CC BY
30
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2022;(3):47-59 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 622.41:622.44 DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_47
ОБОСНОВАНИЕ СНИЖЕНИЯ ТРЕБУЕМОГО РАСХОДА ВОЗДУХА ПРИ ПРОВЕТРИВАНИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ ШАХТ С РАБОТАЮЩИМИ ДИЗЕЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
Г.И. Коршунов1, А.М. Еремеева1, А.С. Серегин1
1 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия, e-mail: [email protected]
Аннотация: Оборудование с дизельными двигателями эксплуатируется на всех предприятиях горнодобывающей промышленности. Большое значение имеет самоходный дизельный транспорт в угольных шахтах, так как он используется для облегчения тяжести труда работников, а именно для транспортировки материалов и людей, крепления горных выработок, заправки и ремонта оборудования, что в свою очередь приводит к повышению скорости проходческих работ. При использовании дизельных двигателей в угольных шахтах должно быть подано дополнительное количество свежего воздуха для разбавления выхлопных выбросов при сгорании топлива в двигателях. Согласно требованиям в России, норматив подачи свежего воздуха в шахтах составляет 5 м3/мин на 1 л.с. двигателя внутреннего сгорания. Моделирование процесса распространения выхлопных газов при движении дизель-гидравлических локомотивов показало, что этот норматив завышен, и может быть снижен до 3,6 м3/мин на 1 л.с. За счет введения биодобавок в дизельное топливо количество угарного газа, углекислого газа и оксидов азота снижается более чем на 20% по сравнению с использованием стандартного гидроочищенного топлива, что обосновывает возможность еще большего снижения количества подаваемого свежего воздуха для разбавления отходящих газов.
Ключевые слова: угольные шахты, дизель-гидравлические локомотивы, вентиляция, расход воздуха, биодобавки, дизельное топливо, выхлопные газы, угарный газ, оксиды азота. Для цитирования: Коршунов Г. И., Еремеева А. М., Серегин А. С. Обоснование снижения требуемого расхода воздуха при проветривании горных выработок угольных шахт с работающими дизельными двигателями // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 3. - С. 47-59. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_47.
Justification of reduction in air requirement in ventilation of coal roadways with running diesel engines
G.I. Korshunov1, A.M. Eremeeva1, A.S. Seregin1
1 Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia, e-mail: [email protected]
Abstract: Diesel-driven equipment is operated in all mines. Self-propelled diesel transport is used in coal mines to ease the bull work of personnel, namely, in transportation of people and
© Г.И. Коршунов, А.М. Еремеева, А.С. Серегин. 2022.
materials, in roof support installation, or in fueling and maintenance of equipment, which allows speeding of heading operations. When diesel engines are run in coal mines, extra fresh air is required to dilute exhaust after fuel combustion in the engines. In Russia the fresh air supply standard in mines is 5 m3/min per 1 horsepower of internal combustion engine. Modeling of exhaust propagation during operation of diesel-hydraulic locomotives shows that this standard is overestimated and can be reduced down to 3.6 m3/min per 1 horsepower. With bio-additives introduced into diesel fuel, amount of carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen oxides is decreased by more than 20% as compared with the standard hydrotreated fuel, which justifies potentially higher reduction in fresh air feed for exhaust dilution.
Key words: coal mines, diesel-hydraulic locomotives, ventilation, air flow rate, bio-additives, diesel fuel, exhaust, carbon monoxide, nitrogen oxides.
For citation: Korshunov G. I., Eremeeva A. M., Seregin A. S. Justification of reduction in air requirement in ventilation of coal roadways with running diesel engines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022;(3):47-59. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_47.
Введение
На данный момент в России и в мире существует несколько общепризнанных методик определения объема подаваемого свежего воздуха в рабочее пространство угольных шахт. В их число входят расчет по расходу взрывчатых веществ, расчет по газовыделению, по выносу пыли, а также расчет по тепловыделению, по наибольшему количеству людей и другие [1, 2]. В расчете по газовыделению учитывается, как правило, содержание в воздухе метана или углекислого газа, но не учитывается содержание вредных газов, образующихся при работе машин с двигателями внутреннего сгорания. Но использование дизель-гидравлических локомотивов (ДГЛ) в угольных шахтах объясняет необходимость применения до-
полнительного количества свежего воздуха [3 — 5].
