Рекламодатель: АО «ММЗ» / ИНН 4909001369
реклама 16+
АО «ММЗ» / ИНН 4909001369

Обоснование способа проветривания протяженных тупиковых выработок вентиляторами, установленными рассредоточенно по длине вентиляционного става с разрывом этого става

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-3-164-169

Читать на русскоя языкеС.Г. Гендлер, А.А. Стомма
Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Горная Промышленность №3 / 2025 стр.164-169

Резюме: В статье рассмотрены различные схемы проветривания протяженных тупиковых выработок. Выполнен расчет коэффициентов утечек при использовании жестких и гибких труб. Для гибкого трубопровода коэффициент утечек определялся с помощью программы «Protan Ventiflex». Расчет проводился для выработок протяженностью от 100 до 5500 м с шагом в 500 м, диаметр трубопровода равнялся 2 м и расход воздуха в забое 20 м3/с. Выявлено, что при увеличении длины выработки значительно уменьшается коэффициент доставки при использовании жесткого вентиляционного става. При общей длине трубопровода 5500 м величина коэффициента утечек для жесткого трубопровода равняется 3,16, а для гибкого 1,57. Проведен анализ эпюр полного давления при использовании способа проветривания с каскадной рассредоточенной установкой вентиляторов по длине воздуховода. В результате данного анализа было выявлено, что при изменении длины вентиляционного става, расположенного после второго вентилятора, зона разрежения между первым и вторым вентилятором смещается, что приводит к прекращению подачи воздуха в забой. Для того чтобы избежать зон разрежения, предлагается использование разрывов перед каждым последующим вентилятором.

Ключевые слова: проветривание тупиковых выработок, местная вентиляция, подземные горные работы, способы проветривания, рециркуляция, эффективность проветривания

Для цитирования: Гендлер С.Г., Стомма А.А. Обоснование способа проветривания протяженных тупиковых выработок вентиляторами, уставленными рассредоточенно по длине вентиляционного става с разрывом этого става. Горная промышленность. 2025;(3):164–169. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-3-164-169

Информация о статье

Поступила в редакцию: 21.03.2025

Поступила после рецензирования: 10.04.2025

Принята к публикации: 21.04.2025

Информация об авторах

Гендлер Семён Григорьевич – доктор технических наук, заведующий кафедрой безопасности производств, СанктПетербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-7721-7246; e-mail: gendler_sg@pers.spmi.ru

Стомма Антон Андреевич – аспирант кафедры безопасности производств, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: s235075@stud.spmi.ru

Вклад авторов

С.Г. Гендлер – разработка нового способа проветривания протяженных тупиковых выработок.

А.А. Стомма – анализ данных, расчет сопротивлений.

Список литературы

1. Литвиненко В.С., Петров Е.И., Василевская Д.В., Яковенко А.В., Наумов И.А., Ратников М.А. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами. Записки Горного института. 2023;259:95–111. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.100 Litvinenko V.S., Petrov E.I., Vasilevskaya D.V., Yakovenko A.V., Naumov I.A., Ratnikov M.A. Assessment of the role of the state in the management of mineral resources. Journal of Mining Institute. 2023;259:95–111. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.100

2. Гендлер С.Г., Прохорова Е.А. Методические основы выбора приоритетных направлений управления охраной труда при подземной добыче угля на основе анализа динамики интегрального риска травматизма и профессиональной заболеваемости. Горный журнал. 2023;(9):41–48. https://doi.org/10.17580/gzh.2023.09.06 Gendler S.G., Prokhorova E.A. Methodical framework for selecting occupational safety management priorities in underground coal mining on the basis of integrated occupational illness and injury risk dynamics analysis. Gornyi Zhurnal. 2023;(9):41– 48. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2023.09.06

3. Kornev A.V., Korshunov G.I., Kudelas D. Reduction of dust in the longwall faces of coal mines: Problems and perspective solutions. Acta Montanistica Slovaca. 2021;26(1):84–97. https://doi.org/10.46544/ams.v26i1.07

