Вентиляція підземних шахт

Що таке вентиляція підземних шахт і рудників?

Шахтна вентиляція, або провітрювання, — це організований рух і розподіл повітря в підземних гірничих виробках для підтримання належного складу атмосфери, мікроклімату й умов праці. Свіже повітря спрямовують до діючих робочих місць, зон перебування та пересування людей. Повітря із забруднювальними речовинами, надлишковим теплом або вологою відводять передбаченими виробками на поверхню. Назва «вихідний струмінь» не означає, що це повітря призначене для повторного подавання до робочих місць.

Зазвичай система містить:

• устя виробок на поверхні, стволи, штольні, транспортні ухили, підняттєві виробки та інші підземні шляхи руху повітря;

• шляхи свіжого та вихідного струменів;

• відгалуження мережі, що розподіляють повітря між видобувними дільницями та підготовчими виробками;

• вентиляційні перемички, двері, регулювальні пристрої, ущільнення та споруди для перетину повітряних потоків без їх змішування;

• вентиляційні трубопроводи для тупикових виробок і окремих робочих зон;

• установки головного й місцевого провітрювання та, де це дозволено, вентилятори для підвищення тиску в окремих частинах мережі;

• засоби вимірювання й контролю витрати, тиску, концентрацій газів, температури, вологості та стану обладнання.

Ці елементи оцінюють як єдину систему. Витрата, виміряна на поверхні, не показує, скільки повітря надходить до віддаленого вибою: результат залежить від опорів гілок, витоків, регулювальних пристроїв і стану трубопроводу. Для українського об’єкта окремо визначають застосовність правил для вугільних шахт та правил підземної розробки рудних і нерудних родовищ. Їх не слід змішувати або замінювати самим лише паспортом вентилятора.^[1][2]

Рисунок 1. Спрощена схема всмоктувального провітрювання: свіже повітря надходить у шахту, розподіляється між горизонтами та робочими місцями, а вихідний струмінь відводиться через поверхневу установку головного провітрювання. Схема пояснює принцип роботи; фактична будова мережі залежить від гірничого підприємства.

Як працює підземна вентиляційна мережа

Повітря рухається виробками завдяки різниці тисків між повітроподавальною та повітровідвідною частинами мережі. Цей перепад має компенсувати втрати тиску у стволах, похилих, горизонтальних і підняттєвих виробках, трубопроводах, поворотах, сполученнях, вентиляційних спорудах і поверхневих каналах.

Спрощений вентиляційний контур можна описати п’ятьма етапами:

1. Повітря надходить у шахту. Свіже повітря всмоктується або нагнітається через ствол, штольню, транспортний ухил чи іншу передбачену проєктом повітроподавальну виробку.

2. Основний потік розподіляється. Загальну витрату розподіляють між горизонтами, дільницями, майстернями, шляхами пересування, насосними камерами та іншими зонами відповідно до їхньої потреби в провітрюванні.

3. Повітря досягає робочих місць. Виробки з окремими шляхами надходження й відведення повітря можуть провітрюватися наскрізним струменем. Для тупикових виробок і підготовчих вибоїв зазвичай потрібні вентилятор місцевого провітрювання та вентиляційний трубопровід.

4. Забруднене повітря надходить до вихідного струменя. Потік спрямовують від менш забруднених зон до джерел виділення шкідливих речовин, а потім — у повітровідвідні виробки. Де це можливо, уникають подальшого проходження цього повітря через інші зони перебування людей; у кожному разі дотримуються вимог, застосовних до об’єкта.

5. Повітря виводиться на поверхню. Вихідний струмінь рухається передбаченим маршрутом до вентиляційного ствола, штольні з виходом на поверхню або поверхневої вентиляторної установки. Підняттєві виробки можуть сполучати окремі ділянки цього маршруту, але їх не слід автоматично вважати виходами на поверхню.^[2]

Реальна мережа рідко є одним прямим шляхом. У ній поєднуються послідовні й паралельні гілки. Вентиляційні двері відчиняють, регулювальні пристрої переналаштовують, нові виробки приєднують, відпрацьовані ділянки ізолюють, а шляхи витоків змінюються. Тому провітрювання потребує постійного експлуатаційного контролю і не закінчується початковим монтажем обладнання.

Головне й місцеве провітрювання, розподіл повітря та підвищення тиску в мережі

Вентиляційна мережа поєднує рух повітря шахтою загалом, розподіл між дільницями та місцеве провітрювання тупикових виробок. Додатковий вентилятор може створювати приріст тиску в окремому контурі лише за допустимості такого рішення. Вимірювання й керування дають змогу перевірити відповідність фактичного розподілу повітря проєкту. Термін «допоміжна вентиляторна установка» в українських правилах має окреме визначення: його не можна автоматично вживати замість назви «вентилятор місцевого провітрювання» або для будь-якого пристрою підвищення тиску.^[1]

Головне провітрювання

Головне провітрювання забезпечує рух повітря між основними повітроподавальними й повітровідвідними виробками. Необхідні витрата та тиск залежать від глибини, системи розробки, перерізів виробок, складу й кількості машин, виділення забруднювальних речовин, теплового навантаження та майбутнього розвитку. Стволи, головні виробки, поверхневі канали, витоки й шляхи вихідного струменя впливають на робочу точку. Тому вентилятор головного провітрювання підбирають за результатами аналізу мережі, а після вибору перевіряють його спільну роботу з нею за фактичних умов монтажу.

Розподіл повітря між дільницями та гілками

Основний потік розподіляється між видобувними та допоміжними дільницями. Регулювальний пристрій змінює розподіл повітря, збільшуючи опір гілки, у якій його встановлено; сам він додаткового повітря не створює. Надмірне дроселювання збільшує втрати тиску й може зменшити витрату в інших зонах. Де це доцільно, порівнюють такий спосіб із відновленням вільного перерізу виробки, усуненням витоків, скороченням шляху вихідного струменя або влаштуванням відповідної паралельної виробки.

Місцеве провітрювання

Тупикова виробка не має другого сполучення, потрібного для наскрізного руху повітря між свіжим і вихідним струменями. Зазвичай її провітрюють через вентиляційний трубопровід. Місцева система має отримувати достатньо свіжого повітря з основної мережі, подавати до вибою повітря з потрібною витратою за нагнітальної схеми або забезпечувати потрібну витрату відсмоктуваного повітря поблизу вибою за всмоктувальної схеми й запобігати рециркуляції. Ці та комбіновані схеми розглянуто нижче; порівняння обладнання наведено в посібнику із шахтних вентиляторів.

