日曜日、13月2011 16:18

地下鉱山の換気と冷却

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鉱山の換気の主な目的は、地下鉱山のすべての作業場所と通路に十分な量の空気を供給して、他の手段では制御できない汚染物質を許容レベルまで希釈することです。 深度と岩石の温度が高く、気温が過度に高い場合は、換気の有益な効果を補うために機械式冷凍システムを使用できます。

鉱山の雰囲気

地球を取り囲む気体の組成は、場所によって 0.01% 未満の差があり、「乾燥した」空気の組成は通常、窒素 78.09%、酸素 20.95%、アルゴン 0.93%、二酸化炭素 0.03% と見なされます。 水蒸気も、気温と気圧、および自由水面の利用可能性に応じて、さまざまな量で存在します。 換気空気が鉱山を通って流れると、水蒸気の濃度が大幅に変化する可能性があり、この変化は乾湿法に関する別の研究の対象となります。 特定のポイントでの水蒸気と乾燥空気の混合物の状態を定義するには、気圧、乾球温度、湿球温度の XNUMX つの測定可能な独立した特性が必要です。

換気要件

希釈換気によって制御される汚染物質は、主にガスと粉塵ですが、特にウラン鉱山や、母岩または隣接する岩石のバックグラウンド ウラン濃度が上昇している場合は、自然発生のラドンに関連する電離放射線が問題を引き起こす可能性があります。 希釈制御に必要な空気の量は、汚染源の強度と、粉塵抑制用の水や炭鉱のメタン排水システムなどの他の制御手段の有効性の両方に依存します。 最小希釈空気流量は、0.25 つの汚染物質が別の汚染物質の影響を増大させる可能性のある混合物と相乗効果の可能性を十分に認識した上で、最大の希釈量を必要とする汚染物質によって決定されます。 この値をオーバーライドすると、通常は XNUMX m/s であり、気温が上昇するにつれて増加する最小風速要件になる可能性があります。

ディーゼル機器の換気

ディーゼル駆動のモバイル機器を使用し、継続的なガス監視がない機械化された鉱山では、排気ガスの希釈を使用して、操業する場所の最小換気空気要件を決定します。 必要な空気の量は、通常 0.03 ~ 0.06 m の範囲です。3エンジンのタイプおよび排気ガス調整が使用されているかどうかによって異なります。 燃料とエンジン技術の両方の継続的な開発により、エンジンの排出量が削減され、触媒コンバーター、湿式スクラバー、およびセラミックフィルターが、それぞれ一酸化炭素/アルデヒド、窒素酸化物、およびディーゼル微粒子の残留濃度をさらに低下させる可能性があります。 これにより、排気希釈率を大幅に増加させることなく、ますます厳しくなる汚染物質の制限を満たすことができます。 0.02mの最小希釈限界3/s/kW は、エンジン出力に比例し、排気ガス調整の影響を受けない二酸化炭素排出量によって決定されます。

ディーゼルエンジンは、燃料で利用可能なエネルギーを有効な動力に変換する効率が約 10 分の XNUMX であり、そのほとんどが摩擦を克服するために使用され、動力出力の約 XNUMX 倍の熱出力が発生します。 岩石をトラックで傾斜地まで運ぶ場合でも、行われる有効な仕事は、燃料で利用可能なエネルギーの約 XNUMX% にすぎません。 安全に操作するために大規模な掘削を必要とする大型のモバイル機器では、より高いディーゼル エンジン出力が使用されます。 通常の車両クリアランスと典型的なディーゼル排気ガス希釈率
0.04 m3/s/kW、ディーゼルが動作する最小空気速度は平均約 0.5 m/s です。

さまざまな採掘方法の換気

一般的な空気量要件の設定は、詳細な鉱山および換気計画情報が入手可能または可能である場合には適切ではありませんが、設計に使用される基準をサポートしています。 通常の値からの逸脱は、例えば、熱やラドンの問題を抱えた鉱山では、一般的に説明され、正当化されます。 一般的な関係は次のとおりです。

採掘量 = αt

ここで、t は年間生産量 (Mtpa)、α は生産量に直接関係する可変空気量係数、β は鉱石処理システムなどの鉱山インフラを換気するために必要な一定の空気量です。 α の典型的な値を表 1 に示します。

