy wentylacji wznoszącej w ogóle niemożliwe, gdy tymczasem przy wentylacji prądami schodzącymi dla przepływów większych od 800 ni³/min temperatury wlotowe mogą być utrzymane w grani­cach o-d 25 do 27 ⁰c.

Na podstawie po-danych przykładów wyraźnie widać, że duże znaczenie dla stosunków klimatycznych w kopalniach ma kieru­nek d-oprowadzania do przodków świeżego powietrza oraz odpo­wiednia jego ilość. Dla kopalń głębokich należy projektować moż­liwie duże ilości powietrza, a w wyrobiskach, którymi prowadzone będzie powietrze, przewidzieć maksymalne prędkości przepływu, opierając się na obowiązujących przepisach i zachowując ocłpo­wiednią rezerwę w przyjętej prędkości powietrza.

Dotychczas nie wyjaśniono w pełni wszystkich zagadnień zwią­zanych ze zmianą wentylacji prądem wznoszącym na wentylację

prądem schodzącym.

181

rw

Należą do nich:

— zagadnienie bezpieczeństwa pracy, z uwagi na możliwość

T występowania metanu,

— zagadnienie walki z pożarami podziemnymi w przypadku

“ wentylacji prądem schodzącym,

— zagadnienie przewietrzania robót przygotowawczych,

— zagadnienie odstawy urobku ~y prądach zużytych w kopal­niach metanowych (trakcja elektryczna).

Przy wentylacji prądem wznoszącym metan po opuszczeniu

“ skal grawitacyjnie płynie ku górze, co ulatwia mu wznoszący prąd powietrza. Pomoc ruchu powietrza w odprowadzaniu metanu jest jednak tylko wtedy istotna, gdy ruch powietrza w przewodzie jest laminarny. W kopalniach występuje na ogół turbulentny prze— pływ powietrza, wobec tego metan zostaje porwany i zmieszany z masą powietrza. W przypadku zastosowania wentylacji prądem schodzącym można przyjąć, że mieszanie się metanu z przepły­wającym strumieniem powietrza będzie intensywniejsze ze wzglę­du na przeciwny kierunek przepływu powietrza w stosunku do kierunku grawitacyjnego wypływu metanu. Można więc liczyć się z dobrym wypłukiwaniem przodków z metanu przy wentylacji prądem schodzącym. Przy wentylacji prądem schodzącym odgazo­wanie strefy spękań i zawału w górnej części ściany będzie mniej­sze z uwagi na zmniejszenie się różnicy ciśnienia panującego w tej strefie. Zmiana natomiast ciśnienia barometryczneg-o na powierz­chni ze względu na występowanie dodatkowego wyciskania meta­nu do górnej części ściany będzie powiększała zagrożenie metano­we \V kopalniach przewietrzanych prądem schodzącym. W przy­padku eksploatacji pokładów stromych można spodziewać się przy wentylacji prądem schodzącym, że metan ze strefy spękań i za­wału przedostanie się łatwiej do prądu świeżego powietrza, a z nim do przodków. W przypadku pokładów słabo nachylonych zagroże­nie przodków ze strony metanu przy wentylacji prądem schodzą­cym nie będzie większe niż przy wentylacji prądem wznoszącym.

I

Odnośnie do zagrożenia pożarowego w kopalniach przewietrza­nych prądem schodzącym stwierdzić można, że zmiana sposobu wentylacji może spowodować zmniejszenie liczby pożarów w sta­rych zrobach przez stworzenie warunków utrudniających dopro­wadzenie powietrza do ognisk pożarów. Działanie depresji ognia jest -w tych warunkach niezgodne z działaniem depresji wentyla­tora i przyczynia się do samogas-zeriia pożaru. Inaczej będzie w przypadku -powstania pożarów z przyczyn zewnętrznych. Tu­taj należy się liczyć z możliwością odwrócenia się kierunku prze­pływu powietrza pod wpływem lokalnej, często znacznej depresji cieplnej pożaru. Dla zabezpieczenia się przed takim odwróceniem należaioby projektować wentylatory główne o znacznej depresji oraz opracowywać szczegółowo plany walki z pożarami.

182

Należy stwierdzić, że w warunkach wentylacji prądem scho­dzącym wycofywanie załóg przodkowych będzie bezpieczniejsze, natomiast załoga zatrudniona przy transporcie będzie więcej na­rażona na niebezpieczeństwo.

Zagadnienie przewietrzania robót przygotowawczych jest w warunkach zastosowania wentylacji prądem schodzącym trudne do rozwiązania, niemniej można przewidzieć doprowadzanie po­wietrza specjalnymi szybikami lub pochylniami z wyżej położo­nych poziomów. Wydaje się jednak, że dla tych robót niezbędne będzie stosowanie maszyn klimatyzacyjnych dla kondycjonowania powietrza. Odnośnie do transportu urobku drogami powietrza zu­żytego należy stwierdzić, że w kopalniach silnie metanowych nie będzie można zastosować trakcji elektrycznej, co może znacznie skoniphkowac transport urobku. Należy się liczyć z tym, że dro­gami transportowymi musi w ogólnej masie p-owietrza zużytego przepływać również w całości metan wydzielający się z węgla i otaczających skał.

W jednej z polskich kopalń o trudnych warunkach klimatycznych przeprowadzono próby ze zmianą wentylacji prądem wznoszącym na wen­tylację prądem schodzącym, w celu przekonania się, czy znane z literatury i teorii przesłanki dotyczące poprawy warunków klimatycznych zostaną osiągnięte czy też nie. Ponieważ był to pierwszy przypadek zastosowania w polskim górnictwie zmiany sposobu wentylacji, mający na celu wyłącz­nie poprawę warunków klimatycznych, przeto warto przytoczyć wyniki tej próby.

Warunki górniczo~geologiczne kopalni. Kopalnia ta eksploatuje pokłady

grupy siodłowej i brzeżnej systemami z podsadzką hydrauliczną i z zawa­łem na głębokości 650 m. Poziomem wentylacyjnym jest poziom 550 m.

