Ⅱ 광산 환기
지하에서는 다음과 같은 이유로채광광산 운영 및 광물 산화 등의 여러 가지 이유로 공기 조성이 변화하며, 주로 산소 감소, 유독 가스 증가, 광물 분진 혼합, 온도, 습도, 압력 변화 등으로 나타납니다. 이러한 변화는 작업자의 건강과 안전에 악영향을 미칩니다. 작업자의 건강과 적절한 작업 환경을 보장하고 안전하고 지속적인 생산을 위해서는 지상의 신선한 공기를 지하로 보내고 지하의 오염된 공기를 지상으로 배출하는 것이 필수적이며, 이것이 바로 광산 환기의 목적입니다.
1. 광산 환기 시스템
지하 채굴면에 충분한 신선한 공기를 특정 방향과 경로로 공급하고, 동시에 광산의 오염된 공기를 특정 방향과 경로로 배출하기 위해서는 광산에 합리적인 환기 시스템이 필요합니다.
1) 광산 전체의 통합 또는 지역 분류에 따라
광산은 균일 환기라고 하는 통합 환기 시스템을 갖추고 있습니다. 광산은 여러 개의 비교적 독립적인 환기 시스템으로 나뉘며, 각 시스템은 자체적인 공기 흡입구, 배기 갱도 및 환기 동력을 가지고 있습니다. 갱도와 갱내 통로는 연결되어 있지만, 바람의 흐름은 서로 간섭하지 않고 독립적으로 작동하는데, 이를 분할 환기라고 합니다.
통합 환기 방식은 배기 가스를 집중시키고, 환기 설비를 줄이며, 중앙 집중식 관리가 편리하다는 장점이 있습니다. 채굴 규모가 작고 지상 출구가 적은 광산, 특히 심부 광산의 경우 광산 전체에 통합 환기 방식을 적용하는 것이 합리적입니다.
구역 환기 방식은 공기 통로가 짧고, 음압이 작으며, 공기 누출이 적고, 에너지 소비가 낮으며, 배관이 간단하고, 공기 흐름 제어가 용이하여 오염 공기의 연속적인 유입과 공기량 분포를 개선하고 환기 효과를 극대화할 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 구역 환기 방식은 광체가 얕고 분산되어 있는 광산이나 광체가 얕고 지표면에 시추공이 많은 광산에서 널리 사용되고 있습니다.
구역 환기는 광체의 종류에 따라 구분될 수 있다.채광영역 및 단계 수준.
2) 흡기축과 배기축의 배치에 따른 분류
각 환기 시스템에는 최소한 신뢰할 수 있는 공기 흡입구와 배출구가 있어야 합니다. 일반적으로 승강기 크레인이 공기 흡입구로 사용되며, 일부 광산에서는 특수 공기 흡입구를 사용하기도 합니다. 배출되는 공기에는 유독 가스와 분진이 다량 포함되어 있기 때문에 배출구는 일반적으로 특수 구조로 설계됩니다.
흡입구와 배기구의 상대적 위치에 따라 중앙형, 대각선형, 중앙 대각선 혼합형의 세 가지 배치로 나눌 수 있다.
① 중앙 스타일
공기 흡입정 및 배출정은 광체의 중앙에 위치하며, 지하의 바람 흐름 경로는 그림 3-7과 같이 반전됩니다.
중앙 환기 시스템
중앙 배치 방식은 기반 시설 비용 절감, 빠른 생산 속도, 중앙 집중식 지상 건설, 손쉬운 관리, 편리한 갱도 깊이 작업, 풍압 방지 용이성 등의 장점을 가지고 있습니다. 이러한 중앙 배치 방식은 주로 층상 광체를 채굴하는 데 사용됩니다.