4. Павлов С.А. Проветривание призабойного пространства протяженной тупиковой выработки за счет эжекционного эффекта, возникающего при установке продольной перегородки. Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2021;8(1):260–266. https://doi.org/10.15372/FPVGN2021080140 Pavlov S.A. Ventilation of bottomhole area of an extended blind drift due to the ejection effect arising when a longitudinal partition is installed. Journal of Fundamental and Applied Mining Science. 2021;8(1):260–266. (In Russ.) https://doi.org/10.15372/FPVGN2021080140

5. Brodny J., Tutak M. Applying computational fluid dynamics in research on ventilation safety during underground hard coal mining: A systematic literature review. Process Safety and Environmental Protection. 2021;151:373–400. https://doi.org/10.1016/j.psep.2021.05.029

6. Sjöström S., Klintenäs E., Johansson P., Nyqvist J. Optimized model-based control of main mine ventilation air flows with minimized energy consumption. International Journal of Mining Science and Technology. 2020;30(4):533–539. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2020.05.016

7. Bosikov I.I., Martyushev N.V., Klyuev R.V., Savchenko I.A., Kukartsev V.V., Kukartsev V.A., Tynchenko Y.A. Modeling and complex analysis of the topology parameters of ventilation networks when ensuring fire safety while developing coal and gas deposits. Fire. 2023;6(3):95. https://doi.org/10.3390/fire6030095

8. Hu S., Liao Q., Feng G., Huang Y., Shao H., Gao Y., Hu F. Influences of ventilation velocity on dust dispersion in coal roadways. Powder Technology. 2020;360:683–694. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.09.080

9. Журавков М.А., Николаев А.В. Экспертная система компьютерного моделирования вентиляционной обстановки в шахте при возникновении аварии. Уголь. 2023;(7):85–88. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2023-7-85-88 Zhuravkov M.A., Nikolaev A.V. Expert system for computer simulation of the ventilation situation in the mine in the event of an accident. Ugol’. 2023;(7):85–88. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2023-7-85-88

10. Paluchamy B., Mishra D.P., Panigrahi D.C. Airborne respirable dust in fully mechanised underground metalliferous mines – Generation, health impacts and control measures for cleaner production. Journal of Cleaner Production. 2021;296:126524. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126524

11. Jiang W., Xu X., Wen Z., Wei L. Applying the similarity theory to model dust dispersion during coal-mine tunneling. Process Safety and Environmental Protection. 2021;148:415–427. https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.10.026

12. Глебова Е.В., Волохина А.Т., Вихров А.Е. Оценка эффективности управления культурой производственной безопасности в компаниях ТЭК. Записки Горного института. 2023;259:68–78. https://doi.org/10.31897/PMI.2023.12 Glebova E.V., Volokhina A.T., Vikhrov A.E. Assessment of the efficiency of occupational safety culture management in fuel and energy companies. Journal of Mining Institute. 2023;259:68–78. https://doi.org/10.31897/PMI.2023.12

13. Pacitto A., Amato F., Moreno T., Pandolfi M., Fonseca A., Mazaheri M. et al. Effect of ventilation strategies and air purifiers on the children’s exposure to airborne particles and gaseous pollutants in school gyms. Science of the Total Environment. 2020;712:135673. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135673

14. Кобылкин С.С., Харисов А.Р. Особенности проектирования вентиляции угольных шахт, применяющих камерно-столбовую систему разработки. Записки Горного института. 2020;245:531–538. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.5.4 Kobylkin S.S., Kharisov A.R. Design features of coal mines ventilation using a room-and-pillar development system. Journal of Mining Institute. 2020;245:531–538. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.5.4

15. Николаев А.В., Максимов П.В., Земсков А.Н., Конотоп Д.А., Куимов С.А., Бартоломей М.Л. Оценка адекватности математических моделей и зависимостей распределения газовоздушной смеси в пределах тупиковой выработки калийного рудника. Уголь. 2022;(10):60–65. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-9-60-65 Nikolaev A.V., Maksimov P.V., Zemskov A.N., Konotop D.A., Kuimov S.A., Bartolomey M.L. Assessment of the adequacy of mathematical models and dependences of the distribution of the gas-air mixture within the dead-end development of a potassium. Ugol’. 2022;(10):60–65. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-9-60-65

