6.2.4 Energy Consumed in Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.2.5 Fan Pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
6.2.6 Fan Losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
6.2.7 Electric Motor Losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
6.2.8 Affinity Laws in Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
6.2.9 Fan Characteristic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
6.2.10 Flow Control Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
6.2.11 Power–Flow and Pressure–Flow Curves for Axial
and Centrifugal Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
6.2.12 Characteristic Curve for Series and Parallel
Connection of Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
6.2.13 Fans Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
6.3 Airflow Control Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
6.3.1 Deflector Brattices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
6.3.2 Overcasts and Undercasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
6.3.3 Stoppings and Seals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
6.3.4 Doors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
6.3.5 Airlocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
6.3.6 Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
6.4 Calculation by the Simplified Expression of the Regulator
Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
6.5 Precise Calculation of the Regulator Area . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
6.6 Conventional Signs on the Ventilation Maps . . . . . . . . . . . . . . . 244
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
7 The Role of Ventilation in Fires and Explosions . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.2 Conditions for the Occurrence of Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.3 Gas Movements During Fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
7.4 Estimating Fire Pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
7.5 Cooling Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
7.6 Average Temperatures at Junctions and Forks . . . . . . . . . . . . . . 259
7.7 Calculation of Critical Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
7.7.1 Critical Speed According to NFPA 502: 2017 . . . . . . . . 262
7.7.2 Updated Calculation According to NFPA 502:2020 . . . . 265
7.8 Explosiveness of Mine Gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
7.8.1 Explosive Limits of Mixtures of Gases or Vapours . . . . 269
7.8.2 Explosiveness Determinations with the USBM
Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
7.9 Flammable Dusts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
7.10 Coefficients of Gases Indicating the Evolution of Fires . . . . . . . . 275
7.11 Fire-Fighting Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
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Contents
6.2.5 Fan Pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
6.2.6 Fan Losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
6.2.7 Electric Motor Losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
6.2.8 Affinity Laws in Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
6.2.9 Fan Characteristic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
6.2.10 Flow Control Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
6.2.11 Power–Flow and Pressure–Flow Curves for Axial
and Centrifugal Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
6.2.12 Characteristic Curve for Series and Parallel
Connection of Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
6.2.13 Fans Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
6.3 Airflow Control Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
6.3.1 Deflector Brattices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
6.3.2 Overcasts and Undercasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
6.3.3 Stoppings and Seals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
6.3.4 Doors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
6.3.5 Airlocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
6.3.6 Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
6.4 Calculation by the Simplified Expression of the Regulator
Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
6.5 Precise Calculation of the Regulator Area . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
6.6 Conventional Signs on the Ventilation Maps . . . . . . . . . . . . . . . 244
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
7 The Role of Ventilation in Fires and Explosions . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.2 Conditions for the Occurrence of Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.3 Gas Movements During Fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
7.4 Estimating Fire Pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
7.5 Cooling Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
7.6 Average Temperatures at Junctions and Forks . . . . . . . . . . . . . . 259
7.7 Calculation of Critical Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
7.7.1 Critical Speed According to NFPA 502: 2017 . . . . . . . . 262
7.7.2 Updated Calculation According to NFPA 502:2020 . . . . 265
7.8 Explosiveness of Mine Gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
7.8.1 Explosive Limits of Mixtures of Gases or Vapours . . . . 269
7.8.2 Explosiveness Determinations with the USBM
Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
7.9 Flammable Dusts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
7.10 Coefficients of Gases Indicating the Evolution of Fires . . . . . . . . 275
7.11 Fire-Fighting Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
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