Świeże powietrze doprowadzane jest na poziom 650 m szybem F, skąd po przepłynięciu przez przodki eksploatacyjne dochodzi do poziomu 550 m i pochylniami ~y pokładach dostaje się na poziom 450 m. Z poziomu 450 m powietrze płynie przekopem do szybu P₂, pod którym na dole zabudowany jest wentylator osiowy o depresji h 2360 Pa i wydajności 3200 m²/min. Wentylator ma połączenie z szybem P₁, umożliwiające w bardzo krótkim czasie odwrócenie wentylacji w całym rejonie szybu F. Połączenie to, jak również sam wentylator, zostały zaprojektowane z myślą o przeprowadze­niu prób zmiany sposobu wentylacji w całym polu szybu F (rys. 4.30).

W polu F warunki klimatyczne są niekorzystne. Temperatura w wielu przodkach przewietrzanych prądami opływowymi przekracza 28 ~C; osiąga nawet wartość 31 ⁰C przy wilgotności około 95 do 97%. Ten stan spowo- . dowany jest wyjątkowo wysoką temperaturą skał w tym rejonie, wynoszącą 31,5 ⁰C, a także niskim stopniem geotermicznym oraz małą ilością dostar-czanego do kopalni powietrza. Przyczyny podwyższenia temperatury skał w tym rejonie nie dało się na razie ustalić. Przy wentylacji prądem wzno­szącym przepływa przez całe pole F średnio 3260 m³ powietrza na minutę.

183

J.

Radykalne podniesienie tej ilości powietrza nastąpi z chwilą uruchomienia w szybie F₂ (będącym w głębieniu) wentylatora osiowego o wydajności oko­ło 12 000 m⁸/min. Do szybu P₂ podłączone są obecnie rejony wentYlacyjne pola P. W szybie tym pracuje wentylator odśrodkowy, który zasysa powie­trze zużyte z całego poła F (praca szeregowa z wentylatorem podziemnym) oraz kilku rejonów pola P.

Wydobycie osiągane z pola F wynosi obecnie 1360 do 1400 t.”d, przy

obsadzie 866 ludzi na dole. Wskaźniki wentylacyjne kształtują się \Y Z\ ~iąZ­ku z tym następująco:

— ilość powietrza na 1 tonę wydobycia wynosi 2,28 m²/tld,

— ilość powietrza na jednostkę wentylacyjną, przy maksymalnej obsa­dzie na jednej zmianie 490 ludzi, wynosi 6,53 m²/min i jednostkę

wentylacyjną.

Wielkości wskaźników, w porównaniu z innymi kopalniami, są w zasadzie w granicach normy, jednak .— jak wykazała praktyka — wielkości te są za małe w tej kopalni.

Przebieg prób. Po przygotowaniu w sieci wentylacyjnej tam wentyla­cyjnych w taki sposób, żeby mogły spełnić swoje zadanie tak przy normal­nym kierunku przeplywu, jak i przy odwróconym, dokonano zmiany kie­runku przepływu powietrza w całym polu F, przestawiając odpowiednio tamy na poziomie 450 m i powodując w rejonie szybów P₁ i P₂ zassanie powietrza świeżego z szybu P₁ oraz skierowując go przez wentylator na przekop poziomu 450 m i nim w kierunku pola F. W ten sposób dokonano potrzebnej rewersji, bez jakichkolwiek zmian w samej sieci wentylacyjnej. Powietrze świeże kierowano pochylniami z poziomu 450 m na poziom 550 m i dalej przekopami i chodnikami w pokładach do wyrobisk wybierkowych. Opisane próby przeprowadzono kilkakrotnie, a czas ich trwania wynosił od kilku godzin do kilku dni włącznie. W czasie prób mierzono w wyznaczo­nych punktach ilości przepływającego powietrza, wilgotność powietrza i jego temperaturę. Przy wentylacji prądem wznoszqcpm przepływało przez wentylator stale średnio V 3200 m²/min powietrza, przy zastosowaniu

natomiast wentylacji prądem schodzącym w przekopie wentylacyjnym po­ziomu 450 m, za wentylatorem płynęło V 2640 rn²/min.

Tak więc na skutek zmiany sposobu wentylacji zmniejszała się ilość dostarczanego do kopalni powietrza o 18%. Fakt ten należy przypisać du­żym stratom na tamach wentylacyjnych w rejonie szybów P₁ i P₂ na pozio­mie 450 m. Podobnie kształtuje się sytuacja w przodkach; przy stosowaniu wentylacji prądem wznoszącym do rejonów wydobywczych płynie 76% cal­kowitej ilości powietrza płynącego przez pole F. Przy wentylacji prądem schodzącym tylko 51% powietrza świeżego dopływa do tych samych rejo-now. Zwiększenie strat powietrza przy wentylacji prądem schodzącym jest spowodowane występowaniem większych jego ucieczek w wyrobiskach ota­mowanych łączących świeży i zużyty prąd powietrza.

Wyniki prób i wnioski. Jak widać z zestawienia podanego w tabl. 4.6,

ilości powietrza xy przodkach nie są duże, a przy wentylacji prądem scho­185

.“

Tablica 4.6. Porównanie ilości powietrza świeżego doprowadzanego do rejonu pola F przy systemach wentylacji wznoszącej i schodzącej

“ Ilość powietrza wlotowego Stosunek procento­

I m³jmin wy ilości powietrza

Oddział Pokład przy wentylacji
wentylacja wentylacja I schodzącej do wzno­

wznosząca schodząca szącej

XIV 617 100 60 60
Xli 615 880 550 60,2
XIII 615 120 65 54,1
Xl 504/507 580 410 70,7
XIII 617 I 200 80 40
XII 510 550 200 36,3

Razem 243(1 1365 51

dzącym nawet bardzo małe. Pomimo zmniejszenia się ilości powietrza do­starczanego do kopalni i rejonów, warunki klimatyczne uległy na ogół nie­znacznej poprawie (tabl. 4.7), a mianowicie:

1. Oddział XII pokład 615, wybieranie zabierkami, pokład cienki, po­chylnie transportowe dobrze otamowane, stosunkowo duże ilości przepływającego powietrza tak przy jednym, jak i przy drugim spo­sobie przewietrzania. Przy zmianie wentylacji obniżyły się tempe­ratury powietrza mierzone termometrem suchym i wilgotnym oraz zmalała wilgotność względna.

