___________________________________________________________________________
Modelowa analiza transportu powietrza pomiędzy
poziomami złoża rud miedzi i złoża soli kamiennej
w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. w aspekcie
wymiarów szybików i uzyskiwanych wydatków
Sławomir Gajosiński1), Maciej Nowysz1), Wojciech Kulik1),Sebastian Gola2), Krzysztof Soroko2)
1)
KGHM CUPRUM sp. z o.o. – Centrum Badawczo-Rozwojowe, Wrocław s.gajosinski@cuprum.wroc.pl
2)
KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG „Polkowice-Sieroszowice”, Kaźmierzów
Streszczenie
Na podstawie obecnych prognoz udostępnienie złoża rud miedzi, a następnie jego eksploata-cja w obszarze Głogów Głęboki Przemysłowy, z uwagi na występujące zagrożenia aerolo-giczne, będzie wymagało doprowadzenia znacznych wydatków powietrza. Jednakże do cza-su uzyskania planowanej struktury sieci wentylacyjnej, ujmującej planowane i drążone obec-nie szyby, występujące zagrożenia naturalne mogą znaczobec-nie ograniczać zdolności produkcyj-ne oddziałów górniczych. Alternatywę dla utrzymania planowaprodukcyj-nej eksploatacji w okresie bu-dowy sieci mogą stanowić szybiki wentylacyjne, łączące poziom złoża rud miedzi z poziomem złoża soli. Artykuł przedstawia ocenę korzyści takiego rozwiązania, w oparciu o modelową analizę możliwości transportu powietrza, o odpowiednich wydatkach, szybikami, z wykorzy-staniem depresji naturalnej oraz wytwarzanej przez stacje wentylatorów głównych.
Słowa kluczowe:szybiki, sól kamienna, rozpływ powietrza, moc chłodnicza
A model analysis of airflow between the copper ore deposit and
the rock salt level in KGHM Polska Miedz S.A. mines
concerning dimensions of auxiliary ventilation shafts
and obtained airflow rates
Abstract
On a basis of current prognosis opening and mining in the Glogow Gleboki Przemyslowy area need, because of ventilation hazards, large quantity of air. However up to achieving final ventilation network structure, containing planning and currently sinking shafts, existing natural risks can significantly reduce production capabilities. A solution with small auxiliary ventilation shafts or holes connecting between the copper ore deposit and the rock salt levels can be an alternative which enables high level of mining production. The paper presents assessment of advantages of proposed solution based on a model analysis of possibilities of suitable air quantity flow using auxiliary ventilation shafts with drop of natural draft pressure and depression of main fans.
Wprowadzenie
Przy udostępnianiu głębszych partii złoża rud miedzi wystąpi systematyczny wzrost zagrożenia temperaturowego. Przodki obecnie drążonych wyrobisk znajdują się poniżej głębokości 1000m p.p.m., gdzie temperatura pierwotna górotworu przekra-cza 43 oC. W zakresie prowadzonych przez służby kopalniane działań profilaktycz-nych, w celu poprawy warunków pracy załogi w rejonach robót, dąży się do zwięk-szania wydatków doprowadzanego powietrza, zintensyfikowania jego przepływu oraz jego schładzania. Jednakże ze względu na rozbudowane struktury sieci wenty-lacyjnych, ograniczoną liczbę szybów wentywenty-lacyjnych, czas ich głębienia oraz roz-budowę centralnych stacji klimatyzacyjnych wraz z rozbudową skomplikowanych magistrali rurociągów wody lodowej, istotnego znaczenia nabiera fakt odpowiednie-go zarządzania rozpływem powietrza.