Вентилятори підвищення тиску та їхня взаємодія з мережею

У цій статті вентилятором підвищення тиску названо пристрій, що створює додатковий перепад у вибраній частині підземної мережі, якщо його застосування дозволене й передбачене проєктом. Це функціональний опис, а не самостійний дозвіл чи універсальна нормативна категорія. Його завдання відрізняється від роботи вентилятора місцевого провітрювання, з’єднаного з трубопроводом для обслуговування тупикової виробки. Разом оцінюють взаємодію з головними вентиляторами, зміни тиску у сполучених гілках, ризик рециркуляції, можливий обхідний шлях повітря під час зупинки, протиаварійні дії, керування та контроль.

Як визначають необхідну витрату повітря й тиск

Під час оцінювання провітрювання розділяють два питання:

1. Яка витрата повітря потрібна на кожному робочому місці та в кожному розрахунковому режимі?

2. Який перепад тиску потрібний для забезпечення цієї витрати вибраними шляхами?

Потребу в повітрі визначають за небезпечними чинниками та одночасно виконуваними роботами. Враховують людей, дизельне обладнання, газовиділення, продукти підривних робіт, пил, тепло, вологість, заряджання акумуляторів, майстерні й технологічні викиди. Застосовні норми та проєкт можуть також установлювати мінімальні витрати або швидкості. Для кожної дільниці й реалістичного поєднання робіт визначають чинник, який задає необхідну витрату, а не виводять усі потреби із загальної подачі головного вентилятора.

Наведені нижче залежності допомагають упорядкувати дані про витрату й тиск. Вони не замінюють модель мережі, узгоджену з вимірюваннями, оцінювання небезпечних чинників конкретної шахти або необхідну проєктну документацію.

Витрата та швидкість повітря

Для заданого поперечного перерізу виробки або вентиляційного трубопроводу використовують базову залежність:

Q = A × v

• Q — об’ємна витрата повітря, зазвичай у м³/с: об’єм, який проходить через переріз за одиницю часу, а не накопичений об’єм чи величина витоку;

• A — фактична площа вільного поперечного перерізу, доступного для руху повітря, у м²;

• v — середня швидкість повітря в цьому перерізі, у м/с.

Ця залежність є основою визначення витрати під час вентиляційних вимірювань. Показ швидкості без достовірної площі перерізу не дає достовірної витрати. Вимірювання в одній точці може не відображати середньої швидкості в нерівномірному потоці. У методиці та записах зазначають спосіб вимірювання, місце й розміри перерізу, стан приладу, відомості про його калібрування або повірку відповідно до застосовних вимог і необхідні поправки.

Баланс повітря у вузлах мережі

В усталеному режимі за близької густини повітря у порівнюваних гілках сума вхідних об’ємних витрат має відповідати сумі вихідних. Виявлені потоки витоків включають у баланс, а залишкову розбіжність оцінюють з урахуванням невизначеності вимірювань:

ΣQ_in ≈ ΣQ_out

Якщо густина повітря в точках вимірювання істотно відрізняється, порівнюють масові витрати або приводять об’ємні витрати до спільних умов. У формулі in означає вхід до вузла, а out — вихід із нього.

Баланс перевіряють на входах до горизонтів, у вузлах розподілу між дільницями, у місцях злиття вихідних струменів і приєднання місцевого провітрювання. Значна непояснена розбіжність може вказувати на витік, невраховане сполучення, невдалий вимірювальний переріз або порівняння показів, отриманих за різних станів мережі.

Аеродинамічний опір і втрати тиску

Для спрощеної моделі гілки втрати тиску часто записують так:

ΔP = R × Q²

• ΔP — втрати тиску в гілці, зазвичай у Па;

• R — еквівалентний аеродинамічний опір гілки, наприклад у Па/(м³/с)² або Н·с²/м⁸;

• Q — об’ємна витрата повітря через гілку, зазвичай у м³/с.

Квадратична залежність є наближенням для турбулентного потоку за заданої геометрії та густини повітря. Опір переглядають у разі зміни перерізу, шорсткості, перешкод, положення регулювальних пристроїв або умов, до яких віднесено параметри повітря.

У літературі з шахтної вентиляції еквівалентну величину в цій залежності також називають опором виробки або опором Аткінсона. Тут R позначає еквівалентний аеродинамічний опір усієї розглянутої гілки з урахуванням густини повітря за зазначених умов; це не окремий коефіцієнт тертя. У формулах, де густину винесено в окремий множник, інакше визначено величину опору. Значення не можна переносити між ними без перевірки одиниць і перерахунку.

Еквівалентний опір враховує довжину, периметр і площу перерізу, шорсткість поверхонь і кріплення, перешкоди, повороти, сполучення та вентиляційні споруди. Звужена або пошкоджена виробка може істотно збільшити потрібний перепад тиску. Перевіряють фактичний вільний переріз і стан шляху повітря, а не лише номінальні розміри на плані.

За незмінного опору подвоєння витрати збільшує втрати тиску приблизно вчетверо. Теоретична потужність, передана повітрю, Q × ΔP, тоді зростає приблизно увосьмеро, до врахування ККД вентилятора, двигуна та привода. Це не означає обов’язкового восьмикратного зростання фактичної електричної потужності. Усунення значного звуження або влаштування відповідного паралельного шляху може бути доцільнішим, ніж постійне підвищення тиску вентилятора.

Вид тиску, умови визначення витрати та густина повітря

У вихідних даних розрізняють статичний і повний тиск та позначають місця вимірювання. Для перепаду зазначають обидві точки й вид тиску в кожній. Тиск, створюваний вентилятором, не можна безпосередньо порівнювати зі втратами тиску в окремій гілці без узгодження визначень, вимірювальних перерізів і густини повітря.

Потрібно вказати, чи відповідає об’ємна витрата фактичним підземним умовам, чи її приведено до визначеного стану повітря. Густина тут — маса одиниці об’єму. За однакової частоти обертання й відповідних аеродинамічних режимів створюваний тиск та потужність, передана повітрю, залежать від густини. Висоту над рівнем моря, температуру, вологість і барометричний тиск враховують під час зіставлення даних вимірювань, характеристик вентилятора та результатів приймальних випробувань.

Які дані потрібно розрізняти та узгоджувати перед порівнянням

• витрату повітря через вентилятор і фактичну витрату на виході нагнітального або на вході всмоктувального трубопроводу біля вибою;

• статичний тиск, повний тиск і перепад, для якого визначено обидві точки та порівнювані величини;

• об’ємну витрату за фактичних умов і витрату, приведену до нормальних або інших заданих умов;

• розрахункові значення та вимірювання, виконані за іншої схеми мережі або інших налаштувань обладнання.

Послідовне та паралельне з’єднання вентиляційних гілок

У послідовно з’єднаних ділянках без проміжних витоків і за близької густини через кожну ділянку проходить повітря з однаковою об’ємною витратою. За цих умов опори додаються:

R_total = R_1 + R_2 + R_3 +...

