Первым научным исследованием в области рудничной аэрологии, положившим начало ее развития как науки, явился трактат М. В. Ломоносова «О вольном движении воздуха в рудниках примеченном(1742 г.), в котором впервые была объяснена природа естественной тяги воздуха в шахтах и открыты законы ее проявления. В развитии аэрологии как науки деятельное участие приняли ученые России и Украины. Их приоритет неоспорим в решении таких узловых вопросов вентиляции шахт, как распределение газов в земной коре, виды связи газов с горными породами, прогноз газообильности шахт, методы управления выделением метана в шахтах, методы расчета аэродинамического сопротивления горных выработок, процессы переноса газов и пыли в горных выработках, процессы теплообмена в шахтах, методы проектирования вентиляции шахт, методы оценки надежности вентиляционных систем шахт.

Изучение свойств шахтной атмосферы на достаточно высоком научном уровне начинается в Х1Х веке. Из ученых этого периода следует отметить Узатиса (в России), Шандорффа (в Германии), Вуда (в Великобритании), изучавших состав рудничной атмосферы, Жирара, Дюбаиссона, Мюрга, Пти (во Франции) и Актинсона (в Велокобритании), исследовавших аэродинамическое сопротивление горных выработок.

В начале ХХ века начинается интенсивное развитие рудничной аэрологии в России и на Украине. Этот период открывается фундаментальной работой выдающегося ученого в области рудничной аэрологии А.А. Скочинского «Рудничный воздух и основной закон движения его по выработкам» (1904 г.), в которой обобщены многочисленные исследования состава и свойств шахтного воздуха и впервые применено к его движению известное уравнение Бернулли. Деятельность А.А. Скочинского занимает особое место в развитии рудничной аэрологии. Им выполнены обширные исследования по рудничной аэро- и газодинамике, шахтной атмосфере и методам ее контроля, внезапным выбросам угля и газа, шахтным пожарам, рудничной пыли. Им совместно с проф. В.Б. Комаровым написан учебник «Рудничная вентиляция», выдержавший три издания. Этот учебник долгие годы использовался всеми студентами бывшего СССР и был наилучшим. По инициативе А.А. Скочинского в 1938 г. был создан институт Горного дела АН СССР, который ныне носит его имя.

Большой вклад в развитие рудничной аэрологии в России и на Украине внесли А.С.Попов, М.М. Протодъяконов, В.Б. Комаров, Д.Ф. Борисов, А.И. Ксенофонтова, В.Н. Воронин, Ф.А. Абрамов, В.А. Бойко, Л.Н. Быков, И.М. Печук, П.И. Мустель, А.М. Карпов, А.Н. Щербань, Г.Д. Лидин, А. Ф. Воропаев.

Из зарубежных ученых следует отметить Будрика и Трутвина (Польша), Стефанова (Болгария) ,Мак-Илроя, Ричардсона, Викса, Хартмана (США), Хинслея, Скотта, Робертса (Великобритания), Пти (Франция).

В настоящее время исследования по рудничной аэрологии ведут научно исследовательские коллективы ИГД им. А.А. Скочинского, МакНИИ, ВостНИИ, ДонУГИ, КНИУИ, МГИ, ДГИ, ДПИ. и многие другие.

Часть первая

РУДНИЧНАЯ АТМОСФЕРА.

Тема №2 1. РУДНИЧНЫЙ ВОЗДУХ

1.1 Изменение химического состава и свойств атмосферного воздуха при его движении по горным выработкам

Состав атмосферного воздуха, поступающего в шахту, практически постоянен и в среднем содержит азота (N₂) 78.08 %, кислорода (О₂) 20.95 %, углекислого газа (СО₂) 0.03 %, аргона 0.93 %, суммарное содержание гелия, неона, криптона, ксенона, озона не превышает 0.01%.

В процессе движения воздуха по горным выработкам изменяется его состав и физические свойства. Воздух загрязняется взрывчатыми, ядовитыми, удушливыми газами, рудничной пылью увеличиваются его температура, влажность и давление.

РУДНИЧНЫЙ ВОЗДУХ – это смесь газов и паров заполняющих горные выработки.

Рудничный воздух, поступающий к рабочим местам в шахте, пока он еще не загрязнен различными примесями, и мало отличается по составу от атмосферного воздуха, называется свежим (свежая струя на схемах проветривания обозначается красным цветом).

Рудничный воздух, удаляемый из рабочих мест и имеющий большую по сравнению с атмосферным воздухом загрязненность, называют – испорченным или отработанным (исходящая струя на схемах проветривания обозначается, синим цветом).