A Discussion on the Effective Ventilation Distance in Dead-End Tunnels

Abstract

Forcing ventilation is the most widely used system to remove noxious gases from a working face during tunnel construction. This system creates a region near the face (dead zone), in which ventilation takes place by natural diffusion, rather than being directly swept by the air current. Despite the extensive use of this system, there is still a lack of parametrical studies discerning the main parameters affecting its formation as well as a correlation indicating their interrelation. With this aim in mind, computational fluid dynamics (CFDs) models were used to define the dead zone based on the airflow field patterns. The formation of counter vortices, which although maintain the movement of air hinder its renewal, allowed us to discuss the old paradigm of defining the dead zone as a very low air velocity zone. Moreover, further simulations using a model of air mixed with NO 2 offered an idea of NO 2 concentrations over time and distance to the face, allowing us to derive at a more realistic equation for the effective distance. The results given here confirm the degree of conservativism of present-day regulations and may assist engineers to improve ventilation efficiency in tunnels by modifying the duct end-to-face distance.

Effects of Reynolds number and solidity ratio on advection dominated mixing in a high-altitude instrument

“…As this value is much greater than L/D = 8 for the instrument, the mixing in the flow is assumed to be entirely dominated by advection and diffusive effects are ignored [22,23]. Similar modeling approaches have been used to model a methane jet into low pressure air [24] and ventilation of mining tunnels from noxious gases [25], with the former showing good agreement with experimental results. Further theoretical justification for the usage of this model when compared to a species transport model can be found in appendix B.…”

Эжектирование Возвратного Потока Воздуха Для Увеличения Дальнобойности Направленной В Тупик Воздушной Струи

“…Экспериментальные исследования воздушных струй, направленных в тупик, были проведены большим количеством исследователей в широком диапазоне параметров стеснения [4][5][6][7][8][9][10]…”

“…Из результатов опытных и теоретических исследований [4][5][6][7][8][9][10] следует, что отмеченное требование правил безопасности на ограничение расстояния отставания става вентиляционных труб от забоя не всегда является обоснованным и в зависимости от условий может быть ослаблено в сторону увеличения расстояния без нарушения нормального проветривания. Поэтому определение величины этого расстояния в зависимости от конкретных условий проветривания тупиковой выработки даёт возможность получения оптимального решения в смысле достижения компромисса между безопасным и ресурсосберегающим проветриванием [11].…”

Experimental study on forced ventilation in dead-end mine working with various setbacks of the ventilation pipeline from the working face

“…Отдельным и очень важным аспектом эффективного проветривания тупиковых горных выработок является выбор подходящего способа проветривания и эффективных параметров вентиляционного оборудования: положения вентиляционного трубопровода и расхода воздуха в нем [12]. Одним из наиболее часто применяемых на практике способов проветривания тупиковых горных выработок является нагнетательный способ проветривания, заключающийся в создании активной струи свежего воздуха, подаваемого по трубопроводу, конец которого отстает от груди забоя на то или иное расстояние (по технологическим причинам и/или в соответствии с правилами безопасности) [6,13].…”