Tablica 4.7. Zestawienie wyaików pomiarów temperatury i wilgotności dokonanych przy

186

XIII

XIV

615

617

617

15 )
16 I
17 I.
18 zabierka

71

7a J

~

ł ząbi~rka

14

77 I . .
76 sciana
80 J

~ } ściana

Wyrobisko

14

15

16

17

9

10

4

5

6

7

góra

dół

góra dół

góra

dół

I

I

Punkt

XI 507

XII 510

615 (

“..

2. W oddziale XIII, w pokładzie 617, nastąpiła również w ścianie wy.

raźna poprawa warunków klimatycznych, mimo znacznego zmniej-

szenia w niej ilości powietrza (40%).

3. W oddziale XI (pokładach 504 I 507) wybieranych systemem janko­wickim zaobserwowano właściwie tylko spadek wilgotności; ilości

doprowadzanego tu powietrza są dość duże, ale następuje znaczne rozszczepienie prądów wewnątrz rejonu, co jest zasadniczą przy-czyną złych warunków klimatycznych.

4. W oddziale XII w pokładzie 510, wybieranym systemem jankowic-kim, nastąpił znaczny spadek ilości przepływającego powietrza (36,3%), mimo to zaobserwowano obniżenie się jego wilgotności względnej i częściowo temperatury powietrza mierzonej termome-trem wilgotnym.

5. W oddziale XII w pokładzie 615, wybieranym systemem ścianowym warunki klimatyczne tak przy jednym, jak i przy drugim sposobie przewietrzania są złe. Drogi wentylacyjne świeżego powietrza są bardzo długie, a ilości powietrza zdecydowanie za male. Wyraźnego

wpływu zmiany sposobu wentylacji na warunki klimatyczne tu nie zaobserwowano, nastąpiło jednak pewne pogorszenie warunków.

6. W oddziale XIV w pokładzie 617 stwierdzono wyraźne pogorszenie się warunków klimatycznych przy zmianie wentylacji prądem wzno­szącym na wentylację prądem schodzącym.

próbie Wentylacji schodzącej i wznoszącej w wyrobiskach wybierkowych

Temperatura mierzona Temperatura mierzona Wilgotność

termometrem suchym termometrem wilgotnym względna

przy wentylacji, ~C “ przy wentylacji, ~C O

wznoszącej schodzącej wznoszącej I schodzącęj
“ Ą I ~“ ~“ ~“
25,4 28,0 1 25,0 27,2 1 96 94
26,4 27,4 I 26,0 25,2 97 . 84
28,4 26,0 27,8 25,2 I ~
27,8 27,8 27,6 26,8 98 92
25,8 26,4 25,2 24,2 95 85
25,0 26,0 24,6 I 24,8 95 90

29,8 ; 25,0 28,2 I 21,0 88 71
28,6 24,6 27,4 23,8 92 92
29,6 . 24,6 28,8 23,8 95 92
29,4 25,2 28,4 24,0 92 92

31,6 I 30,0 30,6 . 28,8 93 92
29,2 33,2 27,8 31,4 89 94
31,2 27,2 “ 30,6 25,4 95 86
“ 29,4 30,0 28,6 28,8 ~2 92

29,0 28,8 . 27,2 25,2 ; 86 75

26,0 29,4 24,6 27,8 90 I 88

187

Tak więc na ogólną liczbę sześciu obserwowanych rejonów wentyła­cyjnyuh w dwóch nastąpiła wyraźna poprawa warunków klimatycznych,

w dwoch zaobserwowano spadek wilgotności i temperatury mierzonej ter-

. “ momelrern wilgotnym, co można uznać za objaw wróżący dalszą poprawę warunków klimatycznych. W pozostałych rejonach poprawy nie zaobserwo­wano, nawet przeciwnie, w oddziale XIV, pokł. 617, i oddziale XIII, pokł. 615, rtwierdzono pogorszenie się warunków klimatycznych.

W trakcie przeprowadzania prób ze zmianą sposobu wentylacji zaobser­wowano wyraźne osuszenie zwykle wilgotnych dróg wentylacyjnych na poziomach 550 I 450 m, zawilżenie zaś wszystkich dróg wentylacyjnych po­ziomu 650 m.

Na podstawie przeprowadzonych prób stwierdzono co następuje:

4

— Doświadczeniem objęto zbyt dużą część kopalni, wskutek czego nie zdołano zaobserwować szeregu zjawisk, które mogłyby ułatwić wy­ciągnięcie właściwych wniosków.

— Pomimo krótkiego czasu, w którym dokonywano rewersji, stwier­dzono, że temperatury powietrza w przodkach obniżyły się. Szcze­gólnie wyraźnie obniżyła się wilgotność powietrza, pomimo, że ilość powietrza przepływającego przez rejony przy wentylacji prądem schodzącym była znacznie mniejsza.

— Powietrze dopływające do przodków było nie zapylone.

— Bardzo wyraźnie wzrosła wilgotność powietrza na poziomie 650 m; tym samym zawilżeniu uległa obudowa.

— Stan izolacji urządzeń elektrycznych na poziomie 650 m zaczął wy­kazywać niepokojące odchylenia od dozwolonych normami wielkości,

co było jednym z powodów przerwania prób.

—- Temperatura powietrza i wilgotności w podszybiu poziomu 650 m była wysoka, załoga wracając pod szyb znajdowała się przez cały czas w zużytym prądzie powietrza. Różnice temperatur dochodziły

do 50 ⁰C (prób dokonywano w okresie zimy). Ponieważ stwierdzono ł
duże niezadowolenie załogi z takiego stanu rzeczy, wstrzymano tego

typu doświadczenia.

Przeprowadzone doświadczenia potwierdzają w zasadzie sku­teczność stosowania wentylacji prądem schodzącym dla poprawy

warunków klimatycznych.

