Текст: Наталья Демшина

Речь идет о выработках на месторождении медно-колчеданных руд Рио-Тинто на юге Испании, где делали специальные стволы для вентиляции.
Позже, в первом веке уже нашей эры, о вентилировании шахт писал в своей «Естественной истории» Плиний Старший. А в XVI веке немецким ученым Георгием Агриколой было предложено первое систематизированное пособие по способам вентиляции шахты. Подавать воздух под землю предлагалось с помощью организации его естественного притока, а также подогревая исходящую струю. И, наконец, в 1832 году в России русский инженер Александр Саблуков изобрел шахтный вентилятор центробежного типа. Воздух через коллектор и направляющий аппарат подавался в каналы между лопатками рабочего колеса. В движение вентилятор приводился вручную двумя рабочими. Испытания устройства прошли на алтайском руднике Чигирский в 1835 году и положили начало истории принудительной вентиляции подземных выработок.

Два ствола
После аварии в угольной копи «Hartley» в Англии в январе 1862 года вопрос обеспечения эффективной вентиляции шахт перешел на законодательный уровень. Во время этой катастрофы разрушившийся чугунный балансир паровой машины (насоса для откачки воды) обвалил верх единственного приточно-вытяжного ствола шахты и сломал вертикальную перегородку, которая разделяла его на две половины. Вентиляция в шахте была нарушена: 204 человека задохнулись. Эта первая особенно крупная авария на британской шахте побудила английское правительство установить обязательное правило, согласно которому все шахты в стране должны быть оборудованы двумя отдельными вентиляционными стволами.

P align=justify>Текст: Наталья Демшина

Речь идет о выработках на месторождении медно-колчеданных руд Рио-Тинто на юге Испании, где делали специальные стволы для вентиляции.
Позже, в первом веке уже нашей эры, о вентилировании шахт писал в своей «Естественной истории» Плиний Старший. А в XVI веке немецким ученым Георгием Агриколой было предложено первое систематизированное пособие по способам вентиляции шахты. Подавать воздух под землю предлагалось с помощью организации его естественного притока, а также подогревая исходящую струю. И, наконец, в 1832 году в России русский инженер Александр Саблуков изобрел шахтный вентилятор центробежного типа. Воздух через коллектор и направляющий аппарат подавался в каналы между лопатками рабочего колеса. В движение вентилятор приводился вручную двумя рабочими. Испытания устройства прошли на алтайском руднике Чигирский в 1835 году и положили начало истории принудительной вентиляции подземных выработок.

Два ствола
После аварии в угольной копи «Hartley» в Англии в январе 1862 года вопрос обеспечения эффективной вентиляции шахт перешел на законодательный уровень. Во время этой катастрофы разрушившийся чугунный балансир паровой машины (насоса для откачки воды) обвалил верх единственного приточно-вытяжного ствола шахты и сломал вертикальную перегородку, которая разделяла его на две половины. Вентиляция в шахте была нарушена: 204 человека задохнулись. Эта первая особенно крупная авария на британской шахте побудила английское правительство установить обязательное правило, согласно которому все шахты в стране должны быть оборудованы двумя отдельными вентиляционными стволами.

Добрая воля
За 150 лет список оборудования для шахтной вентиляции пополнился множеством изобретений. Современные системы проветривания достаточно эффективны и позволяют достигать хороших результатов как в обеспечении работающих под землей людей свежим воздухом, так и в предотвращении риска скопления опасных концентраций взрывоопасных и вредных газов: метана, оксида углерода, окислов азота и других.
В зависимости от вида месторождения, глубины выработок, взаимного расположения забоев и других факторов выбирается соответствующая вентиляционная техника и определенная схема проветривания. На угольных шахтах, например, используются различные схемы: центральная, фланговая, комбинированная и секционная.
«В принципе, сегодня наука «Рудничная аэрология» содержит достаточное количество разработок и технических решений, грамотное и правильное применение которых способно обеспечить эффективное проветривание практически любой горной выработки. Здесь, наверно, логичнее задаться вопросом, насколько владельцы шахт и рудников готовы прислушаться к мнению проектировщиков и понести затраты, обеспечивающие достижение максимальной эффективности вентиляции», — подчеркивает кандидат технических наук, доцент кафедры техносферной безопасности горного и металлургического производства СФУ Сергей Шахрай.

Подземный центр
Принципиально новое решение — проветривание тупиковых выработок за счет турбулентной диффузии и турбулентной деформации струи, возникающей при воздействии на нее импульсов давления, генерируемых специальной установкой. Импульс давления турбулизирует поток воздуха и обеспечивает эффективное проветривание застойных зон тупиковых выработок.
Одна из интересных идей в сфере вентиляции шахт и рудников, по мнению ученых, — размещение главных вентиляционных установок не на поверхности, а под землей. «Благодаря подземному расположению утечки воздуха снижаются в 5-10 раз. Обеспечивается более экономная, надежная и стабильная работа вентиляторных установок, особенно в районах Крайнего Севера с длительным периодом отрицательных температур», — говорит Сергей Шахрай.

Проверено практикой
По данным публикаций ученых Пермского Государственного технического университета, на Первом руднике Соликамского калийного рудоуправления до 1989 года использовалась подземная вентиляторная установка. Утечки воздуха в пределах установочного комплекса составляли 5-7% от производительности вентилятора. После запуска в 1989 году поверхностной вентиляторной установки утечки увеличились до 50%.
При этом установочные мощности возросли почти втрое, а прирост расхода воздуха в выработках — всего на 25%.
В России подземное размещение вентиляторных установок практикуется с конца 1980-х годов на некоторых калийных рудниках Урала и Прикамья. За рубежом этот метод используется намного шире.
Кроме уменьшения объемов утечек воздуха и экономии энергопотребления подземное положение главных вентиляторных установок снижает шумовую нагрузку и упрощает схему поверхностного производственного комплекса.

Сложности типологии
Системы вентиляции шахт и рудников со временем становятся все сложнее. В первую очередь потому, что по мере освоения месторождений усложняется схема самих подземных выработок. Их протяженность увеличивается, появляется все больше ответвлений. Этого требует экономика добычи полезных ископаемых.
Усложнение типологии сети выработок «комбинируется» с развитием обрушений с выходом на дневную поверхность.
В результате образуются каналы поступления (выдачи) воздуха в сеть подземных выработок, что нарушает нормальную работу имеющихся систем проветривания. Выработанные подземные пространства, которых становится все больше, провоцируют просачивание воздуха с поверхности земли.
Все это создает определенные сложности, преодолеть которые можно на этапе проектирования вентиляционных системы. В то же время ошибки на стадии подготовки проекта чреваты множеством проблем в будущем, в том числе — опасных для жизни работающих под землей людей.