Větrání

Komín meteorologické pece na zásobování dolu čerstvým počasím (povětrnostní komín Buchholz )

Větrání nebo větrání dolu je pojem z těžebního průmyslu obecně pro technická opatření pro zásobování dolů čerstvým vzduchem. Zákon vyžaduje v Evropské unii pro všechna podzemní pracoviště dostatečné větrání.

Dějiny

Důlní ventilace je stejně stará jako podzemní těžba . Když horníci těžili minerály v podzemní těžbě a pronikali stále hlouběji do hor , vzduch cirkulující přirozenou difúzí v důlních dílech již nestačil. Horníci velmi brzy museli používat nástroje a technická opatření, aby se nezadusili pod zemí . Ve svých dvanácti knihách o hornictví a metalurgii Agricola popisuje, jak horníci používali dřevěné konstrukce, jako je klobouk proti počasí, k nasměrování větru do dolu nebo k vytvoření umělého povětrnostního větru s měchy . V horské oblasti Harz byly v 16. století používány odlučovače počasí k dosažení cíleného vedení počasí a tím k záchraně lehkých děr . První meteorologické stroje byly vyvinuty v těžební oblasti Harz na počátku 18. století.

úkoly

Při bližším pohledu lze rozlišit tři hlavní úkoly:

  • Přívod čerstvého vzduchu do čerstvého počasí
  • Odstranění zatuchlého vzduchu a škodlivých plynů
  • Snížení teploty v teplých jámách

Dodávka čerstvého počasí je nezbytná, aby zásobila všechny lidi a zvířata v podzemí vzduchem, který potřebují k dýchání. Kromě toho musí být dostatek vzduchu pro určité spalovací procesy, jako je např B. při provozu světla jsou dodávány. Toto čerstvé počasí musí být distribuováno po celém dole.

K vypouštění použitého vzduchu patří odplavování nebo alespoň zředění vznikajícího podzemí rohože , toxické nebo rušivé počasí. Všechny tyto směsi plynů pak vycházejí z dolu znovu jako počasí . V mnoha dolech na černé uhlí byla vozidla s naftovými motory dlouhodobě provozována v podzemí. Emise z těchto motorů musí být rovněž zředěny nebo odplaveny ventilací.

V důsledku různých procesů se vzduch v důlních dílech zahřívá. Geotermální hloubka hraje zásadní úlohu při zahřátí na počasí. Ale také díky zhutnění počasí ve velkých hloubkách dochází k oteplování počasí. Zde hraje ventilace hlavní roli v klimatizaci důlních děl.

Generování pohybu počasí

Přirozené modely počasí a jejich sezónní změna směru v důsledku teplotního rozdílu mezi jámou a okolím

Aby se dosáhlo pohybu počasí, je třeba buď přidat trochu vzduchu k množství počasí v důlní budově, tj. Vyfouknout jej, nebo odstranit nějaký vzduch, tj. Odsát ho. Odpovídá tomuto typu povětrnostního pohybu, hovoří se o foukání nebo sání ventilace. Při foukané ventilaci je čerstvé počasí nasáváno z prostředí a vtlačováno do dolu. Počasí se dostává do otevřeného prostoru pomocí výsuvné šachty. Díky sací ventilaci je počasí nasáváno z dolu a vyfukováno ven. Na výsuvné šachtě spadá čerstvé počasí do dolu podle stávajícího tlakového spádu. Ventilace může vznikat přirozenými procesy nebo může být způsobena uměle. Pokud je teplotní rozdíl mezi dolem a jeho okolím a / nebo pokud existují různé tlaky vzduchu v denních otvorech , vzduch začne protékat dolem, čím silnější, tím větší jsou výše uvedené rozdíly. Účinky tlaku a teploty vzduchu se překrývají, takže se mohou navzájem doplňovat nebo působit proti sobě. Obvykle převládá vliv teplotního rozdílu. V této souvislosti se hovoří o přirozených povětrnostních vzorcích . V malých dolech na blízkém povrchu mohou být proudy vzduchu vytvořené přirozeným průvanem dostatečné pro dostatečnou změnu počasí . Požadovaná síla povětrnostního proudu závisí na počtu lidí pracujících v podzemí, počtu a výkonu strojů se zde použitými spalovacími motory a na množství škodlivých plynů proudících z hor. Ve většině dolů jsou přirozené povětrnostní podmínky obecně nedostatečné, takže je třeba generovat tok počasí pomocí technických opatření.

