Důlní větrání VY_32_INOVACE_Racek_ Mikroklima Tento výukový materiál byl zpracován v rámci projektu EU peníze středním školám - OP VK 1.5. CZ.1.07/1.5.00/ – Individualizace a inovace výuky Autor: Mgr. Ing. Ladislav Ráček

Anotace V tomto materiálu se seznámíme s hlavními pojmy - mikroklimatické podmínky, tepelná produkce člověka a jeho termoregulace, dozvíme se o klimaticky kritické hloubce a metodách, jak snižovat nepříznivé mikroklimatické podmínky.

Mikroklimatické podmínky Mikroklima je tepelně vlhkostní stav prostředí na důlních pracovištích. Mikroklimatické podmínky mají rozhodující vliv na celkové zatížení organismu. Jde zde o působení změn teploty, vlhkosti, záření a abnormálních součástí vzduchu – prachu. Nahromaděním více těchto faktorů dochází k poškozování organismu a v dolech je to především vysokou teplotou a vlhkostí. Za podmínek přetížení dochází k narůstání variability v chování a pracovníci mají omezenou kapacitu pozornosti, což může vést k nehodám a úrazům. Zlepšením mikroklimatických podmínek pracoviště znamená zlepšení pracovních podmínek, ale také produktivity práce a zlepšení úrovně bezpečnosti práce.

Tepelná produkce člověka Vývin tepla v lidském organismu je důsledkem exotermických biochemických pochodů, které v něm probíhají. Jde o proces přeměny látek a energií, který je ve svém souhrnu nazýván metabolismem. V rámci metabolických pochodů vzniká v lidském těle i při klidu teplo jako produkt oxidace živin; při svalové práci vzniká tepla daleko více, úměrně jejímu podílu na celkovém metabolismu. Lidské tělo je zdrojem tepla, které musí být odevzdáno do okolí, aby nedošlo k přehřátí, a tím k nežádoucímu zvýšení tělesné teploty nad její normální hodnotu okolo 37°C.

Termoregulační systém Termoregulační systém je závislý: na teplotním spádu těla a okolí při přestupu tepla vedením a prouděním, na teplotě okolních ploch při přestupu tepla sáláním, na rozdílu parciálních tlaků nasycených vodních par nad povrchem těla a v okolním ovzduší při odpařování potu a vydechování vodních par plícemi. Termoregulační systém člověka je poměrně výkonný, takže nežádoucí zvýšení teploty nastává až při velkém porušení tepelné rovnováhy – např. při velké tělesné námaze v horkém a vlhkém prostředí.

Klimaticky kritická hloubka Vysoká teplota větrů a s tím související nepříznivé klima nastává v dolech bez použití umělého chlazení větrů v určitých hloubkách, kdy teplota větrů přesahuje stanovené hraniční hodnoty výsledných teplot větrů. Teplota větrů je v závislosti na místě, čase a teplotě horniny i jiných tepelných vlivů různá. Mluvíme o pásmu kritických hloubek, a to zvlášť pro separátně větraná díla a zvlášť pro pracoviště větraná průchodním větrním proudem.

Koeficient K Klimatická obtížnost dolu je určena především teplotou horniny t h, teplotou větrů v náraží úvodního patra t o a teplotou větrů na pracovišti t. V hlubokých dolech vždy platí: t o < t < t h

Hodnota K 1. K = 0 až 1,0 – klimaticky méně obtížné doly. Vhodných mikroklimatických podmínek lze většinou dosáhnout intenzívním větráním; umělého chlazení bude použito jen výjimečně – např. při ražení dlouhých otvírkových a přípravných děl v okrajové části dobývacího prostoru. 2. K = 1,0 až 2,0 – klimaticky obtížné doly. Intenzívním větráním můžeme dosáhnout vhodných mikroklimatických podmínek, ale je nutno počítat se zaváděním umělého chlazení pro ražení dlouhých otvírkových a přípravných děl, tak i pro rubání v odlehlých částech dobývacího prostoru. 3. K > 2,0 – klimaticky velmi obtížné doly. V těchto dolech bude i při intenzívním větrání nutno používat umělé chlazení větrů pro udržení přípustných mikroklimatických podmínek na většině důlních pracovištích

Možnosti dílčího zlepšení mikroklimatu na důlních pracovištích Teploty větrů lze snižovat zvýšením objemového průtoku důlních větrů. Při tomto zvýšení objemového průtoku dochází vesměs i ke zvýšení rychlosti proudění důlních větrů, hlavně v důlních dílech, ovětrávaných průchodním větrním proudem. Tohoto zvětšení objemového průtoku důlních větrů lze dosáhnout těmito způsoby: - regulací větrní sítě (pasivní i aktivní) - použitím výkonnějšího ventilátoru (nebo jejich většího počtu) separátního větrání, větších průměrů lutnových tahů nebo jejich zdvojením.

Snížení tepla Dále je možno výslednou teplotu snížit omezením tepla vznikajícího při provozu elektrických zařízení, která produkují teplo. Jedná se například o přeložení potrubí pro stlačený vzduch z vtažné do výdušné jámy, nahrazení lokomotiv se vznětovými motory lokomotivami vzduchovými, náhradu elektrických motorů motory vzduchovými aj. V posledně uvedených případech bude však mít rozhodující slovo ekonomický rozbor vzhledem k energetické náročnosti, zda lze tyto způsoby uplatnit.

