Ventilația minelor subterane

Ce este aerajul unei mine subterane?

Aerajul minier reprezintă circulația și distribuția organizată a aerului în lucrările subterane, pentru menținerea unei atmosfere și a unor condiții termice adecvate muncii. Aerul proaspăt este dirijat către locurile de muncă active și zonele în care circulă sau staționează persoane. Aerul încărcat cu poluanți, căldură ori umiditate în exces este apoi condus pe căile de evacuare a aerului și eliminat din mină. Denumirea de curent de evacuare nu înseamnă că aerul respectiv este destinat recirculării.

Sistemul cuprinde, de regulă:

• deschideri la suprafață, puțuri, guri de galerie, rampe, suitori de legătură între orizonturi și alte lucrări subterane prin care circulă aerul;

• circuite de admisie a aerului proaspăt și de evacuare a aerului viciat;

• ramificații care repartizează aerul către sectoarele de exploatare și lucrările de pregătire;

• diguri și pereți de izolare, uși de aeraj, regulatoare, etanșări și construcții pentru încrucișarea cu separare fizică a curenților de aer;

• tubulaturi de aeraj pentru lucrări în fund de sac și alte zone locale de lucru;

• ventilatoare principale, ventilatoare pentru creșterea presiunii în rețea acolo unde utilizarea lor este admisă și echipamente de aeraj parțial;

• instrumente pentru măsurarea și monitorizarea debitului, presiunii, concentrațiilor de gaze, temperaturii, umidității și stării echipamentelor.

Aceste componente trebuie evaluate ca un singur sistem. Debitul măsurat la suprafață nu arată, singur, cât aer ajunge la un front îndepărtat: rezistențele ramificațiilor, pierderile de aer, dispozitivele de reglare și starea tubulaturii determină debitul efectiv disponibil. În România, anexa nr. 3 la HG nr. 1.049/2006, secțiunea 7, leagă aerajul de continuitatea funcționării, supravegherea ventilatoarelor principale, măsurători și un proiect de aeraj actualizat periodic.^[1]

Figura 1. Circuit simplificat de aeraj aspirant: aerul proaspăt intră în mină, se distribuie pe orizonturi și la locurile de muncă, apoi este evacuat prin circuitul de aer viciat și ventilatorul principal de la suprafață. Schema este orientativă; configurația reală diferă de la o mină la alta.

Cum funcționează un circuit de aeraj subteran

Aerul circulă prin mină datorită diferenței de presiune dintre partea de admisie și partea de evacuare a rețelei. Aceasta trebuie să fie suficientă pentru a învinge pierderile de presiune din puțuri, rampe, galerii, suitori, tubulaturi, coturi, ramificații, construcții de aeraj și racorduri de la suprafață.

Un circuit simplificat poate fi descris în cinci etape:

1. Aerul intră în mină. Aerul proaspăt pătrunde în mină printr-un puț, o gură de galerie, o rampă ori altă deschidere de admisie prevăzută în proiect, fiind pus în mișcare prin aspirație sau refulare.

2. Curentul principal se împarte. Debitul total se repartizează între orizonturi, sectoare, ateliere, căi de circulație, stații de pompare și alte zone, în funcție de necesarul de aer.

3. Aerul ajunge la locurile de muncă. Lucrările cu legături distincte de intrare și ieșire pot fi traversate de curentul principal. Lucrările în fund de sac și fronturile de înaintare necesită, de regulă, aeraj parțial cu ventilatoare și tubulatură.

4. Aerul contaminat intră în circuitul de evacuare. Curentul trebuie dirijat din zonele mai puțin contaminate către sursele de poluanți și apoi spre evacuare. Evitați trecerea lui printr-un alt loc de muncă ocupat atunci când configurația permite acest lucru, respectând cerințele aplicabile.

5. Aerul viciat părăsește mina. Circuitul de evacuare îl conduce către un puț de evacuare a aerului, o suitoare, o galerie cu ieșire la suprafață sau o stație de ventilatoare de la suprafață.

Rețeaua reală este rareori un singur traseu drept. Ea combină ramificații legate în serie și în paralel. Ușile se pot deschide, regulatoarele pot fi ajustate, lucrări noi pot fi racordate, iar zonele vechi pot fi izolate. Se pot modifica și traseele pierderilor de aer. Aerajul este, așadar, un proces continuu de exploatare și verificare, nu doar o instalație realizată o singură dată.

Aeraj general, repartizarea aerului pe sectoare, aeraj parțial și creșterea presiunii în rețea

Rețeaua integrează circulația aerului prin întreaga mină, distribuția către sectoare și aerajul local al lucrărilor în fund de sac. În terminologia românească se întâlnesc aerajul general și aerajul parțial, acesta din urmă fiind numit și auxiliar sau local. Aici, aerajul parțial este discutat în principal ca sistem cu ventilator și tubulatură. HG nr. 1.049/2006 folosește expres denumirea „aeraj parțial”; utilizarea sa în mine grizutoase are condiții specifice. INSEMEX prezintă distinct proiectarea și optimizarea rețelelor de aeraj general și auxiliar.^[1][3]

Aerajul general

Aerajul general asigură circulația aerului între principalele căi de admisie și evacuare ale minei. Debitul și presiunea necesare depind de adâncime, metoda de exploatare, secțiunile lucrărilor, parcul de utilaje, emisiile, sarcinile termice și dezvoltarea viitoare. Puțurile, galeriile principale, racordurile de la suprafață, pierderile de aer și căile de evacuare a aerului influențează punctul de funcționare. Alegerea unui ventilator principal de mină trebuie să pornească de la analiza rețelei și să fie verificată din nou după stabilirea echipamentului și a montajului.

Repartizarea aerului pe sectoare și ramificații

Curentul principal se împarte între ramificațiile de producție și cele care deservesc activități auxiliare. Regulatoarele redistribuie aerul prin introducerea unei rezistențe suplimentare; ele nu produc aer suplimentar. Strangularea excesivă mărește pierderea de presiune și poate reduce debitul disponibil în alte zone. Atunci când este posibil, comparați reglarea prin strangulare cu mărirea secțiunii utile, remedierea neetanșeităților, o evacuare mai directă sau realizarea unei căi paralele corespunzătoare.

Aerajul parțial sau auxiliar

O galerie în fund de sac nu are o a doua legătură care să completeze traseul dintre admisia și evacuarea aerului. De aceea, este ventilată de obicei cu ajutorul unei tubulaturi. Sistemul trebuie să dispună de suficient aer proaspăt din circuitul general și să furnizeze debitul necesar frontului prin refulare sau să aspire aerul din apropierea acestuia, fără recircularea aerului contaminat. Regimurile refulant, aspirant și combinat sunt discutate mai jos; pentru comparația echipamentelor, consultați ghidul ventilatoarelor de aeraj minier.

Ventilatoare pentru creșterea presiunii și interacțiunea cu rețeaua

În acest articol, un ventilator pentru creșterea presiunii în rețea este un echipament care adaugă presiune într-un anumit circuit subteran, dacă soluția este permisă și inclusă în proiectul de aeraj. Funcția sa este diferită de cea a ventilatorului de aeraj parțial racordat la tubulatura unui front. Trebuie evaluate interacțiunea cu ventilatoarele principale, presiunile din ramificațiile conectate, riscul de recirculare, eventualul traseu de ocolire a ventilatorului, comportamentul la oprire, reglarea și monitorizarea. Denumirea descrie funcția echipamentului; nu reprezintă aici atribuirea unei categorii juridice distincte.