Poprawę warunków klimatycznych w kopalniach osiąga się też “

często dzięki skróceniu dróg przepływu powietrza świeżego, co jest jednak połączone zwykle z dużymi nakładami inwestycyjny­ni. Eliminowanie z sieci wentylacyjnej dróg, w których przepły­wa mała ilość powietrza z jednoczesnym zwiększeniem ilości i pręd­kości powietrza świeżego na pozostałych drogach daje też “dobre rezultaty. Na przykład w jednej z kopalń w Afryce uzyskano na poziomie 1800 ni powietrze o temperaturze niższej o 6 K, na sku­tek skierowania go na ten poziom przez jeden szyb wdechowy, a nie jak poprzednio przez trzy szyby (większa prędkość powie­trza w szybie oraz zmniejszenie powierzchni ogrzewczej).

188

)

Tak więc na ogólną liczbę sześciu obserwowanych rejonów wentyla­cyjnych w dwóch nastąpiła wyraźna poprawa warunków klimatycznych, w dwoch zaobserwowano spadek wilgotności i temperatury mierzonej ter­mometrem wilgotnym, co można uznać za objaw wróżący dalszą poprawę warunków klimatycznych. W pozostałych rejonach poprawy nie zaobserwo-wanu, a nawet przeciwnie, w oddziale XIV, pokł. 617, I oddziale XIII, pokl. 61~, ~twierdzono pogorszenie się warunków klimatycznych.

W trakcie przeprowadzania prób ze zmianą sposobu wentylacji zaobser­wowano wyraźne osuszenie zwykle wilgotnych dróg wentylacyjnych na poziomach 550 i 450 m, zawilżenie zaś wszystkich dróg wentylacyjnych po­ziom “ 650 m.

Na podstawie przeprowadzonych prób stwierdzono co następuje:

— Doświadczeniem objęto zbyt dużą część kopalni, wskutek czego nie zdołano zaobserwować szeregu zjawisk, które mogłyby ułatwić wy­ciągnięcie właściwych wniosków.

— Pomimo krótkiego czasu, w którym dokonywano rewersji, stwier­dzono, że temperatury powietrza w przodkach obniżyły się. Szcze­gólnie wyraźnie obniżyła się wilgotność powietrza, pomimo, że ilość powietrza przepływającego przez rejony przy wentylacji prądem schodzącym była znacznie mniejsza.

— Powietrze dopływające do przodków było nie zapylone.

— Bardzo wyraźnie wzrosła wilgotność powietrza na poziomie 650 m; “tym samym zawilżeniu uległa obudowa.

— Stan izolacji urządzeń elektrycznych na poziomie 650 m zaczął wy­kazywać niepokojące odchylenia od dozwolonych normami wielkości,

co było jednym z powodów przerwania prób.

—-- Temperatura powietrza i wilgotności w podszybiu poziomu 650 m była wysoka, załoga wracając pod szyb znajdowała się przez cały czas w zużytym prądzie powietrza. Różnice temperatur dochodziły

do 50 ⁰C (prób dokonywano w okresie zimy). Ponieważ stwierdzono “

duże niezadowolenie załogi z takiego stanu rzeczy, wstrzymano tego typu doświadczenia.

Przeprowadzone doświadczenia potwierdzają w zasadzie sku­teczność stosowania wentylacji prądem schodzącym dla poprawy

warunków klimatycznych.

Poprawę warunków klimatycznych w kopalniach osiąga się też często dzięki skróceniu dróg przepływu powietrza świeżego, co jest jednak połączone zwykle z dużymi nakładami inwestycyjny­mi. Eliminowanie z sieci wentylacyjnej dróg, w których przepły­wa mała ilość powietrza z jednoczesnym zwiększeniem ilości i pręd­kości powietrza świeżego na pozostałych drogach daje też dobre rezultaty. Na przykład w jednej z kopalń w Afryce uzyskano na poziomie 1800 ni powietrze o temperaturze niższej o 6 K, na sku­tek skierowania go na ten poziom przez jeden szyb wdechowy, a nie jak poprzednio przez trzy szyby (większa prędkość powie­trza w szybie oraz zmniejszenie powierzchni ogrzewczej).

188

Znaczny wpływ na poprawę warunków klimatycznych w ko­palniach ma skierowanie urobku drogami wentylacyjnymi lub

specjalnie do tego celu wykonanymi chodnikami i pochylniami.

Obowiązujące przepisy w zasadzie zabraniają jednak odstawy urobku drogami wentylacyjnymi, ale należy się liczyć ze zmia­ną tych przepisów. W projektach eksploatacyjnych należy więc przewidywać odstawę urobku drogami wentylacyjnymi, bądź spe­cjalnymi drogami przewozowymi, doprowadzając tym samym po-

wietrze świeże wprost do przodków. Takie rozwiązanie transportu

urobku eliminuje jednocześnie trzy źródła podwyższenia tempe­ratur powietrza w kopalni, a mianowicie ciepło:

— wytwarzane w procesach utleniania,

— wytwarzane przez pracujące maszyny,

— oddawane powietrzu przez urobek.

Niezależnie od efektów cieplnych, rozwiązanie takie pozwoli na zwiększenie prędkości powietrza na drogach przepływu świe­żego powietrza oraz zmniejszy zapylenie na drogach przewozo­wych przez uzgodnienie kierunku przepływu strugi wydobycia z kierunkiem przepływu powietrza. Stopień zagrożenia poża­rowego, ze względu na skierowanie dymów wprost na szyb wydechowy z pominięciem przodków, również ulega zmniejsze­niu.

Dalej podano trzy przykłady rozcięcia pola górniczego, które spełniają podane poprzednio warunki. Projekt odstawy (rys. 4.31b) wymaga mniej robót przygotowawczych od podanego na rys. 4.31a oraz powoduje zwiększenie prędkości przepływu powietrza na odcinku od chodnika przewozowego do chodnika taśmowego,

co w konsekwencji zmniejsza ogrzanie się powietrza na tej dro­dze. Wadą sposobu podanego na rys. 4.3 lb jest konieczność bu­Transport materiałów w obu podanych przykładach można pro-dowy i następnie utrzymanie pomostów nad pochylnią taśmową. wadzić, zależnie od warunków lokalnych, chodnikami wentylacyj­nymi równolegle z drogami odstawy urobku albo chodnikami pod-ścianowymi.

