Analysis of the impact of local resistance of mine workings on the total mine air-flow resistance

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-2-93-96

Читать на русскоя языкеS.S. Kobylkin , V.K. Ushakov, I.I. Kuznetsov
National University of Science and Technology MISIS, Moscow, Russian Federation
Russian Mining Industry №2 / 2024 стр. 93-96

Abstract: This paper aims to provide a quantitative assessment of the effect of local aerodynamic resistance on total mine airflow resistance with account for the friction resistance. The research includes laboratory tests, computer simulations in the Ansys CFD software as well as analytical inferences. The performed studies specified the magnitudes of local resistances at the turnings of mine workings. It has been established that the value of local resistance in all the sections can exceed 10% of the total mine aerodynamic friction resistance. This depends on the geometric parameters of the mine workings, which may result in a significant increase in the ratio of the local resistance value to the aerodynamic friction resistance value. The correlation of the two coefficients, i.e. the friction coefficient and the coefficient of local resistances, are proved to have a significant impact. The sharper the turns of the mine workings are, the greater the ratio of the local resistance to the aerodynamic friction resistance value is. Therefore, it is necessary to take this type of resistance into account when designing mine ventilation systems.

Keywords: safety of coal mines, coal mine, mine ventilation, local aerodynamic resistance, ventilation diagram

For citation: Kobylkin S.S., Ushakov V.K., Kuznetsov I.I. Analysis of the impact of local resistance of mine workings on the total mine air-flow resistance. Russian Mining Industry. 2024;(2):93–96. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-2-93-96

Article info

Received: 21.02.2024

Revised: 12.03.2024

Accepted: 12.03.2024

Information about the authors

Sergei S. Kobylkin – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Mine Safety and Environment, National University of Science and Technology MISIS, Moscow, Russian Federation; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Vladimir K. Ushakov – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor at the Department of Mathematics, National University of Science and Technology MISIS, Moscow, Russian Federation; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Ivan I. Kuznetsov – Mining Engineer, Postgraduate Student, Department of Mine Safety and Environment, National University of Science and Technology MISIS, Moscow, Russian Federation

References

1. Ушаков К.З. (ред.). Рудничная вентиляция: Справочник. М.: Недра; 1977. 328 с.

2. Харев А.А. Методы подсчета местных вентиляционных сопротивлений в шахтных сетях и способы снижения их: дис. … канд. техн. наук. М.; 1949. 34 с.

3. Ксенофонтова А.И. Депрессионные съемки на шахтах. М., Ленинград: ОНТИ. Глав. ред. горно-топливной и геол.-развед. лит-ры; 1938. 76 с.

4. Веденеева Л.М. Исследование аэродинамических процессов в местных сопротивлениях и их влияния на воздухораспределение в вентиляционных сетях с большим эквивалентным отверстием: автореф. … канд. техн. наук. Пермь; 1995. 18 с.

5. Семин М.А. Обоснование параметров систем вентиляции рудников в реверсивных режимах проветривания: дис. … канд. техн. наук. Пермь; 2016. 151 с.

6. Левин Л.Ю., Семин М.А., Клюкин Ю.А. Расчет местных аэродинамических сопротивлений в моделях вентиляционных сетей шахт и рудников. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2018;(3):265–278. Levin L.Yu., Semin M.A., Klyukin Yu.A. Analysis of methods for calculating shock losses in mine ventilation networks. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2018;(3):265–278. (In Russ.)

7. Левин Л.Ю., Зайцев А.В. Современные тенденции в области исследования местных аэродинамических сопротивлений в рудничных вентиляционных сетях. Научные исследования и инновации. 2010;4(2):55–58. Levin L.Yu., Zaitsev A.V. Current trends in studying local aerodynamic resistances in mine ventilation systems. Nauchnye Issledovaniya i Innovatsii. 2010;4(2):55–58. (In Russ.)

8. Кобылкин С.С., Каледин О.С., Кобылкин А.С., Дядин С.А. Оценка влияния местных сопротивлений на общее аэродинамическое сопротивление воздуховодов. В кн.: Горное дело в XXI веке: технологии, наука, образование: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 110-летию горного факультета, г. Санкт-Петербург, 28–29 окт. 2015 г. СПб.: Санкт-Петербургский горный университет; 2015. С. 91–92.

9. Кобылкин С.С., Тимченко А.Н., Кобылкин А.С. Применение компьютерного моделирования при выборе параметров работы пылеотсоса, встраиваемого в проходческие комбайны. Безопасность труда в промышленности. 2021;(3):21–27. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2021-3-21-27 Kobylkin S.S., Timchenko A.N., Kobylkin A.S. Use of computer simulation in the selection of operating parameters for the dust extractor built into the road headers. Occupational Safety in Industry. 2021;(3):21–27. (In Russ.) https://doi.org/10.24000/0409-2961-2021-3-21-27

10. Ушаков В.К., Скопинцева О.В. Аэродинамическое старение горных выработок и учет его влияния на надежность вентиляции. В кн.: Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений: тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. М.: МГИ; 1989. С. 116–117.

11. Ушаков В.К. Алгоритм выявления ветвей-диагоналей в шахтных вентиляционных системах для обеспечения безопасности труда. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(12):147–155. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-12-0-147-155 Ushakov V.K. Identification algorithm of diagonal branches in mine ventilation systems for higher safety in operation. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020;(12):147–155. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-12-0-147-155

12. Ушаков В.К. Метод выбора рациональной тактики восстановления работоспособности шахтных вентиляционных систем. Горная промышленность. 2023;(5):114–118. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5-114-118 Ushakov V.K. A method for selecting a rational approach to restoring the performance of mine ventilation systems. Russian Mining Industry. 2023;(5):114–118. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5-114-118