За паралельного з’єднання витрата розподіляється між двома або кількома шляхами. Наступна залежність застосовна до гілок, що сполучають ту саму пару вузлів, не містять незалежних джерел тиску та мають втрати тиску, пропорційні квадрату витрати:

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

Тут sqrt(R) позначає квадратний корінь з опору, а R_total — еквівалентний опір розглянутого з’єднання.

Два паралельні шляхи з однаковим опором мають еквівалентний опір, що дорівнює чверті опору одного шляху, якщо обидва доступні й правильно сполучені. Це дає змогу зменшити потрібний перепад тиску та гнучкіше розподіляти повітря. Перевага зменшується, якщо один шлях звужений, перекритий або погано утримується. Перенесення забрудненого повітря до іншої зони перебування людей може зробити схему неприйнятною, навіть коли розрахунок опору виглядає сприятливим.

Витоки повітря та місцеві втрати тиску

Не все повітря головного провітрювання досягає потрібного робочого місця. Частина проходить через нещільності дверей, перемичок, ущільнень, стиків труб та непередбачені отвори. Регулювальні пристрої, різкі зміни перерізу, повороти, сполучення, решітки, глушники й перехідні ділянки створюють додаткові втрати тиску. Витоки змінюють шляхи й розподіл повітря, тоді як тертя та місцеві опори спричиняють втрати енергії. У всмоктувальний трубопровід через нещільності може надходити повітря з виробки.

Тому під час оцінювання системи окремо визначають:

• витрату повітря, що надходить у шахту;

• витрату, яка досягає кожної дільниці;

• витрату, фактично доступну на кожному діючому робочому місці;

• витрату на виході нагнітального або на вході всмоктувального трубопроводу;

• витрату, що відводиться передбаченим шляхом вихідного струменя.

Після попереднього визначення витрати, тиску, робочого діапазону та умов монтажу можна порівняти типи вентиляторів, моделі, характеристики, двигуни й способи регулювання на сторінці підбору шахтних вентиляторів. Характеристику вибраного обладнання та фактичну схему його встановлення потім включають до розрахунку мережі й за потреби уточнюють вихідні припущення.

Планування шляхів свіжого й вихідного струменів через робочі зони

Спрямовуйте повітря від менш забруднених зон до джерел виділення шкідливих речовин

Якщо схема виробок дозволяє, свіже повітря спочатку має проходити через зони перебування людей із меншим забрудненням, а потім — до джерел газів, пилу, дизельних викидів, продуктів вибуху й тепла. Після цього забруднений струмінь спрямовують на вихід, уникаючи його повторного використання для провітрювання іншого робочого місця. Такий напрямок потоку зменшує додатковий вплив шкідливих речовин і полегшує виявлення нештатних ситуацій.

Не можна вважати послідовне провітрювання кількох зон перебування людей допустимим за будь-яких умов. Якщо така схема дозволена й передбачена проєктом, окремо оцінюють перенесення забруднювальних речовин, тепла та диму, а також наслідки аварій для ділянок далі за потоком. Пожежа або газовиділення в попередній зоні можуть вплинути на весь подальший шлях повітря. Можливість додавати опори послідовних гілок сама по собі не дозволяє таку організацію провітрювання.

Запобігайте короткому замиканню вентиляційних струменів і рециркуляції

Коротке замикання виникає, коли повітря непередбаченим шляхом із малим опором переходить зі свіжого струменя до вихідного, оминаючи потрібну робочу зону. За рециркуляції частина забрудненого повітря знову потрапляє до свіжого струменя або на всмоктування місцевої системи. В обох випадках вентилятор може переміщувати значний об’єм повітря за одиницю часу, а вибій — отримувати недостатньо свіжого повітря. Тут коротке замикання стосується шляху повітряного потоку, а не електричного кола.

Типові причини:

• відчинені або пошкоджені вентиляційні двері;

• витоки через перемичку чи нещільності в місцях її примикання;

• вентилятор місцевого провітрювання, встановлений там, де доступної витрати свіжого повітря недостатньо;

• недостатнє розділення місця випуску забрудненого повітря та точки забору свіжого повітря для місцевого провітрювання;

• невдале розташування або неправильне налаштування регулятора витрати;

• нове сполучення між виробками зі свіжим і вихідним струменями;

• зміни режиму вентиляторів, які змінюють співвідношення тисків у сполучених гілках.

Експлуатуйте вентиляційні споруди відповідно до проєкту

Перемички, двері, регулювальні пристрої, ущільнення та розділювальні споруди спрямовують і розділяють повітряні потоки. Вентиляційні мости забезпечують перетин шляхів на різних відмітках із фізичним розділенням струменів. Стан цих споруд не менш важливий, ніж початкова схема. Пошкоджена перемичка або залишені відчиненими двері можуть змінити розподіл повітря далеко від місця дефекту. Споруди потрібно оглядати, позначати на вентиляційному плані та включати до порядку керування змінами.

Регулювальні пристрої потребують особливої уваги. Збільшення опору однієї гілки зазвичай зменшує витрату в ній і змінює розподіл в інших, але не створює додаткового повітря. Результат залежить від усієї мережі та робочої точки вентилятора. Істотні зміни оцінюють розрахунком і підтверджують вимірюваннями: прикриття регулятора саме по собі не гарантує поліпшення провітрювання вибраної зони.

Враховуйте подальший розвиток гірничих робіт

Мережа змінюється з посуванням вибоїв, уведенням і завершенням відпрацювання дільниць, перенесенням транспортних маршрутів та подовженням шляхів вихідного струменя. Схема, достатня для поточного етапу, може перестати відповідати потребам після приєднання нового горизонту або подовження вентиляційного трубопроводу.

Під час планування враховують щонайменше:

• поточну схему виробок і діючі режими експлуатації;

• наступні етапи підготовки та видобування;

• найдовші очікувані шляхи свіжого й вихідного струменів;

• майбутнє розміщення, кількість і графіки використання дизельних та електричних машин;

• очікувані теплові умови й водоприплив на більшій глибині;

• заплановане ізолювання дільниць, спорудження перемичок і зміни вентиляційних сполучень;

• нормальне та зменшене виробниче навантаження, підривні роботи, технічне обслуговування й аварійні сценарії.

Місцеве провітрювання підготовчих вибоїв

Місцеве провітрювання переглядають у міру посування вибою. Подовження трубопроводу збільшує опір і кількість стиків, у яких можуть виникати нещільності. При цьому зростання втрат тиску й витоки повітря впливають на роботу по-різному. Вентиляційний трубопровід — це встановлена у виробці лінія гнучких або жорстких труб для переміщення повітря, а не сама гірнича виробка.

