Föld alatti bányaszellőztetés

Mi a föld alatti bányaszellőztetés?

A föld alatti bányaszellőztetés a levegő tervszerű áramoltatása és elosztása a bányatérségekben, a megfelelő levegőminőség, hőviszonyok és munkakörülmények fenntartására. A friss behúzó levegőt a dolgozók tartózkodási helyeire és az aktív munkahelyekre vezetik. A szennyező anyagokkal, hővel vagy nedvességgel terhelt levegő ezután a kijelölt kihúzó légutakon távozik a bányából.

A rendszer jellemző elemei:

• a külszínre nyíló aknák, táróbejáratok, lejtősaknák és rámpák, feltörések, valamint a föld alatti légvezető vágatok;

• a behúzó és kihúzó légutak;

• a fejtési térségekhez, valamint a feltáró és előkészítő munkákhoz vezető légelosztó elágazások;

• a léggátak, légajtók, légreteszek, tömített lezárások, egymástól elválasztott légkeresztezések és más légvezetési műtárgyak;

• a vakvágatok és egyéb helyi munkahelyek szellőztetésére szolgáló légcsővezetékek;

• a főszellőztető-gépek, az alkalmazási feltételek teljesülése esetén a hálózati nyomásfokozó ventilátorok, valamint a különszellőztetés berendezései;

• a légmennyiség, a nyomás, a gázok, a hőmérséklet, a páratartalom és a gépállapot mérésére, illetve felügyeletére szolgáló eszközök.

Ezeket az elemeket egységes rendszerként kell értékelni. A külszínen mért légmennyiség önmagában nem mutatja meg, mennyi levegő jut egy távoli vágathomlokhoz: ezt az ágak ellenállása, a szivárgás, a légszabályozó műtárgyak és a légcsövek állapota is befolyásolja. A magyar bányabiztonsági előírások ezért összekapcsolják a légellátást, a szellőztetési tervet, a méréseket és az üzemeltetési feltételeket.^[1][2]

1. ábra. Egy szívószellőztetésű föld alatti bánya egyszerűsített légáramköre: friss levegő bevezetése, elosztása a művelési szinteken, majd elvezetése a kihúzó légúton és kibocsátása a külszínre. A vázlat szemléltető jellegű; a tényleges kialakítás bányánként eltér.

Hogyan működik a föld alatti szellőztetési légáramkör?

A levegő a hálózat behúzó és kihúzó oldala között kialakuló nyomáskülönbség hatására áramlik. Ennek le kell győznie az aknák, rámpák, vágatok, feltörések, légcsövek, ívek, elágazások, légszabályozó műtárgyak és külszíni csatlakozások áramlási ellenállását.

Az egyszerűsített légáramkör öt szakaszban írható le:

1. A levegő belép a bányába. A friss levegő egy aknán, táróbejáraton, lejtősaknán vagy más kijelölt behúzó nyíláson keresztül jut be, szívó- vagy nyomóüzemű szellőztetés hatására.

2. A fő légáram megoszlik. A teljes légmennyiség az igények szerint oszlik el a művelési szintek, légosztályok, műhelyek, közlekedési útvonalak, szivattyútelepek és egyéb térségek között.

3. A levegő eléri az aktív munkahelyeket. A behúzó és kihúzó légúthoz egyaránt kapcsolódó térségeket áthúzó légáram szellőzteti. A vakvágatok és elővájási munkahelyek általában légcsöves különszellőztetést igényelnek, mert nincs önálló, átmenő légútjuk.

4. A szennyezett levegő a kihúzó légútba kerül. A légvezetést a kevésbé szennyezett térségek felől a kibocsátási helyek és a kihúzó légutak felé kell kialakítani. A tervezés során kerülni kell, hogy a már szennyezett levegő egy másik, dolgozókkal telepített munkahelyen is áthaladjon; az alkalmazandó előírásokat minden esetben be kell tartani.

5. A kihúzó levegő elhagyja a bányát. A légáram egy kihúzó aknához, feltöréshez, tárónyíláshoz vagy külszíni ventilátorállomáshoz jut, majd a szabadba távozik.

A valós hálózat ritkán egyetlen egyenes útvonal. Soros és párhuzamos ágakat tartalmaz. A légajtók nyitása, a légreteszek állítása, új vágatok összekötése, régi térségek elgátolása és a légszivárgási utak megváltozása egyaránt módosítja az állapotát. A bányaszellőztetés ezért folyamatos üzemeltetési feladat, nem egyszeri berendezéstelepítés.

A főszellőztetés, a légelosztás, a különszellőztetés és a nyomásfokozó ventilátorok együttműködése

A szellőztetési hálózat a bánya egészének légellátását a légosztályok közötti elosztással és a vakvágatok helyi szellőztetésével kapcsolja össze. Ahol ezt az előírások megengedik, hálózati nyomásfokozó ventilátor növelheti egy kiválasztott légáramkör rendelkezésére álló nyomáskülönbséget. A mérések, a felügyelet és a szabályozás azt ellenőrzik, hogy az egyes részek működése megfelel-e a szellőztetési tervnek.

Főszellőztetés

A főszellőztetés a bánya fő behúzó és kihúzó légútjai között biztosítja az áthúzó légáramot. A szükséges légmennyiség és nyomás a mélységtől, a művelési módtól, a vágatszelvényektől, a gépállománytól, a szennyezőanyag- és hőterheléstől, valamint a tervezett fejlesztésektől függ. A külszíni csatlakozások, aknák, fővágatok, légszivárgások és kihúzó útvonalak mind befolyásolják a munkapontot. A bánya főszellőztető ventilátorának kiválasztását ezért hálózatelemzésre kell alapozni, majd a választott berendezéssel és beépítéssel együtt ellenőrizni.

Légelosztás a légosztályok és hálózati ágak között

A fő légáramot a termelő- és kiszolgáló térségek között kell elosztani. A magyar rendelet szerint a légosztály behúzó légárama még fejtési munkahely érintése előtt ágazik le a főbehúzó légáramból; a más légosztályokkal diagonális kapcsolatot adó vágatokat léggát vagy légajtók zárják le. Nem minden hálózati ág alkot önálló légosztályt.^[1] A légretesz az adott ág ellenállásának növelésével módosítja az eloszlást, de nem termel többletlevegőt. A túlzott fojtás felhasználja a rendelkezésre álló nyomástartalék egy részét, és más térségek légellátását is kedvezőtlenül befolyásolhatja. Ahol megvalósítható, a vágat javítása, a szivárgás megszüntetése, a kihúzó légút rövidítése vagy egy további párhuzamos útvonal kedvezőbb hosszú távú megoldás lehet.

Különszellőztetés

A vakvágatok rendszerint légcsöves különszellőztetést igényelnek, mert nincs rajtuk átmenő, teljes behúzó–kihúzó légút. A helyi rendszernek elegendő friss levegőt kell kapnia a főhálózatból, a szükséges térfogatáramot a homlokhoz kell juttatnia vagy onnan el kell szívnia, majd a szennyezett levegőt visszakeveredés nélkül kell elvezetnie. A magyar szaknyelvben ehhez légcsőszellőztető gépet alkalmaznak. A fúvó, szívó és kombinált elrendezéseket később részletezzük; a berendezések összehasonlítása a bányaszellőztető ventilátorok útmutatójában található.^[1]

Hálózati nyomásfokozó ventilátorok és kölcsönhatásaik

A magyar 23/2022. (I. 31.) SZTFH rendelet 2. § 38. pontjában meghatározott segédszellőztető-gép a főszellőztető által létrehozott nyomáskülönbséget növelve biztosít áthúzó légáramot a bánya egy részében. Itt tehát hálózati nyomásfokozó ventilátorról van szó, nem a vakvágat légcsőszellőztető gépéről. Alkalmazása csak a rá vonatkozó előírásokkal és a szellőztetési tervvel összhangban vizsgálható. Méretezésekor a főventilátorokkal való együttműködést, a visszakeveredés kockázatát, az esetleges megkerülő légutat, a leállási helyzeteket, a szabályozást és a felügyeletet is értékelni kell; nem kezelhető a hálózattól független berendezésként.^[1]