Действующим документом, регламентирующим значение количества необходимого для подачи свежего воздуха, является РД 05-312-99 [6]. Требуется подавать в горную выработку воздух из расчета 5 м3/мин на 1 л.с. двигателя внутреннего сгорания (ДВС) [6]. В сравнении с зарубежными странами, в которых требование к расходу воздуха составляет 3,6 м3/мин на 1 л.с. ДВС, значение в России кажется неоправданно избыточным. Поскольку данный закон был принят более 20 лет назад, за последние десятилетия двигатели стали оборудованы современными системами фильтров и каталитических нейтрализаторов [7, 8], а также качество используемого в двига-
Таблица 1
Нормы выбросов, установленные в стандартах Exhaust standards
Вид двигателя Твердые частицы, г/кВт-ч Оксиды азота, г/кВт-ч Углеводороды, г/кВт-ч Оксид углерода (II), г/кВт-ч
А — двигатели, производимые в России 0,7 16 2,4 7,2
Б — двигатели, производимые в Европе 0,3 6 0,4 3,5
телях дизельного топлива значительно улучшилось [9], что повлекло за собой и изменения в составе выхлопных газов [10]. В результате российские шахты несут большие неоправданные издержки на вентиляцию подземных горных работ [11 — 13]. Ранее различными научными коллективами проводились исследования вентиляции с помощью вычислительной гидродинамики в угольных шахтах [14 — 17]. Нормы выбросов для разных видов двигателей [18], действующие в настоящее время, представлены в табл. 1.
В связи с тем, что качество топлива за последние несколько лет изменилось, как это видно из табл. 1, а именно изменился состав топлива по содержанию в нем вредных веществ, таких как сера [19], изменился и качественный состав выхлопных газов при сжигании данного топлива в дизельных двигателях.
Таким образом, целью данного исследования стало определение возможности снижения количества необходимого свежего воздуха в угольных шахтах при работе ДГЛ до значений зарубежных стандартов.
Методы исследования
Достижение поставленной цели осуществлялось в программном комплексе Ansys CFD и основывалось на силовой теории массопереноса с учетом течения вязкого многокомпонентного газа на ос-
нове системы уравнений Навье-Стокса. При численном моделировании турбулентность потока описывалась как k-s, так и SST моделями [20, 21].
Для моделирования процесса были выбраны следующие условия: установившийся режим, мощность работы двигателя — 110 л.с. на холостых, средних и максимальных оборотах, входящий расход воздуха в выработке — 550 м3/мин, шероховатость — 0,1 м, температура горных пород и свежей струи — 12 °С. Варьируемыми параметрами были концентрация и расход выхлопных газов. Пределы значений выбирались, исходя из значений, указанных в стандарте ГОСТ 31967-2012 [18] для двигателей до 2000 г.
При моделировании процесса работы двигателя, применяемого в 2021 г., использовались значения фактических замеров, произведенных на предприятии АО «сУэК-Кузбасс» (145 замеров).
Результаты
На угольных шахтах предприятия «СУЭК-Кузбасс»распространенытакие фирмы дизельных двигателей, как Ferrit, ZETOR и другие. Исследования и производственные испытания проводили, используя характеристики ДВС «ZETOR турбо (для шахтных условий)» [22], параметры работы которого представлены в табл. 2.
Таблица 2
Параметры ДВС «ZETOR турбо (шахтные условия)» Parameters of Zetor Turbo engine (mines)
Марка двигателя ZETOR турбо (для шахтных условий)
Вид с воспламенением от сжатия, с непосредственным впрыском топлива
Max мощность 90 кВт — 7%
Номинальное число оборотов, мин-1 2305
Количество цилиндров 4
Расход топлива, г/кВтч 255
Вид топлива гидроочищенное ДТ
Отличительной особенностью двигателей внутреннего сгорания, применяемых в шахтных дизелевозах, в настоящее время по сравнению с двигателями, используемыми в 1990-х годах в России, является наличие комплексных современных систем очистки отработанных газов [23, 24]. Данные системы могут включать в себя фильтры, катализаторы, нейтрализаторы для очистки отработанных газов от примесей, сажи, вредных выбросов, например, оксидов азота. Например, микропористый керамический фильтр, покрытый слоем накапливающего азот материала и катализатором на основе платины [25]. Во время работы двигателя на бедной смеси частицы сажи окисляются атомарным кислородом, освобождающимся при соединении N0 и О2 из выхлопных газов в процессе накопления N02. Применение таких систем также позволяет значительно снизить токсичность отработанных газов дизельных двигателей в сравнении с отечественными двигателями, используемыми в ДГЛ ранее, что способствует повышению безопасности угольных шахт за счет снижения аэрологических рисков загазирования выработок [26]. Основываясь на качественном и количественном составе отработанных газов при использовании топлива, соответствующего стандарту ЕВРО-5, в сравнении с количеством выбросов при сжигании дизельного топлива, соответствующего требованиям стандарта ЕВРО-2, был проведен расчет необходимого количества свежего воздуха для разбавления вредных веществ [27, 28]. Расчеты были выполнены при максимальной, усредненной и минимальной нагрузке двигателя.
Для определения необходимого количества воздуха для разбавления вредных газов в шахтной атмосфере до значений предельно допустимых концентраций была построена компьютерная модель,
с помощью которой можно спрогнозировать движение отработанных газов при работе двигателя дизель-гидравлического локомотива. Распределение оксидов азота и угарного газа изменяется из-за вариации таких параметров, как расход воздуха, подаваемого в шахту, температура отходящих газов, их расход.