Determinarea debitului de aer și a presiunii necesare

O evaluare a aerajului trebuie să separe două întrebări:

1. Ce debit de aer este necesar la fiecare loc de muncă și în fiecare situație de funcționare?

2. Ce diferență de presiune este necesară pentru a deplasa acest debit pe traseele alese?

Necesarul de aer rezultă din riscurile și activitățile care trebuie controlate. În funcție de mină, acesta poate depinde de personal, utilaje diesel, degajări de gaze, gaze și fum de împușcare, pulberi, căldură, umiditate, încărcarea bateriilor, ateliere și emisii de proces. Reglementările și proiectul de aeraj pot impune debite ori viteze minime. Stabiliți criteriul determinant pentru fiecare zonă și pentru combinațiile realiste de activități simultane, fără a porni doar de la debitul total al ventilatoarelor.

Relațiile de mai jos ajută la organizarea datelor de debit și presiune. Nu înlocuiesc modelul rețelei verificat prin măsurători, evaluarea riscurilor specifice amplasamentului sau proiectul de aeraj necesar exploatării.

Debitul de aer și viteza aerului

Pentru o secțiune definită a unei căi de aeraj, relația de bază este:

Q = A × v

• Q — debitul volumic de aer, de regulă în m³/s: volumul care traversează secțiunea în unitatea de timp, nu un volum acumulat și nici o pierdere de aer;

• A — aria efectivă a secțiunii transversale disponibile pentru curgerea aerului, în m²;

• v — viteza medie a aerului în acea secțiune, în m/s.

Relația este esențială pentru măsurătorile de aeraj. O citire a vitezei fără o determinare fiabilă a ariei nu furnizează un debit fiabil. Nici măsurarea într-un singur punct nu reprezintă neapărat media unei secțiuni neregulate. Procedura și înregistrările trebuie să precizeze metoda, amplasarea punctului de măsurare, dimensiunile secțiunii, starea aparatului, informațiile privind etalonarea și corecțiile necesare.

Bilanțul aerului în nodurile rețelei

În regim staționar, dacă densitatea aerului este aproximativ aceeași în ramificațiile comparate, suma debitelor volumice care intră într-un nod trebuie să corespundă sumei celor care ies. Pierderile de aer identificate se includ în bilanț; diferențele rămase se evaluează ținând cont de incertitudinea măsurării:

ΣQ_in ≈ ΣQ_out

Dacă densitatea diferă semnificativ între punctele de măsurare, comparați debitele masice sau aduceți debitele volumice la aceleași condiții de referință înainte de întocmirea bilanțului. În formulă, in indică intrarea în nod, iar out indică ieșirea.

Bilanțurile sunt utile la intrările pe orizonturi, în nodurile de distribuție pe sectoare, la confluența curenților de evacuare și la racordurile aerajului parțial. O diferență importantă și neexplicată poate indica o pierdere de aer, o legătură neînregistrată, o secțiune de măsurare nepotrivită sau compararea unor citiri obținute în configurații diferite ale rețelei.

Rezistența aerodinamică a rețelei și pierderea de presiune

Pentru un model simplificat al unei ramificații, pierderea de presiune se exprimă frecvent prin:

ΔP = R × Q²

• ΔP — pierderea de presiune pe ramificație, de regulă în Pa;

• R — rezistența aerodinamică echivalentă a ramificației, exprimată, de exemplu, în Pa/(m³/s)² sau N·s²/m⁸;

• Q — debitul de aer care traversează ramificația, de regulă în m³/s.

Relația pătratică este o aproximație pentru curgerea turbulentă, la o geometrie și o densitate a aerului definite. Rezistența trebuie reevaluată când se modifică secțiunea, rugozitatea, obstacolele, poziția regulatoarelor sau condițiile de densitate folosite în calcul.

În literatura de aeraj minier, valoarea echivalentă din această relație este denumită și rezistența căii de aeraj sau rezistența Atkinson. Aici, R reprezintă rezistența echivalentă a întregii ramificații și include efectul densității la starea indicată; nu este doar un coeficient de frecare. O formulare care introduce separat densitatea folosește o altă convenție. Valorile nu sunt interschimbabile fără conversie. Precizați întotdeauna unitățile și convenția utilizată.

Rezistența echivalentă cumulează efectele lungimii, perimetrului și ariei secțiunii, rugozității suprafețelor și susținerii, obstacolelor, coturilor, ramificațiilor și construcțiilor de reglare. O secțiune îngustată sau deteriorată poate mări considerabil presiunea necesară. Verificați secțiunea efectiv liberă și starea lucrării, nu numai dimensiunile nominale din proiect. Catalogul oficial al serviciilor publice include determinarea parametrilor aerodinamici ai lucrărilor miniere și construcțiilor de aeraj ca activitate de specialitate a INSEMEX; fișa descrie serviciul, nu o metodă completă de calcul.^[4]

La rezistență constantă, dublarea debitului mărește pierderea de presiune de aproximativ patru ori. Puterea teoretică transmisă aerului, Q × ΔP, crește astfel de circa opt ori, înainte de luarea în calcul a randamentelor ventilatorului, motorului și acționării. Puterea electrică absorbită nu crește obligatoriu exact în aceeași proporție. Eliminarea unei strangulări importante sau realizarea unei căi paralele adecvate poate fi mai eficientă decât creșterea continuă a presiunii ventilatorului.

Tipul presiunii, condițiile de referință ale debitului și densitatea aerului

Datele trebuie să distingă presiunea statică de presiunea totală și să identifice punctele de măsurare. Pentru o presiune diferențială, precizați ambele puncte și tipul presiunii măsurate în fiecare. Creșterea de presiune produsă de ventilator nu poate fi comparată direct cu pierderea de presiune a unei ramificații fără compatibilizarea definițiilor, secțiunilor de măsurare și densității de referință.

Precizați și dacă debitul volumic corespunde condițiilor reale din subteran sau a fost convertit la o stare de referință. Densitatea reprezintă aici masa pe unitatea de volum. La aceeași turație și în condiții aerodinamice corespunzătoare, creșterea de presiune și puterea transmisă aerului depind de această mărime. Altitudinea, temperatura, umiditatea și presiunea barometrică trebuie luate în calcul când se compară măsurătorile, curbele ventilatorului și rezultatele încercărilor de recepție.

Distingeți și corelați datele înainte de a le compara

• debitul prin ventilator și debitul efectiv furnizat la ieșirea tubulaturii de refulare sau aspirat la intrarea tubulaturii de aspirație;

• presiunea statică, presiunea totală și diferențele de presiune, pentru care trebuie identificate ambele puncte și mărimile comparate;

• debitul volumic în condiții reale și debitul adus la condiții normale sau la o altă stare de referință;

• valorile modelului și măsurătorile efectuate cu o altă configurație a rețelei ori cu alte reglaje ale echipamentelor.

Căi de aeraj legate în serie și în paralel

În tronsoane legate în serie, fără pierderi intermediare de aer și cu densități apropiate, același debit volumic traversează succesiv fiecare tronson. În aceste condiții, rezistențele se adună:

R_total = R_1 + R_2 + R_3 +...