A szükséges légmennyiség és nyomás meghatározása

A megalapozott szellőztetési vizsgálat két kérdést választ külön:

1. Mekkora légmennyiség szükséges az egyes munkahelyeken és üzemállapotokban?

2. Mekkora nyomás szükséges ahhoz, hogy ez a levegő a kijelölt útvonalakon áramoljon?

A légigényt a kezelendő veszélyek és a végzett tevékenységek határozzák meg. Figyelembe kell venni többek között a létszámot, a dízelgépeket, a gázfelszabadulást, a robbantási gázokat, a port, a hőt, a nedvességet, az akkumulátortöltő állomásokat, a műhelyeket és a technológiai kibocsátásokat. A jogszabályok és a szellőztetési terv minimális légmennyiséget vagy légsebességet is előírhatnak. Az egyes térségek mértékadó igényét és az egyidejű tevékenységek reálisan várható kombinációit kell meghatározni, nem csupán a bánya ventilátorainak összesített légszállításából kiindulni.

Az alábbi alapösszefüggések a légmennyiség- és nyomásadatok rendszerezését segítik. Nem helyettesítik a mérésekhez illesztett hálózati modellt, a helyszín kockázatértékelését vagy az előírásoknak megfelelően elkészített és szükség szerint jóváhagyott szellőztetési tervet.

Légmennyiség és légsebesség

Egy meghatározott légútszelvényben az alapösszefüggés:

Q = A × v

• Q = légmennyiség, vagyis a levegő térfogatárama, általában m³/s-ban;

• A = az áramlás számára rendelkezésre álló hatásos keresztmetszet területe, m²-ben;

• v = a levegő keresztmetszeti átlagsebessége, m/s-ban.

Ez az egyszerű kapcsolat alapvető a légméréseknél. Megbízható szelvényadat nélkül a sebességmérésből nem számítható megbízható légmennyiség. Szabálytalan szelvényben az egyetlen pontban mért sebesség nem feltétlenül jellemzi a teljes keresztmetszet átlagsebességét. A mérési eljárásban rögzíteni kell a módszert, a mérőhelyet, a szelvényméreteket, a műszer állapotát és kalibrálását, valamint a szükséges korrekciókat.

Légmérleg az elágazásoknál és csomópontoknál

Közel azonos helyi levegősűrűség mellett a csomópontba beáramló térfogatáramok összege megfelel a kiáramlók összegének. Az azonosított légszivárgást a mérlegben szerepeltetni kell, a fennmaradó eltérést pedig a mérési bizonytalanság figyelembevételével kell értékelni:

ΣQ_be ≈ ΣQ_ki

Ha a levegő sűrűsége a mérőhelyek között lényegesen eltér, tömegáram-mérleget kell készíteni, vagy a térfogatáramokat azonos referenciaállapotra kell átszámítani. A képletben a be és ki jelölés a csomópontba belépő, illetve onnan kilépő áramokra utal.

A légmérleg különösen hasznos a szintbejáratoknál, a légosztályok elágazásainál, a kihúzó légutak egyesülésénél és a különszellőztetési rendszereknél. Nagy, megmagyarázatlan eltérés szivárgásra, nem dokumentált összeköttetésre, rosszul kiválasztott mérőhelyre vagy eltérő hálózati állapotokban végzett mérésekre utalhat.

Hálózati ellenállás és nyomásveszteség

Egy egyszerűsített hálózati ág nyomásveszteségét gyakran a következő négyzetes összefüggéssel írjuk le:

Δp = R × Q²

• Δp = az ág nyomásvesztesége, általában Pa-ban;

• R = az ág egyenértékű légvezetési ellenállása, például Pa/(m³/s)² vagy N·s²/m⁸ egységben;

• Q = az ágon áthaladó légmennyiség, általában m³/s-ban.

A négyzetes közelítés turbulens áramlásra, meghatározott légútgeometriára és levegősűrűségre használható. Az ellenállást újra kell értékelni, ha változik a szelvény, az érdesség, az akadályok elhelyezkedése, a légszabályozók állása vagy a sűrűségi alapállapot.

A bányaszellőztetésben az itt szereplő érték a légút, illetve az ág ellenállása; az Atkinson-összefüggésben szereplő ellenállásként is ismert. Számértéke csak az egységrendszerrel és a sűrűség kezelésének módjával együtt értelmezhető. Ebben a cikkben R már tartalmazza a megadott állapothoz tartozó sűrűség hatását. Nem azonos a súrlódási tényezővel, és átszámítás nélkül nem helyettesíthet olyan ellenállásparamétert, amely mellett a sűrűség külön szerepel az egyenletben.

Az egyenértékű ellenállás a légút hosszának, kerületének, keresztmetszeti területének, felületi érdességének, akadályainak, íveinek, csomópontjainak, szabályozóinak és más veszteségeinek együttes hatását fejezi ki. A beszűkült vagy leromlott állapotú vágat jelentősen növelheti a nyomásigényt. Ezért a tényleges szelvényt és állapotot kell felmérni, nem elegendő a tervrajz névleges méreteit használni.

Állandó ellenállás mellett a légmennyiség megkétszerezése közel négyszeres nyomásveszteséget okoz. A levegőnek átadott elméleti teljesítmény, Q × Δp, ugyanilyen feltételek mellett nyolcszorosára nő, még a ventilátor, a motor és a hajtás hatásfokának figyelembevétele előtt. A valós villamosenergia-felhasználás aránya ettől eltérhet. Ezért egy szűkület megszüntetése vagy megfelelő párhuzamos légút kialakítása kedvezőbb lehet, mint a ventilátornyomás folyamatos növelése.

Nyomásadatok, referenciaállapot és levegősűrűség

A projektadatokban meg kell adni, hogy statikus vagy össznyomásról van-e szó, és hol találhatók a mérési vagy referenciahelyek. Nyomáskülönbség közlésekor mindkét mérőpontot és az ott mért nyomásfajtát meg kell nevezni. A ventilátor belépő- és kilépőoldala között mért nyomásnövekedés nem vethető össze közvetlenül egy ág nyomásveszteségével, ha eltér a nyomás meghatározása, a mérési hely vagy a sűrűségi alapállapot.

A légmennyiségnél azt is rögzíteni kell, hogy a tényleges föld alatti állapotban értelmezett vagy referenciaállapotra átszámított térfogatáramról van-e szó. Azonos fordulatszámhoz és egymásnak megfelelő aerodinamikai állapothoz tartozó nyomásnövekedés és légtechnikai teljesítmény sűrűségfüggő. A tengerszint feletti magasságot, a hőmérsékletet, a páratartalmat és a légköri nyomást ezért figyelembe kell venni a mérési adatok, ventilátorgörbék és átvételi vizsgálatok összehasonlításakor.

Ezeket az adatokat ne hasonlítsa össze a vonatkozási feltételek tisztázása nélkül

• a ventilátor térfogatáramát a fúvó légcső kilépőnyílásán ténylegesen leadott vagy a szívó légcső belépőnyílásán elszívott légmennyiséggel;

• a statikus nyomást, az össznyomást és a nyomáskülönbségeket a nyomásmennyiségek és mérőhelyek azonosítása nélkül;

• a tényleges térfogatáramot a normál- vagy más referenciaállapotra átszámított térfogatárammal;

• a modell eredményeit más hálózati elrendezésben felvett mérési adatokkal.