Pit fanoušek dolu

Jednoduchým způsobem, jak uměle zesílit tah počasí, je generovat tepelný výtah zahřátím dolního počasí. Tato metoda byla použita u hasicí nádoby . Počasí pec , která byla poprvé použita na počátku 18. století, byla mnohem efektivnější . Fungovalo to na principu sacího větrání. Konvekce hořícího ohně v něm vytvořila proud vzduchu, který zrychloval dolů . Dalším způsobem, jak vytvořit pohyb počasí, je použití přirozeného větru. Za tímto účelem jsou na šachtu umístěny předsíně nebo klobouky proti povětrnostním vlivům , které jsou poté určeny k nasměrování vzdušných proudů na povrchu Země do dolu. Byly také použity měchy nebo meteorologická kola poháněná lidskou nebo zvířecí silou . Zařízení používaná pro umělou ventilaci se nazývají meteorologické stroje . Rozlišují se meteorologické stroje sající a povětrnostní. Dnes se jako meteorologické stroje používají pouze ventilační ventily (tj. Velké ventilátory ). Tyto stroje jsou obvykle nastaveny jako dvoustupňové ventilátory, aby zajistily potřebný tlakový rozdíl ve velkých hloubkách . Ventilátory do boxů mohou mít jmenovitý průměr až pět metrů s výkonem elektrického pohonu 2 500  kW, a proto patří mezi největší postavené ventilátory.

Správa počasí

Předpokladem pro přívod a odvod vzduchu je to, že důl má (alespoň) dva podzemní otvory na povrchu Země ( denní otvory ): vzduch proudí dovnitř jedním a druhým znovu ven. V závislosti na tom, jak dolem protéká počasí , se rozlišuje mezi stoupající a klesající ventilací. V případě stoupající ventilace je počasí vedeno nejkratší cestou k nejhlubší úrovni. Odtamtud proudí nahoru skrz důlní konstrukce, které mají být větrány, a poté přes nejvyšší úroveň k povětrnostní šachtě. Při šikmém větrání je počasí směrováno shora dolů budovou dolu. V těžbě se dnes zpravidla používá vzestupná ventilace.

Umístění meteorologických šachet

Větrání přes povětrnostní šachty

Umístění ventilační šachty je zvláště důležité pro ventilaci. V závislosti na umístění meteorologické šachty se rozlišuje mezi různými typy ventilace. Meteorologická šachta může být umístěna poblíž vstupní šachty nebo na hranici pole jámy . Pokud umístíte šachtu poblíž vstupní šachty, umístíte ji uprostřed staveniště. V důsledku tohoto umístění povětrnostní šachty počasí nejprve proudí ze vstupující povětrnostní šachty ve směru hranice minového pole. Poté, co byla důlní díla odvětrána, je nyní proud splachu veden do středu důlního pole, aby byl vypuštěn z tamní meteorologické šachty. Horník nazývá tento typ ventilace centrálním nebo retrográdním řízením počasí. Pokud jsou meteorologické šachty nebo šachty nastaveny na hranici pole, hovoří se o hraničním managementu počasí. Počasí se pohybuje od středu pole k jeho hranicím a je zde vypouštěno do atmosféry prostřednictvím povětrnostních šachet. Další možností je umístit příchozí šachty na hranice pole a povětrnostní šachtu uprostřed pole. Díky tomu jsou vnější pracovní body napájeny chladným počasím.

Retrográdní vzor počasí je nejvhodnější pro vývoj nové budovy dolu. Jakmile oba hřídele dosáhnou plánované hloubky , vytvoří se průlom mezi těmito dvěma hřídelemi. To je velmi důležité pro další sladění dolu. Pro seřizovací a instalační práce je k dispozici dostatečně silný povětrnostní proud a člověk není nucen čekat na průnik do vzdálenější šachty na hranici pole. Tento typ řízení počasí je také výhodný pro demontáž poblíž šachty. Jakmile však důlní díla mají větší vzdálenost od povětrnostní šachty a přiblíží se k hranicím pole, zvyšuje se odolnost proti povětrnostním vlivům se současným zmenšením šířky jámy. Další nevýhodou je vysoké riziko zkratů v počasí . S hraničním řízením počasí musí počasí pokrýt pouze jednosměrnou trasu. Jeden má vždy stejné dlouhé středně dlouhé meteorologické cesty. Navíc s touto formou existuje malé riziko zkratu v počasí. Tento typ řízení počasí má jednotnější účinek pro jednotlivé provozní body. Zde jsou současně na příslušných podrážkách každý průřez a základní trasy lépe technicky využitelné počasí. Hraniční řízení počasí je tak spolehlivější než retrográdní řízení počasí.