În paralel, debitul se împarte între două sau mai multe căi. Relația următoare se aplică ramificațiilor care leagă aceeași pereche de noduri, fără surse independente de presiune în ramificații și în care pierderea de presiune este proporțională cu pătratul debitului:

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

În această expresie, sqrt(R) reprezintă rădăcina pătrată a rezistenței, iar R_total este rezistența echivalentă a ansamblului analizat.

Două căi paralele cu aceeași rezistență au o rezistență echivalentă egală cu un sfert din rezistența unei singure căi, dacă ambele rămân disponibile și sunt racordate corect. Soluția poate reduce presiunea necesară și poate oferi mai multă flexibilitate în distribuția aerului. Avantajul se diminuează dacă una dintre căi este obturată sau insuficient întreținută. Un traseu care duce poluanți într-o altă zonă ocupată poate fi inacceptabil chiar dacă rezultatul calculului de rezistență este favorabil.

Pierderi de aer și pierderi locale de presiune

Nu tot aerul deplasat de sistemul general ajunge la locul de muncă vizat. O parte poate trece prin uși, diguri, etanșări sau îmbinări defecte ori prin deschideri neprevăzute. Regulatoarele, schimbările bruște de secțiune, coturile, ramificațiile, grilajele, atenuatoarele de zgomot și piesele de tranziție produc pierderi suplimentare de presiune. Pierderile de aer modifică traseele și repartizarea debitelor; frecarea și rezistențele locale disipă energie. În tubulatura de aspirație aflată în depresiune, aerul din galerie poate pătrunde prin neetanșeități.

Evaluarea sistemului trebuie, prin urmare, să distingă:

• debitul care intră în mină;

• debitul care ajunge în fiecare sector;

• debitul efectiv disponibil la fiecare loc de muncă activ;

• debitul la ieșirea tubulaturii de refulare sau la intrarea tubulaturii de aspirație;

• debitul evacuat prin circuitul prevăzut pentru aerul viciat.

După stabilirea preliminară a debitului, presiunii, domeniului de funcționare și condițiilor de instalare, comparați tipurile de ventilatoare, modelele de ventilatoare, curbele caracteristice, motoarele și sistemele de reglare pe pagina de alegere a ventilatoarelor pentru aeraj minier. Recalculați apoi rețeaua cu caracteristicile echipamentului ales și cu montajul real, revizuind ipotezele când este necesar.

Proiectarea traseelor de admisie, de trecere prin zonele de lucru și de evacuare

Dirijați aerul din zonele mai curate către sursele de poluanți

Când configurația minei permite, aerul proaspăt trebuie să treacă mai întâi prin zonele ocupate și mai puțin contaminate, apoi prin locurile unde apar gaze, pulberi, emisii diesel, fum de împușcare sau căldură. Aerul contaminat este condus ulterior către evacuare, evitând reutilizarea sa pentru aerisirea unui alt loc de muncă. Acest traseu limitează expunerea suplimentară și facilitează identificarea situațiilor anormale.

Nu presupuneți că aerisirea succesivă a mai multor zone ocupate este întotdeauna permisă. Chiar atunci când este admisă și prevăzută în proiect, trebuie evaluate explicit transportul poluanților, căldurii și fumului, precum și consecințele situațiilor de urgență asupra zonelor situate în aval, în sensul curgerii. Un incendiu sau o degajare de gaz în amonte poate afecta întregul circuit din aval. Posibilitatea de a aduna rezistențele în serie nu constituie o autorizare a unei astfel de configurații.

Preveniți scurtcircuitarea aerajului și recircularea

Scurtcircuitarea aerajului apare când aerul urmează un traseu neprevăzut, cu rezistență mică, între admisie și evacuare, ocolind zona care trebuia aerisită. Recircularea apare când o parte din aerul viciat revine în curentul de aer proaspăt sau la aspirația unui sistem de aeraj parțial. În ambele situații, ventilatorul poate vehicula un debit mare, deși frontul primește prea puțin aer proaspăt. Scurtcircuitul descris aici privește traseul aerului, nu un circuit electric.

Cauzele frecvente includ:

• uși de aeraj lăsate deschise sau deteriorate;

• pierderi de aer pe lângă un dig, un perete de izolare sau o etanșare;

• amplasarea ventilatorului de aeraj parțial într-un loc cu debit insuficient de aer proaspăt;

• separarea necorespunzătoare dintre evacuarea aerului contaminat și captarea aerului proaspăt pentru aerajul parțial;

• un regulator de debit amplasat sau reglat necorespunzător;

• o legătură nouă între o lucrare de admisie și una de evacuare;

• modificări în funcționarea ventilatoarelor care schimbă distribuția presiunilor între ramificații.

Integrați construcțiile și dispozitivele de aeraj în proiect

Digurile, ușile, regulatoarele, etanșările și construcțiile care permit încrucișarea curenților la cote diferite, cu separare fizică, dirijează și separă aerul. Starea lor este la fel de importantă ca proiectarea inițială. Un dig deteriorat sau o ușă rămasă deschisă poate modifica repartizarea debitelor mult dincolo de locul defecțiunii. Aceste elemente trebuie inspectate, reprezentate în documentația de aeraj și incluse în procedurile de gestionare a modificărilor.

Regulatoarele necesită atenție deosebită. Ele pot redistribui aerul prin creșterea rezistenței unei ramificații, dar nu generează debit suplimentar. Închiderea parțială a unui regulator poate reduce debitul din ramificația respectivă și poate modifica debitele din celelalte căi. Efectul depinde de întreaga rețea și de punctul de funcționare al ventilatorului. Modificările importante trebuie analizate în model și verificate prin măsurători; închiderea unui regulator nu garantează îmbunătățirea aerajului în zona vizată.

Luați în calcul dezvoltarea viitoare a lucrărilor miniere

Rețeaua se modifică atunci când fronturile avansează, abatajele sunt deschise sau închise, traseele de transport se schimbă, iar căile de evacuare a aerului se prelungesc. O configurație suficientă în etapa actuală poate deveni necorespunzătoare după racordarea unui alt orizont sau prelungirea tubulaturii. INSEMEX tratează proiectarea și optimizarea aerajului, precum și regimul gazodinamic la restrângerea sau închiderea minelor, ca domenii legate între ele. Descrierea acestor activități nu reprezintă însă o soluție de aeraj gata de aplicat unei alte mine.^[3]

Planificarea aerajului trebuie să ia în considerare cel puțin:

• configurația actuală a lucrărilor și condițiile de funcționare;

• următoarele etape de pregătire și exploatare;

• cele mai lungi trasee prevăzute pentru admisia și evacuarea aerului;

• amplasarea și utilizarea viitoare a utilajelor diesel sau electrice;

• condițiile termice și afluxul de apă previzibile la adâncimi mai mari;

• închiderile, izolările și modificările planificate ale căilor de aeraj;

• situațiile de producție normală sau redusă, lucrările de împușcare, întreținerea și situațiile de urgență.