Soros és párhuzamos légutak

Soros légutaknál, közbenső szivárgás hiányában és összehasonlítható sűrűség mellett, ugyanaz a térfogatáram halad végig az egymást követő szakaszokon. Az ellenállások összeadódnak:

R_eredő = R_1 + R_2 + R_3 + ...

Párhuzamos légutaknál a légmennyiség több útvonal között oszlik meg. Azonos két csomópontot összekötő ágakra, önálló ági nyomásforrás nélkül és a négyzetes ellenállástörvény érvényessége esetén:

1 / sqrt(R_eredő) = 1 / sqrt(R_1) + 1 / sqrt(R_2) + 1 / sqrt(R_3) + ...

A sqrt(R) jelölés az ellenállás négyzetgyökét jelenti; R_eredő a párhuzamos ágak együttes, eredő ellenállása.

Két azonos párhuzamos légút eredő ellenállása egyetlen légút ellenállásának egynegyede, ha mindkettő nyitott és megfelelően csatlakozik. Ez csökkentheti az üzemi nyomásigényt és rugalmasabbá teheti a légvezetést. Egy ág beszűkülése, rossz állapota vagy a szennyezett levegő másik aktív térségbe vezetése azonban csökkentheti az előnyt, illetve biztonsági szempontból elfogadhatatlanná teheti az elrendezést.

Légszivárgás és helyi nyomásveszteségek

A főszellőztetés által mozgatott levegő nem feltétlenül jut el teljes egészében a tervezett munkahelyre. Egy része sérült légajtókon, léggátakon, tömítéseken, légcsőkötéseken vagy nem szándékos nyílásokon térhet el a kijelölt úttól. A légreteszek, hirtelen szelvényváltozások, ívek, csomópontok, rácsok, hangtompítók és átmeneti idomok emellett helyi nyomásveszteséget okoznak. A szivárgás légmennyiséget terel más útvonalra; a súrlódás és a helyi ellenállás energiaveszteséget okoz. A két jelenség nem azonos.

A rendszervizsgálat ezért külön kezeli:

• a bányába belépő légmennyiséget;

• az egyes légosztályokhoz eljutó levegőt;

• az egyes aktív munkahelyeket ténylegesen ellátó levegőt;

• a fúvó légcső kilépőnyílásán leadott vagy a szívó légcső belépőnyílásán elszívott légmennyiséget;

• a kijelölt kihúzó légáramkörön távozó levegőt.

Az első, megalapozott hálózati légmennyiség- és nyomásigény, üzemi tartomány és beépítési feltételek alapján már összehasonlítható a ventilátortípus, a modell, a jelleggörbe, a motor és a szabályozási mód a bányaventilátorok kiválasztási oldalán. A hálózat feltételezéseit a választott berendezéssel és a tényleges beépítéssel együtt ismét ellenőrizni, szükség esetén módosítani kell.

A behúzó légutak, a munkahelyi légellátás és a kihúzó útvonalak tervezése

A levegő vezetése a tisztább térségek felől a szennyezőforrások felé

Ahol a bánya kialakítása lehetővé teszi, a friss levegő először a dolgozók tartózkodási helyein és a tisztább térségeken haladjon át, és csak ezt követően érje el a gáz-, por-, dízelkibocsátási vagy robbantási helyeket és a jelentős hőforrásokat. A szennyezett levegőt ezután a kihúzó légútba kell vezetni, nem egy másik munkahely szellőztetésére újra felhasználni. Ez az elv mérsékli a másodlagos expozíciót, és könnyebbé teszi a rendellenes állapotok felismerését.

A dolgozókkal telepített munkahelyek soros szellőztetését nem lehet automatikusan megengedett megoldásnak tekinteni. Ahol az alkalmazandó előírások és a szellőztetési terv ezt lehetővé teszik, külön vizsgálni kell a szennyező anyagok, a hő, a füst és a rendkívüli események továbbterjedését. A következő térség már felmelegedett vagy szennyezett levegőt kaphat; a légáramlás irányában megelőző térségben keletkező tűz vagy gázfelszabadulás a további útvonalakat is érintheti. A soros ellenállás kiszámíthatósága önmagában nem igazolja az ilyen légvezetés megengedhetőségét.

A légzárlat és a szennyezett levegő visszakeveredésének megelőzése

Légzárlat akkor keletkezik, ha a levegő egy nem kívánt, kis ellenállású útvonalon jut a behúzó oldalról a kihúzó oldalra, megkerülve a szellőztetendő térséget. Visszakeveredés, vagyis recirkuláció esetén a szennyezett kihúzó levegő egy része ismét a friss légáramba vagy a különszellőztetési rendszer beszívásához kerül. Mindkét esetben nagy légszállítás mérhető a ventilátornál, miközben a homlokhoz túl kevés friss levegő jut.

A gyakori okok közé tartozik:

• egy nyitva hagyott vagy sérült légajtó;

• a léggát vagy lezárás körüli légszivárgás;

• a különszellőztető berendezés telepítése olyan helyre, ahol nem áll rendelkezésre elegendő friss légmennyiség;

• a helyi rendszer szennyezett levegőjének kibocsátása és a friss levegő beszívása közötti elégtelen elválasztás;

• egy rosszul elhelyezett vagy beállított légretesz;

• egy új összeköttetés a behúzó és kihúzó vágatok között;

• a ventilátorüzem olyan változása, amely módosítja az ágak nyomásviszonyait.

A légszabályozó műtárgyak tervszerű üzemeltetése

A léggátak, légajtók, légreteszek, a légáramokat külön szinten átvezető keresztezések, a tömítések és az elzáró műtárgyak irányítják és választják el a légáramokat. Állapotuk ugyanolyan fontos, mint eredeti kialakításuk. Egy sérült léggát vagy nyitva maradt légajtó a közvetlen környezetén túl is megváltoztathatja a légelosztást. Ezeket az elemeket ellenőrizni kell, a szellőztetési terven azonosíthatóan fel kell tüntetni, módosításaikat pedig be kell vonni a változáskezelésbe.

A légreteszek állítása különös körültekintést igényel. Saját águk ellenállásának növelésével csökkenthetik annak térfogatáramát, és a levegő egy részét más útvonalakra terelhetik. Az eredmény azonban a teljes hálózattól és a ventilátorok munkapontjától függ; a szabályozó nem hoz létre új légmennyiséget. Jelentős változtatást hálózati szinten kell értékelni és méréssel ellenőrizni, nem abból kiindulni, hogy egy nyílás zárása minden esetben javítja a célterület ellátását.

A bányaművelés későbbi szakaszainak figyelembevétele

A hálózat a vágathajtás előrehaladtával, fejtési térségek megnyitásával vagy lezárásával, a szállítási útvonalak áthelyezésével és a kihúzó összeköttetések meghosszabbításával változik. A jelenlegi termelési szakaszban megfelelő elrendezés elégtelenné válhat egy új szint bekapcsolása vagy a légcsővezeték meghosszabbítása után.

A szellőztetési tervezésnek legalább az alábbiakat kell vizsgálnia:

• a jelenlegi üzemi elrendezést;

• a következő feltárási, előkészítési és termelési szakaszokat;

• a leghosszabb várható behúzó és kihúzó útvonalakat;

• a dízel- és villamos hajtású gépek jövőbeli elhelyezését és használatát;

• a nagyobb mélységben várható hő- és vízviszonyokat;

• a tervezett felhagyásokat, elgátolásokat és légútmódosításokat;

• a normál és csökkentett termelés, a robbantás, a karbantartás és a vészhelyzetek üzemállapotait.

Az elővájási munkahelyek és vakvágatok különszellőztetése

A különszellőztetést a vágathajtás előrehaladásával rendszeresen újra kell értékelni. A hosszabb légcsővezeték nagyobb ellenállást és több, szivárgásra hajlamos kötést jelent. A nyomásveszteség és a légszivárgás azonban eltérő módon befolyásolja a működést. Ebben a részben a légcső a vágatban elhelyezett merev vagy hajlékony vezetéket jelenti, nem magát a bányavágatot.