16. Trechera P., Moreno T., Córdoba P., Moreno N., Zhuang X., Li B. et al. Comprehensive evaluation of potential coal mine dust emissions in an open-pit coal mine in Northwest China. International Journal of Coal Geology. 2021;235:103677. https://doi.org/10.1016/j.coal.2021.103677

17. Кашников А.В., Круглов Ю.В. Стратегия управления проветриванием рудника в оптимальном режиме с использованием аппарата нечеткой логики. Записки Горного института. 2023;262:594–605. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.75 Kashnikov A.V., Kruglov Y.V. Strategy of mine ventilation control in optimal mode using fuzzy logic controllers. Journal of Mining Institute. 2023;262:594–605. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.75

18. Курилко А.С., Соловьёв Д.Е., Киселев В.В., Алексеев К.Н. Прогноз теплового режима горных выработок глубокой золотороссыпной шахты криолитозоны, закрепленных металлической и комбинированной теплозащитной набрызгбетонной крепью. Успехи современного естествознания. 2023;(11):147–154. https://doi.org/10.17513/use.38156 Kurilko A.S., Solovev D.E., Kiselev V.V., Alekseev K.N. Forecast of thermal regime of mining workings in a deep gold placer mine in the cryolithozone supported with metal and combined thermal protective sprayed concrete support. Advances in Current Natural Sciences. 2023;(11):147–154. https://doi.org/10.17513/use.38156

19. Menéndez J., Ordónez A., Fernández-Oro J.M., Loredo J., Díaz-Aguado M.B. Feasibility analysis of using mine water from abandoned coal mines in Spain for heating and cooling of buildings. Renewable Energy. 2020;146:1166–1176. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.07.054

20. Каледина Н.О., Малашкина В.А. Индикаторная оценка надежности функционирования шахтных вентиляционно-дегазационных систем. Записки Горного института. 2021;250:553–561. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.4.8 Kaledina N.O., Malashkina V.A. Indicator assessment of the reliability of mine ventilation and degassing systems functioning. Journal of Mining Institute. 2021;250:553–561. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.4.8

21. Пузырев Е.М., Афанасьев К.С., Голубев В.А. Разработка шахтных воздухонагревательных установок нового типа. Уголь. 2021;(5):54–61. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2021-5-54-61 Puzyrev E.M., Afanasiev K.S., Golubev V.A. Development of the mine air heating installations of a new type. Ugol’. 2021;(5):54– 61. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2021-5-54-61

22. Князев Н.А., Кормщиков Д.С. Повышение безопасности эвакуации горнорабочих через вентиляционные стволы во время реверсирования воздушной струи в холодное время года на глубоком руднике. Горное эхо. 2022;(3):74–80. https://doi.org/10.7242/echo.2022.3.12 Knyazev N.A., Kormshchikov D.S. Improving the safety of miners evacuation through the ventilation shafts during air stream reversal in deep mines dusring the cold seasons. Gornoe Ekho. 2022;(3):74–80. (In Russ.) https://doi.org/10.7242/echo.2022.3.12

23. Виноградов Ю.И., Хохлов С.В., Зигангиров Р.Р., Мифтахов А.А., Суворов Ю.И. Оптимизация удельных энергозатрат на дробление горных пород взрывом на месторождениях со сложным геологическим строением. Записки Горного института. 2024;266:231–245. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16223 (дата обращения: 23.01.2025). Vinogradov Y.I., Khokhlov S.V., Zigangirov R.R., Miftakhov A.A., Suvorov Y.I. Optimization of specific energy consumption for rock crushing by explosion at deposits with complex geological structure. Journal of Mining Institute. 2024;266:231–245. Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16223 (accessed: 23.01.2025).