Aerajul parțial la fronturile de înaintare

Aerajul parțial trebuie reevaluat pe măsură ce frontul avansează. Prelungirea tubulaturii mărește rezistența și adaugă îmbinări în care pot apărea neetanșeități. Creșterea pierderii de presiune și pierderea de aer influențează însă diferit funcționarea. Tubulatura de aeraj este conducta flexibilă sau rigidă montată în galerie pentru transportul aerului; nu este galeria însăși.

Frecarea și strangulările măresc presiunea necesară pentru un anumit debit. La aceeași turație și același unghi al paletelor, modificarea rezistenței deplasează intersecția dintre curba ventilatorului și curba sistemului, schimbând punctul de funcționare. Frecarea nu consumă aerul dintr-o tubulatură etanșă. În regim staționar, fără pierderi de aer, debitul masic se conservă, chiar dacă debitele volumice măsurate diferă atunci când densitatea se schimbă.

Neetanșeitățile modifică raportul dintre debitul prin ventilator și cel furnizat frontului sau aspirat din apropierea acestuia. În regim refulant, o parte din aer poate ieși prin neetanșeități înainte de capătul tubulaturii. În regim aspirant, aerul din galerie poate pătrunde prin îmbinări sau porțiuni deteriorate, astfel încât debitul prin ventilator poate depăși debitul măsurat la gura de aspirație de lângă front. Recircularea este o problemă distinctă: poate reduce aportul de aer proaspăt chiar dacă debitul total prin ventilator rămâne mare.

La evaluarea sistemului, verificați:

• debitul de aer proaspăt disponibil din circuitul general pentru aerajul parțial;

• poziția ventilatorului și a evacuării aerului contaminat față de curenții de admisie și evacuare;

• diametrul, lungimea, materialul, îmbinările, coturile și starea tubulaturii;

• distanța dintre front și ieșirea tubulaturii de refulare sau gura de aspirație, după caz;

• debitul efectiv măsurat la acea ieșire sau intrare, nu doar debitul nominal de pe plăcuța de identificare a ventilatorului;

• traseul aerului prin galerie, în exteriorul tubulaturii, care completează circuitul local de admisie și evacuare;

• degajările și acumulările de gaze, concentrațiile de pulberi, sarcina termică și gazele și fumul produse de lucrările de împușcare;

• efectele deplasării utilajelor și ale prelungirii tubulaturii;

• interblocările de securitate, alarmele și măsurile în cazul întreruperii sau insuficienței aerajului.

În regim refulant, presiunea din tubulatură este în mod obișnuit mai mare decât presiunea aerului din galeria în care este montată tubulatura. În regim aspirant este mai mică, iar tubulatura trebuie să reziste acestei diferențe fără să se turtească. Un sistem combinat poate fi util în anumite condiții, dar necesită corelarea debitelor și a pozițiilor tubulaturilor. Simpla inversare a sensului de rotație al motorului nu transformă o instalație refulantă într-una corespunzătoare pentru aspirație. Aerodinamica ventilatorului, construcția tubulaturii, racordurile, comanda și traseul de evacuare trebuie să corespundă regimului prevăzut.

Considerațiile privind alegerea echipamentelor și funcționarea tubulaturii sunt prezentate pe pagina ventilatoarelor auxiliare de mină. Pentru minele grizutoase, anexa nr. 3, punctul 8.4 din HG nr. 1.049/2006 stabilește condiții specifice de utilizare a aerajului parțial. Acestea trebuie verificate împreună cu proiectul și cerințele lucrării respective; nu există o configurație universală care poate fi copiată în orice mină.^[1]

Principalele dificultăți ale aerajului subteran

Gaze de mină și gaze de împușcare

Riscurile legate de gaze depind de zăcământ și de exploatare. Metanul este important în minele subterane de cărbune, dar în alte mine pot fi relevante produsele împușcării, monoxidul de carbon, oxizii de azot, compușii sulfului, radonul sau gazele de proces. Proiectul de aeraj trebuie să identifice sursele probabile, debitele de degajare, punctele de monitorizare, nivelurile de alarmare, condițiile de evacuare a poluanților și procedurile de revenire la locul de muncă. Denumirea substanței minerale exploatate nu exclude, singură, prezența gazelor inflamabile.

După împușcare, faptul că ventilatorul funcționează nu dovedește că frontul este sigur. Eliminarea gazelor și fumului depinde de cantitatea și locul producerii lor, debitul disponibil, traseul de evacuare, zonele cu aer stagnant și starea tubulaturii. Revenirea lucrătorilor și reluarea activității trebuie să respecte procedurile minei și verificările atmosferei. Simpla trecere a unui timp prestabilit nu confirmă siguranța frontului; nici faptul că ventilatorul se rotește nu este suficient.

Particule din emisiile motoarelor diesel și poluanți gazoși

Motoarele diesel emit particule, denumite aici DPM, împreună cu gaze precum monoxidul și dioxidul de carbon, oxizii de azot, compușii sulfului și hidrocarburile. DPM nu desemnează totalitatea gazelor de eșapament. Acolo unde utilizarea utilajelor diesel este permisă, reducerea emisiilor la sursă trebuie combinată cu limitarea expunerii lucrătorilor. În România, HG nr. 1.093/2006 stabilește cadrul de protecție față de agenții cancerigeni sau mutageni și substanțele toxice pentru reproducere. Pentru aplicare trebuie consultate și modificările ulterioare, inclusiv HG nr. 40/2026.^[7] Acest cadru de securitate și sănătate nu constituie, singur, o metodă specifică de prelevare sau analiză a DPM.^[2]

O strategie de control al particulelor diesel poate combina:

• un debit suficient pentru diluarea poluanților și dirijarea lor către evacuare;

• motoare diesel cu emisii mai reduse și combustibil conform cerințelor echipamentului;

• întreținere planificată și verificări ale emisiilor;

• filtre pentru particulele din gazele de eșapament sau alte sisteme de posttratare adecvate utilajului și condițiilor de utilizare;

• organizarea traficului și limitarea funcționării inutile a motoarelor diesel la ralanti;

• planificarea utilizării utilajelor și a numărului de echipamente care funcționează simultan în fiecare sector;

• măsurarea expunerii lucrătorilor și monitorizarea atmosferei din mină.

Creșterea debitului poate reduce concentrațiile, dar poate mări consumul de energie fără a elimina emisiile excesive ale unui utilaj insuficient întreținut. Corelați aerajul cu măsurile la sursă. În rezultatele analizelor, precizați componenta sau indicatorul determinat, metoda de prelevare și baza de comparație. O concentrație exprimată printr-un anumit indicator nu este automat concentrația întregii fracții de particule diesel. Încercările la eșapament și calculele de debit bazate pe puterea motorului nu înlocuiesc evaluarea expunerii lucrătorilor.

Controlul pulberilor și desprăfuirea

Aerajul contribuie la reducerea concentrației pulberilor în suspensie și la evacuarea lor, dar nu asigură automat captarea la sursă. Vitezele excesive pot antrena din nou pulberile depuse. Tăierea, forarea, concasarea, încărcarea, transferul materialului și aplicarea betonului torcretat pot necesita pulverizarea apei, închiderea sursei într-o incintă, spălarea aerului, separatoare umede sau aspirație locală, pe lângă aerajul general.