Тертя та звуження збільшують тиск, потрібний для заданої витрати. За незмінних частоти обертання й кута встановлення лопаток зміна опору зміщує перетин характеристик вентилятора та мережі, тобто робочу точку. Тертя не витрачає повітря всередині герметичного трубопроводу. В усталеному режимі без витоків масова витрата зберігається; об’ємні витрати в різних перерізах можуть відрізнятися, якщо змінюється густина.

Витоки змінюють співвідношення між витратою через вентилятор і витратою повітря, яке подається до вибою або відсмоктується поблизу нього. За нагнітання частина повітря виходить через нещільності, не досягаючи кінця трубопроводу. За всмоктування повітря з виробки надходить через пошкоджені труби й стики, тому витрата через вентилятор може перевищувати витрату у вхідному перерізі трубопроводу біля вибою. Рециркуляція є окремою проблемою: вона може зменшити надходження свіжого повітря навіть за великої загальної витрати. Україномовна анотація роботи О. В. Столбченко 2012 року описує моделі місцевого провітрювання, що враховують характеристику вентилятора й втрати повітря вздовж трубопроводу; це дослідницьке джерело, а не протокол випробувань конкретного вентилятора.^[3]

Під час оцінювання місцевої системи перевіряють:

• витрату свіжого повітря, доступну з основної мережі для місцевого провітрювання;

• розташування вентилятора та місця випуску забрудненого повітря відносно свіжого й вихідного струменів;

• діаметр, довжину, матеріал, стики, повороти та пошкодження трубопроводу;

• відстань від виходу нагнітального або входу всмоктувального трубопроводу до вибою;

• фактично виміряну витрату в цьому вихідному або вхідному перерізі, а не лише номінальну подачу на заводській табличці вентилятора;

• шлях повітря виробкою поза трубопроводом, який замикає місцевий контур від надходження свіжого до відведення забрудненого повітря;

• виділення та накопичення газів, пил, тепло, гази й дим від підривних робіт;

• вплив переміщення машин і нарощування трубопроводу;

• захисні блокування, сигналізацію та дії в разі припинення або недостатності провітрювання.

За нагнітальної схеми тиск усередині трубопроводу зазвичай вищий за тиск навколишнього повітря у виробці. За всмоктувальної схеми він нижчий, тому труби мають витримувати перепад без сплющування. Комбінована схема може бути корисною за певних умов, але потребує узгоджених витрат і розташування трубопроводів. Самої зміни напрямку обертання двигуна недостатньо, щоб перетворити нагнітальну установку на придатну всмоктувальну. Аеродинаміка вентилятора, конструкція труб, приєднання, керування та шлях відведення повітря мають відповідати передбаченому режиму.

Підбір обладнання та умови роботи трубопроводу розглянуто на сторінці вентиляторів місцевого провітрювання. Скорочення ВМП означає «вентилятор місцевого провітрювання». Наявність у посібнику всмоктувальної схеми не доводить придатності будь-якого ВМП для відсмоктування забрудненого повітря: це перевіряють за документацією конкретної установки, проєктом і застосовними вимогами.

Основні завдання вентиляції підземних шахт і рудників

Рудникові гази та продукти підривних робіт

Газова небезпека залежить від геології та виконуваних робіт. Метан особливо важливий для вугільних шахт, але на інших підземних підприємствах також можуть бути істотними продукти вибуху, оксид вуглецю, оксиди азоту, сполуки сірки, радон і технологічні гази. У проєкті визначають імовірні джерела, інтенсивність виділення, точки контролю, рівні спрацювання сигналізації, умови видалення забруднення та порядок допуску до робочих місць. Назва корисної копалини сама по собі не виключає наявності горючого газу.

Після підривних робіт сам факт роботи вентилятора не підтверджує безпечність вибою. Видалення газів і диму залежить від їхньої кількості та місця утворення, доступної витрати, шляху до вихідного струменя, застійних зон і стану трубопроводу. Допуск людей та відновлення робіт здійснюють за встановленими процедурами й результатами перевірки атмосфери. Самого спливу заданого часу або підтвердження обертання вентилятора недостатньо.

Тверді частинки дизельних викидів і газоподібні забруднювальні речовини

Дизельні двигуни виділяють тверді частинки та газоподібні компоненти, зокрема оксид і діоксид вуглецю, оксиди азоту, сполуки сірки та вуглеводні. Позначення DPM у статті стосується лише частинок у відпрацьованих газах, а не всього вихлопу. Там, де використання дизельних машин дозволене, зниження викидів біля джерела поєднують з обмеженням впливу на працівників. Вентиляція є частиною цього комплексу, а не заміною обслуговування двигунів, очищення вихлопу та оцінювання впливу шкідливих речовин на працівників.

Комплекс заходів зі зменшення впливу дизельних частинок на працівників може включати:

• достатню витрату повітря для зниження концентрацій і відведення забруднення до вихідного струменя;

• дизельні двигуни з меншими викидами та паливо, що відповідає вимогам обладнання;

• планове технічне обслуговування й перевірку викидів;

• сажові фільтри або інші системи очищення відпрацьованих газів, придатні для машини та умов її застосування;

• організацію руху й обмеження непотрібної роботи дизельних двигунів на холостому ходу;

• узгодження графіків використання та кількості машин, що одночасно працюють на кожній дільниці;

• вимірювання для оцінювання впливу шкідливих речовин на працівників і контроль атмосфери виробок.

Збільшення витрати може знизити концентрації, але підвищити енергоспоживання, не усунувши надмірних викидів несправної або погано обслуговуваної машини. Узгоджуйте провітрювання із заходами біля джерела. У протоколах зазначають визначуваний компонент, метод відбирання проб і основу порівняння: концентрацію одного компонента не можна автоматично прирівнювати до концентрації всієї фракції дизельних частинок. Випробування вихлопу та розрахунок витрати за потужністю двигунів не замінюють оцінювання впливу на людей. Українські нормативи вмісту речовин у повітрі робочої зони слід перевіряти в застосовній редакції; сам перелік нормативів не є окремою методикою аналізу DPM.^[6]

Пилопригнічення та пиловловлювання

Провітрювання допомагає знизити концентрацію завислого пилу й відвести його з робочої зони, але не гарантує вловлювання безпосередньо біля джерела. Надмірна швидкість може знову піднімати осілий пил. Різання, буріння, дроблення, навантаження, перевантаження матеріалу та нанесення торкретбетону можуть потребувати зрошення, укриття джерела, промивання повітря, мокрих пиловловлювачів або місцевого відсмоктування на додачу до загального провітрювання.