② 대각선
광체 한쪽 날개에 공기 통로를 만들고 다른 쪽 날개에 배기 통로를 설치하는 방식을 단일 날개 대각선 환기 방식(그림 3-8 참조)이라고 하고, 광체 중앙에 공기 통로를 만들고 양쪽 날개에 환기 통로를 설치하는 방식을 이중 날개 대각선 환기 방식(그림 3-9 참조)이라고 한다. 광체가 매우 긴 경우에는 공기 통로와 배기 통로를 간격 배치 또는 광체 두께 방향으로 배치하거나, 공기 통로와 배기 통로를 광체를 둘러싸도록 배치하는 방식을 간격 대각선 환기 방식이라고 한다. 대각선 환기 방식에서는 광산 내 공기 흐름 경로가 직선이다.
단일 날개형 대각선 환기 샤프트
대각선 배치 방식은 공기 배관 길이가 짧고, 공기압 손실과 누출이 적으며, 채굴 작업 중 공기압이 안정적이고, 공기량이 고르게 분배되며, 산업 현장과 지표면 사이의 거리가 멀다는 장점이 있습니다. 이러한 장점 때문에 대각선 배치 방식은 주로 금속 광산에서 사용됩니다.
③ 중앙 대각선 혼합형
광체가 길고 채굴 범위가 넓은 경우, 중앙 개발은 광체 중앙에 배치하여 광산 양쪽 날개의 배기 갱도를 통한 중앙 광체 채굴의 환기 문제를 해결하고, 원거리 광체 채굴의 환기 문제를 해결하며, 전체 광체에 중앙 및 대각선 환기 방식을 모두 적용하여 중앙-대각선 혼합형 방식을 형성할 수 있습니다.
공기 흡입정 및 배출정의 배치 형태는 위와 같이 요약할 수 있지만, 광체의 복잡한 발생 조건과 다양한 채굴 및 채광 방법으로 인해 설계 및 생산 실제에서는 위의 유형에 국한되지 않고 각 광산의 구체적인 조건에 따라 배치해야 합니다.
3) 팬의 작동 모드에 따른 분류
팬의 작동 모드에는 압력식, 흡입식 및 혼합식이 있습니다.
① 압력
가압 환기는 주 가압 팬의 작용으로 전체 환기 시스템을 국소 대기압보다 높은 양압 상태로 만드는 방식입니다. 공기 흐름이 집중되어 공기 흡입구 부분의 높은 압력 구배가 형성되므로, 신선한 공기가 지정된 환기 경로를 따라 지하로 빠르게 유입되어 다른 작업으로 인한 오염을 방지하고 공기 질을 개선할 수 있습니다.
압력 유입 환기 방식의 단점은 공기 유입구에 에어 도어와 같은 공기 흐름 제어 설비를 설치해야 한다는 점입니다. 잦은 통행과 보행으로 인해 관리 및 제어가 어렵고, 환기구 바닥에서 공기 누출이 심하게 발생합니다. 배기부의 주 환기 장치 내부에 저압 구배가 형성되어 오염된 공기가 지정된 경로대로 환기구 밖으로 신속하게 배출되지 못하고 지하 공기 흐름이 불규칙해집니다. 여기에 자연풍이나 역풍의 영향까지 더해져 새로운 바람으로 인한 오염 현상이 발생할 수 있습니다.
②출력 유형
배기 환기는 주 팬의 작용으로 전체 환기 시스템 내부에 대기압보다 낮은 음압을 형성하는 방식입니다. 배기 공기가 집중되고 배기량이 많기 때문에 배기 환기는 배기 공기 측에 높은 압력 구배를 발생시켜 각 작업장의 오염된 공기가 배기 덕트로 빠르게 집중되도록 합니다. 또한 배기 시스템의 연기가 다른 통로로 확산되는 것을 방지하고 연기 배출 속도를 빠르게 합니다. 이는 배기 환기의 큰 장점입니다. 더불어, 배기 덕트 내부에 공조 및 제어 설비를 설치하여 보행자 통행을 방해하지 않고 관리가 편리하며 안정적인 제어가 가능합니다.