A súrlódás és a szűkületek növelik az adott légmennyiséghez szükséges nyomást. Változatlan fordulatszám és lapátállás mellett az ellenállás változása elmozdíthatja a ventilátor és a hálózat jelleggörbéjének metszéspontját, így az üzemi térfogatáram is változik. A súrlódás önmagában nem tüntet el levegőt a tömített légcsőből: szivárgás nélkül a tömegáram megmarad, bár eltérő sűrűség esetén a mért térfogatáram különbözhet.

A szivárgás a ventilátor légszállítása és a homloknál leadott vagy elszívott légmennyiség közötti kapcsolatot változtatja meg. Fúvó üzemben a levegő egy része a légcső vége előtt kiszökhet. Szívó üzemben a tömítetlenségeken a vágat levegője juthat a csőbe, ezért a ventilátor többet szállít, mint amennyit a homloknál elszív. A visszakeveredés külön probléma: a friss levegő részaránya akkor is csökkenhet, ha a ventilátor teljes légszállítása nagy marad.

A különszellőztetés rendszerszintű ellenőrzése térjen ki az alábbiakra:

• a főhálózatból a helyi rendszer rendelkezésére álló friss légmennyiségre;

• a ventilátor és kibocsátási helyének viszonyára a behúzó és kihúzó légutakhoz;

• a légcső átmérőjére, hosszára, anyagára, kötéseire, íveire és sérüléseire;

• a fúvó légcső kilépőnyílása, illetve a szívó légcső beszívónyílása és a vágathomlok közötti távolságra;

• a fúvó légcső kilépőnyílásán ténylegesen leadott vagy a szívó légcső belépőnyílásán elszívott légmennyiségre, nem csupán a ventilátor névleges adatára;

• a légcsövön kívüli, vágat menti légútra, amely a helyi behúzó–kihúzó áramlási útvonalat teljessé teszi;

• a porra, a bányagázokra, a hőterhelésre és a robbantási gázokra;

• a gépek mozgásának és a légcső meghosszabbításának hatására;

• a biztonsági reteszelésekre, riasztásokra és a szellőztetés kiesésekor szükséges intézkedésekre.

Fúvó (nyomó) üzemben a légcsőben a környező vágati levegő nyomásához képest túlnyomás van. Szívó üzemben a légcső belső nyomása kisebb a környező vágati levegő nyomásánál; a vezetéknek ezt a nyomáskülönbséget összelapulás nélkül el kell viselnie. A kombinált szellőztetés bizonyos feladatoknál előnyös lehet, de összehangolt légmennyiségeket és csőelhelyezést igényel. A motor forgásirányának megfordítása önmagában nem alakít át egy fúvó rendszert megfelelő szívó rendszerré: a ventilátor aerodinamikájának, a légcső szerkezetének, a csatlakozásoknak, a vezérlésnek és a kihúzó légútnak is illeszkednie kell a feladathoz.

A berendezések és a légcsöves üzem részletes szempontjai a különszellőztetéshez használható bányaventilátorok oldalán találhatók. Az elhelyezési távolságokat, a kombinált rendszer légmennyiség-viszonyait és a bánya besorolásához kapcsolódó korlátozásokat a projektben alkalmazandó előírások szerint kell ellenőrizni.^[1]

A föld alatti bányaszellőztetés fő kihívásai

Bányagázok és robbantási gázok

A gázveszély a földtani viszonyoktól és a művelési módtól függ. Sok szénbányában a metán meghatározó tényező; más bányákban a robbantási termékek, a szén-monoxid, a nitrogén-oxidok, a kénvegyületek, a radon vagy technológiai gázok lehetnek fontosak. A szellőztetési tervben meg kell határozni a várható forrásokat és felszabadulási intenzitásokat, a mérőhelyeket, a riasztási szinteket, a kiszellőztetés feltételeit és a visszatérés rendjét. A sújtólég megnevezés a metán és levegő robbanóképes elegyére utal; nem általános neve minden mérgező bányagáznak.^[1]

Robbantás után a ventilátor működése vagy újraindítása önmagában nem igazolja a munkahely biztonságát. A szükséges kiszellőztetési idő a keletkezett gázok és füst mennyiségétől, helyétől, a rendelkezésre álló légmennyiségtől, a kihúzó légút távolságától, a pangó térségektől és a különszellőztetés állapotától függ. A visszatérést és a munka folytatását az üzemi eljárásokhoz és a bányalevegő előírt ellenőrzéséhez kell kötni, nem pusztán egy önkényesen megválasztott várakozási időhöz.

Dízelrészecskék és gázállapotú kibocsátások

A dízelgépek a kipufogógáz részecskéi, vagyis a dízelrészecskék (DPM) mellett szén-monoxidot, szén-dioxidot, nitrogén-oxidokat, kénvegyületeket és szénhidrogéneket is kibocsáthatnak. A szénbányákban, az ércbányákban és a nemfémes ásványi nyersanyagot termelő bányákban, ahol e gépek használata megengedett, a kibocsátást és a dolgozók expozícióját összehangoltan kell kezelni. A magyar vegyi expozíciós és általános bányabiztonsági követelmények a veszélyek értékelését, valamint a keletkezés helyén történő védekezést is indokolttá teszik; a szellőztetés nem helyettesíti ezeket.^[2][3]

Az összehangolt védekezés több intézkedést egyesíthet:

• elegendő légmennyiség a kibocsátások hígítására és a kihúzó légút felé szállítására;

• kisebb kibocsátású motorok és a gép követelményeinek megfelelő üzemanyag;

• rendszeres karbantartás és kibocsátás-ellenőrzés;

• a feladathoz és a bánya követelményeihez illeszkedő részecskeszűrők vagy egyéb kipufogógáz-utókezelés;

• a forgalom szervezése és a szükségtelen alapjárati működés korlátozása;

• a géphasználat ütemezése és az egy térségben egyidejűleg üzemelő gépek számának korlátozása;

• munkahelyi expozíciómérés és a bányalevegő ellenőrzése.

A nagyobb légmennyiség csökkentheti a koncentrációt, de növelheti az energiaigényt anélkül, hogy megszüntetné egy rosszul karbantartott motor túlzott kibocsátását. A szellőztetést ezért a forrásnál végzett védekezéssel együtt kell alkalmazni. Az 5/2020. (II. 6.) ITM rendelet a dízel-kipufogógáznak való munkahelyi expozíció határértékét az elemi szénként mért koncentrációhoz köti. Az elemi szén koncentrációja nem azonos a teljes por vagy a teljes dízelrészecske-tömeg koncentrációjával; az értékeléshez a megfelelő mintavételi módszert, mérendő mennyiséget és alkalmazandó követelményt együtt kell megadni.^[3]

Por elleni védekezés

A szellőztetés hígítja és elszállítja a lebegő port, de nem feltétlenül fogja fel a keletkezés helyén. A túl nagy légsebesség a leülepedett port ismét felkavarhatja. A jövesztés, a fúrás, az aprítás, a rakodás, az anyagátadás és a lőttbetonozás során az általános szellőztetés mellett vízpermetezésre, a porképződés helyének burkolására, gázmosóra, nedves porleválasztóra vagy helyi elszívásra is szükség lehet. A forrásnál történő megelőzés és eltávolítás a magyar általános bányabiztonsági szabályzatban is megjelenik.^[2]

Ha a port a keletkezés helyén kell elszívni vagy a levegőből le kell választani, az elszívott térfogatáramot, az elszívóernyő helyzetét, a vezeték ellenállását, a víz- vagy szűrőrendszert és a végső kibocsátási útvonalat önálló, forrásnál működő rendszerként kell méretezni. A kapcsolódó alkalmazásokat a porleválasztási és levegőtisztítási megoldásokat bemutató oldal ismerteti. A helyi porelszívás nem helyettesíti a vágat és a munkahely szükséges frisslevegő-ellátását. Magyar nyelvű műszaki háttérként a BME Áramlástan Tanszékének ismertetője a szellőzési és portalanítási rendszerek felülvizsgálatát, a poros gázok mérését és a porleválasztást külön szakterületként mutatja be.^[6]