Kopalnia Polkowice-Sieroszowice jest jedyną z należących do KGHM Polska Miedź S.A., w której prowadzone są roboty górnicze na dwóch poziomach: na po-ziomie złoża rud miedzi, jak również prowadzi się wydobycie soli kamiennej, zalega-jącej nad złożem rud miedzi. W wyrobiskach solnych oraz w wyrobiskach w rudzie występują odmienne warunki wentylacyjno-klimatyczne, mimo że czynniki kształtujące stan atmosfery w drążonych wyrobiskach są identyczne. Eksploatacja wymienionych kopalin wymaga odmiennych działań profilaktycznych, w celu zapew-nienia bezpieczeństwa temperaturowego pracownikom.
W celu zwiększenia przepustowości kopalnianej sieci wentylacyjnej poziomu zło-ża rud miedzi, skrócenia dróg transportu powietrza, a tym samym uzyskania popra-wy warunków klimatycznych w popra-wyrobiskach, zasadne jest przeanalizowanie możli-wości wykonania połączeń wentylacyjnych pomiędzy poziomem złoża rud miedzi a wyrobiskami złoża soli za pomocą np. otworów wielkośrednicowych lub szybików. Przedmiotowe połączenia mogą stanowić szybiki pomiędzy wyrobiskami solnymi na krańcowych sferach zalegania złoża soli kamiennej oraz głębiej położonymi wyro-bisk w złożu rudy miedzi.
Mając na względzie znaczne różnice parametrów fizycznych powietrza, określa-jące warunki klimatyczne w wyrobiskach złoża rud miedzi i złożu soli, realizacja połączeń wentylacyjnych może być rozpatrywana nie tylko w kwestii zapewnienia odpowiedniej przepustowości sieci wentylacyjnej w okresie jej rozbudowy, ale rów-nież rozpatrywana w aspekcie efektywnego wykorzystania mocy chłodniczych sys-temów klimatyzacji centralnej do poprawy warunków temperaturowych.
1. Planowany rozwój wydobycia i kopalnianej sieci wentylacyjnej w kopalni Polkowice-Sieroszowice
Obecne drążenie wyrobisk górniczych w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. pro-wadzone na głębokościach przekraczających 1000 m p.p.m. powoduje, że stosowa-nie profilaktyki wentylacyjnej, jak np. zwiększastosowa-nie wydatku powietrza, likwidacja źródeł wilgoci, likwidacja strat wewnętrznych, eliminacja ruchu maszyn z wyrobisk doprowadzających powietrze itp., stało się niewystarczające do zapewnienia odpo-wiednich warunków pracy.
Wobec wyżej wymienionych czynników, w kopalni O/ZG „Polkowice- -Sieroszowice” realizację prawnych wymagań temperaturowych warunków pracy w przodkach wyrobisk uzyskuje się chłodem, dostarczonym z centralnej stacji
klima-tyzacyjnej o mocy chłodniczej 15 MW brutto, zabudowanej na powierzchni przy szy-bie SG-1.
Drążenie wyrobisk udostępniająco-przygotowawczych odbywa się przy dopro-wadzaniu ok. 2,5 MW mocy chłodniczej, zaś prowadzenie eksploatacji złoża rud miedzi w oddziałach wydobywczych realizowane jest przy doprowadzaniu mocy o wartości ok. 4,5 MW.
Planowane udostępnienie głębszych partii złoża rud miedzi będzie uwarunkowa-ne zapewnieniem odpowiednich warunków temperaturowych. Zakłada się, że będzie to realizowane z wykorzystaniem centralnych stacji klimatyzacyjnych, zabudowa-nych przy szybach SW-4 i GG-1, których szacowane moce chłodnicze brutto będą odpowiednio wynosiły 25 i 30 MW. Jednakże będzie to dopiero możliwe po wybu-dowaniu samych stacji oraz rozbudowie struktury rurociągów i punktów odbioru chłodu, co w realizacji obejmie kilka lat. Do tego czasu zapewnienie odpowiednich warunków temperaturowych w wyrobiskach będzie uzależnione od techniczno- -organizacyjnych działań podejmowanych przez służby kopalni, w kwestii zarządza-nia rozpływem i uzyskazarządza-nia odpowiednich parametrów powietrza [5, 2].