При решении данной задачи примем следующие начальные условия: выработка имеет форму прямоугольного параллелепипеда с размерами 25*5,3*2,83 м (площадь поперечного сечения выработки равна 16 м2). Выхлопная труба соответствует размерам двигателя модели DLZ110F и имеет размеры 14*5*5 см. На рис. 1 представлена принципиальная схема проветриваемой выработки с изображением используемых геометрических объектов.
Расчетная сетка тетраэдрической формы создавалась размером не более 0,1 м с измельчением вблизи стен выработок и в окрестностях ДГЛ до 0,01 м. Критерием сходимости принимался в < 10-4.
В связи с тем, что существуют дополнительные способы снижения вредных выбросов в шахтную атмосферу [29 — 31], в качестве улучшения состава воздуха предлагается использовать биодобавки и биокомпоненты к дизельному топливу [32, 33], применение которых позволит увеличить полноту сгорания топлива, и тем самым снизить концентрацию оксидов азота и угарного газа в рабочих зонах угольных шахт [34, 35].
Обсуждение результатов
При расчетах и моделировании задавались максимально и минимально возможные температуры отработанных газов: 150 °С — максимально допустимая температура в выработке и 42 °С — минимальная температура, полученная экспериментальным путем. Наиболь-
шее внимание при заданных параметрах заслуживает область пространства выработки, расположенная на удалении менее 6 м от выхлопной трубы дизель-гидравлического локомотива, где происходит интенсивное перемешивание газов со свежей струей, значения концентрации угарного газа при этом превышают значения ПДК. Результаты показали, что на удалении более 6 м от выхлопной трубы концентрация угарного газа не превышает значений ПДК. Выхлопные газы, не разбавленные до значений ПДК, поднимаются к кровле и составляют слоевое скопление не более 0,4 м до момента остывания с последующим опусканием к ядру вентиляционной струи и перемешиванием значений ниже ПДК.
Распределение зоны распространений высоких концентраций выхлопных газов подразумевает отбор пробы у выхлопной трубы и на расстоянии 20 м, но в средней части сечения выработки. Как показали результаты моделирования,
возможно превышение ПДК и на расстоянии 20 м от выхлопной трубы ДГЛ в случае слоевого скопления выхлопных газов до момента их остывания. При измерении концентрации газов в средней части сечения выработки превышение ПДК может быть зафиксировано не далее 6 м от выхлопной системы при использовании дизельного топлива стандарта Евро-5.
С помощью прогнозирования распространения выхлопных газов в программе Ansys CFD появляется возможность визуализировать процесс проветривания в зависимости от различных параметров (время, объем распространения и др.). Для подтверждения адекватности процесса моделирования распространения газов по выработке приведены рис. 1 — 3, иллюстрирующие пространственное распределение загрязнения газом СО вдоль центральной продольной оси У для установившегося режима.
Рис. 1. Распределение выхлопных газов по выработке Fig. 1. Spread of exhaust in roadway
Рис. 2. Распределение угарного газа по выработке при расходе воздуха 5 м3/мин на 1 л.с. Fig. 2. Spread of carbon monoxide in roadway at air flow rate of 5 m3/min per 1 horsepower
На рис. 1 — 4 показано распределение выхлопных газов по выработке при работе на максимальных оборотах с топливом стандарта Евро-5. Показано слоевое скопление нагретых выхлопных газов в горной выработке [36]. Рис. 2 отличается от рис. 1 тем, что выхлопная струя достигает борта выработки. Несмотря на более быстрое рассеивание выхлопных газов, в случае достижения выхлопной
струей стенки выработки [37] формируется слоевое скопление выхлопных газов вне зоны дыхания работников [38].
Значения концентрации угарного газа при изменении расхода воздуха в выработке в значительной степени варьируется от части выработки. Таким образом, в центральной части выработки концентрация угарного газа разбавляется до значений ПДК. В случае сни-
Рис. 3. Распространение выхлопных газов по выработке при работе на максимальных оборотах с топливом стандарта Евро-5 с добавкой и на чистом дизельном топливе: красный цвет — при использовании топлива ЕВРО-5, синий цвет — при использовании топлива ЕВРО-5 с добавкой из растительного сырья
Fig. 3. Exhaust propagation in roadway with engine-on at maximum rpm speed with Euro-5 standard fuel with and without additives: red color—Euro-5 fuel; blue color—Euro-5 fuel with botanical additive
Рис. 4. Область распространения угарного газа в выработке при расходе воздуха 3,6 м3/мин на 1 л.с. Fig. 4. Carbon monoxide spread area in roadway at air flow rate of 3.6 m/min per 1 horsepower
жения требуемого расхода воздуха до 3,6 м3/мин на 1 л.с. (рис. 4) ожидаемая зона превышения ПДК угарного газа от выхлопных газов формируется более широкой в верхней части горной выработки [39, 40].