Hőterhelés és páratartalom a mély bányákban

Hőterhelést okozhat a környező kőzet, a behúzó aknában lefelé áramló levegő összenyomódásából származó felmelegedés, a meleg bányavíz, a dízelmotor, a villamos hajtás és berendezés, a robbantás, valamint az emberi munkavégzés. A szellőztetés fontos műszaki védelem, de bizonyos körülmények között kiegészítő hűtés is szükséges. Magyarországon a 23/2022. (I. 31.) SZTFH rendelet a munkahelyi effektív hőmérséklet meghatározását és a munka jellegéhez igazodó hőmérsékleti feltételeket is szabályozza. Az effektív hőmérséklet (EH) a száraz és nedves hőmérsékletet, valamint a légsebességet figyelembe vevő klímaindex; nem azonos a száraz hőmérő leolvasott értékével.^[1]

A légmennyiség növelése nem mindig oldja meg a teljes hőproblémát. Ha a behúzó levegő már eleve meleg és nedves, hűtőképessége korlátozott. A nagy légsebesség porfelverődést vagy kedvezőtlen közlekedési és munkakörülményeket is okozhat. A hőterhelés vizsgálata során szükség szerint figyelembe kell venni:

• a száraz és nedves hőmérővel mért hőmérsékletet, valamint az alkalmazandó hőterhelési mutató meghatározásához szükséges további jellemzőket;

• a páratartalmat és a behúzó légutakba jutó vizet;

• a kőzet és a bányavíz hőhatását;

• a gépek és a robbantások hőleadását;

• a légutak hosszát és a levegő mélységgel összefüggő összenyomódását;

• a helyi vagy központi léghűtési lehetőségeket;

• a munka- és pihenőidő beosztását, valamint a hőterhelés elleni védekezést.

Változó termelés és légigény

A légigény a gépek és a dolgozók mozgásával, a termelés szintek közötti áthelyezésével, a robbantásokkal és a vágathajtás előrehaladásával változik. Rögzített szabályozási beállítások mellett egy inaktív térség túl sok levegőt kaphat, miközben egy aktív munkahely elégtelenül szellőzik. Megbízható információ nélkül azonban a légmennyiség csökkentése szükséges biztonsági tartalékot szüntethet meg.

Ezért meg kell határozni a normál és rendellenes üzemállapotokat, a minimálisan megengedett légmennyiségeket, a felügyeleti követelményeket és azt, ki jogosult a légszabályozók vagy a ventilátorüzem módosítására.

Energiafelhasználás és a teljes rendszer hatékonysága

A szellőztetés a föld alatti bánya jelentős, tartós villamos terhelése lehet. Tényleges részaránya azonban a mélységtől, a hálózat kialakításától, a klímától, a termelési módtól és a beépített berendezésektől függ. Az energiaigényt és a megtakarítás lehetőségét az adott bánya üzemi és mérési adataiból kell meghatározni; egy másik ország vagy bánya százalékos adata nem általános méretezési érték. A hálózat, a mérések, a klimatizálás és a gazdaságosság együttes vizsgálata a Miskolci Egyetem archivált bányaszellőztetési tantárgyleírásában is szerepel. Ez oktatási keret, nem magyarországi fogyasztási felmérés.^[4]

A rendszer hatékonysága nem azonos a ventilátor hatásfokával. Felesleges energiafelhasználást okozhat:

• a behúzó vagy kihúzó légutak nagy ellenállása;

• a szükségtelen fojtás és szűkület;

• a légszabályozó műtárgyak vagy légcsövek szivárgása;

• a külszíni ventilátorállomás beszívó- és kifúvóoldalának, valamint csatlakozó idomainak kedvezőtlen kialakítása;

• az inaktív térségek szükségleten felüli légellátása;

• a nem megfelelő szabályozási beállítás;

• a hálózati igényekhez rosszul illeszkedő ventilátorüzem.

Légmérések, szellőztetési felmérések és folyamatos felügyelet

A terv vagy számítógépes modell mindaddig előrejelzés, amíg nem vetik össze a föld alatti mérésekkel. A szellőztetési felmérés egy meghatározott hálózati állapot tényleges légeloszlását és nyomásviszonyait rögzíti. A folyamatos felügyelet a mérési kampányok közötti időben szolgáltat információt a kritikus körülmények alakulásáról.

Mely jellemzőket kell mérni?

Légsebesség és légútszelvény. Együtt határozzák meg az ágon vagy munkahelyen áthaladó térfogatáramot. Segítségükkel ellenőrizhető az elosztás, felismerhető a légmennyiség csökkenése és pontosítható a hálózati modell.

Nyomás. Rögzíteni kell, hogy statikus vagy össznyomást mérnek-e, nyomáskülönbségnél pedig mindkét mérőhelyet meg kell adni. A légmennyiséggel együtt értékelt, azonos alapokon nyugvó nyomásadatok segítik a munkapont ellenőrzését, valamint a szűkületek, szivárgások és szabályozási változások feltárását.

Gáz- és szennyezőanyag-koncentráció. A műszert és a mintavételi módszert az azonosított veszélyhez kell választani. Az eredmények a bányalevegő és az expozíció értékelését, a riasztásokat, a gépek biztonsági működtetését és a munkahelyre történő visszatérés feltételeinek meghatározását szolgálják.

Hőmérséklet és páratartalom. Ezek az adatok a hőterhelés és a hűtés értékeléséhez szükségesek. Munkahelyek és üzemállapotok közötti összehasonlításukkal különíthetők el a mélységből, az évszakból és a hűtőrendszer működéséből eredő hatások.

A ventilátor állapota. Fel kell jegyezni az üzemállapotot, a fordulatszámot, a felvett teljesítményt, a rezgést és a csapágyhőmérsékletet. A teljesítményadatnál meg kell adni, hogy tengelyteljesítményről vagy villamos bemeneti teljesítményről van-e szó. Így a gép állapotromlása vagy hibája összekapcsolható a hálózat változásaival.

A légajtók, légreteszek és egyéb szabályozók állása. Ellenőrizni kell a valós kialakítás és a szellőztetési terv összhangját. A légajtó helyzetének vagy a légretesz nyílásának megváltoztatása akkor is okozhat váratlan ági légmennyiség-változást, ha a ventilátor üzeme nem változott.

A magyar 15/2022. (I. 28.) SZTFH rendelet rendszeres szellőztetési mérést, adatrögzítést és a mindenkori állapotot tükröző tervet követel meg. A konkrét műszereket, mérőhelyeket, riasztási küszöböket és mérési gyakoriságot a bánya veszélyeihez, tervéhez és alkalmazandó előírásaihoz kell igazítani. Más ország előírása vagy eltérő bányatípus mérési időköze nem vehető át automatikusan.^[2]

A mérések megbízhatósága

Gyakori hibaforrás a nem megfelelő mérőhely, a pontatlan szelvényméret, az ívek vagy légajtók közelében fellépő áramlási zavar, a nem kalibrált műszer, a túl kevés szelvényen belüli mérési pont és a nem dokumentált hálózati állapot. Használható jegyzőkönyvben szerepel a dátum, a hely, a szelvény, a módszer, a műszer, az üzemállapot és a közeli szabályozó vagy akadály. A műszer kalibrálása külön feladat a hálózati modell illesztésétől: a BME Áramlástan Tanszékének laboratóriumi ismertetője például külön megnevezi az anemométerek szélcsatornás kalibrálását.^[5]

A modell összevetése a bánya tényleges állapotával

Ha a mért légmennyiség eltér a modell eredményétől, nem feltétlenül a ventilátornyomás növelése a helyes válasz. Az eltérés oka lehet:

• egy légút hibásan becsült ellenállása;

• a modellben feltételezettől eltérő légajtó- vagy légreteszállás;

• léggáton át vagy régi bányatérség felé történő légszivárgás;

• beszűkült vagy leromlott állapotú légút;

• a légcső szivárgása vagy sérült csatlakozása;

• egy új összeköttetés, amely még nem szerepel a modellben;

• a feltételezettől eltérően működő ventilátor vagy szabályozás.