24. Павлов С.А. Об изменении аэродинамического сопротивления вентиляционной сети шахты при реверсировании воздушного потока. Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2019;6(2):207–211. https://doi.org/10.33764/2618-981X-2019-2-4-212-219 Pavlov S.A. About changes in aerodynamic resistance of mine ventilation network when reversing the air flow. Journal of Fundamental and Applied Mining Science. 2019;6(2):207–211. (In Russ.) https://doi.org/10.33764/2618-981X-2019-2-4-212-219

25. Князев Н.А., Смородских А.С., Кормщиков Д.С. Разработка мероприятий по обеспечению безопасной эвакуации горнорабочих через вентиляционные стволы при реверсировании воздушной струи на горнодобывающих предприятиях, расположенных в северных регионах. Горное эхо. 2023;(4):92–100. https://doi.org/10.7242/echo.2023.4.15 Knyazev N.A., Smorodskikh A.S., Kormshchikov D.S. Development of measures to ensure safe evacuation of miners through the ventilation shafts during air stream reversal in mining operations located in the northern regions. Gornoe Ekho. 2023;(4):92–100. (In Russ.) https://doi.org/10.7242/echo.2023.4.15

26. Попов М.Д., Таций А.В. Расчет мощности тепловыделений при распределенных и точечных пожарах в рудничных вентиляционных сетях. Горное эхо. 2022;(3):98–104. https://doi.org/10.7242/echo.2022.3.16 Popov M.D., Tatsii A.V. Calculation of the heat release capacity at distributed and point fires in mine ventilation networks. Gornoe Ekho. 2022;(3):98–104. (In Russ.) https://doi.org/10.7242/echo.2022.3.16

27. Платонова Н.М., Синиченко В.В. Социально-экономическое развитие Сучанского каменноугольного рудника в 1920- е гг. в документах государственного архива Хабаровского края. Вестник архивиста. 2021;(3):816–826. https://doi.org/10.28995/2073-0101-2021-3-816-826 Platonova N.M., Sinichenko V.V. Social and economic development of the Suchan coal mine in the 1920s in the documents from the state archive of Khabarovsk Krai. Herald of an Archivist. 2021;(3):816–826. (In Russ.) https://doi.org/10.28995/2073-0101-2021-3-816-826

28. Gridina E.B., Kovshov S.V., Iurevich V.A., Borovikov D.O. Safety improvement in open-pit mines with challenging mining conditions through upgrading avalanche prevention measures. Acta Montanistica Slovaca. 2024;29(1):145–154. https://doi.org/10.46544/AMS.v29i1.13

29. Kurnitski J., Kiil M., Wargocki P., Boerstra A., Seppänen O., Olesen B., Morawska L. Respiratory infection risk-based ventilation design method. Building and Environment. 2021;206:108387. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.108387

30. Семин М.А., Гришин Е.Л., Левин Л.Ю., Зайцев А.В. Автоматизированное управление вентиляцией шахт и рудников. Проблемы, современный опыт, направления совершенствования. Записки Горного института. 2020;246:623–632. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.6.4 Semin M.A., Grishin E.L., Levin L.Y., Zaitsev A.V. Automated ventilation control in mines. Challenges, state of the art, areas for improvement. Journal of Mining Institute. 2020;246:623–632. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.6.4

31. Leyva I.A. The relentless pursuit of hypersonic flight. Physics Today. 2017;70(11):30–36. https://doi.org/10.1063/PT.3.3762

32. Первухин Д.О., Косых П.В. Численное моделирование течения воздушного потока в шахтном осевом вентиляторе при реверсировании. Интерэкспо Гео-Сибирь. 2022;2(3):257–264. https://doi.org/10.33764/2618-981X-2022-2-3-257-264 Pervukhin D.O., Kosykh P.V. Numerical simulation of the airflow in a mine axial fan in reverse mode. Interekspo Geo-Sibir. 2022;2(3):257–264. (In Russ.) https://doi.org/10.33764/2618-981X-2022-2-3-257-264

33. Santana H.S., da Silva A.G.P., Lopes M.G.M., Rodrigues A.C., Taranto O.P., Silva J.L.Jr. Computational methodology for the development of microdevices and microreactors with ANSYS CFX. MethodsX. 2020;7:100765. https://doi.org/10.1016/j.mex.2019.12.006

34. Zobaer T., Sutradhar A. Modeling the effect of tumor compression on airflow dynamics in trachea using contact simulation and CFD analysis. Computers in Biology and Medicine. 2021;135:104574. https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2021.104574

35. Suwardana R., Nugroho A.P., Prasetyatama Y.D., Falah M.A.F., Sutiarso L., Okayasu T. Analysis of airflow distribution on urban mini plant factory using computational fluid dynamics. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022;1116:012029. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1116/1/012029