Ⅱ تهوية المنجم
في الأنفاق، بسببالتعديننتيجةً لعمليات التشغيل وأكسدة المعادن وغيرها من الأسباب، يتغير تركيب الهواء، ويتجلى ذلك بشكل رئيسي في انخفاض نسبة الأكسجين، وزيادة الغازات السامة والضارة، واختلاط الغبار المعدني، وتغيرات في درجة الحرارة والرطوبة والضغط، وغيرها. تُسبب هذه التغيرات أضرارًا وتؤثر على صحة وسلامة العمال. ولضمان صحة العمال وتوفير ظروف عمل مناسبة، وضمان استمرارية الإنتاج بشكل آمن، من الضروري ضخ هواء نقي من سطح الأرض إلى باطنها، وتصريف الهواء الملوث من باطن الأرض إلى سطح الأرض، وهذا هو الغرض من تهوية المناجم.
1- نظام تهوية المنجم
من أجل إرسال كمية كافية من الهواء النقي إلى واجهة التعدين تحت الأرض على طول اتجاه ومسار معينين، وفي الوقت نفسه تصريف الهواء الملوث من المنجم في اتجاه ومسار معينين، فمن الضروري أن يكون للمنجم نظام تهوية معقول.
1) وفقًا للتصنيف الموحد أو الإقليمي للمنجم بأكمله
يُشكل المنجم نظام تهوية متكاملاً يُسمى التهوية الموحدة. وينقسم المنجم إلى عدة أنظمة تهوية مستقلة نسبياً، ولكل نظام مدخل هواء خاص به، وقناة عادم، وقوة تهوية. وعلى الرغم من وجود اتصال بين القناة والممر، فإن تدفق الهواء لا يتداخل مع الآخر، وهو ما يُعرف بالتهوية التقسيمية.
تتميز التهوية الموحدة بمزايا عديدة، منها تركيز العادم، وتقليل معدات التهوية، وسهولة الإدارة المركزية. بالنسبة للمناجم ذات النطاق التعديني المحدود وعدد المخارج السطحية القليلة، وخاصة المناجم العميقة، يُعدّ اعتماد التهوية الموحدة للمنجم بأكمله خيارًا منطقيًا.
تتميز التهوية الموضعية بمزايا عديدة، منها قصر مسار الهواء، وانخفاض قوة الين، وقلة تسرب الهواء، وانخفاض استهلاك الطاقة، وبساطة الشبكة، وسهولة التحكم في تدفق الهواء، مما يُسهم في تقليل تلوث الهواء وتوزيع حجمه، ويُحسّن من كفاءة التهوية. لذا، تُستخدم التهوية الموضعية على نطاق واسع في بعض المناجم ذات طبقات الخام الضحلة والمتناثرة، أو المناجم ذات طبقات الخام الضحلة والآبار السطحية الكثيرة.
يمكن تقسيم التهوية حسب نوع الخام،التعدينمستوى المنطقة والمسرح.
2) التصنيف وفقًا لترتيب عمود سحب الهواء وعمود عادم الهواء
يجب أن يحتوي كل نظام تهوية على بئر هواء مدخل وبئر هواء عادم موثوقين على الأقل. عادةً ما تُستخدم بئر رفع القفص كقناة تهوية، وتستخدم بعض المناجم أيضًا قنوات تهوية خاصة. ونظرًا لاحتواء تدفق هواء العادم على كمية كبيرة من الغازات السامة والغبار، فإن آبار العادم تكون عادةً ذات تصميم خاص.
وفقًا للموقع النسبي لعمود مدخل الهواء وبئر هواء العادم، يمكن تقسيمه إلى ثلاثة ترتيبات مختلفة: الترتيب المركزي، والقطري، والترتيب المركزي القطري المختلط.
① النمط المركزي
تقع بئر مدخل الهواء وبئر العادم في وسط جسم الخام، ويتم عكس مسار تدفق الهواء في باطن الأرض، كما هو موضح في الشكل 3-7.
نظام التهوية المركزي
يتميز التصميم المركزي بمزايا عديدة، منها انخفاض تكلفة البنية التحتية، وسرعة الإنتاج، وتمركز بناء الأرض، وسهولة الإدارة، وسهولة العمل على عمق البئر، وسهولة مقاومة الرياح. ويُستخدم هذا التصميم في الغالب لاستخراج الخامات الطبقية.