Заключение
По результатам замеров, расчетов и моделирования можно сделать вывод о том, что отработанные газы дизель-гидравлических локомотивов в достаточной степени разбавляются при подаче свежего воздуха в выработке 3,6 м3/мин на 1 л.с.
Кроме того, по результатам расчетов было определено, что объем зоны разбавления угарного газа может быть сокращен за счет введения добавки из растительного сырья при смешивании с обычным дизельным топливом стандарта Евро-5. В этом случае объем зоны размешивания угарного газа снижается с 16,98 м3 до 12,57 м3, а эффективность
действия добавки в топливе составляет 26%.
Наибольший практический интерес для горнодобывающих компаний представляет возможность снижения финансовых затрат на подачу воздуха в шахтную атмосферу, для чего необходимо произвести пересчет средств на вентиляцию, зависящих от наличия дизель-гидравлических локомотивов в угольных шахтах. Исходя из результатов исследований, представленных в статье, доказана возможность снижения практически в полтора раза объема подаваемого в выработку свежего воздуха на 1 л.с. двигателя внутреннего сгорания. Требования стандарта РД 05-312-99 являются избыточными и могут быть пересмотрены в сторону уменьшения.
Вклад авторов
Коршунов Г.И. — корректировка статьи, обработка и обобщение результатов.
Еремеева А.М. — получение экспериментальных данных, обработка результатов, написание статьи.
Серегин А.С. — моделирование процесса распространения выхлопных газов в программе Ansys CFD.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шахрай С. Г., Курчин Г. С., Сорокин А. Г. Новые технические решения по проветриванию глубоких карьеров // Записки Горного института. — 2019. — Т. 240. — С. 654 — 659. DOI: 10.31897/PMI.2019.6.654.
2. Гендлер С. Г., Синявина С. В. Методика определения параметров системы подогрева воздуха в железнодорожных тоннелях, расположенных в суровых климатических условиях // Записки Горного института. — 2017. — Т. 224. — С. 215 — 222. DOI: 10.18454/ PMI.2017.2.215.
3. Cohen H. J., Borak J., Hall T, Sirianni G, Chemerynski S. Exposure of Miners' to Diesel Exhaust Particulates in Underground Non-Metal Mines // AIHA Journal. 2002, no. 63, рр. 651 — 658. DOI: 10.1080/15428110208984753.
4. Davies B. The control of diesel particulates in underground coal mines: PhD Thesis. Victoria University of Technology, 2004.
5. Sultanbekov R., Beloglazov I., Islamov S., Ong M. C. Exploring of the incompatibility of marine residual fuel. A case study using machine learning methods // Energies. 2021, vol. 14, article 8422. DOI: 10.3390/en14248422.
6. РД 05-312-99 Технические требования по безопасной эксплуатации транспортных машин с дизельным приводом в угольных шахтах. Безопасность горнотранспортного оборудования угольных шахт : Сборник документов. Серия 05. Вып. 12. — Госгортехнадзор России. НТЦ «Промышленная безопасность», 2004. — 108 с.
7. Ilyushin Y., Afanaseva O. Spatial distributed control system of temperature field: Synthesis and modeling // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2021, vol. 16, no. 14, pp. 1491 — 1506.
8. Литвинова Т. Е., Олейник И. Л. Кинетика растворения фосфатов редкоземельных металлов растворами карбонатов щелочных металлов // Записки Горного института. — 2021. — Т. 251. — С. 712 — 722. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.10.
9. Sultanbekov R., Islamov Sh, Mardashov D, Beloglazov I., Hemmingsen T. Research of the influence of marine residual fuel composition on sedimentation due to incompatibility // Journal of Marine Science and Engineering. 2021, vol. 9, no. 10, article 1067. DOI: 10.3390/jmse9101067.
10. Sultanbekov R. R., Nazarova M. N. Determination of compatibility of petroleum products when mixed in tanks // EAGE Tyumen 2019. European Association of Geoscientists & Engineers. 2019, vol. 2019, рр. 1 — 5. DOI: 10.3997/2214-4609.201900614.
11. Скопинцева О. В., Баловцев С. В. Управление аэрологическими рисками угольных шахт на основе статистических данных системы аэрогазового контроля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 1. — С. 78-89. DOI: 10.25018/02361493-2021-1-0-78-89.
12. Кобылкин С. С., Харисов А. Р. Особенности проектирования вентиляции угольных шахт, применяющих камерно-столбовую систему разработки // Записки Горного института. — 2020. — Т. 245. — С. 531 — 538. DOI: 10.31897/PMI.2020.5.4.