Wobec powyższego, w pełni zasadne jest przeprowadzenie analizy możliwości uzyskania wymaganych warunków temperaturowych w wyrobiskach poziomu złoża rud miedzi, w aspekcie oceny wartości wykorzystywanej mocy chłodniczej przy do-prowadzaniu powietrza wyrobiskami, stanowiącymi połączenia wentylacyjne pozio-mu złoża soli z poziomem złoża rud miedzi.
2. Określenie i ocena możliwości doprowadzenia powietrza do oddziałów poprzez wyrobiska solne i szybiki
Analizę w zakresie możliwości utrzymania odpowiednich warunków temperaturo-wych w oddziale eksploatacyjnym w złożu rudy miedzi, w aspekcie przepustowości szybików o różnej średnicy i długości, pomiędzy wyrobiskami solnymi i poziomem rudy miedzi, oraz w aspekcie ograniczenia niezbędnej mocy chłodniczej, przepro-wadzono dla założonego wariantu rozpływu powietrza, w którym powietrze dolotowe doprowadzane jest szybem SW-1 bezpośrednio na poziom wyrobisk solnych, a następnie przekopami Ps, o długim wybiegu (ok. 3800 m), kierowane jest do szy-biku w rejonie skrzyżowania upadowych D-1/4 z chodnikami T/W-259S. Na sche-macie przedstawionym na rys. 1 opisywana droga przepływu powietrza to węzły: 1, 2, 11, 12 i 13. Szybikiem powietrze sprowadzane jest na poziom z = -980 m p.p.m. i przewietrza oddział wydobywczy. Po przewietrzeniu oddziału powietrze zużyte kierowane jest upadowymi D-1/4 i chodnikami T/W-145 do wyrobisk solnych, a dalej do szybu wydechowego SG-2 (węzły 13-17-20-21). W przedmiotowym wariancie warunki klimatyczne na wlocie do oddziału będą zależne od charakteru:
procesów cieplnych zachodzących na drodze przepływu przez wyrobiska solne. Z wielu obserwacji dołowych wynika, że przy znacznych różnicach w głębokości zalegania wymienionych złóż, podstawowymi czynnikami kształtującymi stan atmosfery w drążonych wyrobiskach są właściwości ter-miczne skał, które decydują o występowaniu odmiennych warunków wenty-lacyjno-klimatycznych w złożu soli kamiennej i na poziomie złoża rud miedzi, a w szczególności powodują utrzymywanie się niskiej wilgotności powietrza w wyrobiskach solnych. Niska wilgotność ma istotne znaczenie w ograni-czeniu niezbędnej mocy chłodniczej, gdyż do uzyskania porównywalnego
efektu temperaturowego nie jest wymagane odebranie znacznych ilości cie-pła utajonego z wykraplania wilgoci z powietrza;
procesu sprężania powietrza w szybiku, wskutek zmiany głębokości;
procesu zmian parametrów termodynamicznych powietrza powodowane przez wentylatory pomocnicze, służące do pokonania oporów przepływu przez szybik;
procesu zmian cieplnych miedzy powietrzem i górotworem podczas prze-pływu przez szybik.
Model przewietrzania zgodny z ww. wariantem przedstawiono na rys 1.
20 SW-1 21 1 2 3 4 11 12 13 17 19 18 8 6 5 SW-4 SG-2
Rys. 1. Uproszczony schemat przewietrzania oddziału w analizowanym wariancie z wykorzystaniem wyrobisk solnych i szybików
W przeprowadzonych obliczeniach przyjęto ogólne założenia:
analizowany oddział eksploatacyjny znajduje się na głębokości z = -980 m p.p.m.,
wydatek doprowadzanego do oddziału powietrza wynosi 10 000-20 000 m3/min, temperatura pierwotna górotworu na wlocie do oddziału ma wartość 42 oC, wyrobiska solne doprowadzające powietrze bezpośrednio do szybiku,
wy-konane są w złożu soli kamiennej,
temperatura powietrza doprowadzanego do wyrobisk solnych, bezpośrednio z szybu SW-1, wynosi 28,0/22,0 oC,
temperatura powietrza doprowadzanego do wyrobisk poziomu 1060 m p.p.m. szybem SW-4 wynosi około 30 oC, przy wilgotności względ-nej ok. 65%.