A modellt a mérési adatokhoz kell illeszteni, majd a bányatérségek lényeges változása után frissíteni kell. A Miskolci Egyetem archivált tantárgyleírása a hálózatszámítást, modellezést, tervezést, szabályozást és a mérések kiértékelését összefüggő témákként kezeli. Ez a megközelítés nem helyettesíti az adott bánya saját adatait vagy modelljének ellenőrzését.^[4]

Figyelmeztető jelenségek és első ellenőrzések

Az alábbi jelenségek a hibakeresés kiindulópontjai, nem kész diagnózisok. Az ellenőrzéseket az üzemi eljárások szerint, a hálózati állapot dokumentálásával kell végezni. A nyomás és a légmennyiség összehasonlítása egymásnak megfelelő ventilátorbeállításokat, ismert mérőhelyeket és összehasonlítható sűrűségi feltételeket igényel.

A homlok szellőztetése romlik, miközben a ventilátor látszólag rendben működik.

A légcső szivárgása, sérült kötése, meghosszabbítása, összelapulása, eltömődése vagy rosszul elhelyezett vége csökkentheti a leadott vagy elszívott légmennyiséget. A visszakeveredés akkor is ronthatja a frisslevegő-ellátást, ha a ventilátornál mért térfogatáram nagy marad.

Azonos üzemállapotban kell összehasonlítani a ventilátor légszállítását a fúvó légcső kilépőnyílásán vagy a szívó légcső belépőnyílásán mért térfogatárammal. Meg kell vizsgálni a vezetéket és a helyi behúzó–kihúzó légutat. Az elszívott levegő térfogatárama nem tekinthető automatikusan friss légmennyiségnek.

Egy ág légmennyisége a ventilátorüzem tervezett módosítása nélkül csökken.

A légajtó vagy légretesz megváltozott állása, egy sérült léggát, új összeköttetés vagy vágatbeli akadály átrendezheti a nyomásokat és légmennyiségeket. Az ok nem feltétlenül az érintett munkahelyen, hanem egy csatlakozó ágban található.

Ellenőrizni kell a szabályozók állását, be kell járni a légutat, és meg kell ismételni a légmennyiség- és nyomásmérést. A tényleges kialakítást a bánya aktuális szellőztetési tervével kell összevetni.

A ventilátornyomás nő, miközben a légmennyiség csökken.

Változatlan beállítások és a ventilátor jelleggörbéjének stabil üzemi szakasza mellett ez a mintázat megnövekedett rendszerellenállásra utalhat. Oka lehet összelapult légcső, eltömődött rács, sérült átmeneti idom vagy leromlott vágatszelvény.

Ellenőrizni kell a ventilátor beállításait, a mért nyomásfajtát és a mérőhelyeket. Össze kell hasonlítani a légút menti nyomásadatokat, és meg kell vizsgálni a megnövekedett veszteségű elemeket.

A ventilátor légszállítása váratlanul nő, miközben a nyomása csökken.

Összehasonlítható ventilátorbeállítások mellett egy megnyitott légajtó vagy szabályozó, jelentős szivárgási út vagy behúzó–kihúzó légzárlat csökkentheti az eredő ellenállást anélkül, hogy javítaná a munkahely hasznos légellátását.

Légmérleget kell készíteni, és ellenőrizni kell a légajtókat, léggátakat, lezárásokat, légreteszeket és új összeköttetéseket. Meg kell állapítani, hová kerül valójában a többletlevegő.

A termelési tevékenység áthelyezése után kedvezőtlenül változik a bányalevegő összetétele, részecsketerhelése vagy hőmérséklete.

A szellőztetési igény másik térségbe kerülhetett a szabályozás megfelelő módosítása nélkül. A géphasználati rend, az ági légmennyiség vagy a mérések minősége és helye is megváltozhatott.

Ellenőrizni kell, hol folyik a munkavégzés és hol üzemelnek a gépek, továbbá felül kell vizsgálni a műszereket vagy a mintavételi eredményeket, és meg kell mérni az érintett légosztály légmennyiségét.

A számított és mért légmennyiségek között tartósan jelentős eltérés marad.

Lehetséges ok a hibás geometria vagy ellenállás, a nem rögzített szabályozóállás vagy összeköttetés, a szivárgás, a rosszul kiválasztott mérőhely, illetve a különböző üzemállapotokból származó adatok összehasonlítása.

Dokumentált hálózati állapotban meg kell ismételni a felmérést, a tervet össze kell egyeztetni a valós bányatérségekkel, és újra kell illeszteni a modellt, mielőtt a ventilátor szükséges munkapontját vagy beállításait módosítanák.

Igényvezérelt szellőztetés és adaptív szabályozás

Az igényvezérelt szellőztetés (VoD) a tényleges tevékenységhez és környezeti feltételekhez igazítja a légmennyiséget, ahelyett hogy a rendszer minden szabályozható része állandó beállítással működne. Bemeneti adat lehet a termelési ütemterv, a gépek és a dolgozók helye, a gázkoncentráció, a hőmérséklet, az ági légmennyiség, a nyomás, a légajtók állása és a berendezések üzemállapota.

A megvalósítás fokozatosan is történhet, például az alábbi szinteken:

1. Időprogram szerinti vezérlés: előre meghatározott beállítások a műszakokhoz, robbantásokhoz, karbantartáshoz vagy tevékenység nélküli időszakokhoz.

2. Eseményalapú vezérlés: a légmennyiség módosítása, amikor egy gép belép a térségbe vagy egy termelési tevékenység megkezdődik.

3. Mért értékekre visszacsatolt szabályozás: a beavatkozás a tényleges gázkoncentrációhoz, hőmérséklethez, nyomáshoz vagy légmennyiséghez igazodik.

4. Hálózati szinten összehangolt szabályozás: a ventilátorok, légreteszek, légajtók és légosztályonkénti beállítások együttes kezelése.

Egy ilyen megoldás értékelésekor a szabályozási parancsot a helyszínen kialakuló tényleges légmennyiséggel és a mért teljesítményigénnyel kell összevetni. A kiinduló és a módosított üzemet összehasonlítható termelési feltételek mellett célszerű vizsgálni; a számított megtakarítás nem azonos az igazolt üzemi eredménnyel. A lehetséges előny a légigény változékonyságától, a hálózat szabályozhatóságától, az érzékelők és a kommunikáció megbízhatóságától, az üzembe helyezéstől és a korábbi működéstől függ. Egyetlen előre megadott százalék nem jelent általános megtakarítási garanciát.

Az igényvezérlés nem jogosít fel a légmennyiség önkényes csökkentésére pusztán azért, mert egy térség inaktívnak látszik. A 23/2022. (I. 31.) SZTFH rendelet 40. § (1) bekezdése sújtólégveszélyes bányában munkavégzés nélkül is előírja a fő- és segédszellőztető gép üzemben tartását. A leállítás és újraindítás feltételeit ugyanennek a paragrafusnak a további bekezdései szabályozzák; az igényvezérelt működés ezeket nem írhatja felül. Megbízható rendszerhez szükséges:^[1]

• az előírt minimális légmennyiségek és a biztonsági korlátok meghatározása;

• az érzékelőhelyek alkalmasságának igazolása és a műszerek kalibrálása;

• biztonságos állapotok meghatározása érzékelő- vagy kommunikációs hiba esetére;

• biztonsági reteszelések és a riasztásokra adandó intézkedések;

• a kapcsolódó ágakat is figyelembe vevő hálózati modell vagy ellenőrzött vezérlési logika;

• a kézi vezérlésre történő áttérés jogosultsági és eljárási szabályainak meghatározása;

• annak méréssel történő igazolása, hogy a föld alatti légmennyiség valóban a kiadott parancsnak megfelelően változik.