٢- القطر
يُدخل الهواء إلى فتحة التهوية في جناح جسم الخام، بينما يُعاد الهواء إلى فتحة التهوية في الجناح الآخر، ويُسمى هذا النوع بالتهوية القطرية أحادية الجناح، كما هو موضح في الشكل 3-8. أما في منتصف جسم الخام، فيُدخل الهواء إلى فتحة التهوية في الجناحين، ويُعاد الهواء إلى فتحة التهوية في الجناحين، ويُسمى هذا النوع بالتهوية القطرية ثنائية الجناح، كما هو موضح في الشكل 3-9. وعندما يكون جسم الخام طويلاً جدًا، يُدخل الهواء إلى فتحة التهوية وفتحة التهوية على طول المسافة الفاصلة بين فتحات التهوية أو سُمك جسم الخام، بينما يُدخل الهواء إلى فتحة التهوية وفتحة التهوية على طول المسافة الفاصلة بين فتحات التهوية أو سُمك جسم الخام، ويُسمى هذا النوع بالتهوية القطرية الفاصلة. في التهوية القطرية، يكون مسار تدفق الهواء في المنجم مباشرًا.
عمود تهوية قطري أحادي الجناح
يتميز الترتيب القطري بمزايا عديدة، منها قصر خط الهواء، وانخفاض فقدان ضغط الهواء، وتقليل تسرب الهواء، واستقرار ضغط الهواء أثناء عمليات التعدين، وتوزيع حجم الهواء بشكل منتظم، والمسافة البعيدة عن سطح الموقع الصناعي. ويُستخدم هذا النمط عادةً في مناجم المعادن.
③ نوع الخلط القطري المركزي
عندما يكون جسم الخام طويلاً ونطاق التعدين واسعاً، يمكن ترتيب التطوير المركزي في منتصف جسم الخام، لحل مشكلة تهوية جسم الخام المركزي في عمود العادم في جناحي المنجم، وحل مشكلة تهوية جسم الخام البعيد، ويحتوي جسم الخام بأكمله على كل من المركز والقطر، مما يشكل مزيجًا مركزيًا قطريًا.
على الرغم من إمكانية تلخيص أشكال ترتيب بئر مدخل الهواء وبئر العادم في الأنواع المذكورة أعلاه، إلا أنه نظرًا لظروف التواجد المعقدة لجسم الخام واختلاف طرق الاستغلال والتعدين، في التصميم وممارسة الإنتاج، يجب أن يتم الترتيب وفقًا للظروف الخاصة بكل منجم، دون قيود الأنواع المذكورة أعلاه.
3) التصنيف وفقًا لنمط تشغيل المروحة
تشمل أوضاع تشغيل المروحة نوع الضغط، ونوع السحب، والنوع المختلط.
1- الضغط
تعتمد التهوية بالضغط الداخلي على جعل نظام التهوية بأكمله يُشكّل حالة ضغط موجب أعلى من الضغط الجوي المحلي بفعل مروحة الضغط الرئيسية. وبفضل تركيز تدفق الهواء، يُسهم تدرج الضغط العالي في قسم مدخل الهواء في توجيه تدفق الهواء النقي بسرعة إلى باطن الأرض عبر مسار التهوية المُحدد، مما يمنع التلوث الناتج عن العمليات الأخرى، ويحافظ على جودة الهواء.
من عيوب نظام التهوية ذي المدخل المضغوط ضرورة وجود تجهيزات التحكم في تدفق الهواء، كالأبواب الهوائية، في قسم المدخل. ونظرًا لكثرة حركة المرور والمشاة، يصعب التحكم في هذا النظام وإدارته، كما أن قاع البئر يعاني من تسرب هواء كبير. ويتشكل تدرج ضغط منخفض في وحدة التهوية الرئيسية في قسم العادم، ما يعيق تصريف الهواء الملوث بسرعة من البئر وفقًا للمسار المحدد، فيؤدي إلى اضطراب تدفق الهواء تحت الأرض. يُضاف إلى ذلك تأثير الرياح الطبيعية، بل وحتى انعكاس اتجاهها، ما يُسبب تلوثًا جديدًا.
2- نوع الإخراج
تعتمد التهوية الاستخراجية على جعل نظام التهوية بأكمله، تحت تأثير المروحة الرئيسية، يُولّد ضغطًا سلبيًا أقل من الضغط الجوي المحلي. ونظرًا لتركيز هواء العادم وحجمه الكبير، تُحدث التهوية الاستخراجية تدرجًا عاليًا في الضغط على جانب هواء العادم، مما يُسرّع من تركيز الهواء الملوث من كل سطح عمل في قناة العادم، ويمنع انتشار دخان نظام العادم إلى الطرق الأخرى، كما يُسرّع من عملية سحب الدخان. هذه ميزة كبيرة للتهوية الاستخراجية. إضافةً إلى ذلك، تُركّب مرافق تكييف الهواء والتحكم داخل قناة العادم، مما لا يُعيق حركة المشاة، ويُسهّل الإدارة، ويضمن تحكمًا موثوقًا.