W przeprowadzonych obliczeniach analizowano układy z jednym, dwoma, trze-ma i czteretrze-ma szybikami o średnicach z zakresu od 1,0 m do 2,5 m, przy długości szybików od 50 m do 150 m.
2.1. Uwarunkowania aerologiczne doprowadzenia powietrza do rozpatrywanego oddziału wydobywczego
W celu określenia możliwości dostarczenia wymaganej ilości powietrza do rozpatry-wanego oddziału przeprowadzono obliczenia rozpływu w projektowanej podsieci wentylacyjnej, związanej z przedstawionym powyżej wariantem przewietrzania. W obliczeniach założono wykorzystanie do celów wentylacyjnych szybiku (układu szybików) stanowiącego bocznicę 12-13 (rys. 1). Przyjęto, że średnice rozpatrywa-nych szybików mogą wynosić od 1,5 m do 2,5 m, co istotnie wpływa na wartości oporu aerodynamicznego bocznic 1-2-11-12-13-17-20-21 podsieci wentylacyjnej. Szybiki (otwory wielkośrednicowe) o długości w zakresie od 50 do 150 m i średnicy od 1,5 m do 2,5 m są bowiem bocznicami o największych wartościach oporu aero-dynamicznego. Do pokonania oporów przepływu i uzyskania wymaganych wartości strumienia objętości powietrza w bocznicy z analizowanym oddziałem wydobyw-czym należy zastosować odpowiedni wentylator pomocniczy lub układ kilku wentyla-torów pomocniczych. Do uzyskania zakładanego rozpływu powietrza konieczne jest również otamowanie chodników solnych Ps-0 i Ps-1 (bocznica 11-17). Wyniki obli-czeń wymaganego spiętrzenia wentylatorów pomocniczych Δp, w zależności od strumieni objętości (ilości) powietrza przewietrzającego rozpatrywany oddział wydo-bywczy (bocznica 13-17), przedstawiono graficznie na wykresach (rys. 2-4). Przed-miotowe zależności, przedstawione na rys. 2-4, odnoszą się odpowiednio do nastę-pujących układów szybików (otworów wielkośrednicowych):
jeden szybik o opcjonalnej długości 50 m, 100 m lub 150 m oraz średnicy 1,0 m, 1,5 m lub 2,0 m − rys. 2,
jeden szybik lub układ 2-4 szybików połączonych równolegle o długości 50 m oraz średnicy 1,0 m lub 2,0 m − rys. 3,
jeden szybik lub układ 2-4 szybików połączonych równolegle o długości 150 m oraz średnicy 1,0 m lub 2,0 m − rys. 4.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 10000 20000
strumień obj. powietrza V, m3/min
s p ię tr z e n ie D p , P a d=1,0m, L=50m d=1,0m, L=100m d=1,0m, L=150m d=1,5m, L=50m d=1,5m, L=100m d=1,5m, L=150m d=2,0m, L=50m d=2,0m, L=100m d=2,0m, L=150m
Rys. 2. Zależność sumarycznego spiętrzenia wentylatorów pomocniczych Δp od strumienia
objętości powietrza V, przewietrzającego rozpatrywany oddział wydobywczy, przy różnych średnicach d i długościach L szybiku (bocznicy 12-13)
L=50m 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 10000 20000 30000
strumień obj. powietrza V, m3
/min s pi ę tr z e ni e D p, P a 1 x d=1m 2 x d=1m 3 x d=1m 4 x d=1m 1 x d=2m 2 x d=2m 3 x d=2m 4 x d=2m
Rys. 3. Zależność sumarycznego spiętrzenia wentylatorów pomocniczych Δp