Când este necesară captarea pulberilor sau tratarea aerului, dimensionați separat debitul de aspirație, poziția gurii ori hotei de captare, rezistența tubulaturii, instalația de apă sau filtrare și evacuarea finală. Consultați ghidul echipamentelor de desprăfuire minieră. Captarea la sursă și aerajul întregului front au funcții diferite. INSEMEX enumeră separat determinarea noxelor profesionale la locurile de muncă și determinarea emisiilor industriale de pulberi și gaze; existența unui sistem de captare nu dovedește, singură, un anumit nivel de expunere.^[5]

Căldura și umiditatea în minele adânci

Sarcina termică poate proveni din masivul de rocă, apa subterană caldă, comprimarea aerului la coborârea prin puțuri, motoare, echipamente electrice, lucrări de împușcare și activitatea umană. Aerajul este o măsură tehnică importantă, dar în unele condiții este necesară răcirea suplimentară. Evaluarea condițiilor de muncă și calculul puterii frigorifice au obiective diferite: un criteriu de expunere la căldură nu dimensionează, singur, instalația de răcire.

Un debit mai mare nu rezolvă întotdeauna problema termică. Dacă aerul de admisie este deja cald și umed, efectul de răcire obținut numai prin creșterea debitului poate fi limitat. Viteza prea mare poate ridica pulberi și poate îngreuna circulația sau activitatea. În funcție de condițiile locale, studiul termic trebuie să ia în calcul:

• temperaturile indicate de termometrul uscat și cel umed, precum și celelalte mărimi cerute de metoda de evaluare termică utilizată;

• umiditatea și afluxul de apă pe traseele de aer proaspăt;

• căldura transmisă de masivul de rocă și de apa subterană;

• căldura produsă de echipamente și de lucrările de împușcare;

• lungimea căilor de aeraj și încălzirea prin comprimare a aerului în timpul coborârii;

• posibilitățile de răcire locală sau centralizată a aerului;

• organizarea muncii și a pauzelor și măsurile de prevenire a suprasolicitării termice.

Modificarea producției și a necesarului de aer

Necesarul se schimbă odată cu deplasarea utilajelor și a lucrătorilor, mutarea exploatării pe alte orizonturi, lucrările de împușcare și avansarea fronturilor. Reglajele fixe pot trimite prea mult aer în zone fără activitate, în timp ce un front activ rămâne insuficient aerisit. Reducerea debitului fără informații fiabile poate însă elimina o marjă de securitate necesară.

Stabiliți regimurile normale și anormale de funcționare, debitele minime admise, cerințele de monitorizare și persoanele autorizate să modifice reglajele ori funcționarea ventilatoarelor. Absența temporară a activității nu înseamnă că o zonă nu mai necesită aeraj.

Consumul de energie și eficiența sistemului

Aerajul poate reprezenta un consum electric continuu important al unei mine subterane. Ponderea sa depinde de adâncime, configurația lucrărilor, climă, metoda de exploatare, echipamente și necesarul de răcire. Procentele raportate în alte țări sau într-un singur studiu nu trebuie prezentate ca statistici generale pentru minele din România. Posibilitățile de economisire se evaluează folosind măsurătorile de debit, consumul de energie și înregistrările de funcționare ale minei respective.

Eficiența sistemului nu se reduce la randamentul ventilatorului. Consumul inutil poate rezulta din:

• rezistențe prea mari pe căile de admisie sau evacuare;

• strangulări și obstacole care pot fi evitate;

• pierderi de aer la uși, diguri, etanșări ori tubulaturi;

• condiții necorespunzătoare la aspirație, la racorduri sau la evacuarea stațiilor de ventilatoare de la suprafață;

• furnizarea unui debit mai mare decât cel necesar pentru menținerea în siguranță a zonelor fără activitate;

• reglaje necorespunzătoare ale sistemului de comandă;

• funcționarea ventilatoarelor în condiții care nu corespund debitului și presiunii cerute de rețea.

Măsurători și monitorizarea aerajului

Un proiect sau model de calcul rămâne o estimare până la verificarea prin măsurători în subteran. Măsurătorile de aeraj determină distribuția reală a debitelor și presiunilor într-o configurație cunoscută a rețelei. Monitorizarea continuă completează aceste date cu informații despre modificările importante dintre campaniile de măsurare.

Ce parametri trebuie măsurați?

Viteza aerului și aria secțiunii. Împreună permit calcularea debitului într-o ramificație sau la un loc de muncă, verificarea repartizării aerului, identificarea scăderilor de debit și actualizarea modelului. Consemnați modul în care a fost determinată viteza medie în secțiune.

Presiunea. Precizați dacă este vorba despre presiune statică sau totală. Pentru o diferență de presiune, identificați cele două puncte și tipul presiunii în fiecare. Datele obținute în condiții compatibile cu măsurarea debitului ajută la verificarea punctului de funcționare și la investigarea obstrucțiilor, neetanșeităților sau modificărilor de reglaj.

Concentrațiile de gaze și de alți poluanți. Alegeți aparatele și metodele de prelevare în funcție de riscurile identificate. Rezultatele sprijină evaluarea atmosferei și a expunerii și oferă date pentru stabilirea pragurilor de alarmare, a condițiilor de acționare a protecțiilor echipamentelor și a condițiilor de revenire la locurile de muncă.

Temperatura și umiditatea. Aceste mărimi ajută la evaluarea microclimatului și a eficienței răcirii. Comparați zonele și regimurile de funcționare pentru a distinge efectele adâncimii, variațiilor sezoniere și modificărilor instalației de răcire. Evaluarea termică trebuie să includă și celelalte mărimi cerute de metoda aplicată.

Starea ventilatoarelor. Înregistrați funcționarea sau oprirea, turația, puterea, vibrațiile și temperatura lagărelor. Distingeți puterea mecanică la arbore de puterea electrică absorbită. Corelați aceste date cu modificările rețelei pentru a identifica deteriorări sau avarii ale echipamentului.

Poziția ușilor și reglajele dispozitivelor de aeraj. Verificați corespondența dintre configurația reală și proiectul de aeraj. Modificarea deschiderii unei uși sau a unui regulator poate explica o variație neașteptată a debitului, chiar dacă ventilatorul funcționează la aceleași reglaje.

HG nr. 1.049/2006 distinge supravegherea continuă a depresiunii ventilatoarelor principale și alarmarea la opriri neprevăzute, la punctul 7.2 din anexa nr. 3, de măsurarea și înregistrarea periodică a parametrilor de aeraj, la punctul 7.3. Pentru minele grizutoase, punctul 8.5 adaugă cerințe privind măsurarea concentrației de metan. Atunci când documentul de securitate și sănătate o impune, sunt prevăzute măsurători continue în locurile specificate de acest punct. Nu transformați aceste sarcini diferite într-o singură măsurare cu aceeași periodicitate. Aparatele, punctele, alarmele și înregistrările trebuie stabilite conform riscurilor, proiectului și cerințelor aplicabile.^[1]

Asigurarea calității măsurătorilor

Erorile pot proveni din secțiuni de măsurare nepotrivite, dimensiuni greșite, perturbarea curgerii lângă coturi sau uși, aparate cu situație metrologică neclară, prea puține puncte de măsurare a vitezei ori o configurație neînregistrată a rețelei. Înregistrările trebuie să cuprindă data, ora, amplasarea, secțiunea, metoda, aparatul, regimul de funcționare și construcțiile sau obstacolele din apropiere. Etalonarea aparatului și calibrarea modelului rețelei pe baza datelor de teren sunt operațiuni distincte.