W przypadku prowadzenia ęksploatacji do pela i przy założe­niu, że ze względu na niemożność utrzymania drogi transportu w chodniku wentylacyjnym, utrzymywanym obustronnie w za-wale, proponuje się powrót do rozcinania pola dwoma równole­głymi chodnikami, jak to podano na rys. 4.31c. System eksploa­tacji do pola jest niekorzystny z punktu widzenia wentylacyjnego, niemniej jednak, ze względów techniczno-górniczych, musi być

“ często stosowany.

Wydaje się, że przy rozcięciu pola sposobem przedstawionym

na rys. 4.31c powinna nastąpić poprawa warunków klimatycznych

w ścianach prowadzonych do pola.

190

Wadą przedstawionego sposobu jest:

— utrudniona odstawa urobku z chodnika doprowadzającego powietrze do ściany, połączona z koniecznością instalowa­nia dodatkowego napędu,

— periodyczne trudności powstające przy przechodzeniu fron­tern ściany przez stare przecinki wentylacyjne w górnej

części ściany.

Podane przykłady nie wyczerpują oczywiście zagadnienia. Nie ulega jednak wątpliwości, że zastosowanie przedstawionych lub podobnych sposobów odstawy urobku, połączone z przeprowadze­niem zmian w wentylacji wyrobisk, umożliwi znaczne poprawie­nie warunków klimatycznych w istniejących przodkach oraz umożliwi wydobywanie węgla z głębszych poziomów bez koniecz­fl0~Ci stosowania maszyn klimatyzacyjnych.

Zmiana systemu przewietrzania ze wznoszącego •na schodzący w rejonie ścian prowadzonych na dużych głębokościach stała się w ostatnich latach skutecznym środkiem poprawy warunków kli­matycznych w tych ścianach. Ten system przewietrzania wyniaga jednak jeszcze zatwierdzania w urzędach górniczych, które wy­dają zezwolenia na zmianę systemu przewietrzania po dokonaniu analizy podanych we wniosku kopalni sposobów zabezpieczenia rejonu na wypadek pożaru.

Wiele kopalń węgla na ~ląsku korzysta z takich zezwoleń

i skutecznie popra\yia warunki klimatyczne w ścianach.

Przy przewietrzaniu przodków korytarzowych zmiana syste­mu wentylacji z ssącej na tłoczącą lub odwrotnie może również spowodować istotne zmiany w warunkach klimatycznych, jakie będą w przodkach. Zależy to w głównej mierze od temperatury skał oraz od ich przewodności cieplnej. Dobre rezultaty uzyskuje się też stosując wentylację kombinowaną z częściową recyrkula­cją powietrza. System ten nadaje się dla kopalń niemetanowych lub słabo metanowych. Jego idea polega na stosowaniu wentylacji tłoczącej, ale z zastosowaniem dwóch różnych lutniociągów i dwóch wentylatorów. Pierwszy wentylator wtłacza około 600 do 1000 m³/niin powietrza do przodku na odległość około 100 ni od jego czoła lutniociągiem o średnicy 1000 nim. Drugi wentylator pracuje w lutniociągu o średnicy 600 nim, który jest zabudowany na zakładkę z lutniociągiem o średnicy 1000 mm. Lutniociągiem tym podaje się do przodku zwykle tylko 1J3 ilości powietrza do­starczanego lutniociągiem głównym. Na rys. 5.21 pokazano ten sposób przewietrzania, współpracujący z układem klimatyzacyj­nym. Należy nadmienić, że ten system przewietrzania jest często stosowany (patrz rozdział 5) szczególnie wtedy, gdy stosuje się właśnie przodkowe maszyny klimatyzacyjne. O tym, w jakim stopniu można wpłynąć na poprawę warunków klimatycznych

191

/bić powietrza, m}”mśh

~ c,,.-,

— ~ “'

w przodkach przewietrzanych odrębnie, dzięki stosowanki opisa­nych w tym rozdziale metod, należy każdorazowo przekonać sie w oparciu o obliczenia prognostyczne, których tok omówiono w rozdziale 3.

Próby izolowania lutni lub ociosów wyrobisk korytarzowycb.

“ dokonywane w celu zmniejszenia przenikania ciepła do powietrza, nie znalazły do tej pory praktycznych zastosowań głównie z uwagi na koszty i nietrwałość izolacji. Niemniej problem ten jest ciągle aktualny i jest przedmiotem licznych prac naukowo-badawczych w wielu krajach.

4.8. ZMIANA RODZAJU ENERGII ORAZ MOCY MASZYN I URZĄDZEŃ GÓRNICZYCH

W rozdziale 3.1.4. omówiono szczegółowo wpływ, jaki na pod­wyższenie temperatury powietrza w wyrobiskach mają pracujące

w tych wyrobiskach maszyny.

Hermans [99] podaje diagram (rys. 4.32), z którego można od-

czytać wzrost temperatury powietrza w zależności od zainstalo­wanej mocy (w kW) oraz ilości przepływającego powietrza.

I

r75

I

Rys. 4.32. Ogrzewanie powie­trza spowodowane przemianą energii elektrycznej [991

Skutki ogrzania powietrza kopalnianego przez pracujące urza­dzenia elektryczne są, jak widać z rys. 4.32, wyraźne. Okazuje

I

się, że zainstalowanie 100 kW w rejonie wentylacyjnym o prze­pływie powietrza równym 500 m~Jmin powoduje ogrzanie powie­trza o 4 K.