od strumienia objętości powietrza V, przewietrzającego rozpatrywany oddział wydobywczy, przy różnych ilościach szybików o długości L = 50 m, stanowiących bocznicę 12-13
L=150m 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 10000 20000 30000
strumień obj. powietrza V, m3/min
s p ię tr z e n ie D p , P a 1 x d=1m 2 x d=1m 3 x d=1m 4 x d=1m 1 x d=2m 2 x d=2m 3 x d=2m 4 x d=2m
Rys. 4. Zależność sumarycznego spiętrzenia wentylatorów pomocniczych Δp
od strumienia objętości powietrza V, przewietrzającego rozpatrywany oddział wydobywczy, przy różnych ilościach szybików o długości L = 150 m, stanowiących bocznicę 12-13
Zamieszczone na przedstawionych powyżej wykresach krzywe wskazują, że przy odpowiednio dobranych średnicach szybików oraz odpowiednich spiętrzeniach wentylatorów pomocniczych możliwe jest dostarczenie wyrobiskami solnymi w rejon rozpatrywanego oddziału zlokalizowanego w bocznicy 13-17 powietrza w ilości 10000 m3/min i powyżej. Dla przykładu, dostarczenie do przedmiotowego rejonu 10000 m3/min powietrza, z wykorzystaniem jednego szybiku o długości 100 m, wy-maga (zgodnie z rys. 2):
zainstalowania wentylatorów pomocniczych o sumarycznym spiętrzeniu wy-noszącym co najmniej 4000 Pa, w przypadku gdy średnica szybiku będzie wynosić 1,5 m,
zainstalowania wentylatorów pomocniczych o sumarycznym spiętrzeniu wy-noszącym około 1000 Pa, w przypadku gdy średnica szybiku będzie wyno-sić 2 m.
2.2. Prognoza warunków temperaturowych w analizowanym oddziale oraz ocena zapewnienia odpowiednich warunków pracy
w aspekcie niezbędnej mocy chłodniczej
Procesy termodynamiczne, zachodzące podczas przepływu powietrza kopalnianego wyrobiskami w złożu rudy lub solnymi, powodują, że przy wysokiej temperaturze pierwotnej górotworu, oraz przy sprężaniu powietrza w szybiku, występuje znaczny wzrost temperatury strumienia powietrza. Ze względu na charakterystyczne właści-wości fizyczne otaczającego górotworu, intensywność wymiany ciepła będzie różna podczas przepływu powietrza w wyrobiskach na poziomie rudy i soli. W celu okre-ślenia efektywności analizowanego wariantu przewietrzania w aspekcie zapotrze-bowania na energię chłodniczą, niezbędna jest prognoza warunków klimatycznych oraz wyznaczenie, w jakich przypadkach ochłodzenie powietrza do wymaganej przepisami [3, 4, 6] temperatury, będzie wymagało doprowadzenia mniejszej mocy chłodniczej.
Obliczenia prognostyczne warunków temperaturowych podczas przepływu po-wietrza wyrobiskiem wykonano, korzystając z metody bilansu ciepła i masy, wyko-rzystującej podstawowe zależności przepływu ciepła i dyfuzji pary wodnej. W metodzie tej podstawowe równanie przyjmuje postać:
p s s os pg pg sc
V
s
F
q
t
t
t
s
t
. *exp
)
(
(1) gdzie:
tpg – temperatura pierwotna skał, C,
tos – temperatura powietrza suchego na początku wyrobiska, C,
– współczynnik przewodnictwa cieplnego, W/(m2/K),
*
s
q
– bezwymiarowy gradient temperatury skał, 1/m,
s
F
– pole powierzchni odsłoniętych skał, przypadające na jednostkę długości wyrobiska eksploatacyjnego, m2/m,
.