Rozložení počasí v dole

Rozložení počasí:
a) Ovlivněný tok počasí ponechává části dolu nezvětšené.
b) Nasměrováním toku počasí jsou všechny oblasti dolu zásobovány vzduchem.

Bez technických opatření k distribuci počasí v dole by se tok počasí mezi vtahovou a výsuvnou šachtou vždy pohyboval po trase s nejmenším odporem toku. V případě velmi malé a ne příliš rozsáhlé budovy dolu často stačí větrat celý objekt dolu jeden po druhém jediným proudem počasí. U větších důlních budov to není možné. Důvodem je to, že povětrnostní trasy jsou příliš dlouhé a průřezy trasy by byly příliš malé, aby umožňovaly protékat celé množství počasí . Aby bylo zajištěno větrání celé jámy, je tok počasí rozdělen na dílčí proudy. Za tímto účelem je celý tok příchozího počasí nejprve rozdělen do několika hlavních dílčích toků. Tyto hlavní dílčí proudy se dále dělí na dílčí proudy. Rozdělení začíná u šachty, která je vtažena, kde je tok počasí rozdělen na jednotlivé úrovně. Tam, jednotlivé hlavní dílčí proudy jsou rozděleny do dílčích proudů v průběhu jednotlivých rovnacích sekcí a příčných řezů . Odtud se příslušné dílčí toky dále dělí. To v konečném důsledku znamená, že v důlní budově existuje více než 60 dílčích toků, v závislosti na její velikosti.

Aby se dodávka počasí dostala i do těch oblastí dolu, které jsou mimo tuto trasu, jsou v dole vybudovány takzvané povětrnostní struktury. Taková konstrukce by v zásadě měla zvýšit nízký odpor proudění ( odolnost proti povětrnostním vlivům ) v důlní konstrukci do takové míry, že se povětrnostní tok rozděluje a určitá část počasí se vlévá do rozvětvené důlní konstrukce . V závislosti na tom, o kolik musí být zvýšena odolnost proti povětrnostním vlivům v jedné větvi, tento úkol klade různé požadavky na konstrukci struktury počasí. Takzvané meteorologické obrazovky jsou jednodušší konstrukce . Jedná se o dřevěné rámy zabudované příčně ke směru toku nebo dřevěné rámy potažené látkou, které ovlivňují průřez toku více či méně velkými otvory a tím snižují nebo zvyšují odolnost proti povětrnostním vlivům.

Dveře pro počasí v hornickém muzeu Bochum

Je-li požadováno poměrně úplné oddělení dvou povětrnostních cest , jsou vybudovány takzvané povětrnostní zámky . Jedná se o dvě převážně vzduchotěsné stěny nebo stěny, které jsou postaveny kousek od sebe. Má-li cesta zůstat použitelná pro řízení a přepravu materiálu, jsou do stěn zabudovány dveře ( povětrnostní dveře ). Dvojitá verze je zvolena na jedné straně ke zvýšení těsnosti a na druhé straně, pokud je velký rozdíl v tlaku vzduchu mezi oběma stranami zámku, aby bylo možné dveře vůbec otevřít. Pro úplnost by v souvislosti s povětrnostními strukturami neměly zůstat zmíněny takzvané povětrnostní kříže, jejichž účelem je oddělit od sebe křížení povětrnostních cest.

Jakýkoli vliv na tok počasí v jednom bodě však mění podmínky v ostatních větvích meteorologické sítě a zvyšuje odpor celého systému. To pak vede k tomu, že za jinak stejných podmínek je celkový tok počasí ( objemový tok ) procházející dolem snížen. Nevýhodou velkého počtu dílčích toků je zvýšené úsilí o monitorování řízení počasí. V důsledku silného větvení počasí se také snižuje rychlost počasí jednotlivých dílčích proudů. To nakonec vede k dalšímu oteplování počasí. Pokud vzduch nekontrolovatelně proudí do oblastí, které byly rozloženy nebo naplněny po rozpadu minerálu ( starý muž ), je to známé jako plíživé proudění . Plíživé počasí může být velmi nebezpečné, zejména v uhelných dolech, protože vede k samovolnému spalování zbývajícího uhlí a může tak být příčinou požáru v dole . Po větrání všech důlních děl se všechny dílčí proudy znovu spojí a vytvoří jediný extrakční proud. Tento proud výfukových plynů je zvětralý přes meteorologickou šachtu.