表 1. 設計空気量係数

採掘方法

α (空気量係数 m3/s/Mtpa)

ブロックケイビング

50

部屋と柱(カリ)

75

サブレベルのケービング

120

開き止め
大 >.5 Mtpa
小 5 Mtpa


160
240

機械化されたカットアンドフィル

320

機械化されていない採掘

400

 

一定の空気量 β は、主に鉱石処理システムに依存し、ある程度は鉱山全体の生産率に依存します。 ディーゼル駆動のトラック運搬車を使用して岩石が傾斜地を通って輸送される鉱山、または採掘された岩石の破砕がない鉱山の場合、β の適切な値は 50 m です。3/秒。 通常、これは 100 m まで増加します。3/s 地下クラッシャーを使用し、地下メンテナンス エリアで巻き上げをスキップします。 鉱石処理システムがより大規模になると (つまり、コンベアまたは他の鉱石移送システムを使用する)、β はさらに最大 50% 増加する可能性があります。 複数の立坑システムが使用される非常に大規模な鉱山では、一定の空気量 β は、必要な立坑システムの数の倍数でもあります。

冷却要件

設計熱条件

熱ストレスの危険性と悪影響を最小限に抑えるための適切な温度条件を提供するには、汚染物質を制御するために必要な換気に加えて、機械的な冷却が必要になる場合があります。 適用される熱ストレスは、気候変数とそれらに対する生理学的反応の複雑な関数ですが、実際の採鉱用語では、最大の影響を持つのは空気速度と湿球温度です。 これは、衣類補正空冷能力 (W/m2) 表 2 に示す。地下では、放射温度は乾球温度と等しく、湿球温度より 10 °C 高いと見なされます。 大気圧と衣類の状態は、地下作業の典型的なものです (つまり、110 kPa と 0.52 衣類単位)。

表 2. 衣類補正空冷能力 (W/m2)

風速(m / s)

湿球温度(℃)

 

20.0

22.5

25.0

27.5

30.0

32.5

0.1

176

153

128

100

70

37

0.25

238

210

179

145

107

64

0.5

284

254

220

181

137

87

1.0

321

290

254

212

163

104

 

0.1 m/s の気流速度は、自然対流の効果を反映しています (つまり、知覚できる気流はまったくありません)。 0.25 m/s の風速は採掘で通常許容される最小値であり、湿球温度が 0.5 °C を超える場合は 25 m/s が必要になります。 熱平衡の達成に関して、典型的な作業率から生じる代謝熱は次のとおりです: 安静時、50 W/m2; 軽作業、115~125W/m2、中作業、150~175W/m2; 200~300W/m2. 特定の鉱山用途の設計条件は、詳細な最適化研究から決定されます。 一般に、最適な湿球温度は 27.5 °C から 28.5 °C の間であり、機械化されていない操作にはより低い温度が適用されます。 湿球温度が 30.0 °C を超えると作業効率が低下し、熱中症のリスクが大幅に高まります。また、湿球温度が 32.5 °C を超えると、通常は作業を継続できません。

鉱山の熱負荷

鉱山の冷凍負荷は、鉱山の熱負荷から換気空気の冷却能力を差し引いたものです。 鉱山の熱負荷には、吸気経路内の空気の自動圧縮 (空気が鉱山に流れ込む際の位置エネルギーからエンタルピーへの変換)、周囲の岩石から鉱山への熱流、鉱山からの熱の除去の影響が含まれます。鉱山の取水口または作業セクションから除去される前の岩石または亀裂水、および鉱石の破砕および輸送プロセスで使用される機器の操作に起因する熱。 換気空気の冷却能力は、作業場所の設計熱環境条件と表面の実際の気候条件の両方に依存します。

合計に対する各熱源の相対的な寄与は場所によって異なりますが、通常は自動圧縮が全体の 35 ~ 50% の主な要因です。 採掘の深さが増すにつれて、自動圧縮によって空気の冷却能力がマイナスになる可能性があり、より多くの空気を供給することの効果は、鉱山の冷凍負荷を増加させることです。 この場合、供給される換気の量は、汚染物質管理を満たすのと一致する最小量である必要があり、生産的で安全な作業条件を提供するために必要な冷却量を増やす必要があります。 冷蔵が必要になる採掘深度は、主に地表の気候条件、空気が使用される前に吸気経路を通過する距離、および大型機器 (ディーゼルまたは電動) が使用される程度によって異なります。

