بخشی از مقاله
چکیده
معدن رزمجا غربی یکی از معادن شرکت البرز شرقی شاهرود است که در منطقه عملیاتی طزره واقع شده است. با توجه به اینکه این معدن جهت استخراج زغالسنگ به عمق رفته و میزان گازخیزی در عمق بیشتر است، لزوم طراحی و اجرای یک سیستم تهویه بروز، ضروری است. بدین منظور، طراحی یک سیستم تهویه مناسب و بروز برای مدیریت تهویه معدن رزمجا غربی، هدف اصلی این مقاله است. با توجه به این هدف، ابتدا سیستم تهویه معدن به روش دستی طراحی شده و برای رفع مشکلات و مدیریت سیستم تهویه از شبیهسازی کامپیوتری استفاده شده است.
بهمنظور شبیهسازی کامپیوتری، نرمافزار Ventsim سه بعدی مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از این نرمافزار میتوان بهصورت دقیق و سریع وضعیت تهویه را شبیهسازی کرد. نرمافزار Ventsim الزامات مدیریت سیستم تهویه معدن رزمجا را برآورده کرده و دادههای قابل اطمینانی را برای تصمیمگیری فراهم میکند، که سطح مدیریت تهویه معدن را بهبود میبخشد. با توجه به طراحیهای انجام شده، برای تهویه این معدن بادبزن VOD-16 با زاویه پره 16 درجه پیشنهاد شده است.
-1 مقدمه
وظیفه اساسی تهویه معدن رساندن هوای تازه کافی برای همه راهروهای معدن، ترقیق و حذف همه گازهای سمی و مضر و گرد و غبارها و تنظیم آب وهوا، برای اطمینان از کیفیت هوا در محیط کار و ایجاد یک محیط عملیاتی امن و راحت است .[1] استفاده از شبیهسازی کامپیوتری برای انتخاب بادبزن اصلی و کنترل تهویه معدن باعث افزایش عملکرد شده و سیستم مدیریتی تهویه معدن را آسانتر میسازد. با این حال، شبیهسازی و تجزیه و تحلیل نرمافزاری بهدقت و قابلیت اطمینان دادههای ورودی بستگی دارد. از آنجایی که شبکه دارای هزاران شاخه هوا است، خطای کوچکی در دادههای ورودی باعث اشتباه جدی در شبیهسازی میشود.
از طرفی، به دست آوردن اطلاعاتی شبکه تهویه معدن از طرح دستی و دوبعدی، برای افرادی که با این معدن آشنا نیستند دشوار است [ .2]طرّاح درک خوبی از شبکه تهویه پیچیده معدن دارد، اما اگر مهندس طراح حضور نداشته باشد، درک طرحهای قبلی و کارهای گذشته برای جانشین او کار دشواری است. بنابراین، معدن رزمجا غربی نیاز فوری به یک سیستم تجزیه و تحلیل دارد که بتواند شبکه تهویه معدن را در زمان کوتاهی شبیهسازی کند، مسیرهای هوا را به صورت گرافیکی نمایش دهد و به کارگران برای درک وضعیت تهویه معدن به روش بصری و رفع نیازهای مدیریت ایمنی معدن کمک کند. با مقایسه نرمافزارهای شبیهسازی سهبعدی مختلف، نرمافزار Ventsim برای طراحی و مدیریت شبکه تهویه معدن رزمجا غربی انتخاب شده است.
-1-1 معرفی سیستم شبیهسازی Ventsim سهبعدی
نرمافزار شبیهسازی تهویه معدن Ventsim از کارآمدترین نرمافزارهای مهندسی تهویه است. آسانی کار با آن نیز از جمله نکات ارزنده این نرمافزار بشمار میرود. محصولات Ventsim، شامل بستههای شبیهسازی تهویه معادن زیرزمینی است که بهوسیله آن مسیرهای هوا، فشار، گرما و انواع دیگر دادههای تهویه در یک مدل شبکهای مسیرهای هوا را میتوان شبیهسازی کرد. با استفاده از نسخه جدید Ventsim میتوان دادهها را از بستههای برنامهریزی معدن و دیگر برنامههای تهویه به برنامه منتقل کرد. این نرمافزار میتواند سیستم تهویه سهبعدی واقعی را شبیهسازی کند و از صفحه نمایش دوبعدی اصلی به صفحه نمایش سهبعدی دست یابد.