V – wydatek objętościowy powietrza, m3
/s,
– gęstość powietrza, kg/m3,
d
q
– strumień ciepła od pozostałych źródeł ciepła, W/m,
s – długość wyrobiska, m.
W celu określenia warunków temperaturowych przeprowadzono obliczenia, ko-rzystając z metody opracowanej przez J. Vossa, która opisuje przewodnictwo ciepl-ne, konwekcję i parowanie wilgoci, a także z metody opartej na średnich gęsto-ściach strumieni ciepła [1]. Prognozowane warunki temperaturowe wyznaczano jako średnie arytmetyczne wyników uzyskanych z zastosowania wymienionych metod. Natomiast wymaganą moc chłodniczą na wlocie do oddziału określano jako średnią dla następujących kryteriów:
temperatura powietrza, do której należy schłodzić doprowadzane powietrze przed oddziałem, wynosi 28 oC,
temperatura zastępcza klimatu ochłodzonego powietrza, przed oddziałem, wynosi 25 oC,
temperatura powietrza na wylocie z oddziału wynosi 34 oC.
Obliczenia niezbędnej mocy chłodniczej odniesiono do przypadku podstawowe-go, gdy powietrze świeże doprowadzane będzie do analizowanego oddziału wyłącz-ne wyrobiskami w złożu rudy miedzi, z szybu SW-4, a następnie wyrobiskami na poziomie z = 1050 m p.p.m. (T/W-359S oraz T/W-259S). Warunki klimatyczne na wlocie do oddziału zdeterminowane są w tej sytuacji poprzez procesy cieplne, za-chodzące na drodze przepływu pomiędzy szybem SW-4 oraz oddziałem, w warun-kach wysokiej temperatury pierwotnej górotworu, osiągającej wartość do około 45 oC. Model przewietrzania z wykorzystaniem do transportu powietrza świeżego tylko wyrobisk w rudzie przedstawiono na rys. 5.
20 SW-1 1 2 3 4 11 12 13 17 19 18 8 6 5 22 23 SW-4 SG-2 21
Rys. 5. Uproszczony schemat przewietrzania oddziału powietrzem z szybu SW-4 dostarczanym wyrobiskami w rudzie
W analizowanym wariancie podstawowym prognozowana wartość temperatury powietrza na wlocie do oddziału wynosi około 35,5 oC przy wilgotności właściwej około 59%. Chłodnice powietrza systemu klimatyzacji centralnej, ochładzające zało-żony strumień powietrza 10 000 m3/min, dopływający wyłącznie wyrobiskami w ru-dzie, powinny osiągać moc chłodniczą około 3630 kW.
Natomiast w przypadku, gdy powietrze o wydatku 10 000 m3/min doprowadzane jest z szybu SW-1 wyrobiskami solnymi i szybikiem, zgodnie z uproszczonym wa-riantem przewietrzania pokazanym na rys 1, prognozowana wartość temperatury powietrza wyniesie:
przed szybikiem: 36,5-37,8 oC, przy wilgotności względnej 32-34%, na wlocie do oddziału: 38,0-40,0 oC, przy wilgotności względnej 31-34%.
Wykonane obliczenia prognostyczne wykazały także, że istotnym elementem bi-lansu cieplnego powietrza na drodze przepływu pomiędzy szybem SW-1 oraz anali-zowanym oddziałem wydobywczym jest proces sprężania powietrza w polu grawita-cyjnym ziemi, następujący w szybiku.
Rozkład wymaganej mocy chłodniczej na wlocie do analizowanego oddziału, w zależności od długości oraz średnicy szybiku, pokazano na wykresie (rys. 6).
Przykładowo, wymagana moc chłodnicza w przypadku doprowadzania powietrza wyrobiskami solnymi oraz jednym szybikiem o średnicy 2,0 m wynosi:
przy założonej długości szybiku 50 m – moc 2960 kW, przy założonej długości szybiku 100 m – moc 2980 kW, przy założonej długości szybiku 150 m – moc 3040 kW.
