II Ventilação da mina
No metrô, devido aomineraçãoDevido à operação, oxidação de minerais e outros fatores, a composição do ar se altera, manifestando-se principalmente na redução do oxigênio, aumento de gases tóxicos e nocivos, mistura de poeira mineral, além de mudanças na temperatura, umidade e pressão. Essas alterações causam danos e impactam a saúde e a segurança dos trabalhadores. Para garantir a saúde dos trabalhadores, condições de trabalho adequadas e uma produção segura e contínua, é necessário injetar ar fresco da superfície para o subsolo e expelir o ar contaminado do subsolo para a superfície. Essa é a função da ventilação de minas.
1. Sistema de ventilação de mina
Para enviar ar fresco suficiente para a frente de mineração subterrânea em uma determinada direção e rota, e ao mesmo tempo expelir o ar sujo da mina em uma determinada direção e rota, é necessário que a mina possua um sistema de ventilação adequado.
1) De acordo com a classificação unificada ou regional de toda a mina
Uma mina constitui um sistema de ventilação integral chamado ventilação uniforme. Uma mina é dividida em vários sistemas de ventilação relativamente independentes, e cada sistema possui sua própria entrada de ar, poço de exaustão e potência de ventilação. Embora haja uma conexão entre o poço e a galeria, o fluxo de ar não interfere entre eles e é independente, o que é chamado de ventilação por compartimentos.
A ventilação unificada apresenta as vantagens de exaustão concentrada, menor necessidade de equipamentos de ventilação e gerenciamento centralizado facilitado. Para minas com pequena área de extração e poucas saídas na superfície, especialmente minas profundas, a adoção da ventilação unificada em toda a mina é uma opção viável.
A ventilação por zonas apresenta vantagens como percursos de ar curtos, baixa força de cisalhamento, menor vazamento de ar, baixo consumo de energia, rede simples, fácil controle do fluxo de ar, redução da poluição do ar e melhor distribuição do volume de ar, proporcionando um efeito de ventilação superior. Portanto, a ventilação por zonas é amplamente utilizada em minas com depósitos de minério rasos e dispersos ou em minas com depósitos de minério rasos e maior número de poços na superfície.
A ventilação por zonas pode ser dividida de acordo com o corpo de minério.mineraçãonível de área e palco.
2) Classificação de acordo com a disposição do eixo de admissão de ar e do eixo de exaustão de ar.
Cada sistema de ventilação deve ter, no mínimo, uma entrada de ar e uma saída de ar confiáveis. Normalmente, o poço de elevação da gaiola é usado como poço de ventilação; algumas minas também utilizam poços de ventilação específicos. Como o fluxo de ar de exaustão contém uma grande quantidade de gases tóxicos e poeira, os poços de exaustão geralmente são especiais.
De acordo com a posição relativa do eixo de entrada de ar e do poço de exaustão, ele pode ser dividido em três arranjos diferentes: central, diagonal e misto central-diagonal.
① Estilo central
O poço de entrada de ar e o poço de exaustão estão localizados no centro do corpo de minério, e o percurso do fluxo de vento no subsolo é invertido, conforme mostrado na Figura 3-7.
sistema de ventilação central
O layout centralizado apresenta vantagens como menor custo de infraestrutura, produção rápida, construção centralizada no solo, gestão facilitada, operação conveniente em poços profundos e facilidade de obtenção de resistência ao vento. É utilizado principalmente na mineração de depósitos de minério laminados.
② A diagonal
Na ventilação diagonal, o fluxo de ar na parede do corpo de minério é chamado de diagonal de asa única, conforme mostrado na figura 3-8. Na ventilação diagonal, o fluxo de ar é inserido no meio do corpo de minério, com o retorno de ar ocorrendo em ambas as paredes, conforme mostrado na figura 3-9. Quando o corpo de minério é muito longo, o fluxo de ar e o retorno de ar são dispostos ao longo de um espaçamento correspondente à espessura do corpo de minério, ou seja, o fluxo de ar e o retorno de ar circundam o corpo de minério, sendo este último chamado de diagonal de espaçamento. Na ventilação diagonal, o fluxo de ar na mina é direto.
Eixo de ventilação diagonal de asa única
A disposição diagonal apresenta as vantagens de tubulações de ar mais curtas, menor perda de pressão, menor vazamento de ar, pressão estável durante a produção na mina, distribuição uniforme do volume de ar e maior distância da superfície até o local da mina. O modo de disposição diagonal é geralmente utilizado em minas de metais.
③ Tipo de mistura diagonal central
Quando o corpo de minério é longo e a área de mineração é ampla, o desenvolvimento central pode ser organizado no meio do corpo de minério, para resolver a ventilação da mineração do corpo de minério central através do poço de exaustão nas duas alas da mina, e também para resolver a ventilação da mineração do corpo de minério remoto. Assim, todo o corpo de minério possui características tanto centrais quanto diagonais, formando uma estrutura mista central-diagonal.
Embora as formas de disposição dos poços de entrada e exaustão de ar possam ser resumidas nos tipos acima, devido às complexas condições de ocorrência do minério e aos diferentes métodos de exploração e mineração, no projeto e na prática de produção, a disposição deve ser feita de acordo com as condições específicas de cada mina, sem as limitações dos tipos acima.
3) Classificação de acordo com o modo de funcionamento do ventilador
Os modos de funcionamento do ventilador incluem o tipo de pressão, o tipo de extração e o tipo misto.