W głębokich kopalniach węgla w Belgii, o trudnych warunkach

klimatycznych, wszystkie rozdzielnie elektryczne są przesunięte

l92~

. — — ~ ————————————————— ——————~ — — —— —————~~——

to

Wzrost temperatury, “G

I

z rejonu szybów w kierunku pól eksploatacyjnych, dzięki czu~m~t zmniejszono bezpośrednie straty energii prowadzonej przew~~da-­mi. Straty te są, jak wiadomo, zależne od natężenia prądu w prze­wodach. Wzrost natężenia powoduje wzrost strat; jeżeli xyię~ wzrost ten wystąpi tylko na odcinku pomiędzy rozdzielnią a sil-

flikiem, to straty będą małe, tym niniejsze, im krótsze będą prze­wody, w których natężenie prądu jest większe. Wszystkie napędy elektryczne przeznaczone do pracy w podziemiach kopalń pro-­jektuje się o znacznie większej mocy niż potrzeba ze względu na ich przewidywane obciążenie; takie projektowanie gwarantuje niskie straty cieplne w okresach chwilowego przeciążenia silni­ków.

Jest rzeczą oczywistą, że zmiana energii elektrycznej na pneu­matyczną spowoduje znaczne poprawienie się warunków klima­tycznych w rejonie stosowania maszyn; trudność polega na tym że ze względów ekonomicznych jest to mało realne. To samo do­tyczy zmiany trakcji spalinowej na elektryczną w kopalniach rud. Niemuiiej należy pamiętać o tym, że rodzaj stosowanej energii determinuje warunki klimatyczne i fakt ten należy brać pod uwagę przy analizie możliwości poprawy warunków klimatycz­nych w przodkach. Duże rezerwy tkwią również w doborze mocy urządzeń pracujących .w przodkach. Chodzi o to, by moc silników była na tyle duża, aby w okresie ich rozruchu nie następowały przeciążenia cieplne.

4.9. ORGANIZACJA PRACY W WYROBISKACH PROWADZONYCH NA ZNACZNYCH

GŁĘBOKOSCIACH

Często spotyka się w kopalniach głębokich takie sytuacje. że warunki klimatyczne są trudne, miano zastosowania wszystkich dostępnych środków technicznych dla- ich poprawy. Stosowanie chłodzenia powietrza za pomocą maszyn jest opóźnione albo nie może być zastosowane (brak sprzętu). Można wtedy starać się

o to, by ludziom tani zatrudnionym ulżyć w wykonywanych przez “ nich czynnościach dzięki zmianie narzędzi pracy i organizacji

pracy. Jest to zresztą generalna zasada postępowania słuszna dla każdego przypadku, w którym zachodzi konieczność wykonywa­nia pracy w trudnych warunkach klimatycznych.

Zagadnienie wyboru właściwego systemu eksploatacji z u­względnieniem przewidywanych trudnych warunków klimatycz­nych zostało już w zasadzie naświetlone. Sposób organizacji wy-

-dobycia w samym przodku ma jednak również znaczenie, co w szczególności wyraźnie widać w głębokich kopalniach węgla w Belgii. ~ciany są tam zazwyczaj prowadzone do pola z pełną

n Kitmatyzacja kopalń 193

mechanizacją urabiania. Jako maszyny urabiające stosuje się stru­gi szybkobieżne typu Westfalia-Liinen lub kombajny bębnowe typu Anderton. Przekładkę i roboty rabunkowe prowadzi się

- “ systematycznie podczas urabiania węgla. W efekcie przekrój po­-
przeczny otwarcia ściany jest stale jednakowy, co ma znaczny
\ypływ na ustabilizowanie się w ścianach tak prędkości przeply­

\yającego powietrza, jak i jego wydatków. Niezależnie od wspom­nianych efektów, uzyskiwanych dzięki właściwej organizacji pra­cy, zaobserwowano, że różnice między temperaturami powietrza płynącego polem roboczym a poleni obudowy (2. polem roboczym) są często duże, ale w tym przypadku w polu roboczym 1. nie pra­cują ludzie. Fakt ten można zaobserwować (nawet bez dokony­wania pomiarów) we wszystkich ścianach prowadzonych poniżej

1000 n-i głębokości w Zagłębiu Campine w Belgii. Autor dokonał

{

kilku pomiarów w kopalniach belgijskich w celu uzyskania po­twierdzenia poczynionych w czasie objazdów obserwacji.

Dla dokhidnego zobrazowania przeprowadzonych pomiarów przytacza się wyniki uzyskane w czasie obserwacji ściany nr 472 w kopalni Andrć Dumont. Długość ściany wynosiła 160 m, wysokość 1,3 m, urabianie stru­giem szybkobieżnym typu Westfalja-Li.tnen. Pomiarów dokonywano do­kładnie co 10 m ściany w czasie zmiany wydobywczej. Przekrój ściany (wolny od przepływu powietrza) wynosi 4,2 do 5 ni². W odległości 17 -m od ściany nad przenośnikiem pancernym umieszczona była chłodziarka typu Staefa o parametrach:

ilość powietrza przetłaczana przez chłodziarkę, m⁵/s 10,45
temperatura wlotowa:
t~, C 28

tw,oC 24

temperatura wylotowa;

ts, ⁰C 158

tw,cC 15

Różnica entalpii właściwej /Ai = 6,66—3,89 = 2,77 kJlkg (z tablic), a ilość

ciepła odebranego powietrzu

= 10,45”l,2•3600.2,76 = 1248470 kJ/h

Wydatek wody chłodzącej wynosił 60 m³/h, różnica temperatur wody chło­ązącej dolotowej i wylotowej około 6,6 K. Ilość powietrza przepływającego chodnikiem transportowym była nieco większa od ilości chłodzonej w chlo-. dziarce.

W tablicy 4.8 zestawiono wyniki pomiarów temperatur powietrza mie­rzonych psychrometrami i prędkości powietrza, mierzonych anemometrami zwykłymi. Na rys. 4.33 wykreślono krzywe temperatur mierzonych termo­metrem suchym t~ i wilgotnym t,,~ w obu połach ściany w zależności od długości ściany.