一次換気システム

ネットワーク

一次換気システムまたはネットワークは、相互接続された鉱山の開口部を通る空気の流れを確保することに関係しています。 全体的な換気ネットワークには、XNUMX つ以上の気道が合流するジャンクション、ジャンクション間の気道であるブランチ、およびネットワークを通過する閉じた経路であるメッシュがあります。 ほとんどの鉱山の換気ネットワークは数百または数千の枝で枝分かれしていますが、主な吸気口 (地表と鉱山の作業の間の分岐) と戻りまたは排気 (作業と地表の間の分岐) の気道の数は通常 XNUMX 未満に制限されています。

ネットワーク内に多数の分岐がある場合、フロー パターンを決定し、全体的な圧力損失を確立することは簡単ではありません。 多くは、代数的かつ正確に解くことができる単純な直列または並列配置ですが、許容誤差に収束する反復法を必要とする複合セクションがいくつかあります。 アナログ コンピューターは、ネットワーク解析に使用されて成功しています。 ただし、これらは、水流ネットワークを解決するために開発されたハーディ クロス近似法に基づく、時間のかからないデジタル手法に取って代わられています。

気道抵抗とショックロス

トンネルまたは鉱山の開口部の気流に対する抵抗は、そのサイズと表面の粗さの関数であり、結果として生じる圧力損失は、この抵抗と空気速度の 2 乗に依存します。 システムにエネルギーを加えることで、圧力損失を克服する圧力を発生させることができます。 これは、エネルギーが岩やその他の熱源 (自然換気) によって提供される場合に自然に発生する可能性があります。 これは換気を提供する主な方法でしたが、エネルギーの 3 ~ XNUMX% しか変換されず、暑い夏の間、岩が実際に吸気を冷やし、逆流を引き起こします。 現代の鉱山では、通常、ファンを使用して気流にエネルギーを供給し、圧力損失を克服しますが、季節によっては自然換気の効果がそれを助長したり遅らせたりします。

空気が表面上を流れるとき、表面のすぐ隣の空気分子は静止しており、隣接する分子は空気の粘性に依存する抵抗で静止している分子の上を滑ります。 速度勾配が形成され、表面からの距離が増加するにつれて速度が増加します。 この現象の結果として作成された境界層と、境界層が発達するにつれて形成される層状の副層は、流れを促進するために必要なエネルギーに大きな影響を与えます。 一般に、地雷の気道の表面の粗さは、「隆起」が境界副層を貫通するのに十分な大きさです。 その場合、気道は液圧的に粗く、抵抗は相対的な粗さの関数、すなわち気道の直径に対する粗さの高さの比になります。

従来のドリルおよびブラスト技術で採掘されたほとんどの気道は、100 ~ 200 mm の粗さの高さを持ち、非常に「塊状の」地面であっても、平均的な粗さの高さは 300 mm を超えません。 ボーリング マシンを使用して気道を駆動する場合、粗さの高さは 5 ~ 10 mm であり、依然として油圧的に粗いと見なされます。 気道の粗さは、それらを裏打ちすることによって減らすことができますが、正当化されるのは、換気空気を循環させるために必要な電力の削減ではなく、通常は地上でのサポートです. たとえば、粗さが 1 mm の大きなコンクリートで裏打ちされたシャフトは、過渡的に粗くなり、粘性力に対する慣性力の比率であるレイノルズ数も気流に対する抵抗に影響します。

実際には、大きなシャフトを上から下に沈めながら滑らかなコンクリート ライニングを行うことは困難であり、結果として粗さが増し、抵抗が滑らかな値よりも約 50% 高くなります。

作業部と地表の間の吸気と戻りの気道の数が限られているため、鉱山の全圧力損失の大部分 (70 ~ 90%) がそれらで発生します。 気道の圧力損失は、気道の屈曲、収縮、拡張、または閉塞などの衝撃損失を引き起こす不連続性があるかどうかにも依存します。 気道に出入りする曲がりなどの不連続性に起因する損失は、同等の長さのまっすぐな気道で生じる損失で表すと、全体のかなりの割合を占める可能性があり、特に慎重に評価する必要があります。主な吸気口と排気口を考えるとき。 不連続性の損失は、境界層の分離の量に依存します。 これは、領域の急激な変化を避けることで最小限に抑えられます。

