Ventilació Mines I Gasos

1. VENTILACIÓ DE MINES

1.1. VENTILACIÓ PRINCIPAL

El control de l'atmosfera en una mina és un dels aspectes més vitals de l'operació d'aquesta ja que influeix en la:

- salut de les persones

- producció de condicions atmosfèriques més confortables per al treball humà

Primerament definirem el concepte de ventilació en mineria subterrània.

La ventilació en una mina subterrània és el procés mitjançant el qual es fa circular per l'interior de la mateixa l'aire necessari per assegurar una atmosfera respirable i segura per al desenvolupament dels treballs. És per aquest motiu que una correcta ventilació és imprescindible per a l'òptima realització de treballs en mineria subterrània.

En definitiva, la ventilació de mines és l'eina més versàtil de control atmosfèric i no és més que l'aplicació dels principis de la mecànica de fluids al flux d'aire en excavacions subterrànies.

Les 3 principals raons pels quals és necessari establir una circulació d'aire dins d'una mina subterrània, són les següents:

- És necessari assegurar un contingut mínim d'oxigen en l'atmosfera de la mina per permetre la respiració de les persones que treballen en el seu interior.

- A l'interior es desprenen diferents tipus de gasos, segons el mineral a explotar i la maquinària utilitzada. Aquests gasos poden ser tòxics, asfixiants i/o explosius, per la qual cosa és necessari diluir-los per sota dels límits legals establerts a cada país.

- A mesura que augmenta la profunditat de la mina la temperatura augmenta. El gradient geotèrmic mitjà és de 1º C cada 33 m. Addicionalment, els equips i màquines presents a l'interior contribueixen a elevar la temperatura de l'aire. En aquest cas la ventilació és necessària per a la climatització de la mina.

Es pot concloure que la regla fonamental de Ventilació és:

“EVITAR COSTI EL QUE COSTI QUE EL CONTAMINANT ARRIBI A ESTAR SUSPÈS EN L'AIRE"

Perquè existeixi ventilació han d'existir:

- Dos punts de diferent pressió (natural o artificialment) (>P a <P)

- Diferència de temperatures( > Tº a < Tº )

A més es defineix cabal com:

La quantitat d'aire que ingressa a la mina i que serveix per ventilar labors, la condició de les quals ha de ser que l'aire flueixi d'una manera constant i sense interrupcions. El cabal d'aire (Q) és igual a la velocitat de l'aire en una secció (V) per la secció per la qual passa (S). (Q=V•S).

L'aparell que s'utilitza per mesurar la velocitat del corrent de ventilació rep el nom d'anemòmetre.

El moviment d'aire es produeix, com s'ha esmentat anteriorment, quan existeix una alteració de l'equilibri: diferència de pressions entre l'entrada i sortida d'un conducte, per causes naturals (gradient tèrmic) o induïda per mitjans mecànics.

1.2. VENTILACIÓ SECUNDÀRIA

Quan existeixen galeries (sobretot d'explotació) on solament existeix una entrada, és a dir, oberta per un únic extrem (cul o fons de sac), no existeix una circulació d'aire, és per això que cal forçar-la. És aquí on entra en joc la ventilació secundària o auxiliar.

L'objectiu de la ventilació auxiliar és mantenir les galeries en creixement, amb un ambient adequat per al bon desenvolupament de les labors d'homes i maquinària, això és amb un nivell de contaminació ambiental per sota de les concentracions màximes permeses, i amb una alimentació d'aire fresc suficient per cobrir els requeriments de les maquinàries utilitzades en el desenvolupament i preparació de noves labors.

Aquest tipus de ventilació es realitza mitjançant una canonada (normalment de lona amb armadura per millorar l'efectivitat i el maneig) que és l'encarregada de conduir l'aire i mitjançant un ventilador (o conjunt d'ells) que és el que força la circulació de l'aire.

Segons sigui el ventilador l'esquema de ventilació pot ser:

- Aspirant (a Espanya és el sistema més utilitzat) (Figura 3)

- Bufant (Figura 4)

- Mixta (combinació de les dues anteriors) (Figura 5)

En definitiva, la ventilació auxiliar consisteix en situar la presa o l'expulsió d'aire (segons sigui aspirant o bufant) de la canonada a la galeria per la qual hi ha circulació d'aire. Després es col•loca el ventilador al capdavant, enmig de la canonada o al fons (segons ho requereixin les condicions) i aquest crea una depressió (aspirant) o un bufit d'aire (bufant) que força una circulació d'aire.