13. Левин Л. Ю., Исаевич А. И., Сёмин М. А., Газизуллин Р. Р. Исследование динамики пылевоздушной смеси при проветривании тупиковой выработки в процессе работы комбайновых комплексов // Горный журнал. — 2015. — № 1. — С. 43 — 55. DOI: 10.17580/ gzh.2015.01.13
14. Menter F. R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal. 1994, vol. 32, no. 8, рp. 1598 — 1605. DOI:10.2514/3.12149.
15. Kaledina N. O., Kobylkin S. S., Kobylkin A. S. The calculation method to ensure safe parameters of ventilation conditions of goaf in coal mines // Eurasian Mining. 2016, no. 1, рр. 41-44. DOI: 10.17580/em.2016.01.07.
16. Kaledina N. O., Kobylkin S. S. Ventilation of blind roadways in coal mines: problems and solutions // Eurasian Mining. 2015, no. 2, рр. 26-30. DOI: 10.17580/em.2015.02.07.
17. Yi H., Park J., Kim M. S. Characteristics of mine ventilation air flow using both blowing and exhaust ducts at the mining face // Journal of Mechanical Science and Technology. 2020, vol. 34, pp. 1167-1174. DOI: 10.1007/s12206-020-0218-0.
18. ГОСТ31967-2012Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения (с изменениями № 1). -М.: Стандартинформ, 2014. - 23 с.
19. Lutz E. A., Reed R. J., Lee V. S. T., Burgess J. L. Comparison of personal diesel and biodiesel exhaust exposures in an underground mine // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2017, vol. 14, no. 7, pp. 102-109. DOI: 10.1080/15459624.2017.1285488.
20. Park J., Park S., Lee D.-K. CFD modeling of ventilation ducts for improvement of air quality in closed mines // Geosystem Engineering. 2016, vol. 19, no. 4, pp. 177-187. DOI: 10.1080/12269328.2016.1164090.
21. Torano J., Torno S., Menendez M., Gent M. Auxiliary ventilation in mining roadways driven with roadheaders: Validated CFD modelling of dust behavior // Tunnelling and Underground Space Technology. 2011, no. 26, pp. 201-210. DOI: 10.1016/j.tust.2010.07.005.
22. Мешков А. А., Коршунов Г. И., Кондрашева Н. К., Еремеева А. М., Серегин А. С. Способ снижения загрязненности воздуха рабочих зон угольных шахт вредными выбросами дизелевозов // Безопасность труда в промышленности. - 2020. - № 1. - С. 68-72. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-1-68-72.
23. Литвиненко В. С., Цветков П. С., Двойников М. В., Буслаев Г. В. Барьеры реализации водородных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики // Записки Горного института. - 2020. - T. 244. - С. 428-438. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.5.
24. Litvinenko V. S., Tsvetkov P. S., Molodtsov K. V. The social and market mechanism of sustainable development of public companies in the mineral resource sector // Eurasian mining. 2020, no. 1, pp. 36-41. DOI: 10.17580/em.2020.01.07.
25. Pashkevich M. A. Classification and environmental impact of mine dumps assessment / Restoration and Reclamation of Mining Influenced Soils. Academic Press. 2017, pp. 1-32. DOI: 10.1016/B978-0-12-809588-1.00001-3.
26. Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Оценка влияния повторно используемых выработок на аэрологические риски на угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - № 2-1. - С. 40-53. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-40-53.
27. Анисимов А. С. Расчет состава продуктов сгорания топлива в цилиндре тепловозного дизеля, работающего по газодизельному циклу // Известия Транссиба. - 2015. -№ 1(21). - С. 2-6.
28. Грачев А. Ю., Карпов Е. Ф., Поздняков Г. А., Слепцов В. В. О системах аэрогазового контроля на угольных шахтах // Безопасность труда в промышленности. - 2013. -№ 7. - C. 53-58.
29. Кацубин А. В., Ковшов С. В., Ильяшенко И. С., Маринина В. М. Исследование органических составов для снижения аэротехногенной нагрузки от автомобильных дорог угольных разрезов // Безопасность труда в промышленности. - 2020. - № 1. - С. 6367. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-1-63-67.
30. Герасимов И. Е., Князьков Д. А., Дмитриев А. М., Куйбида Л. В., Шмаков А. Г., Коробейничев О. П. Экспериментальное и численное исследование структуры пламени предварительно перемешанной смеси метилдеканоат/кислород/аргон // Физика горения и взрыва. - 2015. - Т. 51. - № 3. - С. 3-11. DOI: 10.15372/FGV20150301.
31. Ahmed S. T., Chaichan M. T. A study of free convection in a solar chimney sample // Engineering and Technology. 2011, vol. 29, no. 14, pp. 2986 — 2997. URL: https://www.iasj.net/ iasj/download/3800aca708137dfa.