障害物による気道の抵抗

障害物が圧力損失に及ぼす影響は、その抗力係数と、物体の閉塞面積と気道の断面積の比率である充填係数に依存します。 障害物による損失は、境界層の分離を最小限に抑え、オブジェクトを合理化して乱流の範囲を減らすことで減らすことができます。 抗力係数は、シャフトの形状と配置の影響を受けます。 比較値は次のようになります。 正方形、2.7; シリンダー、2.0。 細長い六角形、1.2。 そして完全に合理化された、0.6。

充填係数が小さく抗力係数が小さい場合でも、ビームがシャフト内の巻き上げコンパートメントを分離している場合など、障害が定期的に繰り返される場合、圧力損失に対する累積的な影響は重大です。 たとえば、半流線型の細長い六角ビームを備え、充填係数が 0.08 の立坑の抵抗は、コンクリートで裏打ちされた立坑のみの抵抗の約 XNUMX 倍になります。 より容易に入手できる長方形の中空構造用鋼セクションの材料コストは I ビームよりも高くなりますが、抗力係数は約 XNUMX 分の XNUMX であり、その用途を簡単に正当化できます。

メインファンとブースターファン

軸流ファンと遠心ファンの両方が、鉱山の換気システムで空気循環を提供するために使用され、80% を超えるファン効率が達成可能です。 メイン鉱山ファンの軸流または遠心の選択は、コスト、サイズ、圧力、堅牢性、効率、およびパフォーマンスの変動によって異なります。 ファンの故障が危険なメタンの蓄積を引き起こす可能性がある鉱山では、換気の継続性を確保するために追加のファン容量が設置されています。 これがそれほど重要ではなく、ツインファンの設置では、300 つのファンが停止しても、鉱山の気流の約 XNUMX 分の XNUMX が継続します。 気道上に設置される垂直軸流ファンは低コストですが、約 XNUMX m に制限されます3/秒。 空気量が多い場合は、複数のファンが必要で、それらはダクトとベンドで排気口に接続されます。

妥当なコストで最高の効率を得るために、低圧 (1.0 kPa 未満) のアプリケーションには軸流ファンが使用され、高圧 (3.0 kPa を超える) システムには遠心ファンが使用されます。 どちらの選択も中圧に適しています。 臨界範囲を超える空気速度の排気で、水滴が運ばれてシステムから排出されるなど、堅牢性が必要な場合は、遠心ファンがより信頼性の高い選択肢となります。 重要な風速範囲は 7.5 m/s から 12.5 m/s の間で、水滴はそのサイズに応じて浮遊状態にとどまる可能性があります。 この範囲内では、浮遊水の量が蓄積し、ファンが失速するまでシステム圧力が上昇する可能性があります。 これは、一部の空気がブレードの周りを再循環し、ファンの動作が不安定になる領域です。 どのタイプのファンにも望ましくありませんが、遠心ファン ブレードの故障の可能性は、この流れ変動の領域での軸方向ブレードの故障よりも大幅に少なくなります。

鉱山の耐用年数にわたってメイン ファンを同じデューティ ポイントで動作させる必要があることはまれであり、ファンの性能を変化させる効果的な方法が望まれます。 可変速度は、軸流ファンと遠心ファンの両方で最も効率的な動作をもたらしますが、特に大型ファンの場合、コストが高くなります。 軸流ファンの性能は、ブレードの角度を調整することで変えることができます。これは、ファンが停止しているときに実行することも、非常に高いコストで回転中に実行することもできます。 可変入口ベーンを使用してファンに入る空気に渦巻きを与えることにより、遠心ファンの性能を運転中に変化させることができます。

設計点から離れた遠心ファンの効率は、軸流ファンよりも急速に低下し、広い範囲の動作点で高い性能が要求され、圧力が適切な場合は、軸流ファンが選択されます。

換気システム

システム全体でのメイン ファンの位置は、通常、排気気道の表面にあります。 これの主な理由は、吸気が多くの場合巻き上げシャフトであり、排気が別の単一目的の気道であるシンプルさと、吸気気道からファンを排除することによる熱負荷の最小化です。 ファンは、密閉されたヘッドフレームを提供することにより、強制モードまたは排気モードのいずれかでホイスト シャフトに取り付けることができます。 ただし、作業者、材料、または岩石が立坑に出入りする場合は、空気漏れの可能性があります。

