IMPROVING VENTILATION AND MICROCLIMATIC CONDITIONS IN DEEP MINE WALLS
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2026-6-22Keywords:
mine atmosphere, microclimatic conditions, microclimatic indicator of air dehumidification, air conditioning, heat exchanger, water resourcesAbstract
The article discusses ways to ensure comfortable and safe working conditions for miners in deep coal mines, where this problem is becoming increasingly relevant. Existing microclimate standards for underground workplaces, based on temperature indicators, differ negatively from those adopted for surface workplaces due to technical and economic reasons. It is possible to improve microclimate conditions in underground workplaces by cooling the mine air while simultaneously removing some of the moisture. Calculations have shown that with dehumidification and cooling of the air to a temperature 24°C below the dew point, the Humidex microclimate index decreases from a dangerous level of 37.7 to a comfortable level of 12.5. The improvement consists in supplementing the local ventilation system with an open-type heat exchanger that uses liquefied nitrogen, a waste product from the preparation of metallurgical oxygen blast. Removing moisture from the mine air reduces its density and, accordingly, the cost of ventilating the network of mine workings with main ventilation fans. An additional advantage of this method of improving working conditions is the extraction of fairly high-quality water resources from the mine. The extraction of part of these resources will reduce the cost of purchasing water for technological needs and firefighting. A summary of the research results made it possible to evaluate the proposed method of normalizing the working conditions of miners in deep mines, using a comprehensive approach that includes air conditioning with simultaneous water extraction, as well as facilitating the ventilation of mine workings, provides significant advantages in terms of ecology, industrial sanitation, technology, and economics. Actual data from PJSC “Pokrovske Colliery Administration” was used for preliminary calculation of parameters and evaluation of the development.
References
Abramowicz A., Rahmonov O., Chybiorz R. Environmental Management and Landscape Transformation on Self-Heating Coal-Waste Dumps in the Upper Silesian Coal Basin. Land. 2021. № 10(1). Р. 23. https://doi.org/10.3390/ land10010023.
Ahamed P. U., Mohamed Ibraheem M. P, Syed Basith K. M., Mohammed Azharudeen J., Kiyasudeen P. A. Performance Analysis of Atmospheric Water Extraction by Refrigerator Cum Air Conditioner. International Journal of Advanced Research. 2023. № 3(3). Р. 2581–9429. https://doi.org/10.48175/IJARSCT-14341.
Almrid А. А., Alanabi F. M. Experimental study of atmospheric water generator under Libyan climate. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 2021. № 12(5). Р. 38–44. https://doi.org/10.34218/ IJMET.12.5.2021.005.
Bhukya P., Naick B., Enhancing ventilation fan performance in underground coal mines: a hybrid approach. Electrical Engineering. 2024. Vol. 106. Р. 4969–4992. https://doi.org/10.1007/s00202-024-02268-0.
Bohomaz O., Kostenko V., Hlushko I., Liashok N., Kostenko T. Use of solid mining waste to improve water retention capacity of loamy soils. Mining of Mineral Deposits. 2023. Vol. 17(4). Р. 29–34. https://doi.org/10.33271/ mining17.04.029.
Чернов В. О., Макаров А. А. Автономний комплекс для виділення води з атмосферного повітря. Патент на корисну модель 49865. Україна. 2010.
Dao V. C., Le T. D., Vu T. T., Nguyen H. C. Research, Calculation and Proposal of Ventilation Solution for Duong Huy Coal Mine when Mining Down to -250 m Depth. Inżynieria Mineralna. 2021. Vol. 1(2). https://doi.org/10.29227/IM-2021-02-49
ДСН 3.3.6.042-99 Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень. Україна. 1999.
Inbar O., Gozlan I., Ratner S., Aviv Y., Sirota R., Avisar D. Producing Safe Drinking Water Using an Atmospheric Water Generator (AWG) in an Urban Environment. Water. 2020. Vol. 12(10). Р. 2940. https://doi.org/10.3390/ w12102940
Kaplan A., Ronen-Eliraz G., Ratner S., Aviv Y., Wolanov Y., Avisar D. Impact of industrial air pollution on the quality of atmospheric water production. Environmental Pollution. 2023. Vol. 325. 121447. https://doi.org/10.1016/ j.envpol.2023.121447
Kocsis K.C., Sunkpal M. Identifying and controlling heat-induced health and safety problems in underground mines. Mining Engineering. 2017. Vol. 69 (9). Р. 53–60. https://doi.org/10.19150/me.7745
Коняхін Г. Ф., Верещагін В. Л. Пристрій для отримання води з атмосферних парів. Патент на корисну модель 48999. Україна. 2010
Kostenko V., Zavialova O., Chepak O., Pokalyuk V. Mitigating the adverse environmental impact resulting from closing down of mining enterprises. Mining of Mineral Deposits. 2018. Vol. 12(3). Р. 105–112. https://doi.org/10.15407/mining12.03.105
Kostenko V., Zavialova O., Novikova Y., Bohomaz O., Krupka Y., Кostenk, T. Substantiating the parameters of quickly erected explosion-proof stopping. Rudarsko-geološko-naftni zbornik. 2022. Vol. 37(4). Р. 143–153. https://doi.org/10.17794/rgn.2023.2.10
Kostenko V., Bohomaz O., Kostenko T., Berezovskyi A. Mechanism of coal aerosol explosion development in an experimental mine working. Rudarsko-geološko-naftni zbornik, 2023. Vol. 38(2). Р. 135–142. https://doi.org/10.17794/rgn.2022.4.12
Kumar M., Yadav A., Mehla N. Water generation from atmospheric air by using different composite desiccant materials. International Journal of Ambient Energy. 2017. Vol. 40(4). Р. 343–349. https://doi.org/10.1080/ 01430750.2017.1392350
Лапшин О. Є., Лапшин О. О., Лапшина Д. О. Використання шахтних вод для нормалізації мікроклімату в гірничих виробках глибоких шахт. Вісник Криворізького національного університету. 2015. Вип. 40. С. 27–33.
