7.11.1 Formation of Inert Atmospheres . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
7.11.2 Dynamic Pressure Balancing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
7.11.3 Alteration of the Ventilation Mode . . . . . . . . . . . . . . . . 280
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
8 Secondary Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.2 Types of Secondary Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.2.1 Forcing Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.2.2 Exhausting Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
8.2.3 Mixed systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
8.2.4 Overlap System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
8.3 Required Airflow Rate at the Face . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
8.3.1 Minimum Airflow Rate to Ensure Miners Can
Breathe (Q op ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
8.3.2 Minimum Airflow Rate Required for Gases to Return
at the Regulatory Minimum Speed (Q r ) . . . . . . . . . . . . . 289
8.3.3 Airflow Rate Needed to Dilute the Exhaust Gases
from Diesel Engines (Q m ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
8.3.4 Airflow Rate Required to Dilute Blasting Gases (Q e ) . . . 291
8.4 Gas Dilution Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
8.4.1 Dilution in Steady State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
8.4.2 Mixed Volume Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.4.3 Modelling the Contribution of Polluting Gases
During Dilution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
8.4.4 Classical Approaches of the Russian School . . . . . . . . . 307
8.4.5 Estimation as a Function of the Tunnel Transverse
Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
8.4.6 Dilution Factor Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
8.5 Throwback Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
8.6 Advection-Diffusion Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
8.7 Heat Dissipation with Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
8.8 Duct Material Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
8.9 Determination of Duct Diameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
8.10 Matching Duct Length and Fan Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
8.11 Air Velocity Inside the Duct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
8.12 Air Leaks in the Duct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
8.13 Calculating Losses Along a Duct Using the Integral Method . . . . 325
8.13.1 General Relationship Between Airflow Rates
and Pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
8.13.2 Simplified Solution Following Bertard and Bodelle
(1962) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
8.13.3 Special Solution for Turbulent Conditions . . . . . . . . . . . 332
8.14 Discrete Solution (Step by Step Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
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7.11.2 Dynamic Pressure Balancing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
7.11.3 Alteration of the Ventilation Mode . . . . . . . . . . . . . . . . 280
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
8 Secondary Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.2 Types of Secondary Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.2.1 Forcing Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.2.2 Exhausting Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
8.2.3 Mixed systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
8.2.4 Overlap System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
8.3 Required Airflow Rate at the Face . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
8.3.1 Minimum Airflow Rate to Ensure Miners Can
Breathe (Q op ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
8.3.2 Minimum Airflow Rate Required for Gases to Return
at the Regulatory Minimum Speed (Q r ) . . . . . . . . . . . . . 289
8.3.3 Airflow Rate Needed to Dilute the Exhaust Gases
from Diesel Engines (Q m ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
8.3.4 Airflow Rate Required to Dilute Blasting Gases (Q e ) . . . 291
8.4 Gas Dilution Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
8.4.1 Dilution in Steady State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
8.4.2 Mixed Volume Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.4.3 Modelling the Contribution of Polluting Gases
During Dilution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
8.4.4 Classical Approaches of the Russian School . . . . . . . . . 307
8.4.5 Estimation as a Function of the Tunnel Transverse
Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
8.4.6 Dilution Factor Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
8.5 Throwback Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
8.6 Advection-Diffusion Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
8.7 Heat Dissipation with Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
8.8 Duct Material Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
8.9 Determination of Duct Diameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
8.10 Matching Duct Length and Fan Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
8.11 Air Velocity Inside the Duct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
8.12 Air Leaks in the Duct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
8.13 Calculating Losses Along a Duct Using the Integral Method . . . . 325
8.13.1 General Relationship Between Airflow Rates
and Pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
8.13.2 Simplified Solution Following Bertard and Bodelle
(1962) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
8.13.3 Special Solution for Turbulent Conditions . . . . . . . . . . . 332
8.14 Discrete Solution (Step by Step Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
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