吸気ファンと排気ファンの両方が取り付けられているプッシュプル システムは、共有することでシステム内の最大圧力を下げるか、作業面と表面の間の圧力差を非常に小さくするために使用されます。 これは、洞窟領域からの漏出が望ましくない可能性がある洞窟方法を使用する鉱山に関係があります。 圧力差が大きいと、通常、空洞部分からの空気漏れはわずかですが、作業場所に熱、放射、または酸化の問題が発生する可能性があります。

地下ブースター ファンは、スペースが限られているため、ほとんどの場合軸方向の流れであり、鉱山のより深い部分またはより離れた部分の流れを促進するために使用されます。 それらの主な欠点は、ブースター ファンの排気と吸気の気道の間で再循環が発生する可能性があることです。 必要な小さな気流のみにブーストを提供することで、完全な鉱山の気流に対してメインファンの圧力を下げることができ、その結果、必要なファンの総電力を減らすことができます。

二次換気

補助システム

開発中の見出しなど、通風が不可能な場合は、二次換気システムが必要です。 XNUMX つの配置が可能で、それぞれに長所と短所があります。

  強制システム 最も冷たくて新鮮な空気が顔に届き、安価なフレキシブルダクトを使用できます。 供給ダクトの端から出る高速の空気は、追加の空気を同伴するジェットを生成し、汚染物質の面を一掃し、許容できる面速度を提供するのに役立ちます。 その主な欠点は、ヘディングの残りの部分が、正面での採掘作業によって生成されたガスと粉塵で汚染された空気で換気されることです。 これは、安全な再突入時間が増加する発破後に特に問題になります。

An 排気システム すべての顔の汚染物質を除去し、残りのヘディングを吸気に維持します。 欠点は、周囲の岩石からの熱流と水分の蒸発により、切羽供給空気の温度が高くなることです。 ディーゼル動力装置を使用した岩石の除去など、正面からの後退時の操作は、吸気を汚染します。 顔を掃くために生成されるエアジェットはありません。 また、負圧を維持できるより高価なダクトが必要です。

排気オーバーラップシステム エアジェットで顔をきれいにする問題は、小さなファンとダクト(オーバーラップ)を取り付けることで克服されます。 余分なコストに加えて、面とのオーバーラップを進める必要があるという欠点があります。

逆転システム、強制換気モードが使用されます。 その主な用途は、強制のみのシステムが使用された場合、深いシャフトの再突入時間が非常に長くなる可能性があるシャフトの沈下です。 空気の反転は、ファンの入口と出口にダンパーを使用するか、軸流ファンの特徴を利用して、ブレードの回転方向を変更すると、通常の流れの約 60% で流れが反転します。配達されました。

ファンとダクト

二次換気に使用されるファンは、ほぼ独占的に軸流です。 ダクトの長い部分を空気が流れるのに必要な高圧を実現するために、二重反転または同方向回転のインペラー配置を備えた複数のファンを使用することができます。 空気漏れは、補助ファンおよびダクト システムでの最大の問題であり、特に長距離では問題になります。 亜鉛メッキ鋼またはガラス繊維で製造された剛性ダクトは、ガスケットを使用して取り付けた場合、漏れが適切に少なく、長さが数キロメートルまでのヘッディングの開発に使用できます。

フレキシブルダクトは、購入するのがかなり安く、設置が簡単です。 ただし、カップリングでの漏れと、モバイル機器との接触によってカップリングが簡単に裂けるため、空気損失がはるかに大きくなります。 フレキシブル ダクトを使用した実用的な開発限界は、1.0 km を超えることはめったにありませんが、より長いダクト長を使用し、ダクトとモバイル機器の間に十分なクリアランスを確保することで延長できます。

換気制御

換気と補助ファンおよびダクト システムの両方を使用して、人員が作業する可能性のある場所に換気空気を提供します。 換気制御は、空気を作業場所に導き、吸気と排気の気道間の短絡または空気の損失を最小限に抑えるために使用されます。