W stosunku do wariantu podstawowego, z doprowadzeniem powietrza z szybu SW-4 wyrobiskami w rudzie, efekty w zakresie ograniczenie mocy chłodniczej sza-cuje się zatem na poziomie około 16-18,5%.
Obliczenia pokazały ponadto, że w każdym wariacie, z szybikami w układzie 3x1,0 m, 4x1,0 m, 1-4x2,0 m, wymagana będzie mniejsza moc chłodnicza (niż w wariacie podstawowym z szybem SW-4), zaś efekty energetyczne będą większe przy mniejszej długości szybiku i większej jego średnicy. Układ wyrobisk z dwoma szybikami o średnicy 1,0 m każdy będzie korzystny, w aspekcie zapotrzebowania na moc klimatyzacji, przy długościach szybików poniżej 110 m. Natomiast, wobec bar-dzo dużych oporów szybiku 1x1,0 m i konieczności zastosowania zespołu wentyla-torów pomocniczych o znacznej mocy, wariant taki będzie nieopłacalny, a wręcz praktycznie technicznie niemożliwy w realizacji.
Rys. 6. Moc chłodnicza przy doprowadzaniu powietrza wyrobiskami solnymi i w rudzie oraz przy różnej długości średnicy szybiku
Występująca zależność w postaci ograniczenia mocy chłodniczej wymaganej dla powietrza doprowadzanego wyrobiskami solnymi i szybikami, nawet w warunkach wysokiej temperatury tego powietrza, wynika z niskiej wilgotności powietrza w wyrobiskach na poziomie złoża soli. Ochłodzenie powietrza ze stanu o wysokiej temperaturze i niskiej wilgotności wymaga zaangażowania mniejszej mocy chłodni-czej, niż w przypadku, gdy temperatura powietrza jest niższa, lecz znacząco wyższa
jest wilgotność właściwa. Natomiast wzrost wilgotności podczas przepływu wyrobi-skami w rudzie powoduje zwiększenie zapotrzebowania na moc chłodniczą. Dlatego przy dużych odległościach transportu powietrza świeżego moc chłodnicza niezbęd-na do uzyskania założonego efektu temperaturowego będzie wyższa w przypadku, gdy powietrze dopływa do analizowanego oddziału z wyrobisk solnych.
Podsumowanie
Rejony robót eksploatacyjnych i chodnikowych, zlokalizowane w trudnych warun-kach geotermicznych, gdzie wystąpi konieczność zastosowania ochładzania powie-trza i klimatyzacji, powinny być przewiepowie-trzane odpowiednim wydatkiem powiepowie-trza przy optymalnym wykorzystaniu infrastruktury technicznej wentylacji, a w szczegól-ności istniejącego układu wyrobisk. Wykorzystanie ww. infrastruktury powinno na-stąpić zgodnie z obowiązującym prawem, zaleceniami natury praktyczno-ruchowej oraz zapewnić maksymalną ochronę powietrza świeżego przez dopływem ciepła i nadmiernym wzrostem temperatury, jeszcze przed wlotem do regonów robót, np. oddziałów wydobywczych.
Dlatego też służby kopalni poszukują rozwiązań, które zapewnią wymagane bezpieczeństwo temperaturowe pracownikom, przy obecnie dostępnych możliwo-ściach kopalnianej sieci wentylacyjnej i dostępnych mocach chłodniczych. W sytua-cji do czasu osiągnięcia planowanej struktury sieci wentylacyjnej możliwe będą w praktyce ruchowej rozwiązania przejściowe, zapewniające możliwość utrzymania wymaganych parametrów środowiska pracy, przy równoczesnym zapewnieniu eko-nomiczności przedsięwzięcia.
W odniesieniu do skojarzonego procesu przewietrzania i klimatyzowania, w sytu-acji braku wyrobisk transportujących powietrze, lub ich ograniczonej przepustowo-ści, rozwiązaniem przejściowym może być wykorzystanie istniejącego układu wyro-bisk nad poziomem rudy, tj. wyrowyro-bisk solnych, z których powietrze można będzie doprowadzić na poziom zalegania złoża rudy miedzi, wykonując szybiki wentylacyj-ne lub otwory wielkośrednicowe.