Milosevic D., Dunjić J., Stojanović V. Investigating Micrometeorological Differences between Saline Steppe, Forest-steppe and Forest Environments in Northern Serbia during a Clear and Sunny Autumn Day. Geographica Pannonica. 2020. Vol. 24. Р. 176–186. https://doi.org/10.5937/gp24-25885.
Nguyen Q. V., Do T. N., Nguyen T. V., Nguyen M. V. Le H. N. Solutions to improve microclimate conditions for longwall in Mong Duong coal mine (in Vietnamese). Journal of Mining and Earth Sciences. 2021. Vol. 62(5a). Р. 28–35. https://doi.org/10.46326/JMES.2021.62(5a).04.
НПАОП 10.0-1.08-25. Правила безпеки ведення гірничих робіт у вугільних шахтах. [На заміну НПАОП 10.0-1.01-10; чинний від 2025-09-05]. Вид. офіц. Київ : 144 с. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1145-25#.
OECD Global Material Resources Outlook to 2060. Economic Drivers and Environmental Consequences, OECD Publishing, Paris. 2019. https://doi.org/10.1787/9789264307452-en.
Quan T.T., Łuczak R., Życzkowski P. Climatic hazard assessment in selected underground hard coal mines in Vietnam. Journal of the Polish Mineral Engineering Society. 2019. Vol. 2(2). Р. 155–163. https://doi.org/10.29227/IM-2019-02-69.
Szlązak N., Borowski M., Obracaj D., Swolkień J., Korzec M., Piergies K. Current Ventilation Problems in Hard Coal Mines. “Wydawnictwa AGH”, 2017. 156 p.
Szlązak N., Obracaj D., Swolkień J. An Evaluation of the Functioning of Cooling Systems in the Polish Coal Mine Industry. Energies. 2018. Vol. 11. 2267. https://doi.org/10.3390/en11092267.
Teku К., Yadav J.S., Rao V.S., Raghu M., Kumar G.U. Experimental Analysis of Potable Water Generation using Humidified Air. Research and Applications of Thermal Engineering. 2021. Vol. 4(1). Р. 1–9. http://doi.org/10.5281/zenodo.4638529.
Wang К., Li Q., Wang J., Yang S. Thermodynamic characteristics of deep space: hot hazard control case study in 1010-m-deep mine. Case Studies in Thermal Engineering. 2021. Vol. 28. 101656. https://doi.org/10.1016/ j.csite.2021.101656.
Хue Y., Wang J., Xiao J. Bibliometric analysis and review of mine ventilation literature published between 2010 and 2023. Heliyon. 2024. Vol. 10. e26133. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e26133.
Zhang C., Tang S. C., Li D. M., Xing J. J., Xu A. M., Li J. Experimental study of the heavy-duty working condition and intensified fatigue grade for the workmen under high temperature and great humidity environment. Journal of safety and environment. 2015. Vol. 15. Р. 176–180.
Zhang J. G., Yang S. H., Suo C. Y. Research on effects of high temperature and high humidity environment on miners physiology and psychology. China Safety Science Journal. 2015. Vol. 25. Р. 23–28.
Zheng S.-F., Eimann F., Philipp C., Fieback T., Gross U. Experimental and modeling investigations of dropwise condensation out of convective humid air flow. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020. Vol. 151. 119349. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119349.
НПАОП 10.0-7.08-93. Настанова з проєктування вентиляції вугільних шахт. Затверджено наказом Державного комітету України з нагляду за охороною праці № 131 від 20.12.1993. ДНАОП 1.1.30-6.09.93.
Безпека та гігієна праці у гірничодобувній галузі та вугільній промисловості в Україні. Міжнародна організація праці. Група технічної підтримки з питань гідної праці та Бюро МОП для країн Центральної та Східної Європи. Київ : МОП. 2018. 46 с.
Проєкт «Розкриття та підготовка запасів блоку №11 ПрАТ «ШУ «Покровське». Нове будівництво. с. Піщане, Донецької області. Управління проєктно-вишукувальних робіт ТОВ «ШСП № 3». Зі змінами 2021 р.
Проєкт «Розкриття та підготовка запасів блоків № 12 ПрАТ «ШУ «Покровське». Нове будівництво. с. Зелене, Донецької області. Управління проєктно-вишукувальних робіт ТОВ «ШСП № 3». Зі змінами 2022 р.
Downloads
Published
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