흡입 환기 방식의 단점은 배기 시스템이 밀폐되지 않을 경우 단락 공기 흡수 현상이 발생하기 쉽다는 것입니다. 특히 붕괴식 채굴 방식을 사용할 경우, 지표면 침하 지역과 채굴적지가 연결되어 있어 이러한 현상이 더욱 심각해집니다. 또한, 작업면과 전체 공기 흡입 시스템의 풍압이 낮고, 공기 흡입 통로가 자연 풍압의 영향을 받아 역류가 발생하기 쉬워 지하 공기 흐름 장애를 초래할 수 있습니다. 추출 환기 시스템은 공기 흡입 위치에 주 승강정을 설치하며, 특히 북부 광산에서는 겨울철에 승강정 설치를 고려해야 합니다.
중국의 대부분의 금속 광산 및 기타 석탄 이외의 광산에서는 장시간 환기 방식을 채택하고 있습니다.
3) 압력 및 펌핑 혼합물
압력 펌핑 혼합 환기는 흡입구와 배출구에 설치된 주 팬에 의해 제어되므로, 흡입구와 배출구가 높은 풍압과 압력 구배의 작용을 받아 바람이 지정된 경로를 따라 흐르게 되어 연기 배출이 빠르고 공기 누출이 줄어들며, 자연풍의 영향을 받거나 역풍이 발생하는 것을 방지합니다. 압력 환기 방식과 흡입 환기 방식의 장점을 모두 활용하는 것은 광산 환기 효율을 향상시키는 중요한 방법입니다.
압력 및 펌프 혼합 환기의 단점은 더 많은 환기 장비가 필요하고 풍향부의 공기 흐름을 제어할 수 없다는 것입니다. 우물 입구 바닥의 공기 누출과 배기구 측 함몰 부위는 여전히 존재하지만 그 규모는 훨씬 작습니다.
환기 방식을 선택할 때, 지표면에 함몰 지역이나 기타 격리가 어려운 통로가 있는지 여부는 매우 중요한 요소입니다. 방사성 물질이나 자연 발화 위험이 있는 광석을 함유한 광산의 경우, 압력 펌프식 또는 압력 펌프 혼합식 환기 방식을 채택하고, 다단식 기계 스테이션 제어 가능 방식을 사용하는 것이 좋습니다. 지표면 침하 지역이 없거나, 침하 지역은 없지만 매립 및 밀봉을 통해 배기 덕트를 밀폐할 수 있는 광산의 경우, 추출식 또는 추출식 위주의 환기 방식을 채택해야 합니다. 지표면 침하 지역이 많거나, 배기 덕트와 채굴적 사이의 격리가 어려운 광산, 또는 개방된 지상에서 지하 채굴로 이어지는 광산의 경우, 주 압력 펌프 혼합식 또는 다단식 기계 스테이션 제어 가능 방식을 채택해야 합니다.
주환기 장치의 설치 위치는 일반적으로 지상이지만 지하에도 설치할 수 있습니다. 지상 설치의 장점은 설치, 점검, 유지 보수 및 관리가 편리하고 지하 재해로 인한 손상 위험이 적다는 것입니다. 단점은 웰헤드 폐쇄 장치, 역전 장치 및 풍동 설치에 높은 시공 비용이 발생하고 단락으로 인한 공기 누출이 발생할 수 있다는 점입니다. 또한 광산이 깊고 작업면이 주환기 장치에서 멀리 떨어져 있는 경우 설치 및 시공 비용이 증가합니다. 주환기 장치를 지하에 설치하는 장점은 주환기 장치의 누출이 적고 팬이 풍동에 가까워 공기 누출이 적어 더 많은 공기를 동시에 사용하거나 배출할 수 있어 환기 저항을 줄이고 밀폐성을 낮출 수 있다는 것입니다. 단점은 설치, 점검 및 관리가 불편하고 지하 재해로 인한 손상 위험이 높다는 것입니다.
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게시 시간: 2023년 3월 31일