Якщо потрібне вловлювання пилу або очищення повітря, окремо визначають витрату відсмоктуваного повітря, розташування укриття джерела пилу чи витяжного зонта, опір трубопроводу, вимоги до системи водопостачання або фільтрації та шлях відведення очищеного повітря. Відповідну категорію наведено в розділі обладнання для шахтного пиловловлювання. Місцеве відсмоктування біля джерела й провітрювання всього вибою виконують різні завдання. Витрата повітря через пиловловлювач не є показником концентрації пилу в зоні дихання працівника.

Тепло й вологість на глибоких горизонтах

Теплове навантаження формують навколишній масив порід, теплі підземні води, стискання повітря під час руху вниз, двигуни, електрообладнання, підривні роботи й люди. Провітрювання є важливим інженерним заходом, проте інколи потрібне додаткове охолодження. Україномовна публікація В. К. Костенка та співавторів 2026 року розглядає розрахунковий підхід до поєднання охолодження й осушення шахтного повітря з використанням вихідних даних шахтоуправління «Покровське». Це опис запропонованого способу та попередніх розрахунків, а не підтвердження введення установки в експлуатацію. Конструктивні рішення й оцінки ефекту з цієї роботи не переносяться на іншу шахту без окремої перевірки.^[5]

Більша витрата не завжди повністю розв’язує теплову задачу. Якщо вхідне повітря вже тепле й вологе, ефект охолодження лише від збільшення витрати може бути обмеженим. Надмірна швидкість також здатна посилювати пиління й погіршувати умови пересування та роботи. Залежно від об’єкта тепловий розрахунок має враховувати:

• температури за сухим і змоченим термометрами та інші величини, необхідні для прийнятого методу оцінювання мікроклімату;

• вологість і надходження води на шляхах свіжого струменя;

• теплоприплив від масиву гірських порід та підземних вод;

• тепловиділення обладнання й підривних робіт;

• довжину шляхів повітря та нагрівання внаслідок його стискання під час руху вниз;

• можливості місцевого або централізованого охолодження повітря;

• режими праці й відпочинку та заходи запобігання перегріванню працівників. Оцінювання теплового впливу на людину й визначення потрібної холодопродуктивності є різними завданнями.

Зміни виробництва та потреби в повітрі

Потреба змінюється під час переміщення машин і працівників, перенесення видобування на інші горизонти, підривних робіт і посування вибоїв. Постійні налаштування можуть спрямовувати надмірну витрату на ділянки без поточних робіт, залишаючи діючий вибій недостатньо провітрюваним. Водночас зменшення витрати без достовірних даних може усунути необхідний запас безпеки.

Потрібно визначити нормальні й нештатні режими, мінімально допустимі витрати, вимоги до контролю та осіб, уповноважених змінювати налаштування вентиляційних споруд або роботу вентиляторів. Тимчасова відсутність робіт не означає, що ділянка більше не потребує провітрювання.

Енергоспоживання та ефективність системи

Вентиляція може становити значне безперервне електричне навантаження підземного підприємства. Її фактична частка залежить від глибини, схеми виробок, клімату, системи розробки, обладнання та потреби в охолодженні. Відсотки із закордонної публікації або окремої шахти не слід подавати як загальну статистику української гірничої галузі чи як вихідну величину для проєктування. Можливості економії визначають за витратами повітря, показами електролічильників і режимами роботи конкретного об’єкта.

Ефективність мережі не зводиться до ККД вентилятора. Надмірне енергоспоживання може бути пов’язане з:

• надто великим опором шляхів свіжого або вихідного струменя;

• звуженнями, перешкодами й надмірним дроселюванням, яких можна уникнути;

• витоками через двері, перемички, ущільнення та трубопроводи;

• невдалим улаштуванням входу, перехідних ділянок або випуску поверхневої вентиляторної установки;

• подаванням на ділянки без поточних робіт більшої витрати, ніж потрібно для збереження безпечних умов;

• налаштуваннями керування, що не відповідають режиму експлуатації;

• роботою вентиляторів у точках, які не відповідають потрібному поєднанню витрати й тиску мережі.

Вентиляційні вимірювання та поточний контроль провітрювання

Проєкт або розрахункова модель залишаються прогнозом до зіставлення з підземними вимірюваннями. Вентиляційне обстеження встановлює фактичний розподіл витрат і перепадів тиску за відомої схеми мережі. Безперервний контроль доповнює ці дані відомостями про важливі зміни між окремими обстеженнями.

Які параметри потрібно вимірювати?

Швидкість повітря та площа перерізу. Разом вони дають змогу визначити витрату в гілці або біля робочого місця, перевірити розподіл повітря, виявити зниження витрати й уточнити модель. Записують, як саме визначено середню швидкість у перерізі.

Тиск. Зазначають, чи виміряно статичний або повний тиск. Для перепаду позначають обидві точки й вид тиску в кожній. Дані, отримані в умовах, сумісних із вимірюванням витрати, допомагають перевірити робочу точку та дослідити звуження, витоки або зміни регулювання.

Концентрації газів та інших забруднювальних речовин. Прилади й методи відбирання проб вибирають за виявленими небезпечними чинниками. Результати використовують для оцінювання атмосфери та впливу на працівників, визначення рівнів спрацювання сигналізації, захисту обладнання й умов допуску до місця робіт.

Температура та вологість. Ці параметри потрібні для оцінювання мікроклімату й ефективності охолодження. Порівнюють дільниці та режими, щоб відокремити вплив глибини, сезону й змін холодильної установки. Метод оцінювання теплового впливу може вимагати додаткових вимірювань, які також потрібно виконати.

Стан вентиляторів. Реєструють роботу або зупинку, частоту обертання, потужність, вібрацію й температуру підшипників. Механічну потужність на валу відрізняють від електричної потужності, споживаної приводом. Дані зіставляють зі змінами мережі, щоб виявити погіршення стану або відмову обладнання.

Положення дверей і налаштування регулювальних пристроїв. Перевіряють відповідність фактичної схеми вентиляційному плану. Зміна ступеня відчинення дверей або налаштування одного пристрою може пояснити несподіваний перерозподіл витрат навіть за незмінного режиму вентилятора.

Вентиляційне обстеження мережі, постійний газовий контроль, оцінювання впливу шкідливих речовин на працівників і випробування вентилятора мають різні завдання. Їх не зводять до однієї процедури зі спільною періодичністю. Вимірювальні прилади, місця вимірювання, рівні спрацювання сигналізації та періодичність перевірок визначають за небезпечними чинниками, проєктом і застосовними вимогами. Для українського об’єкта окремо враховують відповідні гірничі правила та нормативи повітря робочої зони; періодичність з іншої країни чи іншого виду перевірки автоматично не переносять.^[1][2][6]

Якість вимірювань

Похибки можуть виникати через невдалий вимірювальний переріз, неточні розміри виробки, збурення потоку біля поворотів або дверей, недокументований метрологічний стан приладів, недостатню кількість точок вимірювання швидкості чи незаписаний стан мережі. У журналі зазначають дату, час, місце, переріз, метод, прилад, режим експлуатації та найближчі споруди або перешкоди. Калібрування приладу, повірка за застосовними вимогами й калібрування розрахункової моделі не є взаємозамінними процедурами.