32. Bugarski A. D., Cauda E. G., Janisko S. J. Aerosols emitted in underground mine air by diesel engine fueled with biodiesel // Journal Air & Waste Management Association. 2010, vol. 60. Iss. 2, pp. 237 — 244. DOI: 10.3155/1047-3289.60.2.237.
33. Bagley S. T., Watts W. F., Johnson J. P., Kittelson D. B., Johnson J. H., Schauer J. J. Impact on low-emission diesel engines on underground mine air quality. NIOSH Grant No. R01/ CCR515831-01. 2002.
34. Kovshov S. V, Buldakova E. G., Safina A. M. Regression analysis of dust formation processes from haul roads on the coal open-pit mines in Eastern Siberia // International Journal of Ecology & Development. 2019, vol. 34. Iss. 2, pp. 29 — 37.
35. Galkin A. F., Kurta I. V. Choosing optimal parameters of mine air conditioning systems / Proceedings of China-Europe Conference on Geotechnical Engineering. Springer Series in Ge-omechanics and Geoengineering. Springer, Cham. 2018, article 216849, pp. 1144 — 1148. DOI: 10.1007/978-3-319-97115-5_56.
36. GospodarikovA. P., Nguen C. T. Hyperstatic reaction method for calculations of tunnels with horseshoe-shaped cross-section under the impact of earthquakes // Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2020, vol. 19, pp. 179 — 188. DOI: 10.1007/s11803-020-0555-0.
37. Мешков А. А., Казанин О. И., Сидоренко А. А. Повышение эффективности технологии и организации монтажно-демонтажных работ при интенсивной разработке пологих угольных пластов на шахтах Кузбасса // Записки Горного института. — 2021. — Т. 249. — С. 342 — 350. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.3.
38. Kazanin O. I., Rudakov M. L., Kolvakh K. A. Occupational safety and health in the sector of coal mining // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018, vol. 9, no. 6, pp. 1333 — 1339.
39. Коршунов Г. И., Еремеева А. M., Дребенштедт К. Обоснование применения растительной добавки к дизельному топливу в качестве способа защиты подземного персонала угольных шахт от воздействия вредных выбросов дизель-гидравлических локомотивов // Записки Горного института. — 2021. — Т. 247. — C. 39 — 47. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.5.
40. Еремеева А. М. Обоснование способа защиты подземного персонала угольных шахт от воздействия вредных выбросов дизель-гидравлических локомотивов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — 2021. — 125 с.
REFERENCES
1. Shakhrai S. G., Kurchin G. S., Sorokin A. G. New technical solutions for ventilation in deep quarries. Journal of Mining Institute. 2019, vol. 240, pp. 654 — 659. [In Russ]. DOI: 10.31897/ PMI.2019.6.654.
2. Gendler S. G., Sinyavina S. V. Method of determining characteristics for air heating system in railway tunnels in harsh climatic conditions. Journal of Mining Institute. 2017, vol. 224, pp. 215 — 222. [In Russ]. DOI: 10.18454/PMI.2017.2.215.
3. Cohen H. J., Borak J., Hall T., Sirianni G., Chemerynski S. Exposure of Miners' to Diesel Exhaust Particulates in Underground Non-Metal Mines. AIHA Journal. 2002, no. 63, рр. 651 — 658. DOI: 10.1080/15428110208984753.
4. Davies B. The control of diesel particulates in underground coal mines: PhD Thesis. Victoria University of Technology, 2004.
5. Sultanbekov R., Beloglazov I., Islamov S., Ong M. C. Exploring of the incompatibility of marine residual fuel. A case study using machine learning methods. Energies. 2021, vol. 14, article 8422. DOI: 10.3390/en14248422.
6. RD 05-312-99 Tekhnicheskiye trebovaniya po bezopasnoy ekspluatatsii transportnykh mashin s dizel'nym privodom v ugol'nykh shakhtakh. Bezopasnost' gornotransportnogo oboru-dovaniya ugol'nykh shakht. Sbornik dokumentov. Seriya 05, vyp. 12 [Technical requirements for the safe operation of vehicles with a diesel drive in coal mines. Safety of mining and transport equipment of coal mines. Collection of documents. Episode 05. Issue 12], Gosgortekhnadzor Rossii, 2004, 108 p. [In Russ].
7. Ilyushin Y., Afanaseva O. Spatial distributed control system of temperature field: Synthesis and modeling. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2021, vol. 16, no. 14, pp. 1491-1506.
8. Litvinova T. E., Oleynik I. L. Dissolution kinetics of rare earth metal phosphates in carbonate solutions of alkali metals. Journal of Mining Institute. 2021, vol. 251, pp. 712-722. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.10.
9. Sultanbekov R., Islamov Sh., Mardashov D., Beloglazov I., Hemmingsen T. Research of the influence of marine residual fuel composition on sedimentation due to incompatibility. Journal of Marine Science and Engineering. 2021, vol. 9, no. 10, article 1067. DOI: 10.3390/jmse9101067.