194

Tablica 4.8. Zestawienie wyników pomiarów temperatur i prędkości powietrza przc-prowadzonych w ścianie nr 472

1. pole roboc7e 2. pole robocze Prędkość pox~i~4;za

(Z maszyną ura- (obudoy~y) mis

biającą) __________

temperatura temperatura
Lp. Określenie miejsca mierzona mierzona 1. pole ~

termometrem termometrem robocze

pomiaru _________ - robocze

su- wilgot- su- wilgot- z maszyną (obwie­

chym nym chym nym urabia- -

I t, jącą)

~ ~C ~C C _ ___

1 Wlot do ściany*) .. 19,0 17,3 17 15,5
2 lOmwscłanłe.... 20,5 18,2 17,5 16,3 1,7
3 20 m w scianie.... 21,2 19,2 19 17 1,8
4 30 m w scianłe.... 22,8 21 20,7 18 1,88 “
5 40mwscianie.... 24,5 23 21,5 18. 2
6 50 m w scianie.... 26 23,6 - 22,5 19,~ 2,12
7 60 m w scianie.... 27,7 25 23,5 20,; 2,1
8 70 m w sciame.... 29 26 24,3 21, 2
9 80 m w scianłe.... 30 27,2 25,5 22, 1,7

4 -;

10 90 m w scianie.... 31,2 27,8 26,6 23 1,6 - --
11 100 m w scianie.... 33 28,9 27,5 24,. 1,54
12 110 m w sclanle. . . 34,6 29,4 28,7 25, 1,56

13 120 m w scianle.... 35 30 29,6 26. 1,48
14 130 m w scianłe.... 36 30,8 31 27, 1,3
15 140 m w scianłe.. . . 36,4 31,4 33 28. 1,2
“ 16 150 tu w scianle.... 37,2 32,5 33,5 29, 1,3
17 l6omwylotześcianY 38 33 35 30 1,08

~) W chodniku przewozowym temperatura w 2. polu (obudowy) wynosiła przed chlo­dziarką t, = 28~C, t,~ 24W, a za chłodziarką odpowiednio 16 i 25,2W.

Z analizy wykresu wynika, że w czasie przepływu przez 160-

-metrowy odcinek ściany powietrze w ilości około 700 m³jmin ogrzało się w polu obudowy z 17,5 do 35 ⁰C, czyli -o 17,5 K, a w polu z maszyną urabiającą z 19 do 38 ⁰C, czyli o 19 K. Róż­nice temperatur w wymienionych polach są miejscami tak znacz­ne, że odczuwa się je bez użycia przyrządów pomiarowych.

Wpływ temperatury urobku i świeżo obnażonej płaszczyzny pokładu na temperaturę przepływającego ścianą powietrza jest więc nader wyraźny. Należy spodziewać się, że przy prowadze­niu ściany od pola, dzięki całkowitemu wyeliminowaniu strat, temperatury jego w obu polach będą się mniej różniły od siebie niż przy systemie eksploatacji do pola. Jak jednak przedstawiały­by się warunki klimatyczne w polu roboczym (obudowy) w po­pównaniu do stwierdzanych przy systemie eksploatacji do pola. trudno jest przewidzieć. Wymaga to przeprowadzenia odpowied­nich obserwacji i pomiarów. Na rys. 4.34 pokazano dwie krzywe obrazujące warunki klimatyczne ~w obu polach ściany określone

195

-i

- ~- 38~

~38-

P

- I “ “

--I 32 -~

30

-“

s-28

O

24 “

22

20 I

—“

18 -

I “

“-

O -~

~-

•u o.~,

Oto gosń salon y,m

O

Rys. 4.33. Krzywe charakteryzujące wzrost temperatury mierzonej termometrem suchym t₈ I wilgotnym t,~, wzdłuż frontu ściany w kopalni Andrć Dumont (Belgia)

— t~ W palu wrębowym, 1” — t,,, W polu wrębowym, 2 — t, W polu obu­dowy, 2” — t~ W polu obudowy

normami belgijskimi, czyli pojęciem belgijskiej temperatury efek­tywnej t~. Krzywe wykreślono na podstawie -danych zawartych “w tabl. 4.9 uzyskanych z przeliczenia temperatury podanych w tabl. 4.8 wzorem

tBTE = 0,9 t,,,,+0,l t₈

196

!“

7

!

7

7

“

J

-“

-A

/

!“

“

Y

/

Y—

I

-2

9ran~ta dezwo”ono prz~płsam:

C -~

C

0”

I

0~ I

2

U

co

E

co

20

10 30 50 7~J 20 110 130 150

-~: .~
“-“

Dt4gośń 8cian~”,m

-~ ~-~“

Rys. 4.34. Krzywe efektywnej temperatury belgijskiej w ścianie ko­palni Andrć Dumont (Belgia)

I — efektywna temperatura belgijska w polu wrębowym, 2 — efektywna tem­peratura belgijska w polu obudowy

gdzie tByE oznacza belgijską temperaturę efektywną (graniczną

dla tej kopalni).

Z rysunku 4.34 widać, że w 2. polu roboczym (obudowy) wa­runki klimatyczne prawie na całej ścianie mieszczą się w grani­cach dopuszczalnych przepisami. Natomiast w 1. polu roboczym

na odcinku 110 do 120 m ściany dopuszczalna granica zostaje przekroczona. Podane wyniki obserwacji świadczą dobitnie o ce­lowości pełnej mechanizacji urabiania w warunkach klimatycz­nie trudnych. Przy zastosowaniu pełnej -mechanizacji urabiania

197

—Tablica 4.9. Zestawienie wyników obliczeń wartości belgijskiej temperatury efektywnej

¹CTT w ścianie

Określenie miejsca pomiaru

Wlot do ściany*)

10 m w ścianie

20 m w ścianic

30 m w ścianie

40 m w ścianie

50 m w ścianie

60 m w ścianie

70 m w ścianie

80 m w ścianie

90 m w ścianie

100 m w ścianie

110 m w ścianie

120 ni w ścianie

130 m w ścianie

140 m w ścianie

150 m w ścianie

160 m w ścianie

1. pole rO- 2. pole ro­bocze (z ma- bocze (obu­szyną urabia- dowy)

ją2ą)

tBTE C tBTE C

17,5 15,6
18,4 16,4
19,4 17,5
21,2 18,3
23,1 19,0
23,8 19,5
25,3 20,8
23,3 21,7
27,5 22,7
28,1 24,3
29,3 24,6
29,9 25,6
30,5 26,6
31,3 27,6
31,9 28,9
33,0 29,7
33,5 30,5

Uwagi

przekrocze­I Ł nic granicy

dozwolonej J przepisami

*) W chodniku przewozowym temperatura w 2. polu roboczym wynosiła: przed chło­dziarką 24,2⁰C, za chłodziarką 15,1~C.

znacznie zmniejsza się intensywność pracy ludzi, a miejsce pracy ludzi przesuwa się w kierunku zawału, co ma duże znaczenie ze względu na bezpieczeńst\yo pracy, jak i na poprawę warunków klimatycznych.