2. CABAL I TEMPERATURA

El control de la Temperatura dins d’una labor minera és molt important ja que és indispensable mantenir unes condicions climàtiques mínimes per tal de poder dur a terme les feines extractives amb la suficient seguretat per a la salut del treballador.

Així, al control de les temperatures s’hi troba:

- Temperatura Seca: Temperatura de la corrent d’aire indicada pel termòmetre sec expressada en ºC.

- Temperatura humida: Temperatura de la corrent d’aire indicada pel termòmetre humit expressada en ºC.

- Temperatura equivalent: Valor climàtic en ºC determinat en funció de la temperatura seca, de la temperatura humida y de la velocitat de la corrent d’aire, d’acord amb la figura 6.

Es pot apreciar com una major velocitat d’aire fa que la temperatura equivalent disminueixi.

3. GASOS A MINES I EFECTES SOBRE LES PERSONES

3.1. INTRODUCCIÓ

A continuació, es defineixen i descriuen els gasos més comuns que es poden trobar en un ambient miner subterrani, però abans s'esmenten les situacions típiques on apareixen aquests gasos.

a) En labors de mines gens o insuficientment ventilades

(Per exemple, galeries abandonades, pous abandonats, realços de pous interiors, contraatacs o xemeneies).

• Proporció d'oxigen reduïda

• Elevada proporció de diòxid de carboni

• Petites quantitats de monòxid de carboni

b) En gasos d'incendis i fums d'explosions

• Proporció d'oxigen reduïda (per oxidació d'objectes de l'incendi)

• Elevada proporció de diòxid de carboni (per oxidació d'objectes de l'incendi)

• Quantitats en el marge d'alguns % en volum

- de monòxid de carboni (per oxidació incompleta)

- de metà (per descomposició tèrmica)

- d'hidrogen (per descomposició tèrmica)

Existeix gran perill, sobretot, per les elevades proporcions de monòxid de carboni. (Novitzky, 1962).

c) En zones d'incendis sufocats

• Proporció d'oxigen molt reduïda (per interrupció de l'aportació d'aire al focus de l'incendi)

• Proporció molt elevada de diòxid de carboni (per interrupció de l'aportació d'aire al focus de l'incendi)

• Monòxid de carboni i hidrogen, al marge d'alguns % en volum (per descomposició tèrmica dels objectes de l'incendi)

• Elevada proporció de metà (per gasificació)

Existeix gran perill per insuficiència d'oxigen, elevades proporcions de monòxid de carboni i diòxid de carboni. (Novitzky, 1962).

d) En treballs de voladures

• Notables quantitats de “gasos nitrosos”.

• Notables quantitats de monòxid de carboni.

• Existeix perill d'intoxicació per aspiració de fums concentrats o aspiracions de fums diluïts durant un llarg període de temps.

i) En transitar per aigües estancades

• Aparició de notables concentracions d'àcid sulfhídric.

f) En erupcions de diòxid de carboni en les mines de potassa o de carbó situat en zones volcàniques.

• Elevada proporció de diòxid de carboni i, per això, al mateix temps proporció d'oxigen fortament reduïda. (No es coneixen casos a Espanya).

En definitiva, els gasos més freqüents a la mina, la seva naturalesa i el seu origen, són els següents (Taula 1):

GAS0S ORIGEN

Necessaris per a la respiració Oxigen • Atmosfera exterior.

• Per regeneració de l’aire de respiració en equips d’autosalvament.

• Per generació en equips de respiració amb ampolla d’ O2 o generació via química.

Anòxics

o

Asfixiants Nitrogen • Atmosfera exterior.

• Aportació de l’exterior como gas inert per l’extinció de focs o incendis.

Metà • Despreniments a la mina.

Anhídrid carbònic • Despreniment de CO2 en la mina (No se’n coneixen a España).

• Oxidació lenta del carbó i la fusta

Tòxics químics

Monòxid

de carboni Focs i incendis. Combustió lenta del carbó. Incendis i escalfaments de bandes transportadores, olis, cables elèctrics i altres substàncies plàstiques.

Gasos Nitrosos NO+NO2 Voladura d’explosius.

Gasos d’escapament de motors de combustió interna.

Sulfur d’ Hidrogen Aigües estancades.

Diòxid de Nitrogen Oxidació del NO produït per explosius i gasos d’escapament.

Altres • Àcid fòrmic

• Àcid cianhídric

• Dioxina • Dolenta ventilació en l’emplenament d’escumes d’Ureaformaldehid.

• Combustió de poliuretà.

• Emissió

...