Comparați modelul cu rețeaua reală a minei

Dacă debitul măsurat diferă de cel calculat, creșterea presiunii ventilatorului nu este automat răspunsul corect. Diferența poate proveni din:

• estimarea incorectă a rezistenței unei ramificații;

• uși sau regulatoare cu poziții ori reglaje diferite de cele adoptate în model;

• pierderi de aer prin diguri sau către lucrări vechi;

• căi de aeraj obturate, îngustate sau deteriorate;

• neetanșeități ale tubulaturii sau racorduri deteriorate;

• legături noi care nu au fost încă incluse în model;

• ventilatoare sau dispozitive de reglare care funcționează în alte condiții decât cele presupuse.

Modelul trebuie calibrat cu măsurătorile și actualizat după modificări importante ale lucrărilor. Nu modificați arbitrar rezistențele doar pentru a apropia rezultatele numerice; verificați mai întâi configurația și funcționarea reale. Ca lectură românească specifică domeniului, catalogul Editurii INSEMEX înregistrează o lucrare din 2020 despre analiza rețelei complexe de aeraj a minei Vulcan cu programele 3D CANVENT și VENTSIM Visual Advanced. Referința bibliografică identifică tema, dar nu dovedește, fără consultarea studiului, un anumit rezultat, o economie de energie sau validarea modelului unei alte mine.^[6]

Semne de funcționare anormală și verificări inițiale

Semnele de mai jos sunt puncte de pornire pentru investigație, nu diagnostice definitive. Respectați procedurile minei și consemnați configurația rețelei. Compararea datelor de debit și presiune necesită reglaje ale ventilatorului, puncte de măsurare și condiții de densitate compatibile.

Aerajul frontului se înrăutățește, deși ventilatorul pare să funcționeze normal.

Pierderile de aer, îmbinările deteriorate, prelungirea tubulaturii, turtirea, obstrucțiile sau poziția necorespunzătoare a capătului pot reduce debitul furnizat frontului ori aspirat din apropierea acestuia. Recircularea poate diminua aportul de aer proaspăt chiar dacă debitul prin ventilator rămâne mare.

Comparați debitul măsurat la ventilator cu cel de la ieșirea tubulaturii de refulare sau de la intrarea tubulaturii de aspirație, în aceleași condiții de funcționare. Inspectați tubulatura și traseul local de admisie și evacuare. Nu considerați întregul debit aspirat drept debit de aer proaspăt.

Debitul unei ramificații scade fără o modificare planificată a funcționării ventilatorului.

Schimbarea deschiderii unei uși ori a reglajului unui regulator, deteriorarea unui dig, o legătură nouă sau o obstrucție pot redistribui presiunile și debitele. Cauza se poate afla într-o altă ramificație conectată, nu chiar în zona cu deficit de aer.

Verificați pozițiile și reglajele, inspectați traseul și repetați măsurătorile de debit și presiune. Comparați configurația reală cu documentația actualizată de aeraj.

Presiunea ventilatorului crește, iar debitul scade.

La reglaje neschimbate și funcționare pe o porțiune stabilă a curbei, acest comportament poate indica o creștere a rezistenței sistemului. Verificați dacă tubulatura s-a turtit, grilajele sunt obturate, piesele de tranziție sunt deteriorate sau secțiunea utilă a lucrărilor s-a redus.

Confirmați reglajele ventilatorului, definiția presiunii și punctele de măsurare. Comparați presiunile de-a lungul traseului și inspectați tronsoanele ori componentele în care au crescut pierderile.

Debitul prin ventilator crește neașteptat, iar presiunea scade.

În condiții comparabile, deschiderea unei uși sau a unui regulator, o neetanșeitate importantă ori un scurtcircuit între admisie și evacuare pot reduce rezistența echivalentă. Aceasta nu demonstrează creșterea debitului de aer proaspăt efectiv disponibil la locul de muncă.

Întocmiți bilanțul aerului și verificați ușile, digurile, etanșările, regulatoarele și noile legături. Identificați traseul pe care circulă debitul suplimentar.

Concentrațiile de gaze sau DPM ori temperatura cresc după mutarea activității de producție într-o altă zonă.

Este posibil ca repartizarea necesarului de aer să se fi modificat fără adaptarea reglajelor. Verificați și programul de utilizare a utilajelor, debitele ramificațiilor, precum și eventualele modificări ale calității măsurătorilor sau ale amplasării punctelor de măsurare.

Confirmați unde se desfășoară activitățile și unde funcționează utilajele. Verificați aparatele și rezultatele analizelor probelor relevante, apoi măsurați debitul în sectorul afectat.

Diferența dintre debitele calculate și cele măsurate rămâne semnificativă.

Cauzele pot include geometrie sau rezistențe incorecte, reglaje și legături neînregistrate, pierderi de aer, secțiuni de măsurare nepotrivite ori compararea datelor din regimuri diferite de funcționare.

Repetați măsurătorile într-o configurație consemnată, confruntați proiectul cu lucrările reale și recalibrați modelul înainte de a modifica cerințele de debit și presiune pentru ventilator.

Aeraj în funcție de necesar și control adaptiv

Aerajul în funcție de necesar, numit și ventilație la cerere (Ventilation on Demand, VoD), adaptează debitul la activitățile și condițiile reale ale minei, în loc să păstreze reglaje fixe pentru fiecare element, indiferent de evoluția necesarului de aer. Datele de intrare pot include programul de producție, poziția utilajelor și a personalului, concentrațiile de gaze, temperatura, debitele ramificațiilor, presiunile, poziția ușilor și starea echipamentelor.

Implementarea poate fi organizată în niveluri precum:

1. Comandă după program: reglaje prestabilite pentru schimburi, împușcare, întreținere sau intervale fără activitate.

2. Comandă în funcție de evenimente: modificarea debitului când un utilaj intră într-un sector sau începe o activitate.

3. Reglare cu reacție pe baza măsurătorilor: ajustarea în funcție de concentrațiile de gaze, temperatură, presiune sau debitul efectiv măsurat.

4. Control coordonat al rețelei: corelarea funcționării ventilatoarelor, regulatoarelor și ușilor, împreună cu reglajele sectoarelor minei.

Efectul implementării trebuie verificat prin debitele efectiv disponibile la locurile de muncă și prin consumul de energie, nu doar prin transmiterea comenzilor către echipamente. Comparați situația de dinainte și de după intervenție, ținând cont de producție, duratele de funcționare, utilajele utilizate, condițiile sezoniere și răcire. O economie calculată în model nu garantează aceeași economie în exploatare. Rezultatul depinde de variația necesarului de aer, de posibilitățile de reglare a rețelei, de fiabilitatea senzorilor și a comunicațiilor, de calitatea punerii în funcțiune și de practicile de exploatare anterioare. Comanda de la distanță a pornirii și opririi unui ventilator nu constituie, singură, un sistem VoD complet.