من عيوب التهوية بالشفط أنه في حال عدم إحكام نظام العادم، يسهل حدوث ظاهرة امتصاص الهواء عبر دائرة قصر. وتزداد هذه الظاهرة حدةً عند استخدام طريقة الانهيار في التعدين، حيث تتصل منطقة الهبوط السطحي بمنطقة التعدين المهجورة. إضافةً إلى ذلك، يكون ضغط الرياح على سطح العمل ونظام مدخل الهواء ككل منخفضًا، ويتأثر مسار مدخل الهواء بضغط الرياح الطبيعي، مما قد يؤدي إلى انعكاس اتجاهه، وبالتالي اضطراب تدفق الهواء تحت الأرض. لذا، يُنصح بوضع بئر الرفع الرئيسي في موقع مدخل الهواء في نظام التهوية بالشفط، وينبغي على المناجم الشمالية مراعاة وضع بئر الرفع خلال فصل الشتاء.
تعتمد معظم مناجم المعادن وغيرها من المناجم غير الفحمية في الصين على التهوية الممتدة.
3) الضغط ومزيج الضخ
يتم التحكم في التهوية المختلطة بضخ الضغط بواسطة المروحة الرئيسية في جانبي المدخل والمخرج، بحيث يتعرض كل من المدخل والمخرج لضغط رياح أعلى وتدرج ضغط أكبر، مما يسمح بتدفق الهواء وفقًا للمسار المحدد، وبالتالي طرد الدخان بسرعة، وتقليل تسرب الهواء، ومنع اضطرابه بفعل الرياح الطبيعية وعكس اتجاهها. وتُعد ميزة كل من نمط التهوية بالضغط ونمط التهوية بالشفط وسيلة مهمة لتحسين كفاءة تهوية المناجم.
من عيوب التهوية المختلطة بالضغط والضخ الحاجة إلى معدات تهوية أكثر، وعدم إمكانية التحكم في تدفق الهواء في قسم الرياح. لا يزال تسرب الهواء موجودًا في قاع مدخل البئر ومنطقة انهيار جانب العادم، ولكنه أقل بكثير.
عند اختيار نظام التهوية، يُعدّ وجود مناطق انهيار أو قنوات يصعب عزلها على السطح عاملاً بالغ الأهمية. بالنسبة للمناجم التي تحتوي على عناصر مشعة أو صخور معدنية قابلة للاشتعال التلقائي، يُنصح باستخدام نظام ضخ الضغط أو نظام ضخ الضغط المختلط، مع إمكانية التحكم في محطة الآلات متعددة المراحل. أما بالنسبة للمناجم التي لا تحتوي على مناطق هبوط سطحية، أو التي لا تحتوي على مناطق هبوط ولكن يمكن فيها الحفاظ على إحكام قناة العادم عن طريق التعبئة والإغلاق، فيُنصح باستخدام نظام الاستخراج أو نظام الاستخراج بشكل أساسي. وبالنسبة للمناجم التي تحتوي على عدد كبير من مناطق الهبوط السطحية، أو التي يصعب فيها عزل قناة العادم عن منطقة التعدين، أو المناجم المفتوحة من الهواء الطلق إلى التعدين تحت الأرض، فيُنصح باستخدام نظام ضخ الضغط المختلط أو نظام التحكم في محطة الآلات متعددة المراحل.
يُركّب جهاز التهوية الرئيسي عادةً على سطح الأرض، ويمكن تركيبه تحت الأرض أيضًا. تتمثل ميزة التركيب على سطح الأرض في سهولة التركيب والصيانة والإصلاح والإدارة، بالإضافة إلى انخفاض احتمالية تلفه بسبب الكوارث تحت الأرض. أما عيوبه فتتمثل في ارتفاع تكلفة إنشاء صمام رأس البئر، وجهاز عكس التدفق، ونفق الرياح، واحتمالية تسرب الهواء. كما ترتفع تكاليف التركيب والإنشاء في المناجم العميقة ذات واجهات العمل البعيدة عن جهاز التهوية الرئيسي. أما ميزة تركيب جهاز التهوية الرئيسي تحت الأرض فتتمثل في قلة تسرب الهواء، وقرب المروحة من قسم التهوية، مما يسمح باستخدام كمية أكبر من الهواء أو سحبه في الوقت نفسه، وبالتالي تقليل مقاومة التهوية وتقليل الحاجة إلى منع التسرب. لكن من عيوبه صعوبة التركيب والفحص والإدارة، واحتمالية تلفه بسبب الكوارث تحت الأرض.
الموقع الإلكتروني:https://www.sinocoalition.com/
Email: sale@sinocoalition.com
رقم الهاتف: +86 15640380985
تاريخ النشر: 31 مارس 2023