از طریق مدلسازی سهبعدی و نگاه کردن به مدل از نمای چرخش چند زاویه، بسیاری از مشکلاتی و پیچیدگیها که در گرافیک دوبعدی وجود دارد بهراحتی حل میشوند. به عنوان مثال، لایههای معدن در گرافیک دوبعدی همپوشانی دارد و نمیتواند مختصات واقعی مسیرها را نشان دهد، و همچنین ارتباط بین لایهها نمیتواند نمایش داده شود. اما اکنون، این مشکلات به راحتی در مدل سه بعدی حل میشوند. این نرمافزار دارای یک رویکرد بصری برای مدیریت دادههای تهویه است. تمام این دادهها را میتوان به صورت سه بعدی نمایش داد، جدول دادهها و خروجی را سفارشی کرد و محدوده دادهها را با رنگهای مختلف از طریق مدیریت رنگ، تنظیم کرد .[3]
-2 مطالعه موردی
معدن زغالسنگ رزمجا غربی که یکی از معادن شرکت البرزشرقی است بهعنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. معدن رزمجا غربی در رشته کوههای البرز، واقع در حوزه جغرافیایی شهرستان دامغان ولی تحت حوزه فعالیت شرکت زغالسنگ البرز شرقی شاهرود است. این معدن در فاصله 60 کیلومتری از شهرستان دامغان و همچنین نسبت به شاهرود در فاصله 80 کیلومتری واقع شده است - شکل . - 1 این معدن توسط تعدادی تونل یک دهانه و اکلن نوار بازگشایی شده و سپس توسط تونلهای دنبال لایه و عمود بر لایه و همچنین دویلهای تهویه، عملیات آمادهسازی انجام شده است. روش استخراج ماده معدنی جبهه کار بلند بوده و جهت کنترل سقف کمربالا عملیات تخریب انجام میگیرد.
لایه های قابل استخراج این معدن در حال حاضر K5، K8، K13 و K19 است. بر اساس گزارشها اکتشافی، ماده معدنی معدن رزمجا غربی مربوط به دوره تریاس فوقانی و ژئوراسیک تحتانی است و لایههای استخراجی این معدن از نظر گازخیزی در دسته دو و سه قرار دارد .[5] معدن رزمجا غربی شامل سه سطح مختلف بوده که از طریق جبهه کارهای استخراجی و دویلهای هوا به یکدیگر ارتباط دارند. تهویه معدن تا اکنون بهصورت طبیعی و با استفاده از چند بادبزن کمکی بوده است، اما به دلیل گسترش شبکه تهویه و همچنین به دلیل اینکه معدن به عمق رفته و میزان گاز خیزی در عمق زیاد است سیستم مورد استفاده جوابگوی تهویه معدن نیست.
-1-3 روش طراحی تهویه معدن:
روش طراحی تهویه معادن زیرزمینی برپایه اصولی همچون تهیه نقشه معدن، شناسایی شاخههای معدنی و گرههای تهویه، محاسبه مقاومت معدنی هریک از شاخهها، محاسبه شدت جریان هوا برای هریک از شاخهها، محاسبه افت فشار برای هریک از شاخهها، تعدیل شبکه، انتخاب دریچه یا بادبزن مناسب و انتخاب بادبزن اصلی شبکه تهویه معدن استوار است.
-3-3 محاسبه شدت جریان لازم برای هریک از شاخههای معدن:
با توجه به ویژگیهای معدن رزمجا غربی برای محاسبهی شدت جریان هوای جبههکارهای آمادهسازی از پارامترهای نفرات، گازخیزی لایه، آتشباری ماده منفجره و حداقل سرعت هوا و برای جبههکارهای کارگاه استخراج بر اساس پارامترهای نفرات، گازخیزی لایه و حداقل سرعت هوا استفاده میشود.
