ระบบระบายอากาศในเหมืองใต้ดิน

ระบบระบายอากาศในเหมืองใต้ดิน (Underground Mine Ventilation) คือกระบวนการจัดสรรการไหลเวียนของอากาศเพื่อให้คนงานที่ปฏิบัติงานใต้ดินได้รับอากาศบริสุทธิ์ในปริมาณที่เพียงพอ โดยมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อเจือจางและกำจัดฝุ่นละออง รวมถึงก๊าซอันตราย เช่น ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx), ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2), มีเทน, คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ตลอดจนการควบคุมอุณหภูมิภายในเหมืองให้เหมาะสมต่อการทำงาน

แหล่งกำเนิดของก๊าซเหล่านี้มักมาจากเครื่องจักรที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล การระเบิดด้วยวัตถุระเบิด และตัวสายแร่เอง ซึ่งกฎระเบียบด้านความปลอดภัยมักกำหนดให้มีการกระจายการไหลของอากาศภายในเหมืองอย่างทั่วถึงเพื่อรักษาคุณภาพอากาศให้เป็นไปตามมาตรฐาน

ประเภทของระบบระบายอากาศ

ระบบระบายอากาศในเหมืองแบ่งออกเป็นสองส่วนหลักตามลักษณะการทำงาน:

1. ระบบระบายอากาศหลัก (Flow-through Ventilation)

เป็นวงจรระบายอากาศหลักของเหมือง โดยอากาศบริสุทธิ์จากพื้นผิวโลกจะไหลเข้าสู่เหมืองผ่านทางปล่องระบายอากาศ (Shaft), ช่องระบายอากาศแนวตั้ง (Ventilation Raise) หรืออุโมงค์ทางเข้า (Adit) จากนั้นอากาศจะถูกกระจายไปยังส่วนต่างๆ ของเหมืองผ่านทางช่องระบายอากาศภายในและทางลาด โดยมีการควบคุมการไหลด้วยอุปกรณ์ควบคุม (Regulators) และพัดลมระบายอากาศแบบติดตั้งถาวร

2. ระบบระบายอากาศเสริม (Auxiliary Ventilation)

ทำหน้าที่ดึงอากาศจากระบบระบายอากาศหลักเพื่อส่งต่อไปยังพื้นที่ปฏิบัติงานที่อากาศเข้าไม่ถึง โดยใช้พัดลมระบายอากาศแบบเคลื่อนย้ายได้, ท่อเวนจูรี (Venturi tubes) และท่อส่งลมที่ทำจากผ้าหรือเหล็ก ซึ่งระบบนี้สามารถทำงานได้สองรูปแบบคือ:

• ระบบเป่า (Forcing Systems): การผลักอากาศบริสุทธิ์เข้าไปยังหน้าเหมือง
• ระบบดูด (Exhausting Systems): การดูดอากาศที่ปนเปื้อนออกจากพื้นที่ปฏิบัติงาน

การควบคุมและมาตรฐานคุณภาพอากาศ

ปริมาณอากาศที่เพียงพอเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการระบายอากาศ โดยการติดตั้งระบบควบคุมความเร็วรอบของพัดลม (Variable Speed Control) จะช่วยให้สามารถปรับปริมาณอากาศให้เหมาะสมและลดการใช้พลังงานไฟฟ้า ซึ่งค่าใช้จ่ายด้านไฟฟ้าสำหรับพัดลมระบายอากาศอาจสูงถึงหนึ่งในสามของค่าไฟฟ้าทั้งหมดในเหมืองใต้ดิน

มาตรฐานคุณภาพอากาศในพื้นที่ปฏิบัติงานมักกำหนดไว้ดังนี้:

• ออกซิเจน (Oxygen): ต้องไม่ต่ำกว่า 19%
• คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2): ต้องไม่เกิน 0.5%
• ก๊าซไวไฟ: ในอากาศไหลกลับ (Return Air) ต้องไม่เกิน 0.75% และในจุดใดๆ ของเหมืองต้องไม่เกิน 1.25%

การควบคุมอุณหภูมิและการจัดการความร้อน

ในพื้นที่ที่มีภูมิอากาศหนาวเย็น อากาศที่ระบายเข้าสู่เหมืองอาจต้องผ่านการทำความร้อนเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมและป้องกันท่อน้ำแข็งตัว อย่างไรก็ตาม ในเหมืองเขตอาร์กติกที่ชั้นแร่ตั้งอยู่เหนือชั้นดินเยือกแข็งคงตัว (Permafrost) จะไม่มีการทำความร้อนเพื่อป้องกันไม่ให้ชั้นดินละลาย ซึ่งเหมืองประเภทนี้เรียกว่า "เหมืองเย็น" (Cold Mines)

สำหรับการควบคุมความร้อนในเหมืองลึก อุณหภูมิกระเปาะเปียก (Wet Bulb Temperature) ในพื้นที่ปฏิบัติงานต้องไม่เกิน 33.5 องศาเซลเซียส และหากอุณหภูมิสูงเกิน 30.5 องศาเซลเซียส จะต้องมีการจัดระบบระบายอากาศให้มีความเร็วลมไม่น้อยกว่า 1 เมตรต่อวินาที เพื่อช่วยระบายความร้อนจากร่างกายคนงาน

ข้อกำหนดทางกฎหมายและวิศวกรรม

วิศวกรเหมืองแร่จะเป็นผู้กำหนดปริมาณอากาศที่ต้องการ (หน่วยเป็นลูกบาศก์ฟุตต่อนาที หรือลูกบาศก์เมตรต่อวินาที) โดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ และกฎหมายในแต่ละประเทศ สำหรับตัวอย่างข้อกำหนดตาม CMR 153-2-(i)(2017) กำหนดว่าในแต่ละเขตระบายอากาศต้องมีอากาศไหลผ่านไม่น้อยกว่า 6 ลูกบาศก์เมตรต่อนาทีต่อคนในกะที่ทำงานมากที่สุด หรือไม่น้อยกว่า 2.5 ลูกบาศก์เมตรต่อนาทีต่อตันของผลผลิตรายวัน โดยยึดตามค่าที่มากกว่า