VoD nu autorizează reducerea debitului doar pentru că un sector pare inactiv. Trebuie menținute debitele minime, condițiile de securitate și restricțiile aplicabile exploatării. Un sistem fiabil necesită:

• debite minime și limite de securitate clar stabilite;

• poziții verificate ale senzorilor și aparate cu stare metrologică documentată;

• regimuri de funcționare sigure în cazul defectării senzorilor sau întreruperii comunicațiilor;

• interblocări și proceduri de răspuns la alarme;

• un model al rețelei sau o logică de control verificată care ține cont de interacțiunea ramificațiilor;

• stabilirea persoanelor autorizate și a procedurilor pentru preluarea comenzii manuale;

• confirmarea prin măsurători că modificarea de debit comandată s-a produs efectiv în subteran.

Pregătirea pentru întreruperile aerajului și gestionarea modificărilor

Distribuția aerului se poate schimba rapid după oprirea unui ventilator la declanșarea unei protecții, întreruperea alimentării electrice, un incendiu, deteriorarea unei construcții de aeraj, modificarea reglajului unui regulator, deschiderea unei legături între galerii sau ruperea tubulaturii de aeraj parțial. Consecințele pot afecta și alte zone decât cea în care a avut loc evenimentul.

Planificarea intervenției în cazul întreruperii aerajului trebuie adaptată minei și trebuie să acopere:

• situațiile de oprire a ventilatoarelor principale, a celor pentru creșterea presiunii în rețea și a ventilatoarelor de aeraj parțial;

• întreruperea alimentării electrice, defectarea sistemului de comandă ori a senzorilor și pierderea comunicațiilor;

• alarme de presiune scăzută sau debit insuficient;

• alarme privind gazele, fumul, temperatura sau alți poluanți;

• retragerea tuturor persoanelor din zona afectată, oprirea echipamentelor și izolarea surselor lor de energie, conform procedurilor aplicabile;

• restricțiile și condițiile pentru repornirea echipamentelor;

• inspecția lucrărilor și verificarea atmosferei înainte de revenirea personalului;

• soluțiile temporare de aeraj supuse verificărilor și aprobărilor necesare;

• consemnarea, investigarea și autorizarea modificărilor.

În România, HG nr. 1.049/2006 prevede un document de securitate și sănătate, iar anexa nr. 3 tratează separat aerajul, prevenirea incendiilor, evacuarea și salvarea. Proiectul de aeraj și documentele de securitate au funcții legate între ele, dar nu sunt interschimbabile. Lista de mai sus nu înlocuiește procedurile minei sau planificarea intervenției. Verificați forma aplicabilă a actelor normative, cerințele concrete și responsabilitățile. O regulă din altă țară nu trebuie transferată automat unui proiect din România și nici invers.^[1]

Etape practice pentru evaluarea unui sistem de aeraj

1. Definiți etapele de dezvoltare și exploatare și situațiile de funcționare. Reuniți informațiile despre lucrările miniere existente, lucrările de pregătire planificate, zonele de producție, programele de utilizare a utilajelor, ciclurile lucrărilor de împușcare, operațiunile de întreținere și extinderea viitoare.

2. Identificați riscurile și criteriile necesarului de aer. Luați în calcul gazele, DPM, pulberile, produsele împușcării, căldura, umiditatea, incendiile și emisiile de proces. Verificați debitele și vitezele minime, criteriile de expunere și cerințele amplasamentului.

3. Reprezentați rețeaua de aeraj. Consemnați admisiile și evacuările, legăturile dintre ramificații, construcțiile de reglare, circuitele de aeraj parțial, izolările, traseele pierderilor de aer, ventilatoarele și punctele de monitorizare.

4. Măsurați parametrii sistemului existent. Determinați debitele, presiunile, compoziția atmosferei și condițiile termice într-un regim cunoscut de funcționare. Pentru aerajul parțial, verificați debitul furnizat la ieșirea tubulaturii refulante sau aspirat la intrarea tubulaturii aspirante, după caz.

5. Construiți sau actualizați modelul rețelei. Folosiți presiunile și debitele măsurate pentru estimarea rezistențelor ramificațiilor și calibrarea modelului. Nu vă bazați exclusiv pe dimensiunile din proiect și pe rugozități presupuse.

6. Comparați variantele. Evaluați îmbunătățirea căilor de aeraj, remedierea pierderilor de aer, traseele paralele, modificările de reglare, succesiunea exploatării, reglajele ventilatoarelor și etapele viitoare. Justificați rezervele pentru neetanșeități, extindere și incertitudine; nu adăugați procente arbitrare și nu includeți aceeași rezervă de mai multe ori.

7. Stabiliți domeniul preliminar de funcționare și comparați echipamentele. Definiți perechile corespunzătoare de debit și presiune pentru necesarul minim, normal și maxim. Precizați separat densitatea aerului, montajul, comanda și măsurile la avarie. După alegerea ventilatorului, verificați din nou rețeaua cu curba acestuia și condițiile reale de instalare.

8. Puneți instalația în funcțiune și verificați performanțele. Confirmați funcționarea după montaj prin măsurători în mină, încercări ale alarmelor și comenzii și, când sunt prevăzute, încercări de recepție în fabrică sau la amplasament. Documentația trebuie să precizeze metodele, toleranțele și edițiile standardelor. Încercarea ventilatorului nu echivalează cu recepția întregii rețele. Lista de servicii INSEMEX distinge analiza rețelelor de stabilirea curbelor ventilatoarelor de aeraj general; nu constituie ea însăși un protocol de încercare.^[5] Pentru informații suplimentare, consultați pagina despre fabricarea și controlul calității ventilatoarelor miniere.

9. Întrețineți și reevaluați sistemul. Actualizați proiectul și modelul după modificări importante, urmăriți evoluția valorilor măsurate, inspectați construcțiile de aeraj și tubulaturile și investigați abaterile neexplicate.

Priorități diferite în funcție de tipul minei

Mine subterane de cărbune. Metanul, pulberile de cărbune, autoîncălzirea, autoaprinderea și sursele de aprindere pot determina cerințe esențiale. Separarea curenților, monitorizarea, adecvarea echipamentelor, funcționarea ventilatoarelor și prevenirea recirculării trebuie să corespundă riscurilor și cerințelor minei.

Mine subterane metalifere. Emisiile diesel, gazele de împușcare, pulberile cu silice sau componente ale minereului și căldura la adâncime sunt aspecte frecvente. Rampele lungi și zonele de producție dispersate impun analiza comună a rezistenței rețelei, utilizării utilajelor, aerajului fronturilor și pregătirii următoarelor orizonturi.

Mine subterane nemetalifere. Emisiile diesel, pulberile și gazele de împușcare rămân importante. În lucrări cu secțiuni mari sau la exploatarea în camere și pilieri, cu pilieri de rocă lăsați între camere pentru susținere, trebuie verificate distribuția aerului în spațiile extinse, scurtcircuitele, corelarea debitului cu utilizarea utilajelor și debitele ramificațiilor la schimbarea zonelor de producție.

Aceasta este o comparație generală. Geologia, metoda de exploatare, adâncimea, legislația și evaluarea efectivă a riscurilor determină proiectul final. Denumirea substanței minerale nu permite excluderea gazelor inflamabile sau a altor riscuri specifice.