10. Sultanbekov R. R., Nazarova M. N. Determination of compatibility of petroleum products when mixed in tanks. EAGE Tyumen 2019. European Association of Geoscientists & Engineers. 2019, vol. 2019, pp. 1-5. DOI: 10.3997/2214-4609.201900614.
11. Skopintseva O. V., Balovtsev S. V. Air quality control in coal mines based on gas monitoring statistics. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021, no. 1, pp. 78-89. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-78-89.
12. Kobylkin S. S., Kharisov A. R. Design features of coal mines ventilation using a room-and-pillar development system. Journal of Mining Institute. 2020, vol. 245, pp. 531-538. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2020.5.4.
13. Levin L. Yu., Isaevich A. I., Semin M. A., Gazizullin R. R. Dynamics of air-dust mixture in ventilation of blind drifts operating a team of cutter-loaders. Gornyi Zhurnal. 2015, no. 1, pp. 43-55. [In Russ]. DOI: 10.17580/gzh.2015.01.13
14. Menter F. R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal. 1994, vol. 32, no. 8, pp. 1598-1605. DOI:10.2514/3.12149.
15. Kaledina N. O., Kobylkin S. S., Kobylkin A. S. The calculation method to ensure safe parameters of ventilation conditions of goaf in coal mines. Eurasian Mining. 2016, no. 1, pp. 4144. DOI: 10.17580/em.2016.01.07.
16. Kaledina N. O., Kobylkin S. S. Ventilation of blind roadways in coal mines: problems and solutions. Eurasian Mining. 2015, no. 2, pp. 26-30. DOI: 10.17580/em.2015.02.07.
17. Yi H., Park J., Kim M. S. Characteristics of mine ventilation air flow using both blowing and exhaust ducts at the mining face. Journal of Mechanical Science and Technology. 2020, vol. 34, pp. 1167-1174. DOI: 10.1007/s12206-020-0218-0.
18. Dvigateli vnutrennego sgoraniya porshnevye. Vybrosy vrednykh veshchestv s otrabotavshi-migazami. Normy i metody opredeleniya (s izmeneniyami № 1). GOST31967-2012 [Internal combustion reciprocating engines. Emissions of harmful substances with the exhaust gases. Limit values and test methods. State Standart 31967-2012], Moscow, Standartinform, 2014, 23 p. [In Russ].
19. Lutz E. A., Reed R. J., Lee V. S. T., Burgess J. L. Comparison of personal diesel and biodiesel exhaust exposures in an underground mine. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2017, vol. 14, no. 7, pp. 102-109. DOI: 10.1080/15459624.2017.1285488.
20. Park J., Park S., Lee D.-K. CFD modeling of ventilation ducts for improvement of air quality in closed mines. Geosystem Engineering. 2016, vol. 19, no. 4, pp. 177-187. DOI: 10.1080/12269328.2016.1164090.
21. Torano J., Torno S., Menéndez M., Gent M. Auxiliary ventilation in mining roadways driven with roadheaders: Validated CFD modelling of dust behavior. Tunnelling and Underground Space Technology. 2011, no. 26, pp. 201-210. DOI: 10.1016/j.tust.2010.07.005.
22. Meshkov A. A., Korshunov G. I., Kondrasheva N. K., Eremeeva A. M., Seregin A. S. Method of reducing air pollution of the coal mines working areas with diesel locomotives harmful emissions. Occupational Safety in Industry. 2020, no. 1, pp. 68-72. [In Russ]. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-1-68-72.
23. Litvinenko V. S., Tsvetkov P. S., Dvoynikov M. V., Buslaev G. V. Barriers to implementation of hydrogen initiatives in the context of global energy sustainable development. Journal of Mining Institute. 2020. T. 244, pp. 428-438. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.5.
24. Litvinenko V. S., Tsvetkov P. S., Molodtsov K. V. The social and market mechanism of sustainable development of public companies in the mineral resource sector. Eurasian mining. 2020, no. 1, pp. 36-41. DOI: 10.17580/em.2020.01.07.
25. Pashkevich M. A. Classification and environmental impact of mine dumps assessment. Restoration and Reclamation of Mining Influenced Soils. Academic Press. 2017, pp. 1-32. DOI: 10.1016/B978-0-12-809588-1.00001-3.
26. Balovtsev S. V., Skopintseva O. V. Assessment of the influence of returned mines on aero-logical risks at coal mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021, no. 2-1, pp. 40-53. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-40-53.
27. Anisimov A. S. Calculation of combustion in the cylinder of a diesel engine that runs on gas-and-diesel cycle. Izvestia Transsiba. 2015, no. 1(21), pp. 2-6. [In Russ].
