fot: Jarosław Galusek/ARC
W polskich kopalniach dominuje klimatyzacja wodna (na zdjęciu instalacja z kopalni Bielszowice)
fot: Jarosław Galusek/ARC
Tautona w języku sotho oznacza "wielkiego lwa". Celniejszym określeniem byłoby bodaj "złoty lew", ponieważ jest to najgłębsza w świecie kopalnia złota.
Znajduje się ona w Republice Południowej Afryki. Eksploatacja rud tego kruszcu biegnie tam na głębokości 3 900 m. Opodal znajdują się dwie inne, niemalże tak samo głębokie kopalnie - Mponeng i Savuka. Pierwotna temperatura skał na tych głębokościach przekracza 54 st. C. Złoty tercet należy do kanadyjskiego koncernu AngloGold Ashanti.
W polskich kopalniach węgla kamiennego oraz rud miedzi eksploatacja nie sięga wprawdzie na tak niewyobrażalne głębokości, niemniej - jak zauważa prof. Nikodem Szlązak z Akademii Górniczo-Hutniczej - także i w nich następuje znaczne pogorszenie cieplnych warunków pracy. Jest to następstwo przede wszystkim wzrostu głębokości eksploatacji i przyrostu pierwotnej temperatury skał, koncentracji produkcji, powodującej zwiększenie strumienia ciepła z urobku i górotworu oraz od skumulowanej dużej mocy urządzeń, a wreszcie - niedostatecznego zakresu stosowania kompleksowej prewencji wentylacyjno-chłodniczej. W kontekście nieuniknionej eksploatacji na coraz głębszych poziomach zapewnienie prawidłowych warunków klimatycznych stanie się - zdaniem prof. Szlązaka - podstawowym czynnikiem, przesądzającym o wynikach techniczno-ekonomicznych i bezpieczeństwie pracy.
Lód wygodnym chłodziwem
Naukowiec z AGH nieprzypadkowo przywołuje przykłady systemów klimatyzacji głębokich kopalń w Afryce Południowej. Zwraca m.in. uwagę na bogate doświadczenia w wykorzystywaniu do tego celu lodu w górnictwie RPA, Botswany i Tanzanii.
- Lód do transportu mocy chłodniczej z powierzchni do wyrobisk dołowych zastosowano w kopalniach złota w RPA w drugiej połowie lat osiemdziesiątych ubiegłego stulecia. Jego wykorzystanie jako chłodziwa związane jest ze stosunkiem ciepła topnienia lodu do ciepła właściwego wody. Ciepło topnienia lodu równe jest ciepłu potrzebnemu do podgrzania wody o 79,7 stopni Celsjusza. W górniczej klimatyzacji zimna woda w stosowanych obiegach zostaje ogrzana o około 10 do 20 stopni. Wobec tego do przeniesienia takiej samej ilości ciepła potrzebna jest od pięciu do ośmiu razy więkcej wody niż lodu. Możliwość znacznego zmniejszenia masy chłodziwa doprowadziła do prac związanych z produkcją, uzyskaniem pożądanej granulacji i transportem lodu oraz wymianą ciepła. Wśród korzyści związanych ze stosowaniem lodu jest między innymi możliwość przeniesienia dużej mocy chłodniczej mniejszym rurociągiem szybowym niż w przypadku przepływu zimnej wody oraz zmniejszenie ilości wyposażenia - szczególnie pomp - do obsługi klimatyzacji na dole - tłumaczy prof. Szlązak.
Akumulator zimna
W kopalni Mponeng, jednej z najgłębszych w RPA, temperatura pierwotna skał na głębokości 3 500 m osiąga 54,5 st. C. Jej system klimatyzacji, wdrożony w 2007 roku, ma za zadanie utrzymać temperaturę poniżej 27,5 st. C. Kopalnia od dłuższego czasu poszukiwała rozwiązań zwiększających efektywność energetyczną klimatyzacji. Rozbudowano system zbiorników wodnych oraz uruchomiono pięć stacji klimatyzacyjnych po 11 MW mocy chłodniczej każda, które schładzają wodę od 10 do 3°C. Przez zbiornik o pojemności 4 500 m sześc. z zainstalowanym wymiennikiem ciepła przepływa mieszanka wodno-lodowa o temperaturze zbliżonej do 0°C - w stacji wytwarzania lodu około minus 3°C - w okresie poza szczytową taryfą energetyczną. Podczas szczytowej lód przechowywany jest w zbiorniku, a przez tamę przepływa woda, dostarczana do chłodniczego obiegu kopalni. Lód śniegowy wytwarzany jest w 9 generatorach lodu, produkujących go łącznie 4 200 t dziennie. Całkowita moc zainstalowanych urządzeń chłodniczych w kopalni wynosi 82 MW.
Pociągi z klimą?
W odniesieniu do polskiego górnictwa prof. Nikodem Szlązak uważa, że opanowanie trudnych warunków klimatycznych w podziemnych kopalniach będzie możliwe jedynie poprzez komplementarne stosowanie wielu rozwiązań technicznych: termoizolacji wyrobisk, hydroizolacji, ograniczania wilgotności powietrza, intensywnej wentylacji wyrobisk oraz stosowania klimatyzacji lokalnej, grupowej i centralnej. Przewiduje również m.in. rozszerzanie stosowania kabin klimatyzacyjnych, integralnie związanych z urządzeniami górniczymi, wprowadzenie komór klimatyzacyjnych dla wypoczynku górników, klimatyzowanych pociągów do transportu górników do rejonów zagrożonych, a nawet stosowanie osobistych urządzeń do chłodzenia, takich jak hełmy, ubrania i kombinezony.
Źródło: Nikodem Szlązak, "Dobre praktyki w zakresie klimatyzacji wyrobisk"