Порівнюйте модель із фактичною мережею

Якщо виміряна витрата відрізняється від розрахованої, підвищення тиску вентилятора не обов’язково є правильним рішенням. Можливі причини:

• неправильно оцінений опір виробки або всієї гілки;

• положення дверей або налаштування регулятора, що відрізняються від прийнятих у моделі;

• витоки через перемички або в старі, невикористовувані виробки;

• звужена, перекрита або пошкоджена вентиляційна виробка;

• негерметичний трубопровід або пошкоджене з’єднання;

• нове сполучення, яке ще не включено до моделі;

• робота вентилятора чи регулювального пристрою в режимі, відмінному від розрахункового.

Модель калібрують за вимірюваннями й оновлюють після істотних змін виробок. Не можна довільно змінювати опори лише для збігу чисел: спочатку перевіряють реальну схему та режим. Україномовний опис методичних рекомендацій ДонНТУ «Аерологія і комп’ютерне моделювання вентиляційних мереж» 2013 року охоплює підготовку бази даних і створення моделей мереж. Це навчальний матеріал, а не протокол перевірки моделі конкретної діючої шахти.^[4]

Ознаки порушень і початкові перевірки

Наведені нижче поєднання ознак є відправними точками для обстеження, а не остаточними діагнозами. Дотримуйтеся процедур підприємства та фіксуйте стан мережі. Для зіставлення витрат і тисків потрібні порівнювані налаштування вентиляторів, визначені точки вимірювання й узгоджені умови густини повітря.

Провітрювання вибою погіршується, хоча за зовнішніми ознаками вентилятор працює нормально.

Витоки, пошкоджені стики, подовження трубопроводу, його сплющування, звуження або невдале розташування кінця труби можуть зменшити витрату, подану до вибою чи відібрану поблизу нього. Рециркуляція здатна знизити надходження свіжого повітря за збереження великої витрати через вентилятор.

Порівняйте витрату через вентилятор із витратою на виході нагнітального або вході всмоктувального трубопроводу за однакового режиму роботи й порівнюваної густини повітря. Огляньте труби та місцевий шлях свіжого й вихідного струменів. Не вважайте все відсмоктуване повітря свіжим.

Витрата в гілці зменшується без запланованої зміни режиму вентилятора.

Зміна ступеня відчинення дверей чи налаштування регулятора, пошкодження перемички, нове сполучення або перешкода можуть змінити розподіл тисків і витрат. Причина може бути в іншій сполученій гілці, а не безпосередньо біля робочого місця з недостатньою кількістю повітря.

Перевірте положення й налаштування пристроїв, огляньте шлях повітря та повторіть вимірювання витрати й тиску. Зіставте фактичну схему з актуальною вентиляційною документацією.

Тиск вентилятора зростає, а витрата зменшується.

За незмінних налаштувань і роботи на стійкій ділянці характеристики таке поєднання може відповідати зростанню опору системи. Перевіряють сплющування труб, засмічення решіток, пошкодження перехідних елементів та зменшення вільного перерізу виробок.

Уточніть налаштування вентилятора, визначення тиску й вимірювальні точки. Порівняйте тиск уздовж маршруту та огляньте ділянки, на яких збільшилися втрати.

Витрата через вентилятор несподівано зростає, а тиск зменшується.

За порівнюваних умов відчинені двері чи відкритий регулятор, значний витік або коротке замикання свіжого й вихідного струменів можуть зменшити еквівалентний опір. Це не доводить збільшення витрати свіжого повітря, фактично доступної на робочому місці.

Перевірте баланс повітря, двері, перемички, ущільнення, регулятори та нові сполучення. З’ясуйте, яким шляхом рухається додаткове повітря.

Після перенесення робіт на іншу дільницю зростають концентрації газів, дизельних частинок або температура.

Потреба в повітрі могла перерозподілитися без відповідної зміни регулювання. Перевірте також графіки роботи машин, витрати в гілках, якість вимірювань і розташування вимірювальних точок.

Установіть, де фактично ведуться роботи й працюють машини. Перевірте прилади та відповідні результати аналізу проб, потім виміряйте витрату на дільниці, де виникло відхилення.

Істотна розбіжність між розрахованими та виміряними витратами зберігається.

Можливі причини — помилки геометрії або опорів, невраховані налаштування та сполучення, витоки, невдалі вимірювальні перерізи чи порівняння даних із різних режимів експлуатації.

Повторіть обстеження за документованого стану мережі, зіставте план із фактичними виробками та уточніть модель, перш ніж змінювати потрібні параметри вентилятора.

Вентиляція за потребою та адаптивне керування

Вентиляція за потребою (Ventilation on Demand, VoD) регулює витрату відповідно до фактичних робіт і стану атмосфери. За фіксованих налаштувань, навпаки, для кожного елемента підтримують незмінні задані параметри, наприклад частоту обертання вентилятора або положення регулятора, незалежно від зміни потреби в повітрі. Вхідними даними можуть бути виробничий графік, розташування машин і місцеперебування людей, концентрації газів, температура, витрати в гілках, тиск, положення дверей та стан обладнання.

Практичне впровадження може охоплювати такі рівні:

1. Керування за розкладом: заздалегідь визначені налаштування для робочих змін, підривних робіт, обслуговування та періодів без виробничої діяльності.

2. Керування за подіями: зміна витрати після в’їзду машини на дільницю або початку певної роботи.

3. Регулювання зі зворотним зв’язком: коригування за виміряними концентраціями газів, температурою, тиском або фактичною витратою повітря.

4. Узгоджене керування мережею: координована робота вентиляторів, регуляторів, дверей і систем керування окремих дільниць.

Ефект впровадження перевіряють за фактично доступними витратами на робочих місцях та споживанням електроенергії, а не лише за надсиланням команд обладнанню. Порівнюють стан до і після змін з урахуванням видобутку, тривалості роботи, використання машин, сезонних умов і потреби в охолодженні. Розрахована моделлю економія не гарантує такого самого результату в шахті. Він залежить від мінливості потреби, можливостей регулювання мережі, надійності датчиків і зв’язку, якості пусконалагоджувальних робіт та попередньої практики експлуатації. Дистанційний пуск і зупинка вентилятора самі по собі не підтверджують наявності повноцінної системи VoD.