28. Grachev A. Yu. Karpov E. F., Pozdnyakov G. A., Sleptsov V. V. About systems of aerogas control at coal mines. Occupational Safety in Industry. 2013, no. 7, pp. 53-58. [In Russ].
29. Katsubin A. V., Kovshov S. V., Ilyashenko I. S., Marinina V. M. Study of organic compounds for reduction of the aerotechnogenic load from the coal mines highways. Occupational Safety in Industry. 2020, no. 1, pp. 63-67. [In Russ]. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-1-63-67.
30. Gerasimov I. E., Knyazkov D. A., Dmitriev A. M., Kuybida L. V., Shmakov A. G., Ko-robeinichev O. P. Experimental and numerical study of the structure of the flame of a premixed mixture of methyldecanoate/oxygen/ argon. Fizika goreniya i vzryva. 2015, vol. 51 - № 3, pp. 3-11. [In Russ]. DOI: 10.15372/FGV20150301.
31. Ahmed S. T., Chaichan M. T. A study of free convection in a solar chimney sample.Engi-neering and Technology. 2011, vol. 29, no. 14, pp. 2986-2997. URL: https://www.iasj.net/iasj/ download/3800aca708137dfa.
32. Bugarski A. D., Cauda E. G., Janisko S. J. Aerosols emitted in underground mine air by diesel engine fueled with biodiesel. Journal Air & Waste Management Association. 2010, vol. 60. Iss. 2, pp. 237-244. DOI: 10.3155/1047-3289.60.2.237.
33. Bagley S. T., Watts W. F., Johnson J. P., Kittelson D. B., Johnson J. H., Schauer J. J. Impact on low-emission diesel engines on underground mine air quality. NIOSH Grant No. R01/ CCR515831-01. 2002.
34. Kovshov S. V., Buldakova E. G., Safina A. M. Regression analysis of dust formation processes from haul roads on the coal open-pit mines in Eastern Siberia. International Journal of Ecology & Development. 2019, vol. 34. Iss. 2, pp. 29-37.
35. Galkin A. F., Kurta I. V. Choosing optimal parameters of mine air conditioning systems. Proceedings of China-Europe Conference on Geotechnical Engineering. Springer Series in Ge-omechanics and Geoengineering. Springer, Cham. 2018, article 216849, pp. 1144-1148. DOI: 10.1007/978-3-319-97115-5_56.
36. Gospodarikov A. P., Nguen C. T. Hyperstatic reaction method for calculations of tunnels with horseshoe-shaped cross-section under the impact of earthquakes. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2020, vol. 19, pp. 179-188. DOI: 10.1007/s11803-020-0555-0.
37. Meshkov A. A., Kazanin O. I., Sidorenko A. A. Improving the efficiency of the technology and organization of the longwall face move during the intensive flat-lying coal seams mining at the Kuzbass mines. Journal of Mining Institute. 2021, vol. 249, pp. 342-350. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.3.
38. Kazanin O. I., Rudakov M. L., Kolvakh K. A. Occupational safety and health in the sector of coal mining. International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018, vol. 9, no. 6, pp. 1333-1339.
39. Korshunov G. I., Eremeeva A. M., Drebenstedt C. Justification of the use of a vegetal additive to diesel fuel as a method of protecting underground personnel of coal mines from the impact of harmful emissions of diesel-hydraulic locomotives. Journal of Mining Institute. 2021, vol. 247, pp. 39-47. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.5.
40. Eremeeva A. M. Obosnovaniye sposoba zashchity podzemnogo personala ugolnykh shakht ot vozdeystviya vrednykh vybrosov dizel'-gidravlicheskikh lokomotivov [Substantiation of a method for protecting underground personnel in coal mines from the effects of harmful emissions from diesel-hydraulic locomotives], Candidate's thesis, 2021, 125 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Коршунов Геннадий Иванович1 - д-р техн. наук, профессор, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-2074-9695, Еремеева Анжелика Михайловна1 - канд. техн. наук, ассистент, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-9212-5534, Серегин Александр Сергеевич1 - канд. техн. наук, доцент, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002- 2897-8604, 1 Санкт-Петербургский горный университет.
Для контактов: Еремеева А.М., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
G.I. Korshunov1, Dr. Sci. (Eng.), Professor,
e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0000-0003-2074-9695,
A.M. Eremeeva1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant,
e-mail: eremeevaanzhelika @yandex.ru,
ORCID ID: 0000-0002-9212-5534,
A.S. Seregin1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor,
e-mail: seregin_as @pers.spmi.ru
ORCID ID: 0000-0002- 2897-8604,
1 Saint-Petersburg Mining University,
199106, Saint-Petersburg, Russia.
Corresponding author: A.M. Eremeeva, e-mail: [email protected].
Получена редакцией 17.12.2021; получена после рецензии 24.01.2022; принята к печати 10.02.2022. Received by the editors 17.12.2021; received after the review 24.01.2022; accepted for printing 10.02.2022.