① Pressão
A ventilação por pressão consiste em criar um estado de pressão positiva em todo o sistema de ventilação, acima da pressão atmosférica local, sob a ação do ventilador principal. Devido à concentração do fluxo de ar, o alto gradiente de pressão na entrada de ar permite que o ar fresco seja rapidamente direcionado para o subsolo através da rota de ventilação designada, evitando a contaminação por outras operações e garantindo uma boa qualidade do ar.
A desvantagem da ventilação por entrada de pressão é que os dispositivos de controle do fluxo de ar, como as comportas, precisam estar localizados na seção de entrada de ar. Devido ao tráfego frequente de pessoas e veículos, o gerenciamento e o controle são difíceis, e o fundo do poço apresenta grandes vazamentos de ar. O gradiente de baixa pressão formado no ventilador principal da seção de exaustão impede a rápida expulsão do ar contaminado do poço de ventilação pela rota designada, causando desordem no fluxo de ar subterrâneo. Além disso, há a interferência do vento natural, inclusive o vento reverso, o que gera poluição por novos fenômenos eólicos.
②Tipo de saída
A ventilação por exaustão consiste em fazer com que todo o sistema de ventilação, sob a ação do ventilador principal, forme uma pressão negativa inferior à pressão atmosférica local. Devido à concentração do ar de exaustão e ao grande volume de exaustão, a ventilação por exaustão cria um alto gradiente de pressão no lado do ar de exaustão, o que faz com que o ar sujo de cada área de trabalho se concentre rapidamente no duto de exaustão. Além disso, a fumaça do sistema de exaustão não se espalha facilmente para outras vias e a velocidade de exaustão da fumaça é alta. Esta é uma grande vantagem da ventilação por exaustão. Ademais, os equipamentos de ar condicionado e controle são instalados no duto de exaustão, não obstruindo a circulação de pedestres, facilitando a gestão e o controle.
A desvantagem da ventilação por sucção é que, quando o sistema de exaustão não é estanque, é fácil ocorrer o fenômeno de absorção de ar por curto-circuito. Especialmente quando se utiliza o método de colapso na mineração, onde a área de subsidência da superfície e a área de desmonte estão conectadas, esse fenômeno é mais grave. Além disso, a pressão do vento na superfície de trabalho e em todo o sistema de entrada de ar é baixa, e o fluxo de ar na entrada de ar é afetado pela pressão natural do vento, podendo sofrer refluxo, resultando em desordem no fluxo de ar subterrâneo. O sistema de ventilação por extração exige que o poço de içamento principal esteja localizado na posição da entrada de ar, e as minas do norte devem considerar a instalação de poços de içamento durante o inverno.
A maioria das minas de metal e outras minas não carboníferas na China adota ventilação prolongada.
3) Pressão e mistura de bombeamento
A ventilação mista por bombeamento de pressão é controlada pelo ventilador principal na entrada e na saída, de modo que as seções de entrada e saída, sob a ação de maior pressão e gradiente de pressão do vento, direcionam o fluxo de ar para a rota designada, resultando em uma rápida exaustão da fumaça, redução do vazamento de ar e menor interferência do vento natural, evitando a inversão do fluxo. A combinação das vantagens dos modos de ventilação por pressão e por sucção é uma maneira importante de melhorar a eficiência da ventilação em minas.
A desvantagem da ventilação mista por pressão e bombeamento é a necessidade de mais equipamentos de ventilação, além da impossibilidade de controlar o fluxo de ar na seção de ventilação. Ainda existem vazamentos de ar na parte inferior da entrada do poço e na área de colapso do lado de exaustão, mas em escala muito menor.
Ao escolher o modo de ventilação, é crucial considerar se a superfície apresenta áreas de desabamento ou outros canais de difícil isolamento. Para minas que contêm elementos radioativos ou rochas com risco de combustão espontânea, recomenda-se o uso de sistemas de bombeamento de pressão ou sistemas mistos de bombeamento de pressão, com controle por estação de controle de máquinas em múltiplos estágios. Em minas sem áreas de subsidência na superfície, ou que permitem a vedação adequada do duto de exaustão por meio de enchimento e selagem, o sistema de extração, ou um sistema de extração predominantemente por extração, é a melhor opção. Já em minas com grande número de áreas de subsidência na superfície, com isolamento difícil entre o duto de exaustão e a área de lavra abandonada, ou em minas com transição da área a céu aberto para a mineração subterrânea, recomenda-se o uso de sistemas mistos de bombeamento de pressão ou sistemas de controle por estação de controle de máquinas em múltiplos estágios.
O local de instalação do ventilador principal geralmente é na superfície, podendo também ser instalado no subsolo. A vantagem da instalação na superfície é a maior facilidade de instalação, revisão, manutenção e gerenciamento, além da menor probabilidade de danos em caso de desastres subterrâneos. A desvantagem reside no alto custo de construção do sistema de fechamento do poço, do dispositivo de reversão e do túnel de vento, bem como na possibilidade de curto-circuito e vazamento de ar; em minas profundas, onde a frente de lavra está distante do ventilador principal, os custos de instalação e construção são elevados. A vantagem do ventilador principal instalado no subsolo é a menor probabilidade de vazamentos, a proximidade do ventilador com a seção de ventilação, o que reduz o vazamento de ar ao longo do percurso, permitindo o uso de mais ar ou exaustão simultaneamente, diminuindo a resistência à ventilação e a necessidade de vedação. A desvantagem é a maior dificuldade de instalação, inspeção e gerenciamento, além da maior probabilidade de danos em caso de desastres subterrâneos.
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Data da publicação: 31/03/2023