Felkészülés a szellőztetési üzemzavarokra és a változások kezelése

A légvezetés gyorsan megváltozhat a ventilátor védelmi leállása, áramkimaradás, tűz, sérült légszabályozó műtárgy, légreteszállítás, új vágatkapcsolat vagy légcsőhiba után. A következmények a változás közvetlen helyszínén túlra is kiterjedhetnek.

A bánya üzemzavar-elhárítási tervének a szellőztetési kockázatok alapján ki kell térnie többek között:

• a főszellőztető, a hálózati nyomásfokozó és a különszellőztető ventilátor leállására;

• a tápellátás, a vezérlés, az érzékelők vagy az adatkapcsolat kiesésére;

• az elégtelen nyomás vagy légmennyiség miatti riasztásokra;

• a gáz-, füst-, hőmérséklet- és egyéb szennyezőanyag-riasztásokra;

• az érintett térségekben tartózkodó személyek kivonására, a berendezések biztonságos leállítására és szükség szerinti leválasztására;

• a gépek újraindításának korlátozásaira és feltételeire;

• a visszatérés előtti bejárásra és a bányalevegő ellenőrzésére;

• a megfelelően jóváhagyott ideiglenes szellőztetési megoldásokra;

• a változás rögzítésére, kivizsgálására és engedélyezésére.

Magyarországi projektnél a 23/2022. és a 15/2022. SZTFH rendelet adja a föld alatti szellőztetés biztonsági követelményeinek lényeges részét. A légvezetés változtatását, a gépek leállítását, a méréseket és a dokumentációt az adott tevékenységre érvényes előírásokkal együtt kell kezelni. A felelős műszaki vezető és az egyéb kijelölt személyek feladatait az üzemi eljárásoknak egyértelműen rögzíteniük kell. A magyar nyelvű cikk nem teszi ezeket a jogszabályokat más ország projektjében automatikusan alkalmazandóvá.^[1][2]

A föld alatti szellőztetés gyakorlati értékelésének menete

1. A bányaművelési szakaszok és üzemállapotok meghatározása. Át kell tekinteni a meglévő és tervezett bányatérségeket, a termelési helyeket, a géphasználati ütemtervet, a robbantási ciklusokat, a karbantartási helyzeteket és a későbbi bővítéseket.

2. A veszélyek és a légigényt meghatározó feltételek azonosítása. Fel kell mérni a bányagázok, a dízelrészecskék, a por, a robbantási gázok, a hő és a nedvesség forrásait, valamint a tűzveszélyt és a technológiai kibocsátásokat. Ellenőrizni kell a minimális légmennyiséget, légsebességet, az expozíciós határértékeket és az üzemi követelményeket.

3. A szellőztetési hálózat felvétele. Rögzíteni kell a behúzó és kihúzó nyílásokat, az ágak összeköttetéseit, a szabályozókat, a különszellőztetési légáramköröket, a lezárásokat, a légszivárgási útvonalakat, a ventilátorokat és a mérőhelyeket.

4. A meglévő rendszer mérése. Ismert üzemállapotban fel kell mérni a légmennyiséget, a nyomást, a bányalevegő összetételét és a hőviszonyokat. Különszellőztetésnél az elrendezésnek megfelelően a fúvó légcső kilépőnyílásán leadott vagy a szívó légcső belépőnyílásán elszívott térfogatáramot kell ellenőrizni.

5. A hálózati modell létrehozása vagy frissítése. A mért nyomás és légmennyiség alapján meg kell becsülni az ágak ellenállását, és ezekhez az adatokhoz kell illeszteni a modellt. Nem elegendő kizárólag tervrajzokra vagy feltételezett érdességre támaszkodni.

6. Alternatív megoldások vizsgálata. Össze kell hasonlítani a légútjavítást, a szivárgáscsökkentést, a párhuzamos útvonalakat, a szabályozási módosításokat, a termelési sorrendet, a ventilátorbeállításokat és a későbbi fejlesztési szakaszokat. A szivárgásra, bővítésre és bizonytalanságra felvett tartalékok alapját dokumentálni kell, nem indokolatlan százalékokat összegezni.

7. Kezdeti üzemi tartomány kijelölése, majd berendezés-összehasonlítás. A minimális, szokásos és maximális légigényű állapotokhoz meg kell adni az egymáshoz tartozó légmennyiség- és nyomásértékeket, a sűrűséget, a beépítést, a szabályozást és az üzemzavari intézkedéseket. A ventilátorváltozatok összevetése után a hálózatot a kiválasztott jelleggörbével és beépítési feltételekkel újra ellenőrizni kell.

8. Üzembe helyezés és igazoló ellenőrzés. A beépített rendszer működését helyszíni mérésekkel, riasztási és vezérlési próbákkal, valamint szükség szerint gyári vagy helyszíni átvételi vizsgálatokkal kell igazolni. A vizsgálati módszereket, tűréseket és szabványkiadásokat a projekt dokumentációjában kell rögzíteni. További információ a bányaszellőztető ventilátorok gyártása és minőség-ellenőrzése című oldalon található.

9. Karbantartás és felülvizsgálat. Lényeges hálózati változás után frissíteni kell a tervet és a modellt, elemezni kell a mérési trendeket, meg kell vizsgálni a műtárgyakat és a légcsöveket, továbbá fel kell tárni a megmagyarázatlan eltérések okát.

A szellőztetés sajátosságai a különböző bányatípusokban

Föld alatti szénbányák. A metán, a szénpor, az önmelegedés és öngyulladás veszélye, valamint a gyújtóforrások kizárása jelentősen befolyásolhatja a tervet. A légáramok elválasztását, a gázellenőrzést, a berendezések megfelelőségét, a ventilátorüzemet és a visszakeveredés megelőzését a bánya saját követelményei szerint kell kialakítani.

Föld alatti ércbányák. Gyakori feladat a dízelkibocsátás, a robbantási gázok, a szilícium-dioxidot vagy ércásványt tartalmazó por és a mélységi hőterhelés kezelése. A hosszú rámpák és szétszórt termelési helyek miatt különösen fontos a hálózati ellenállás, a géphasználati rend, az elővájások különszellőztetése és az újabb szintek előkészítése.

Nemfémes ásványi nyersanyagot termelő föld alatti bányák. A dízelkibocsátás, a por és a robbantási gázok itt is lényegesek. Nagy szelvényű térségek vagy kamra–pillér művelés esetén gondosan meg kell tervezni a munkahelyek közötti légelosztást, meg kell előzni a légzárlatot, a légellátást a géphasználathoz kell igazítani, és a termelés előrehaladtával ellenőrizni kell az ági légmennyiségeket.

Ez az összehasonlítás általános. A végleges szellőztetési tervet a földtani környezet, a művelési mód, a mélység, az alkalmazandó jog és a tényleges kockázatértékelés határozza meg. A nyersanyag megnevezése önmagában nem zárja ki éghető gázok vagy más sajátos veszélyek jelenlétét.

