Рудничная атмосфера
Рудни'чная атмосфе'ра, рудничный воздух, атмосферный воздух, засасываемый или нагнетаемый вентиляторами в подземные горные выработки и испытывающий при движении по ним некоторые изменения в составе, а также в температуре и влажности. По сравнению с атмосферным воздухом Р. а. в ряде случаев содержит меньше O2 и больше N2 и CO2 а вследствие окислительных процессов и выделения CO2 из горных пород. Кроме того, в Р. а. могут быть примеси ядовитых и взрывчатых газов (паров) и пыли (см. Пыль рудничная). В нормальной Р. а. содержание O2 не менее 20%; слабо ядовитого CO2 — не более 0,5—1%.
Ядовитые газообразные (парообразные) примеси в Р. а.: окись углерода (образуется при взрывных работах, пожарах, взрывах метана и пыли, входит в состав выхлопных газов дизельного оборудования), предельно допустимая концентрация в Р. а. (ПДК) — 20 мг/м3 (0,0016% по объёму); окислы азота (образуются при взрывных работах, входят в состав выхлопных газов дизельного оборудования), ПДК — 5 мг/м2 (0,0001%) в пересчёте на N2O5; сероводород (образуется при гниении древесины и разложении водой колчедана, гипса и пр.; выделяется из залежей каменной соли, колчеданных руд), ПДК — 10 мг/м2 (0,00066%); сернистый газ (образуется при взрывных работах по породам, содержащим серу, при взрывах серной и сульфидной пыли, при пожарах на серных и медноколчеданных рудниках), ПДК — 10 мг/м2 (0,00035%); альдегиды (входят в состав выхлопных газов дизельного оборудования), ПДК акролеина — 0,7 мг/м2 (0,00008%), формальдегида — 0,5 мг/м2 (0,00040%); газообразные продукты распада радиоактивных веществ: радон, торон и актинон выделяются в урановых рудниках (Tn и An — в небольшой степени), ПДК радона 1,10-11 кюри/л. Помимо приведённых примесей, встречаются ртутные и бензиновые пары, тяжёлые углеводороды, аммиак и масляные газы.
Взрывчатые газообразные (парообразные) примеси в Р. а.: метан (выделяется в основном в угольных шахтах), максимально допустимое содержание для предотвращения взрыва — не более 0,5—2%; водород (встречается в основном в калийных шахтах), максимально допустимое содержание — не более 0,5%; пары бензина, окись углерода, сероводород — взрывчатые и в то же время ядовитые (см. выше), поэтому максимально допустимое содержание их — не выше санитарной нормы (ПДК).
Основной способ поддержания чистоты Р. а. — вентиляция. В холодное время года атмосферный воздух, подаваемый в шахты, подогревается. Для снижения температуры Р. а. применяется искусственное охлаждение (кондиционирование) воздуха.
Лит.: Комаров В. Б., Килькеев Ш. Х., Рудничная вентиляция, 2 изд., М., 1969; Бурчаков А. С., Мустель П. И., Ушаков К. З., Рудничная аэрология, М., 1971; Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. СН245-71, М., 1972.
К. З. Ушаков, С. Я. Хейфиц.
Рудничная аэрология
Рудни'чная аэроло'гия, научная дисциплина, изучающая свойства рудничной атмосферы, законы движения рудничного воздуха, перенос газообразных примесей, пыли и тепла в горных выработках и в прилегающем к выработкам массиве горных пород. Р. а. разрабатывает научные основы проветривания шахт. Основные разделы Р. а. — рудничная атмосфера, рудничная аэродинамика, рудничная газовая динамика, динамика рудничных аэрозолей, рудничная термодинамика.
Систематизированные сведения о Р. а. впервые изложены в работе М. В. Ломоносова «О вольном движении воздуха в рудниках примеч¸нном» (1745). Развитие Р. а. началось в конце 19 — начале 20 вв. в странах Европы, в том числе в России. Основатель отечественной школы по Р. а. — А. А. Скочинский.
Главные проблемы Р. а. — повышение эффективности дегазации шахт, снижение аэродинамического сопротивления выработок, совершенствование методов расчёта шахтных вентиляционных сетей, разработка эффективных методов и средств теплового кондиционирования рудничного воздуха, разработка научно обоснованных методов расчёта количества воздуха для вентиляции шахт, создание научных основ автоматизированного управления вентиляцией шахт, повышение надёжности шахтных вентиляционных систем.
Рудничная аэродинамика изучает аэродинамическое сопротивление горных выработок, их систем и распределение воздушных потоков в сети выработок; разрабатывает аэродинамические основы управления вентиляцией шахт, методы снижения аэродинамического сопротивления выработок и расчёта энергии, необходимой для перемещения воздуха по шахте.
Рудничная газовая динамика изучает законы перемещения газообразных примесей воздушными потоками в выработках шахт и перемещения газов в прилегающем к выработкам массиве горных пород, в том числе фильтрацию газов в массиве пород; диффузию лёгких (тяжёлых) газов в воздушном потоке в выработках; переходные газодинамические процессы в выработках, вызываемые резким регулированием расхода воздуха. Разрабатывает научные основы расчёта количества воздуха для вентиляции шахт, дегазации шахт, газодинамические основы управления вентиляцией шахт.
Динамика рудничных аэрозолей изучает законы перемещения твёрдых и жидких механических примесей воздушными потоками в выработках. Основное развитие получила применительно к случаю переноса рудничной пыли. Разрабатывает научные основы обеспыливающей вентиляции выработок.
Рудничная термодинамика изучает процессы теплообмена между воздушными потоками в горных выработках, окружающим массивом горных пород и источниками тепла в выработках. Разрабатывает методы прогнозирования тепловых условий в выработках, методы и средства теплового кондиционирования рудничного воздуха.
Основной метод исследования Р. а. — теоретический анализ в сочетании с экспериментальным изучением и натуральными наблюдениями.
В связи с увеличением глубины карьеров до нескольких сотен м важное значение приобретает аэрология карьеров (см. Проветривание карьера).
Лит.: Скочинский А. А., Комаров В. Б., Рудничная вентиляция, 3 изд., М., 1959; Щербань А. Н., Кремнев О. А., Научные основы расчета и регулирования теплового режима глубоких шахт, т. 1—2, К., 1959—60; Бурчаков А. С., Мустель П. И., Ушаков К. З., Рудничная аэрология, М., 1971; Абрамов Ф. А., Рудничная аэрогазодинамика, М., 1972; Справочник по рудничной вентиляции, М., 1962; Budryk W., Wentylacja kopalń, Katowice, 1951; Mine ventilation, L., 1960; Novitzky A., Ventilacion de minas, B. Aires 1962.
К. З. Ушаков.