Инженеры из подземной научной лаборатории в США установили, что большие объемы падающей воды могут серьезно нарушать работу вентиляционных систем в глубоких шахтах, вплоть до обращения воздушных потоков вспять. Открытие сделали в ходе исследования аномалий в лаборатории Sanford Underground Research Facility (SURF) в Южной Дакоте.
Сотрудники SURF, расположенной в бывшей шахте, заметили, что во время сильных ливней в некоторых тоннелях лаборатории воздушные потоки ослабевали или меняли направление. Расследование показало, что это происходит, когда излишки дождевой воды, которые не успевают откачать насосы, для отвода сбрасывают в одну из вытяжных шахт. Падающий столб воды действует как поршень, вытесняя воздух и создавая противодавление, которое нарушает работу всей системы.
Чтобы подтвердить эту гипотезу, исследователи адаптировали уравнения гидродинамики, которые ранее применяли для описания схожих явлений в крупных канализационных системах. Расчеты модели полностью совпали с данными, которые получили с датчиков воздушного потока в лаборатории. Эффект оказался неожиданно мощным.
Это открытие имеет большое значение для безопасности на горнодобывающих предприятиях по всему миру. При тушении пожаров в шахты часто сбрасывают воду, не учитывая, что это может изменить работу вентиляции. Неконтролируемое движение воздуха, в свою очередь, способно привести к распространению дыма по выработкам и заблокировать пути эвакуации. Теперь инженеры могут прогнозировать этот эффект и корректировать планы действий в чрезвычайных ситуациях.
Исследование провели в условиях научной лаборатории, что позволило детально изучить феномен. Результаты работы опубликованы в журнале Mining, Metallurgy & Exploration.