Větrání těžebních operací

V minulosti se při stavbě pilířů větrání obvykle provádělo vrtáním otvorů do počasí, nárazem nebo sekáním. Počínaje základní trasou proud počasí prochází všemi hody jeden po druhém a nakonec je vybíjen meteorologickou cestou. Tato metoda má však tu nevýhodu, že počasí, jak v úzkých, tak v širokých jámách, je obohaceno o důlní plyny. V úzkých jámách s široce rozvětvenými povětrnostními cestami je výkon sacího ventilátoru vážně narušen kvůli mnohonásobnému zakřivení povětrnostních cest. V případě velkých jám nemají zakřivení žádný vliv na výkon ventilátoru. Dnes existuje celkem šest různých typů větrání, v závislosti na typu těžby, které se používají v závislosti na uspořádání ložiska. Jedná se o ventilaci U, Z, Y, H, W a dvojitou Z.

S podzemním větráním se čerstvé počasí šíří dovnitř jedním z těžebních úseků , odtud dlouhým zdem a poté opět stejným směrem druhým těžebním úsekem. Směr čerstvého počasí je buď s nebo proti směru těžby . V případě zvětrávání Z je to podobné, pouze zde se zvětrávání odehrává opačným směrem než čerstvé počasí. Při Y-ventilaci je jedna část těžební sekce zásobována čerstvým počasím, u druhé je počasí osvěžováno čerstvým počasím. Počasí se pohybuje v opačném směru, buď ve směru těžby, nebo proti směru těžby, v závislosti na řezu. S ventilací W a dvojitou ventilací Z je čerstvé počasí dodáváno na střední vzdálenost. Počasí je vypouštěno dvěma vnějšími úseky, a to ventilací W proti směru těžby a ventilací double-Z se směrem těžby.

Speciální ventilace

Speciální ventilace neproniknutelných důlních konstrukcí:
a) foukání, b) sání.

Důlní práce na příjezdové cestě musí být, protože ještě nejsou prodyšné , tj. H. jsou otevřené pouze na jedné straně, lze je zvětrat jiným způsobem. Jedním ze způsobů zvětrávání trasy, která je neproniknutelná, je rozdělit trasu na dvě paralelní trasy pomocí děliče počasí . Trasy jsou připojeny pouze na místě. U jiného způsobu, který sleduje stavební postup, je nesena povětrnostní flétna , která je připojena k ventilátoru poblíž vchodu. Technická terminologie používaná v těžbě v této souvislosti používá termín speciální ventilace . Kromě toho lze speciální ventilaci generovat extrakcí vzduchu ze sítě stlačeného vzduchu, ale tato metoda vyžaduje povolení Oberbergamtu . Při zřizování zařízení pro speciální ventilaci je třeba věnovat zvláštní pozornost tomu, aby počasí nebylo smícháno s proudem čerstvého počasí a aby bylo do oblasti přiváděno zpět speciálním větráním. V podzemních těžebních provozech, kde se vyskytují důlní plyny, nelze použít žádné speciální větrání. Ke smíchání koncentrace metanu s proudem počasí se používají vírové trubice , zejména v mechanickém pohonu .

Speciální ventilaci lze ovládat vyfukováním nebo sáním:

  • V případě foukání speciální ventilace nasává ventilátor čerstvý vzduch z proudu čerstvého počasí a fouká ho do dolu; lijáky tečou zpět ke vchodu před Lutte.
  • V případě speciálního sacího větrání odsává ventilátor odpadní vzduch z tunelu a vyfukuje ho na vstupu; Od vchodu před Lutte proudí čerstvé počasí.

Jaká forma speciální ventilace se použije, závisí na tom, jaký je účel speciální ventilace. Výhodou ofukovací ventilace je, že na místě je vyfouknuto čerstvé počasí. Výsledkem je zlepšení klimatických podmínek na místě. Nevýhodou je, že tým na místě je nepříznivě ovlivněn turbulencí prachu nebo průvanem. Další nevýhoda nastává při střelbě, když posádka mění směny. Ačkoliv jsou výbušné plyny na místě odplaveny vyfukováním, toto odpadní počasí v otevřeném průřezu trasy je odplavováno podstatně déle. Sací ventilace má tu výhodu, že ji může rychle evakuovat, zejména v případě silného odplynění. Svěží počasí však proudí pouze při nízké rychlosti počasí, aby se při cestě na místo mohlo zahřát nebo jinak zhoršit. Další nevýhodou je, že sací účinek je účinný pouze v bezprostřední blízkosti konce potrubí. Výsledkem je, že vystřelovač může zůstat téměř nehybný na obličeji. Této nevýhodě se lze vyhnout použitím malého foukacího potrubí s ekonomickým ventilátorem, který pak podporuje ventilaci na obličeji.

