Вентиляция подземного рудника и шахты: расчёт воздуха, контроль и аварийные режимы

Подземные выработки должны проветриваться искусственно: естественная тяга зависит от разности температур и сезона, а потому не гарантирует ни нужного расхода, ни устойчивого направления струй. Вентиляция разбавляет вредные и взрывоопасные газы, удаляет пыль и тепло и поддерживает пригодную для дыхания атмосферу на рабочих местах.

Ниже — ответы на вопросы, которые чаще всего возникают у главных инженеров, вентиляционных служб и специалистов, готовящих проект или аудит рудника: как считают воздух, что контролируют, какие режимы запрещены и как устроена аварийная вентиляция.

Почему подземным выработкам недостаточно естественной тяги?

Естественная тяга возникает из-за разницы температур и высот между входящей и исходящей ветвями. Летом и зимой она меняется, а в сложной сети выработок может вовсе опрокинуться. Рабочее место на тупиковом забое такой тягой не проветривается вообще. Поэтому главный источник движения воздуха — вентилятор главного проветривания, а для тупиковых выработок и отдельных участков дополнительно применяют вентиляторы местного проветривания с трубопроводами.

Требования к искусственной вентиляции и выводу людей при превышении концентраций содержатся в приказе Ростехнадзора № 505 «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Для угольных шахт действуют собственные правила безопасности, поэтому всегда уточняйте, какой документ распространяется на ваш объект.

Как рассчитывают количество воздуха?

Расчёт начинается с перечня факторов, которые нужно компенсировать воздухом. Количество определяют по числу людей в выработках, мощности работающей техники, газовыделению, пыли и тепловой нагрузке. Затем сопоставляют результаты и принимают максимальное требование для каждого участка с запасом на неравномерность.

Расчётная схема должна совпадать с фактическими выработками. После проходки новых выработок, изоляции участка, изменения оборудования или переноса забоя схему пересматривают. Типичная ошибка — рассчитать воздух один раз при проектировании и дальше пользоваться устаревшей моделью, пока замеры не покажут расхождение.

Какие параметры вентиляции контролируют постоянно?

Часть показателей измеряют датчиками непрерывно, часть — на обходах и при замерах вентиляционной службы. Главное, чтобы данные сходились в одном месте и по ним принимались решения. Основной перечень:

• Расход и скорость воздуха в контрольных сечениях и на рабочих местах.
• Направление струй, особенно после изменений в сети и при ремонте.
• Содержание кислорода и опасных газов в выработках и исходящих струях.
• Депрессия и состояние вентиляторов: режим работы, вибрация, резерв, питание.
• Положение дверей, перемычек и регуляторов — они определяют распределение воздуха не меньше, чем вентилятор.
• Температура и запылённость на рабочих местах.

Показатель сам по себе полезен, только если у него есть допустимое значение, ответственный и порядок реагирования. Датчик без уставки и без человека, который смотрит на экран, превращается в украшение диспетчерской.

Какие режимы проветривания недопустимы?

Последовательное проветривание участков, когда исходящая струя одного забоя идёт на следующий, допускается только в установленных случаях и при обосновании. Остальные нарушения создают прямую угрозу людям:

• Короткое замыкание струй, когда воздух уходит по кратчайшему пути мимо рабочих мест.
• Самовольное изменение положения дверей, перемычек и регуляторов без согласования с вентиляционной службой.
• Работа при остановленном вентиляторе местного проветривания: загазованность и недостаток кислорода в забое нарастают быстро.
• Рециркуляция, когда часть исходящего воздуха возвращается на вход и накапливает вредные примеси.

Все четыре ситуации вскрываются обходом и замерами, а не бумажной проверкой. Именно поэтому аудит вентиляции строится на фактических измерениях в выработках.

Как устроена аварийная вентиляция и реверсирование?

Схема проветривания должна заранее учитывать аварийные сценарии: пожар, выброс газа, обрушение с нарушением сети. Одним из инструментов служит реверсирование — изменение направления движения воздуха. Оно меняет путь дыма и газов, поэтому может как помочь, так и усугубить положение, если выполнено без учёта расположения людей.

Персонал заранее знает маршруты выхода для разных направлений движения дыма, а переключения проверяют тренировками, не ограничиваясь расчётом. Именно в учениях выясняется, что реверсивный режим вентилятора включается медленнее, чем предполагалось, или что дверь на запасном маршруте закрыта на засов.

В план ликвидации аварий включают:

1. Сценарии для каждой выработки и участка с вариантами направления движения дыма.
2. Порядок переключения главных вентиляторов и регуляторов, с указанием ответственных и времени исполнения.
3. Маршруты выхода людей для каждого сценария и места самоспасателей.
4. Порядок связи и оповещения с диспетчером и горноспасательной службой.
5. Проверку работоспособности резервного питания вентиляторов и автоматики.

Кто отвечает за вентиляцию на руднике и как строится контроль?

Ответственность распределяют письменно: за главные вентиляторные установки, за вентиляционные сооружения, за замеры и за выполнение распоряжений вентиляционной службы на участках. Руководитель участка отвечает за то, что на его рабочих местах воздух идёт в нужном количестве и направлении, а вентиляционная служба — за общую схему, расчёты и контроль. Когда эти роли смешаны, при изменении схемы никто не берёт на себя согласование.

Хорошая практика — единый порядок изменений: любое вмешательство в сеть выработок (открытие или закрытие двери, возведение перемычки, подключение нового забоя, остановка вентилятора для ремонта) оформляется заявкой, проходит оценку влияния на соседние участки и фиксируется в журнале. Так исключается ситуация, при которой одна смена «чуть приоткрыла» дверь ради удобства транспортировки, а другая теряет проветривание в тупиковом забое.

Отдельно стоит продумать ремонт и обслуживание вентиляторов. Остановка главного вентилятора — событие, при котором работы в шахте или руднике прекращают, а людей выводят по установленному плану. Для вентиляторов местного проветривания важны резервирование, автоматический контроль работы и блокировка, которая отключает электрооборудование в забое при остановке вентилятора. Проверять такую блокировку нужно на практике, а не по паспорту: именно в ней чаще всего находят неисправности.

Наконец, у системы должны быть данные для разбора событий. Архив замеров, показаний датчиков и действий диспетчера позволяет понять, что произошло в первые минуты инцидента, и исправить причину, а не только последствия. Без него расследование сводится к воспоминаниям участников.

Что проверить до проверки или аудита вентиляции?

Практический порядок для главного инженера: сначала проверить документы, потом выйти в выработки. Расхождение между ними и есть главная находка любого аудита.

• Актуальность вентиляционной схемы: она отражает текущие выработки, а не состояние годовой давности.
• Расчёт воздуха пересмотрен после последних изменений горных работ и техники.
• Журналы замеров заполнены, данные сходятся с показаниями датчиков.
• Вентиляторы: есть резерв, проверена автоматика переключения, подтверждена работа реверса.
• Тренировки по аварийным режимам проводились, а выводы по ним закреплены в плане.

Если для проверки вентиляции, подготовки проекта или независимого аудита нужны исполнители, разместите заявку на площадке «Ресурс-Плюс». Это агрегатор: вы бесплатно описываете задачу, специалисты откликаются с ценой и сроками, договор заключается напрямую, без комиссии, а сама площадка работы не выполняет. Для вопросов экспертизы и надзора начните со страницы экспертизы промышленной безопасности, для остальных задач — с главной страницы платформы.