隔壁は、連絡トンネルを通過する空気の流れを止めるために使用されます。 構成材料は、圧力差と、爆破による衝撃波の影響を受けるかどうかによって異なります。 周囲の岩の表面に取り付けられた柔軟なカーテンは、連続採掘機で採掘された部屋と柱のパネルで吸気と戻りの気道を分離するなど、低圧の用途に適しています。 木材とコンクリートの隔壁は高圧用途に適しており、爆発による損傷を最小限に抑えるために開くことができる重いゴム製のフラップを組み込むことができます。

歩行者または車両の通行が必要な場合は、換気ドアが必要です。 構成材料、開閉機構、自動化の程度は、圧力差と開閉の頻度に影響されます。 高圧アプリケーションの場合、XNUMX つまたは XNUMX つのドアを取り付けてエア ロックを作成し、漏れや吸入空気の損失を減らすことができます。 エアロックドアを開くのを助けるために、通常、ドアの両側の圧力を均等にするために最初に開く小さなスライドセクションが含まれています。

レギュレーターは、トンネル内を流れる空気の量を完全に止めるのではなく減らしたい場合や、アクセスが不要な場合に使用されます。 レギュレーターは可変オリフィスで、面積を変えることで、流れる空気量も変えることができます。 ドロップ ボードは最も単純なタイプの XNUMX つで、コンクリート フレームが、木材ボードを配置 (ドロップ) できるチャネルをサポートし、オープン エリアが変化します。 バタフライルーバーなどの他のタイプは、自動化およびリモート制御が可能です。 一部のオープン ストッピング システムの上部レベルでは、レギュレーターを介したまれなアクセスが必要になる場合があり、水平方向に強化された柔軟なパネルを簡単に上げ下げして、爆発による損傷を最小限に抑えながらアクセスを提供できます。 壊れた岩の山でさえ、一時的に採掘活動が行われていないレベルのセクションで抵抗を高めるために使用されています.

冷凍および冷却システム

最初の鉱山冷凍システムは、1919 年にブラジルのモロ ヴェーリョに設置されました。その日以来、全世界の容量​​の増加は、3 年に総容量が約 1965 MWR に達するまで、年間約 100 メガワットの冷凍 (MWR) で直線的でした。 . 1965 年以来、生産能力は指数関数的に増加しており、XNUMX ~ XNUMX 年ごとに倍増しています。 鉱山冷凍の開発は、空調産業と、熱交換器表面の汚れが提供される冷却量に深刻な影響を与える動的採掘システムを扱う難しさの両方の影響を受けてきました。

当初、冷凍プラントは地表に設置され、鉱山の吸気は冷却されていました。 地表プラントから地下への距離が長くなるにつれて、冷却効果が減少し、冷凍プラントは作業場の近くに地下に移動されました。

地下の熱除去能力の限界と地表プラントの単純さにより、地表の場所に戻ることになりました。 ただし、吸気を冷却するだけでなく、冷水も地下に供給されるようになりました。 これは、作業エリアに隣接する空冷装置で使用したり、ドリルや粉塵抑制に使用する水道水として使用したりできます。

冷凍プラント設備

蒸気圧縮冷凍システムは鉱山専用であり、地表プラントの中心的な要素はコンプレッサーです。 個々のプラントの容量は、5 MWR から 100 MWR を超えるものまでさまざまであり、通常、遠心式または容積式スクリュー設計のいずれかである複数のコンプレッサー システムが必要です。 アンモニアは通常、地表プラント用に選択される冷媒であり、適切なハロカーボンが地下で使用されます。

圧縮後に冷媒を凝縮するのに必要な熱は大気に放出され、鉱山の冷却に必要な電力を最小限に抑えるために、これは実用的な限り低く保たれます。 湿球温度は常に乾球温度以下であるため、常に湿熱除去システムが選択されます。 冷媒は、水を使用してシェルとチューブまたはプレートとフレームの熱交換器で凝縮され、熱が抽出され、冷却塔で大気に排出されます。 別の方法として、蒸発凝縮器を使用して XNUMX つのプロセスを組み合わせることができます。この場合、冷媒はチューブ内を循環し、その上を空気が引き込まれ、水が噴霧されます。 冷凍プラントが地下に設置されている場合、凝縮器の水が地表に汲み上げられない限り、鉱山の排気が熱の除去に使用されます。 地下プラントの稼働は、利用可能な空気の量と、地表に比べて地下の湿球温度が高いことによって制限されます。