Individuální důkazy

  1. ^ A b c d e Walter Bischoff , Heinz Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Malý těžební slovník. Glückauf Verlag, Essen 1988, ISBN 3-7739-0501-7 .
  2. ^ Wilhelm Hermann, Gertrude Hermann: Staré doly na Porúří. 4. vydání. Verlag Karl Robert Langewiesche, nástupce Hans Köster KG, Königstein i. Taunus 1994, ISBN 3-7845-6992-7 .
  3. ↑ a b Těžní nařízení pro všechny těžební oblasti (General Federal Mining Ordinance-ABBBergV) Online (přístup k 17. červenci 2012; PDF; 145 kB).
  4. ↑ Historie ventilace dolů. Citováno 23. června 2020 (43 stránek, online na docplayer.org).
  5. ↑ Georg Agricola: Dvanáct knih o těžbě a metalurgii. In: Commission VDI-Verlag GmbH, Berlin.
  6. ^ Wilfried Ließmann: Historická těžba v Harzu. 3. Vydání. Springer Verlag, Berlin and Heidelberg 2010, ISBN 978-3-540-31327-4 .
  7. ↑ a b c d e f g h i j Fritz Heise, Fritz Herbst: Učebnice důlních studií se zvláštním zaměřením na těžbu černého uhlí. První díl, páté vylepšené vydání. Publikoval Julius Springer, Berlín 1923.
  8. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p q r Carl Hellmut Fritzsche: Učebnice hornické vědy. První díl, 10. vydání. Springer Verlag, Berlín / Göttingen / Heidelberg 1961.
  9. ↑ Friedrich Prinz, Edwarda Forster, Dirk Dahmann: Stanovení znečištění počasí v dolech emisemi naftových motorů v černých uhelných dolech v podzemí. Dotisk z časopisu „Hazardous Substances-Reinhaltung der Luft“, ročník 58/1998 online (přístup 18. července 2012; PDF; 43 kB).
  10. ↑ Větrání propustných důlních děl - hlavní větrání (zpřístupněno 17. července 2012).
  11. ↑ Carl Hartmann: Konverzace - lexikon těžařských, metalurgických a solných prací a jejich pomocných věd. Druhý svazek, knihkupectví J. Scheible, Stuttgart 1840.
  12. ↑ a b c d e f g Emil Stöhr, Emil Treptow: Základy hornické vědy včetně zpracování. Nakladatelství Spielhagen & Schurich, Vídeň 1892.
  13. ↑ a b c Albert Serlo: Průvodce po vědě o těžbě. Druhý díl, 4. přepracované vydání. Publikoval Julius Springer, Berlín 1884.
  14. ^ Wilhelm Leo: Učebnice hornické vědy. Vytištěno a publikováno G Basse, Quedlinburg 1861.
  15. ↑ Fritz Heise, Fritz Herbst: Učebnice hornické vědy se zvláštním zřetelem na těžbu černého uhlí. První díl, publikoval Julius Springer, Berlín 1908.
  16. ^ B Emila Stöhr: Katechismem těžebních studií. Knihkupectví Lehmann & Wentzel pro technologie a umění, Vídeň 1875.
  17. ↑ Reinhard Wesely: Vývoj meteorologické technologie a ochrany proti výbuchu na počátku 20. století až po havárii v dole na těžbu černého uhlí Anna II v Alsdorfu 21. října 1930 . In: Anna . Ne. 23. listopadu 2005 ( Online ( Memento ze dne 26. července 2015 v internetovém archivu ) [PDF; 1,2 MB ; zpřístupněno 23. června 2020]).
  18. ↑ Gustav Köhler: Učebnice hornické vědy. Druhé vylepšené vydání. Publikoval Wilhelm Engelmann, Lipsko 1887.
  19. ↑ Heinz Kundel: těžba uhlí . 6. vydání. Verlag Glückauf, Essen, 1983, ISBN 3-7739-0389-8 .
  20. ↑ a b c ventilace neproniknutelných důlních děl. (zpřístupněno 17. července 2012)
  21. ↑ Obecná vyhláška o těžbě v podzemí, povrchových dolech a solných pánvích ABVO. ze dne 2. února 1966.
  22. ↑ Obecné nařízení horské policie ( Memento ze dne 7. června 2012 v internetovém archivu ), zpřístupněno 17. července 2012; PDF; 233 kB.

webové odkazy

Commons : Ventilation  - sbírka obrázků, videí a zvukových souborů