Snížení vlhkosti ve vtažném proudu zachycování a odstraňování volně tekoucí vody po výztuži a výstroji úvodní jámy, shromažďování a čerpání vody z vtažných překopů a chodeb, zakrývání žump a stok, řádnou údržbou rozvodu tlakové vody v dole, používání metod protiprašného boje s omezením příp. vyloučením vody (použití pěny, odsávání apod.). Rychlost důlních větrů na pracovišti lze u separátně větraných důlních děl zvýšit použitím foukacího způsobu větrání nebo použitím krátkého foukacího tahu na čelbě raženého díla při sacím způsobu větrání.

Optimalizace větrní sítě Objemové průtoky důlních větrů, rychlosti proudění důlních větrů a další parametry musí odpovídat požadavkům z hlediska teplotních změn. Určují se další parametry větrní sítě, jako jsou průřezy větrních cest, velikost větrních oblastí, hlavní ventilátory tak, aby celkové náklady na výstavbu nebo rekonstrukci větrní sítě, na její údržbu a náklady na energii potřebnou k větrání byly minimální. Optimalizace je tedy záležitost jak technická, tak ekonomická.

Sestupné vedení důlních větrů Záměrně vedeme vtažný větrní proud úpadně z výše položeného patra směrem k pracovišti. Při větrání pracovišť průchodním větrním proudem vedeme větrní proud úpadně i přes toto pracoviště (porub, dobývání). Při tomto způsobu řešení nepříznivých mikroklimatických podmínek s výhodou využíváme následujících skutečností:

Skutečnosti Vtažné větry jsou vedeny chodbou v menší hloubce, kde je nižší teplota hornin. Vtažná důlní díla jsou starší, tím je kolem nich tvořen účinnější tepelný vyrovnávací plášť, což snižuje hodnotu součinitele charakterizujícího stáří důlního díla a tudíž součinitele teplotní změny. Odpadají vlivy oteplování důlních větrů následkem ohřívání od těživa na dopravnících a ve vozech. Odpadají vlivy oteplování důlních větrů od elektrických pohonů dopravníků. Snižuje se relativní vlhkost důlních větrů v důsledku toho, že vyšší patra bývají lépe odvodněná. Odpadá zvyšování vlhkosti důlních větrů nabohacováním vlhkosti od mlhovek (na přesypech jam), používaných v protiprašném boji.

Efektivita sestupného větrání Zavedení sestupného vedení důlních větrů je rovněž ekonomicky přijatelné, neboť náklady na výstavbu větrní sítě orientované na dovrchní vedení důlních větrů jsou srovnatelné s náklady na výstavbu větrní sítě se sestupným vedením větrů. Uplatněním sestupného větrání se rovněž zvětší hloubka, po jejímž dosažení se již nevyhneme strojnímu chlazení důlních větrů. Při návrhu tohoto způsobu větrání je však nutno postupovat komplexně, což znamená řešit pro sestupné větrání celé patro, resp. celou kru, aby výsledky byly efektivní. Rovněž je nutno současně řešit i některé další bezpečnostní otázky, jako je např. vedení výdušných větrů kolem elektrických zařízení, problematika plynodajnosti, řešení protihavarijní prevence apod.

Foukací separátní větrání Rychlost větrů v lutnách je vysoká, ohřev větrů v lutnovém tahu je podstatně menší než při podtlakovém (sacím) větrání (zvláště u těsných lutnových tahů), Dosah volného proudu od vyústění z luten směrem k čelbě je větší, pohyb větrů je intenzivnější a tím je chladicí účinek větrů vyšší, je lepší řešení plynných i pevných součástí důlních větrů. Proto je z hlediska mikroklimatu foukací větrání efektivnější než sací. Při strojním chlazení je proto třeba používat výlučně tohoto způsobu větrání pro maximální omezení ztrát chladu při jeho dopravě do čelby.

Nepříznivé vlivy foukacího větrání Nepříznivý vliv nerovnoměrného ochlazování povrchu lidského těla při rychlostech větších než 2 m/s, Odvádění zplodin po trhací práci v celém profilu díla, infiltrace vtažných větrů těmito zplodinami (v podtlakových zónách lutnového tahu), příp. zasažení úkrytu osádky zplodinami po trhací práci.

Sací separátní větrání Malý dosah v čelbě, odsává větry z nejbližší vzdálenosti od konce lutnového tahu, v prostoru čelby je malý pohyb, často stagnace větrů, tedy nedostatečné odvětrávání čelby; proto konec lutnového tahu má být co nejblíže čelbě (s ohledem na trhací práci a poškození luten nebývá vzdálenost menší než 8 m), Ohřev větrů, proudících k čelbě je větší než při přetlakovém větrání, Vliv místních zdrojů tepla (daných technologií) pro zvýšení teploty větrů je větší, Zamoření raženého díla zplodinami po trhací práci je menší, zplodiny jsou odsávány z čelby lutnovým tahem, čekací doba po odpálení je kratší.

POUŽITÁ LITERATURA 1. PROKOP, Pavel. Větrání hlubinných dolů. Ostrava: ES VŠB, SUCHAN, Libor. Větrání hlubokých dolů. 1. vydání. Praha: SNTL, 1984.