在采矿作业期间，有毒和爆炸性气体会释放到矿井的大气中。通过使用主通风机和局部通风机进行强制通风，为矿工提供安全的工作条件。在没有直通通道的死角矿井中，新鲜空气通过通风管道供应。由于其对底部（即岩体表面）的影响，通常会形成湍流涡流。它们很混乱，可能会恶化通风或改善通风。彼尔姆理工大学和俄罗斯科学院乌拉尔分院矿业研究所的科学家已经弄清楚了如何正确定位通风管道，以提高死角矿井的通风质量和工人的安全。
本文发表在《Izvestia TulSU. Earth Sciences》杂志上，2024 年。这项研究是在俄罗斯联邦教育和科学部的财政支持下作为国家任务的一部分进行的。
没有直通通道的地下工作被称为死角。高质量的通风是一项严肃的任务，它可以防止危险气体在矿井大气中积聚并导致矿工中毒。同时，矿井通风系统的正确布置取决于许多因素，包括气团通过工作区域的移动以及新鲜溪流撞击山脉后产生的涡流。
如今，通风注入法被积极使用，当风扇通过通风管道供应清洁空气时，通风管道几乎铺设到死角矿井的尽头。彼尔姆理工大学和俄罗斯科学院乌拉尔分院矿业研究所的科学家发现，涡流的长度、结构和形状可以通过从管道流向工作面的卫星气流等指标来确定。
如今，为了更详细、更深入地研究采矿业中的各种物理过程，越来越多地使用计算机程序进行三维建模。这种方法可以分析物体在不同条件下的行为，甚至在实验进行之前就能预测实验结果，或者使用模型验证来确认科学假设的结果。
在此基础上，研究人员开发了一个 28 平方米、100 米长的生产设施的三维模型，该设施内设有一条通风管道，为生产设施提供新鲜空气。该模型可以详细跟踪通风管道在工作区段的不同位置如何影响涡流的强度。他们还确定了其覆盖区域的长度，即气流混合区，这直接影响通风的安全性和有效性。
科学家们考虑了管道末端落后于面墙的不同选择：15 米和 30 米。还计算了涡流在矿井中的几种位置：在中央部分、在角落、在屋顶下、在一个人的高度。
该模型显示，为了使通风系统发挥最佳作用，必须使离开管道后的气流紧贴在工作面的壁上，并且不会过早转向。这样可以更有效地从工作区域排出危险气体。
– 当管道末端位于工作面的下角之一时，可以观察到管道末端滞后 15 到 30 米的最佳选择。这为气流在面壁转向创造了最宽的区域。 “将其放置在屋顶下的中心位置效率较低，”PNRPU 矿业机电系高级讲师、俄罗斯科学院乌拉尔分院矿业研究所工程师 Alexey Tatsiy 解释道。
彼尔姆理工大学和俄罗斯科学院乌拉尔分院的科学家进行的一项研究证实，通风管道的位置对采矿作业期间释放的危险气体的通风质量有很大影响。结果确定了在死胡同采矿作业中将其放置的最佳选择。在采矿业中应用确定的参数将提高矿工的安全性。