În HG nr. 1.049/2006, anexa nr. 3, punctul 8.1, o mină grizutoasă este definită prin posibilitatea degajării metanului într-o cantitate care nu permite excluderea unei atmosfere explozive. Încadrarea nu se reduce la denumirea „mină de cărbune”. Cerințele pentru aceste mine și pentru pulberile inflamabile trebuie diferențiate de regulile generale de aeraj și de evaluarea expunerii profesionale. Reglementările românești nu se aplică automat unui proiect din altă țară.^[1][2]

Date necesare pentru evaluarea rețelei de aeraj

Pentru o evaluare preliminară utilă, transmiteți informațiile disponibile despre:

• configurația actuală și planificată a lucrărilor, inclusiv orizonturi, puțuri, guri de galerie, rampe, suitori și principalele căi de aeraj;

• amplasarea căilor de admisie și evacuare și sensurile prevăzute ale curenților;

• secțiunile, lungimile și starea căilor de aeraj, inclusiv principalele strangulări;

• perechile de debit și presiune pentru necesarul minim, normal și maxim în situațiile actuale și viitoare;

• debitele și presiunile măsurate în punctele principale și la locurile de muncă active, cu amplasarea punctelor de măsurare și condițiile de funcționare din timpul măsurătorilor;

• condițiile reale sau de referință ale debitelor, tipul presiunii — statică ori totală — și, pentru diferențe de presiune, ambele puncte și mărimile comparate;

• densitatea aerului sau starea de referință folosită în calcule, în curbele ventilatoarelor și în încercările de recepție;

• adâncimea minei, altitudinea amplasamentului, temperatura, umiditatea și condițiile apelor subterane;

• metoda de exploatare, programul de înaintare și etapele viitoare de extindere;

• tipul, puterea, numărul, amplasarea și programul de utilizare a utilajelor diesel;

• riscurile asociate gazelor, pulberilor, DPM, produselor împușcării, căldurii și proceselor tehnologice;

• diametrul, materialul, lungimea, coturile și etanșeitatea tubulaturii de aeraj parțial, precum și debitul necesar la front;

• datele de pe plăcuțele de identificare ale ventilatoarelor existente, curbele disponibile, turația sau unghiul paletelor, măsurătorile de funcționare, sistemul de comandă și dispunerea ventilatoarelor aflate în funcțiune și a celor de rezervă;

• tensiunea și frecvența alimentării, metoda de pornire ori de reglare a turației și interfețele de comandă necesare;

• ușile, regulatoarele, digurile, etanșările, traseele pierderilor de aer și celelalte construcții de aeraj;

• punctele de monitorizare, nivelurile de alarmare și înregistrările disponibile ale evoluției parametrilor;

• reglementările aplicabile, proiectul de aeraj și criteriile de recepție stabilite pentru instalație.

Datele incomplete nu împiedică o discuție inițială, dar limitează precizia recomandărilor de debit și presiune. Măsurătorile din ramificații și un proiect de aeraj actualizat sunt, de obicei, mai utile decât numai puterea motorului sau diametrul ventilatorului.

Întrebări frecvente despre aerajul minelor subterane

Care este diferența dintre sistemul de aeraj și ventilatorul minier?

Sistemul cuprinde admisiile, evacuările, lucrările miniere, construcțiile de reglare, tubulaturile, monitorizarea, procedurile și ventilatoarele. Ventilatorul produce diferența de presiune care pune aerul în mișcare prin rețea. Stabiliți mai întâi cerințele preliminare ale sistemului, apoi alegeți echipamentul și verificați din nou interacțiunea sa cu rețeaua și montajul real.

Care este diferența dintre aerajul general și aerajul parțial?

Aerajul general asigură circulația aerului prin principalele circuite de admisie și evacuare. Aerajul parțial deservește lucrările în fund de sac și alte zone care nu sunt traversate corespunzător de curentul principal. El depinde de aerul proaspăt disponibil din circuitul general. În regim aspirant, aerul proaspăt trebuie să ajungă la front prin galerie, pe traseul exterior tubulaturii. Ventilatorul pentru creșterea presiunii în rețea îndeplinește o altă funcție.

De ce poate fi debitul de la front mai mic decât debitul prin ventilator?

În regim refulant, pierderile de aer reduc debitul care ajunge la ieșirea tubulaturii. În regim aspirant, prin neetanșeități poate pătrunde aer din galerie, astfel încât debitul prin ventilator depășește debitul măsurat la gura de aspirație de lângă front. Frecarea și strangulările modifică punctul de funcționare, dar nu consumă aer într-o conductă etanșă. Recircularea poate diminua aportul de aer proaspăt fără a reduce debitul total prin ventilator. Comparați debitele măsurate în puncte clar identificate și în condiții de densitate compatibile.

Creșterea turației ventilatorului rezolvă întotdeauna un debit insuficient?

Nu. Obstrucțiile, construcțiile de aeraj deteriorate, pierderile de aer, scurtcircuitele, recircularea, distribuția dezechilibrată sau tubulatura nepotrivită pot fi cauza reală. Creșterea presiunii fără analiza rețelei poate mări puterea absorbită și zgomotul, fără o creștere semnificativă a debitului de aer proaspăt disponibil la locul de muncă. Identificați mai întâi cauza deficitului, fără a presupune că ventilatorul este întotdeauna prea mic.

Cât de des trebuie efectuate măsurătorile de aeraj?

Frecvența depinde de cerințele aplicabile, tipul minei, riscuri, proiectul de aeraj și ritmul modificărilor. Pe lângă intervalele impuse, evaluați necesitatea măsurătorilor suplimentare după schimbări importante ale rețelei, rezultate neașteptate, reglarea ventilatoarelor sau a altor dispozitive, legături noi ori avansuri importante ale lucrărilor. Periodicitatea unui alt tip de verificare sau a unei alte mine nu trebuie preluată automat.

Poate aerajul, singur, să controleze căldura într-o mină adâncă?

Uneori, da. Totuși, căldura transmisă de masivul de rocă, apă și utilaje, împreună cu încălzirea prin comprimarea aerului la coborâre, poate împiedica menținerea condițiilor necesare cu debitul existent. Umiditatea influențează separat cedarea căldurii de către organism. Pot fi necesare răcire locală, apă răcită, instalații frigorifice, îmbunătățirea drenajului sau răcire centralizată, împreună cu măsuri de prevenire a suprasolicitării termice.

Poate fi folosit același proiect pentru o mină de cărbune și una metaliferă?

Nu există o singură configurație potrivită tuturor minelor. În minele de cărbune pot predomina metanul, pulberile combustibile, autoîncălzirea, autoaprinderea și cerințele privind echipamentele. În minele metalifere și nemetalifere pot avea o pondere importantă DPM, gazele de împușcare, pulberile cu silice sau componente ale minereului, căldura și lucrările lungi ori dispersate. Proiectul trebuie să răspundă riscurilor reale și cerințelor aplicabile.

Concluzii

Un aeraj eficient asigură debitul necesar la fiecare loc de muncă, nu doar un debit total mare la ventilator. Procesul începe cu stabilirea necesarului, măsurarea parametrilor și modelarea rețelei, reducerea rezistențelor și a pierderilor de aer evitabile și definirea domeniului preliminar de debit și presiune. După alegerea sau reglarea echipamentelor, verificați din nou interacțiunea lor cu rețeaua. Proiectarea sistemului și alegerea ventilatorului sunt legate, dar nu reprezintă aceeași sarcină.