Naczelną zasadą przy ustalaniu organizacji pracy dla wybra­nego systemu eksploatacji powinno być szybkie atakowanie ca­lizny przy użyciu maszyn, z jednoczesnym zmniejszaniem udzia­łu pracy fizycznej ludzi zatrudnionych w ścianach. Przez to ostat­nie rozumie się zastosowanie obudowy kroczącej lub wczesnopod­porowej, której przestawienie albo ustawienie wymaga dużego wysiłku. W przypadkach, w których muszą być wykonywane pew­ne czynności ręcznie, należy ustalać sposób ich wykonywania, biorąc pod uwagę możliwość dopuszczenia częstych przerw w pra­cy dla odpoczynku.

Specjaliści z dziedziny ochrony i fizjologii pracy są zdania, że długość i częstotliwość przerw w pracy wykonywanej w trud­nych warunkach klimatycznych jest czynnikiem, który zabezpie­

cza w pewnym stopniu organizm człowieka przed niebezpieczeń­-
“ stwem udaru cieplnego. Dla przykładu podaje się jedną z now­-
szych norm klimatycznych obowiązujących w RFN w głębokich
kopalniach soli p-otasowych w okręgu Wera. Norma ta jest nastę­

198

Lp.

-ł

2

-)

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

pująca: jeżeli wilgotność właściwa X mieści się w granicach od 7 do 10 g/kg (co przeważńie występuje w kopalniach głębokich soli), to:

l) przy temperaturach -powietrza 28 do 37 ⁰C można pracować 5 h, przy czym całkowity czas pracy może wynosić 7,5 h,

ale w tym czasie musi być 5 przerw -po 30 mm,

2) przy temperaturach powietrza od 38 do 46 ⁰C efektywny czas pracy ograniczony zostaje do 4,5 h, przy czym przerwy wydłużone zostają do 45 mm, a łączny czas pracy z przer­wami wynosi również 7,5 h,

3) przy temperaturach powietrza od 47 do 55 ⁰C czas pracy efektywnej nie może przekraczać 4 h, a przerwy wydłuża się do 60 mm, przy czym łączny czas pracy może wynosić 7,5 h.

Normę RFN przytoczono tu nie po to, aby osłabić nasze dzia­łanie zmierzające do zapewnienia dobrych warunków pracy w ko­palniach, ale po to, by wykazać, jakimi drogami szuka się dziś

w świecie możliwości eksploatowania złóż soli zalegających na

głębokościach 1000 i więcej metrów.

Gdy wszystkie rozpatrywane w tym rozdziale możliwości techniczne, służące do poprawy warunków klimatycznych na dole, zostaną wyczerpane nie dając dostatecznego efektu, wtedy dopiero technicznie i ekonomicznie uzasadnione będzie wprowadzenie w kopalniach specjalnych maszyn klimatyzacyjnych. Warto jednak podkreślić, że przedwczesne wprowadzenie maszyn klimatyzacyj nych mija się z celem i pod względem ekonomicznym jest nieuza­sadnione.

Jak już wspomniano w rozdziale 3, dzięki temu, że dzisiaj możliwości stosowania ETO dla potrzeb wentylacji i klimatyzacji są praktycznie nieograniczone, a metody prognozowania warun­ków klimatycznych w prądach opływowych i w wyrobiskach prze­wietrzanych odrębnie są coraz to bardziej dokładne, można postu­lować, by wszystkie próby poprawy warunków klimatycznych w przodkach poprzedzić wstępnymi przeliczeniami. Postępowanie takie może często doprowadzić do tego, że konieczność wprowa­“ dzania maszyn klimatycznych dla poprawy warunków w kopal­niach zostanie dostrzeżona wcześniej i tym samym uniknie się pracy w warunkach niebezpiecznych dla zdrowia. Alternatywne przeliczenie możliwości przewietrzania przodków powinno wyka­zać też, czy możliwości techniczne, jakie pozostają do dyspozycji, wystarczą na to, by złe warunki klimatyczne poprawić o tyle, by praca w nich nie była uciążliwa w całym okresie eksploatacji.

Trzeba wyraźnie stwierdzić, że właśnie możliwość przeprowa­dzenia obliczeń dotyczących prognozowania warunków klimatycz­nych w przodkach w sposób względnie prosty umożliwiła w prak­199

I

tyce skuteczną walkę o ich poprawę. Zapewnienie w kopalniach dobrych lub bardzo dobrych warunków pracy jest nakazem chwili, wynikającym między innymi z tego względu, że na całym świe­cie, a także w Polsce obserwuje się spadek zainteresowania gór­nictwem i co się z tym wiąże — duże trudności z naborem do pracy \V górnictwie.

Chcąc rozwijać górnictwo, trzeba mu zabezpieczyć stały do­pływ załóg. Załogi te trzeba zachęcać nie tylko względami ma­~erialnymi, ale też i oferowanymi warunkami pracy. Złoża, które eksploatujemy, zalegają coraz głębiej, koncentracja I mechaniza­cja produkcji powoduje coraz większe trudności w dziedzinie utrzymywania poprawnych warunków klimatycznych w przod­kach i wprowadzenie na szeroką skalę do górnictwa maszyn kli­matyzacyjnych dla poprawy warunków klimatycznych jest ko-­nieczne. Technologia ochładzania i osuszania powietrza w kopal­niach stanowi nowe, ale w znacznym stopniu opanowane zagad­nienia.

-- ~-~--~

—- ~ - . —--