A magyar bányabiztonsági szabályok a bánya besorolásától és tevékenységétől függő követelményeket tartalmaznak; a vegyi expozíciót külön rendelkezések is szabályozzák. A bányaszellőztetési oktatási anyagok és a légtechnikai laboratóriumok ismertetői más szerepet töltenek be: műszaki háttérként használhatók, de nem helyettesítik a jogszabályt vagy a helyszíni tervezést. Más ország projektjénél a helyi előírásokból kell kiindulni.^[1][2][3]

A szellőztetési rendszer felülvizsgálatához szükséges adatok

Az érdemi előzetes értékeléshez kérjük, a rendelkezésre álló adatokból adjon meg minél többet az alábbiak közül:

• a bánya jelenlegi és tervezett térképe, a szintekkel, aknákkal, táróbejáratokkal, rámpákkal, feltörésekkel és fő légutakkal;

• a behúzó és kihúzó légutak helye és a tervezett áramlási irányok;

• a légutak méretei, hossza, állapota és jelentős szűkületei;

• a jelenlegi és tervezett üzem minimális, szokásos és maximális légigényű állapotaihoz tartozó légmennyiség–nyomás értékpárok;

• a fő mérőhelyek és aktív munkahelyek mért légmennyiségei és nyomásai, a mérési helyekkel és az üzemállapotokkal együtt;

• annak megadása, hogy a térfogatáram tényleges vagy referenciaállapotra átszámított érték-e, a nyomás statikus vagy össznyomás-e, illetve mely pontokat hasonlítják össze nyomáskülönbség esetén;

• a számításokhoz, ventilátorgörbékhez és átvételi adatokhoz használt levegősűrűség vagy referenciaállapot;

• a bánya mélysége, tengerszint feletti magassága, hőmérsékleti, páratartalmi és bányavízviszonyai;

• a művelési mód, az előkészítési ütemterv és a későbbi bővítési szakaszok;

• a dízelgépek típusa, teljesítménye, darabszáma, helye és üzemrendje;

• a bányagázok, a por, a dízelrészecskék, a robbantási gázok, a hő és a technológiai folyamatok veszélyei;

• a különszellőztetés légcsöveinek átmérője, anyaga, hossza, ívei, szivárgási állapota és a homloknál szükséges légmennyiség;

• a meglévő ventilátorok adattábláján szereplő adatok, rendelkezésre álló jelleggörbéi, fordulatszáma vagy lapátállása, mért üzemi adatai, szabályozása és üzemi–tartalék elrendezése;

• a rendelkezésre álló feszültség, frekvencia, indítási vagy fordulatszám-szabályozási mód és a szükséges vezérlési csatlakozások;

• a légajtók, légreteszek, léggátak, tömített lezárások, légszivárgási útvonalak és egyéb légvezetési műtárgyak;

• a felügyeleti mérőpontok, riasztási küszöbök és a rendelkezésre álló mérési idősorok;

• az alkalmazandó előírások, a bánya szellőztetési terve és a projekt átvételi követelményei.

A hiányos adatok nem zárják ki az első műszaki egyeztetést, de korlátozzák a légmennyiségre és nyomásra adható ajánlás pontosságát. Az ágankénti mérési adatok és egy naprakész szellőztetési terv általában többet mondanak, mint önmagában a motor teljesítménye vagy a ventilátor átmérője.

Gyakran ismételt kérdések a föld alatti bányaszellőztetésről

Mi a különbség a bányaszellőztetési rendszer és a bányaventilátor között?

A rendszer a behúzó és kihúzó légutak, vágatok, szabályozók, légcsövek, felügyeleti eszközök, eljárások és ventilátorok teljes együttese. A ventilátor a levegő mozgatásához szükséges nyomáskülönbséget hozza létre. Először tehát a hálózat kezdeti igényeit kell meghatározni, majd ezek és a kiválasztott berendezés, illetve beépítés összhangját ellenőrizni.

Miben különbözik a főszellőztetés a különszellőztetéstől?

A főszellőztetés a bánya fő behúzó és kihúzó útvonalai között mozgatja a levegőt. A különszellőztetés a vakvágatokat és más, megfelelő áthúzó légáram nélküli helyi térségeket látja el. Frisslevegő-utánpótlása a fő légáramtól függ. Szívó légcsöves elrendezésnél is biztosítani kell, hogy a friss levegő eljusson a homlokhoz. A magyar jogszabály szerinti hálózati segédszellőztető-gép ettől eltérő szerepű berendezés.

Miért lehet kisebb a homloknál a légmennyiség, mint a ventilátornál?

Fúvó üzemben a szivárgás csökkenti a légcső végén leadott légmennyiséget. Szívó üzemben a vágat levegője a tömítetlen helyeken bejuthat a vezetékbe, ezért a ventilátor légszállítása nagyobb lehet a homloknál elszívott térfogatáramnál. A súrlódás és a szűkület a munkapontot változtatja meg, nem tünteti el a levegőt a tömített csőből. A visszakeveredés a teljes légszállítás csökkenése nélkül is ronthatja a frisslevegő-ellátást. Az adatokat azonosítható mérőhelyeken és összehasonlítható sűrűségi feltételek mellett kell értékelni.

Mindig megoldja a kis légmennyiség problémáját a fordulatszám növelése?

Nem. Az ok lehet beszűkült légút, sérült szabályozó műtárgy, szivárgás, légzárlat, visszakeveredés, hibás elosztás vagy nem megfelelő légcső. A hálózat vizsgálata nélkül növelt nyomás nagyobb felvett teljesítményt és zajterhelést okozhat, miközben a munkahely hasznos légellátása alig javul. Először a légmennyiséget korlátozó tényezőt kell azonosítani.

Milyen gyakran kell szellőztetési felmérést végezni?

A gyakoriság az alkalmazandó jogszabálytól, a bányatípustól, a veszélyektől, a szellőztetési tervtől és a változások ütemétől függ. Az előírt időközökön túl jelentős hálózati módosítás, váratlan mérési eredmény, ventilátor- vagy szabályozási változás, új összeköttetés vagy számottevő vágatelőrehaladás után is szükséges lehet az ellenőrzés. Más ország vagy eltérő bányatípus mérési időközeit nem szabad automatikusan átvenni.

Elegendő lehet önmagában a szellőztetés a mély bánya hőterhelésének kezelésére?

Nem minden esetben. A kőzetből, a meleg bányavízből és a gépekből származó hőterhelés, valamint a lefelé áramló levegő összenyomódásával járó felmelegedés együtt meghaladhatja a rendelkezésre álló szellőztetés hőelvonó képességét. A páratartalmat is figyelembe kell venni a hőviszonyok értékelésénél. Ilyenkor helyi vagy központi léghűtés, hűtött víz, hűtőberendezés vagy javított vízelvezetés is szükséges lehet, a hőterhelés elleni munkavédelmi intézkedésekkel együtt.

Használható ugyanaz a szellőztetési terv szén- és ércbányában?

Nincs minden bányára megfelelő egységes terv. Szénbányában a metán, a szénpor, az önmelegedés, az öngyulladás és a berendezések védelmi követelményei lehetnek meghatározók. Ércet vagy nemfémes ásványi nyersanyagot termelő bányában a dízelrészecskék, a robbantási gázok, a szilícium-dioxid- vagy ásványtartalmú por, a hő és a hosszú légutak kerülhetnek előtérbe. A tervezésnek a valós veszélyekre és az alkalmazandó előírásokra kell épülnie.

Összefoglalás

A hatékony föld alatti bányaszellőztetés a szükséges légmennyiséget minden aktív térséghez eljuttatja; nem pusztán a ventilátor nagy összesített légszállítását jelenti. A megalapozott eljárás a légigény meghatározásából, a hálózat felméréséből és modellezéséből, az elkerülhető ellenállások és szivárgások csökkentéséből, majd a szükséges légmennyiség–nyomás tartomány alapján végzett berendezésválasztásból vagy beállításból áll. A kiválasztott ventilátor és beépítés ismeretében a hálózatot újra ellenőrizni kell. Így a rendszerszintű tervezés és a ventilátorválasztás összekapcsolódik, de nem válik ugyanazzá a feladattá.