VoD не дає підстав зменшувати витрату лише тому, що на дільниці, на перший погляд, не виконують робіт. Необхідно зберігати мінімальне провітрювання та всі застосовні обмеження безпеки. Для надійної роботи потрібні:

• визначені мінімальні витрати та обмеження безпеки;

• перевірене розташування датчиків і документований метрологічний стан вимірювальних приладів;

• безпечні режими в разі відмови датчиків або втрати зв’язку;

• захисні блокування й установлений порядок реагування на сигнали тривоги;

• модель мережі або перевірена логіка керування, що враховує взаємодію сполучених гілок;

• визначені повноваження персоналу та порядок переходу на ручне керування;

• підтвердження вимірюваннями, що задана зміна витрати справді відбулася під землею.

Готовність до порушень провітрювання та керування змінами

Розподіл повітря може швидко змінитися після зупинки вентилятора через спрацювання захисту, знеструмлення, пожежі, пошкодження вентиляційної споруди, зміни налаштування регулятора, відкриття нового сполучення між виробками або пошкодження трубопроводу місцевого провітрювання. Наслідки можуть поширюватися за межі місця події.

План реагування конкретного підприємства має враховувати:

• сценарії зупинки головних вентиляторів, вентиляторів підвищення тиску та ВМП;

• припинення електропостачання, відмову системи керування чи датчиків і втрату зв’язку;

• сигнали низького тиску або недостатньої витрати;

• сигнали щодо газів, диму, температури та інших небезпечних параметрів атмосфери;

• виведення всіх людей з ураженої або небезпечної зони, зупинку обладнання та ізолювання його джерел енергії за встановленими процедурами;

• обмеження й умови повторного пуску обладнання;

• огляд виробок і перевірку атмосфери перед допуском людей;

• тимчасові схеми провітрювання, що пройшли необхідні перевірки та погодження;

• реєстрацію, дослідження причин і погодження змін.

В Україні правила для вугільних шахт затверджено наказом Мінекономіки від 04.06.2025 № 2585, а для підземної розробки рудних і нерудних родовищ — наказом Мінсоцполітики від 23.12.2016 № 1592. Застосовність і поточні редакції перевіряють окремо. Проєкт провітрювання, вентиляційний план і план ліквідації аварій (ПЛА) пов’язані, але не замінюють один одного.^[1][2] У повідомленні Держпраці від 15.10.2025 про одну із шахт ПрАТ «СУХА БАЛКА» описано перевірку реверсивних пристроїв за схемою ПЛА. Це приклад перевірки конкретного об’єкта, а не універсальна інструкція з реверсування чи підтвердження відповідності всіх систем шахти.^[7] Наведений перелік не є готовим аварійним планом, а українські вимоги не поширюються автоматично на проєкти інших країн.

Практичний порядок оцінювання системи провітрювання

1. Визначте етапи розвитку та режими експлуатації. Зберіть відомості про діючі виробки, заплановану підготовку, видобувні дільниці, графіки використання машин, цикли підривних робіт, технічне обслуговування та майбутнє розширення.

2. Виявіть небезпечні чинники та критерії потреби в повітрі. Враховуйте гази, дизельні частинки, пил, продукти вибуху, тепло, вологість, пожежні ризики й технологічні викиди. Перевірте застосовні мінімальні витрати та швидкості, критерії впливу на працівників і вимоги об’єкта.

3. Складіть схему вентиляційної мережі. Позначте входи свіжого та виходи забрудненого повітря, сполучення гілок, регулювальні споруди, місцеві системи, ізольовані зони, шляхи витоків, вентилятори й точки контролю.

4. Виміряйте параметри наявної системи. Визначте витрати, тиски, концентрації відповідних газів і забруднювальних речовин та теплові параметри за відомого режиму. Для місцевого провітрювання виміряйте подачу на виході нагнітального трубопроводу або витрату на вході всмоктувального — відповідно до схеми.

5. Створіть або уточніть модель. Використовуйте виміряні тиски й витрати для оцінювання опорів гілок та калібрування моделі. Не обмежуйтеся проєктними розмірами й припущеннями про шорсткість.

6. Порівняйте варіанти. Оцініть поліпшення стану виробок, усунення витоків, паралельні шляхи, зміни регулювання, черговість відпрацювання, налаштування вентиляторів і подальший розвиток. Обґрунтуйте запаси на витоки, розширення та невизначеність; не додавайте довільних відсотків і не враховуйте той самий запас кілька разів.

7. Задайте попередній робочий діапазон і порівняйте обладнання. Визначте узгоджені пари витрати й тиску для мінімальної, нормальної та максимальної потреби. Окремо зазначте густину повітря, умови монтажу, спосіб керування та дії в разі відмов. Після вибору вентилятора повторно перевірте мережу за його характеристикою з урахуванням фактичного встановлення.

8. Виконайте пусконалагоджувальні роботи та перевірте робочі параметри. Підтвердьте роботу після монтажу вимірюваннями у шахті, перевірками сигналізації й керування та, де це передбачено, приймальними випробуваннями на заводі або на місці встановлення. Заздалегідь визначте методи, допуски та редакції стандартів. Випробування окремого вентилятора не дорівнює прийманню всієї підземної мережі. Додаткову інформацію можна знайти на сторінці про виробництво та контроль якості шахтних вентиляторів.

9. Обслуговуйте та повторно оцінюйте систему. Оновлюйте план і модель після істотних змін, відстежуйте динаміку виміряних параметрів, оглядайте споруди й трубопроводи та з’ясовуйте причини непояснених відхилень.

Пріоритети провітрювання для різних типів шахт і рудників

Підземні вугільні шахти. Метан, вугільний пил, самонагрівання, самозаймання та джерела запалювання можуть визначати основні вимоги. Розділення струменів, газовий контроль, виконання обладнання, режими вентиляторів і запобігання рециркуляції мають відповідати небезпечним чинникам та правилам конкретної шахти.

Підземна розробка металевих руд. Часто істотними є дизельні викиди, продукти підривних робіт, пил із діоксидом кремнію або компонентами руди та тепло на глибоких горизонтах. Протяжні похилі виробки й розосереджені дільниці потребують спільного аналізу опору мережі, графіків роботи машин, місцевого провітрювання й підготовки наступних горизонтів.

Підземна розробка нерудних корисних копалин. Дизельні викиди, пил і продукти вибуху залишаються важливими. За великих перерізів і камерно-стовпової системи, у якій між камерами залишають опорні цілики, перевіряють розподіл повітря по всій робочій зоні, запобігають короткому замиканню потоків та узгоджують витрати з кількістю машин і зміною місць виконання робіт.

Це загальне порівняння. Остаточне рішення визначають геологія, система розробки, глибина, законодавство та фактичне оцінювання небезпечних чинників. Назва сировини не виключає горючих газів чи інших специфічних ризиків.