凝縮した冷媒を膨張弁に通した後、別の熱交換器で低温の液体とガスの混合気を蒸発させ、冷却して冷水を提供します。 次に、これは吸気を冷却するためと、鉱山に供給される冷水として使用されます。 水、換気用空気、鉱山との接触により、水質が低下し、熱交換器の汚れが増加します。 これにより、熱流に対する抵抗が増加します。 可能であれば、清掃が容易な大きな水側表面積を持つ機器を選択することで、この影響を最小限に抑えることができます。 地表および地下では、冷却される空気と冷却水との間でより効果的な直接接触熱交換を提供するために、スプレー チャンバーと冷却塔が使用されます。 空気と水の流れを分離する冷却コイルは、ほこりやディーゼル微粒子で詰まり、その効果は急速に低下します。

エネルギー回収システムは、鉱山から水を汲み出すコストを相殺するために使用でき、ペルトン ホイールはこの用途に適しています。 用水として冷水を使用することで、採掘活動が行われている場所であればどこでも冷却を利用できるようになりました。 その使用により、鉱山の冷却システムの有効性が大幅に改善されました。

製氷システムとスポットクーラー

地下に供給される 1.0 リットル/秒の冷水の冷却能力は 100 ~ 120 kWR です。 深さ 2,500 m を超える地下で大量の冷却が必要な鉱山では、冷水を循環させるコストを考えると、冷水を氷で置き換えることが正当化されます。 氷の融解潜熱を考慮すると、毎秒 1.0 リットルの冷却能力は約 XNUMX 倍になり、鉱山から地表にポンプで戻す必要のある水の質量が減少します。 氷を使用して冷気を輸送することによるポンプ動力の減少は、氷を生成するために必要な冷凍プラントの動力の増加と、エネルギー回収の非現実性を相殺します。

開発は通常、換気に利用できる空気の量に比べて熱負荷が最も高い採掘活動です。 これにより、多くの場合、同じ鉱山での他の採掘活動で見られる温度よりも作業現場の温度が大幅に高くなります。 冷却の適用が鉱山の境界線上の問題である場合、特に開発換気を対象としたスポット クーラーは、その一般的な適用を延期することができます。 スポット クーラーは基本的に小型の地下冷凍プラントであり、開発からの戻り空気に熱が放出され、通常は 250 ~ 500 kWR の冷却を提供します。

監視と緊急事態

気流、汚染物質、および温度の測定を含む換気調査は、法定要件を満たすため、および使用される換気制御方法の有効性の継続的な測定を提供するために、定期的に行われます。 実際には、メイン ファンの動作などの重要なパラメータが継続的に監視されます。 重大な汚染物質が継続的に監視される場合、ある程度の自動制御が可能であり、事前に設定された制限を超えた場合は、是正措置を促すことができます。

気圧と温度のより詳細な調査はそれほど頻繁には行われず、気道抵抗を確認し、既存の操作の拡張計画を支援するために使用されます。 この情報を使用して、ネットワーク シミュレーションの抵抗を調整し、実際の気流分布を反映させることができます。 冷凍システムをモデル化し、流量と温度の測定値を分析して、実際の機器の性能を判断し、変化を監視することもできます。

換気システムに影響を与える、または影響を受ける可能性のある緊急事態は、鉱山火災、突然のガス爆発、および停電です。 火災と爆発についてはこの章の別の場所で扱っており、電源障害は気温が危険なレベルにまで上昇する可能性がある深い鉱山でのみ問題となります。 これらの条件下で鉱山を通る少量の空気流を確保するために、ディーゼル駆動のバックアップファンを提供するのが一般的です. 一般に、地下で火災などの緊急事態が発生した場合、通常の流動パターンに精通した人員が地下にいる間は、換気を妨げない方がよいでしょう。

 

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読む 42495 <font style="vertical-align: inherit;">回数</font> 最終更新日: 30 年 2022 月 20 日 (土) 31:XNUMX

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内容

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