Projektując i wprowadzając do praktyki górniczej tymczasowy, bądź docelowy, sposób transportu powietrza pomiędzy poziomami złoża rud miedzi i złoża soli ka-miennej z wykorzystaniem szybików, istotne jest zachowanie warunków określonych w obowiązującym prawie, a w szczególności warunku dotyczącego konieczności doprowadzania powietrza możliwie najkrótszą drogą do poziomu wydobywczego oraz odprowadzania powierza prądami wznoszącymi w kierunku szybu wydechowe-go, jak również warunku dotyczącego przewietrzania rejonów wentylacyjnych nieza-leżnymi prądami powietrza.
Obserwowane w praktyce ruchowej kopalni Polkowice-Sieroszowice zmiany wa-runków klimatycznych powietrza przepływającego wyrobiskami solnymi, a w szcze-gólności utrzymywanie się niskiej wilgotności właściwej powietrza, wskazuje na możliwość ograniczenia niezbędnej mocy chłodniczej do schładzania powietrza dopływającego do oddziałów wydobywczych wyrobiskami w soli – w części drogi dolotowej lub na całej jej długości. Obliczenia wykazały, że w przypadku realizacji przedstawionego w artykule modelu przewietrzania z wykorzystaniem wyrobisk sol-nych i szybiku (lub kilku szybików) możliwe będzie osiągnięcie do 20% oszczędno-ści w zapotrzebowaniu na moc chłodniczą.
Uzyskane wnioski z przeprowadzonych modelowych obliczeń jednoznacznie wskazują na możliwość transportu powietrza pomiędzy poziomami złoża rud miedzi
i złoża soli kamiennej w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. Również wykorzysta-nie mwykorzysta-niejszych mocy chłodniczych uzasadnia wykonywania szybików pomiędzy poziomami złóż soli i rud miedzi, przewidując taką możliwość w działaniach sku-tecznej profilaktyki przy zwalczaniu zagrożenia temperaturowego.
Bibliografia
[1] KGHM CUPRUM – Zespół Aerologii Górniczej, 2009, Badanie wpływu warunków klima-tycznych na organizm człowieka zatrudnionego w wyrobiskach solnych O/ZG „Polkowi-ce-Sieroszowice”, Wrocław, Praca niepublikowana.
[2] Nieśpiałowski T., Soroko K., Gola S., Gajosiński S., Nowysz M., 2011, Analiza warian-tów rozcinki wyrobiskami solnymi w aspekcie prognozowanych warunków klimatycz-nych, IV Konferencja Naukowo-Szkoleniowa, „Problemy Współczesnego Górnictwa 2011”, Jaworze.
[3] Polska Norma PN-G-03100, Ochrona pracy w górnictwie. Warunki klimatyczne kopalń podziemnych. Wyznaczanie temperatury zastępczej klimatu.
[4] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeń-stwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia prze-ciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych.
[5] Soroko K., Gola S., Nawrat S., Turkiewicz W., 2012, Ocena możliwości zastosowania układu chłodzenia z lodem przy udostępnianiu obszaru górniczego Głogów Głęboki Przemysłowy, II Międzynarodowy Kongres Górnictwa Rud Miedzi – „Perspektywy i Kie-runki Rozwoju”, Materiały konferencyjne, Lubin.
[6] Zezwolenie Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego L.dz.GG-024/0082/11/21118/AK z dnia 27.12.2011 r. na odstępstwo od postanowień § 239 ust. 3 rozporządzenia Mini-stra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w pod-ziemnych zakładach górniczych, tj. na zatrudnianie ludzi w wyrobiskach górniczych w złożu soli kamiennej, w których temperatura powietrza w miejscach pracy może