Для українських проєктів слід розрізняти правила ведення робіт у вугільних шахтах і правила підземної розробки рудних та нерудних родовищ.^[1][2] Держпраці повідомила, що після набрання чинності правилами 2025 року наказ № 62 від 22.03.2010 утратив чинність. Тому стару копію правил 2010 року не слід подавати як поточну нормативну основу. Наукові дослідження й навчальні матеріали також не замінюють вимог, застосовних до конкретної шахти.^[1]

Вихідні дані для оцінювання вентиляційної мережі

Для змістовного попереднього оцінювання надайте наявні відомості про:

• поточну й заплановану схему виробок, включно з горизонтами, стволами, устями, похилими, підняттєвими та головними повітропровідними виробками;

• розташування повітроподавальних і повітровідвідних виробок та передбачені напрямки струменів;

• перерізи, довжини, стан шляхів повітря й основні звуження;

• відповідні пари витрати й тиску для мінімальної, нормальної та максимальної потреби в поточних і майбутніх режимах;

• виміряні витрати й тиски на основних вимірювальних станціях і діючих робочих місцях із зазначенням точок та режиму експлуатації;

• фактичні або приведені умови визначення витрати, вид тиску — статичний чи повний — та обидві точки з порівнюваними величинами для перепаду тиску;

• густину повітря або умови приведення, прийняті в розрахунках, характеристиках вентиляторів і приймальних випробуваннях;

• глибину шахти, висоту майданчика над рівнем моря, температуру, вологість та умови підземних вод;

• систему розробки, графік проведення виробок і наступні етапи розширення;

• тип, потужність, кількість, розташування та графік роботи дизельних машин;

• небезпечні чинники, пов’язані з газами, пилом, дизельними частинками, продуктами підривних робіт, теплом і технологічними процесами;

• діаметр, матеріал, довжину, повороти й герметичність трубопроводу місцевого провітрювання та потрібну витрату біля вибою;

• дані заводських табличок наявних вентиляторів, доступні характеристики, частоту обертання або кут установлення лопаток, результати вимірювань, систему керування та схему розташування й підключення робочих і резервних вентиляторів;

• напругу й частоту електроживлення, спосіб пуску або регулювання частоти обертання та потрібні інтерфейси керування;

• двері, регулятори, перемички, ущільнення, шляхи витоків та інші вентиляційні споруди;

• точки контролю, рівні спрацювання сигналізації та архів виміряних параметрів;

• застосовні нормативні документи, проєкт провітрювання й установлені критерії приймання.

Неповні дані не перешкоджають початковому обговоренню, але обмежують точність рекомендацій щодо витрати й тиску. Вимірювання в гілках та актуальний вентиляційний план зазвичай корисніші, ніж самі лише потужність двигуна або діаметр вентилятора.

Поширені запитання про вентиляцію підземних шахт і рудників

Чим вентиляційна система відрізняється від шахтного вентилятора?

Система охоплює шляхи свіжого й вихідного струменів, виробки, регулювальні споруди, трубопроводи, контроль, експлуатаційні процедури та вентилятори. Вентилятор створює перепад тиску, що переміщує повітря цією мережею. Тому спочатку задають попередні вимоги до системи, потім вибирають обладнання й повторно перевіряють його взаємодію з мережею за фактичних умов монтажу.

Чим головне провітрювання відрізняється від місцевого?

Головне провітрювання забезпечує рух повітря основними повітроподавальними й повітровідвідними шляхами шахти. Місцеве провітрювання обслуговує тупикові виробки та зони без достатнього наскрізного струменя. Воно залежить від доступної кількості свіжого повітря в основній мережі. За всмоктувальної схеми свіже повітря має надходити до вибою виробкою поза трубопроводом. Вентилятор підвищення тиску в частині мережі виконує іншу функцію.

Чому витрата біля вибою може бути меншою за витрату через вентилятор?

За нагнітальної схеми витоки зменшують витрату, яка доходить до виходу труби. За всмоктувальної схеми через нещільності надходить повітря з виробки, тому витрата через вентилятор може перевищувати витрату у вхідному перерізі трубопроводу біля вибою. Тертя й звуження змінюють робочу точку, але не витрачають повітря в герметичній лінії. Рециркуляція може зменшити надходження свіжого повітря без зниження загальної витрати через вентилятор. Порівнюють виміряні витрати в чітко визначених перерізах за порівнюваних умов густини повітря.

Чи завжди збільшення частоти обертання усуває нестачу повітря?

Ні. Причиною можуть бути звуження, пошкоджені споруди, витоки, коротке замикання потоків, рециркуляція, нерівномірний розподіл або невідповідний трубопровід. Підвищення тиску без обстеження мережі здатне збільшити споживану потужність і шум за незначного корисного ефекту. Спочатку з’ясовують причину недостатнього провітрювання, а не припускають, що вентилятор обов’язково замалий.

Як часто потрібно виконувати вентиляційні вимірювання?

Періодичність залежить від застосовних вимог, типу шахти, небезпечних чинників, проєкту й темпу зміни гірничих робіт. Крім обов’язкових інтервалів, оцінюють потребу в додаткових вимірюваннях після істотної зміни мережі, несподіваних показів, переналаштування вентиляторів чи інших регулювальних пристроїв, приєднання нових виробок або значного посування вибоїв. Частоту перевірки іншого обладнання чи іншого підприємства не можна автоматично переносити на всю систему.

Чи може саме провітрювання забезпечити потрібні теплові умови на великій глибині?

У деяких випадках — так. Однак тепло від масиву, води й машин разом із нагріванням повітря внаслідок стискання під час руху вниз може перешкоджати підтриманню потрібних умов наявною вентиляцією. Вологість окремо впливає на віддавання тепла організмом. Тоді можуть знадобитися місцеве охолодження, охолоджена вода, холодильні установки, поліпшення водовідливу або централізоване охолодження повітря поряд із заходами запобігання перегріванню людей.

Чи підходить однаковий проєкт для вугільної шахти та рудника?

Універсальної схеми для всіх підприємств немає. Для вугільної шахти визначальними можуть бути метан, горючий пил, самонагрівання, самозаймання та вимоги до виконання обладнання. Під час підземної розробки рудних і нерудних родовищ істотними можуть бути дизельні частинки, продукти вибуху, пил із діоксидом кремнію або компонентами руди, тепло й протяжні розосереджені виробки. Проєкт має враховувати фактичні небезпечні чинники та застосовні правила.

Висновки

Ефективне провітрювання забезпечує потрібну витрату на кожному робочому місці, а не лише велику загальну подачу вентилятора. Визначте потребу, виміряйте параметри й побудуйте модель мережі, зменште зайвий опір та усуньте витоки, яких можна уникнути, задайте попередній діапазон витрати й тиску. Після вибору або регулювання обладнання знову перевірте його взаємодію з мережею. Проєктування вентиляційної системи та підбір вентилятора пов’язані, але не є одним завданням.