通気設計とは、鉱山の採掘計画や地質条件、使用機械、作業人員などを総合的に考慮し、必要な風量と通気方式、通気網構成、主扇風機や補助扇風機の容量を決定するプロセスである。適切な通気設計は、鉱山の安全性と生産性、電力コストのバランスを取るうえで欠かせない基盤であり、鉱山開発の初期段階から継続的な見直しが必要となる。
通気設計の第一歩は、坑内で必要とされる風量の算定である。作業員が安全かつ快適に作業できるための最低換気量に加え、メタンやその他の可燃性ガスの希釈に必要な風量、ディーゼル機械の排気処理、粉じんの抑制、温度上昇の防止など、さまざまな観点から必要風量を積み上げていく。その結果は、鉱山全体としての総必要風量と、各区域ごとの部分風量として整理される。
次に、通気方式と通気網の構成が検討される。入気立坑と排気立坑の配置、坑道の接続関係、採掘区域の位置などを踏まえ、直列通気を基本としつつ増圧ファンの設置や複数坑口の利用を含めた通気方式が選定される。その上で、通気網として枝と節にモデル化し、各枝の通気抵抗や必要風量を設定して通気計算を行うことで、主扇風機に求められる静圧と風量を求める。
通気設計では、主扇風機や補助扇風機の性能曲線との適合も重要な検討項目である。計算によって求められた必要風量と静圧を満足し、かつ効率の良い運転点を持つ送風機を選定することで、安定した通気と省エネを両立できる。また、将来の採掘延伸を考慮して、通気抵抗の増加や新たな通気経路の追加に対応できる余裕を設計段階から織り込んでおくことも重要である。
さらに、通気設計は一度作成して終わりではなく、採掘の進展や設備更新に合わせて見直しを行う必要がある。ガス湧出状況や温度条件が変化すれば、必要風量や通気方向を再検討し、通気網や風門配置、主扇風機運転条件を修正することが求められる。最新の通気測定データやシミュレーション結果を設計に反映させることで、安全性を高めつつ無駄のない通気を実現できる。このように、通気設計は鉱山のライフサイクルを通じて継続的に行われる重要な技術業務であり、鉱山通気システム全体の品質と信頼性を左右する役割を担っている。
