Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 4 (спецвып.17)

С.Г. Гендлер
Е.А. Савенков

АЭРОЛОГИЧЕСКАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
ПРИ СКВОЗНОМ
ПРОВЕТРИВАНИИ
ТРАНСПОРТНЫХ
ТОННЕЛЕЙ
В ПЕРИОД
ИХ СООРУЖЕНИЯ
ИЛИ РЕКОНСТРУКЦИИ

ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ № 4
СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 17

УДК 622.4 
© С.Г. Гендлер, Е.А. Савенков, 2015 
 

ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ  
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 
ПРИ СООРУЖЕНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ 
ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ  
ТРАНСПОРТНОГО НАЗНАЧЕНИЯ 
 

Сформулированы принципы обеспечения аэродинамической безопасности при 
строительстве и эксплуатации подземных сооружений транспортного назначения. Отмечены конструктивные и функциональные отличия вентиляторов – эжекторов, применяемых в калийных и бокситовых рудниках, от 
струйных вентиляторов, используемых для проветривания транспортных 
тоннелей. Предложено техническое решение по использованию вентиляторов — эжекторов для вентиляции транспортных горных выработок после 
завершения их проходки в период строительно-монтажных работ. 
Ключевые слова: Аэрологическая безопасность, вентилятор-эжектор, статическое давление, динамическое давление, струйный вентилятор, продольная схема вентиляции. 
 
Одним из основных условий, определяющих возможность 
безопасного строительства и эксплуатации подземных сооружений транспортного назначения, является обеспечение аэрологической безопасности. В соответствии с определением, данным в 
работе [2], под аэрологической безопасностью понимают состояние защищенности горнорабочих при ведении горных работ, а также обслуживающего персонала и пассажиров в период 
движения транспортных средств от воздействия на них газообразных веществ различного типа и происхождения, теплоты, 
влаги, взвешенных частиц (пыли), содержащихся в воздухе и 
породах. 
Составной частью аэрологической безопасности следует 
считать аэродинамическую безопасность, которая направлена на 
создание в горных выработках вентиляционного режима, гарантирующего нормативные значения санитарно-гигиенических параметров воздушной среды. Аэродинамическая безопасность 
влияет на другие виды аэрологической безопасности: газовую, 
пылевую, термодинамическую, так как правильно организован

ное проветривание горных выработок, учитывающее максимальное количество определяющих факторов: топологию вентиляционной сети, переменную плотность воздушной среды в каждой 
точке сети, определяемую изменением температуры и относительной влажности, естественные факторы, связанные с термодинамической характеристикой атмосферного воздуха, тип, количество и место расположения регулирующих устройств (перемычки, вентиляционные двери, воздушные завесы, вспомогательные 
вентиляторы и т.п.) приводит к снижению негативного потенциала всех остальных опасностей [2]. 
Решение проблем аэродинамической безопасности в транспортных горных выработках, имеющих малое аэродинамическое 
сопротивление, базируется на тех же принципах, что и в выработках калийных и бокситовых рудников, характеризующихся 
большим эквивалентном отверстием (более 2 м2) [7]. В этих рудниках для проветривания широко используются вентиляторыэжекторы, в качестве которых, как правило, применяются осевые 
шахтные вентиляторы местного проветривания [1]. 
За рубежом получили распространение так называемые 
струйные вентиляторы (от английского «jet» — струя), которые 
применяются для проветривания автодорожных тоннелей [3,4]. 
Эти вентиляторы, функционально направленные на решения тех 
же задач, что и вентиляторы – эжекторы, изначально сконструированы с возможностью формирования воздушной струи, имеющей значительную кинетическую энергию, которая передается 
основному количеству движущегося по выработке воздуха. В отличие от осевых шахтных вентиляторов местного проветривания, 
при работе которых достигается высокий уровень статического 
давления и которые для трансформации статического давления в 
динамическое, как правило, эксплуатируются в сочетании с камерами смешения [1], струйные вентиляторы позволяют получить максимальную величину динамического давления без применения дополнительных устройств. 
Конструкция струйных вентиляторов из-за незначительной 
степени закручивания воздушного потока после лопаток рабочего колеса отличается от осевых вентиляторов местного проветривания отсутствием спрямляющего (направляющего) аппаратов (рис. 1). 

Рис. 1. Конструктивная схема реверсивного струйного вентилятора: L1 – 
длина вентилятора с двигателем и крыльчаткой, L2 – длина глушителя шума, L – 
общая дина струйного вентилятора, Df  – диаметр выходного отверстия 
 

Рис. 2. Размещение струйных вентиляторов у свода тоннеля 
В автодорожных тоннелях 
струйные вентиляторы размещаются у сводов (рис. 1) или на 
боковой стенке. Их количество 
определяется потребным количеством воздуха, которое необходимо подавать в тоннель по 
фактору ограничения его загрязнения выхлопными газами автомобилей предельно-допустимой величиной [4]. 
В железнодорожных тоннелях на дизельной тяге назначение 
струйных вентиляторов аналогично автодорожным тоннелям — 
очистка транспортного отсека от токсичных газов, выделяющихся 
во время движения по ним поездов [5]. В отличие от автодорожных 
тоннелей в железнодорожных тоннелях размещению струйных вентиляторов у кровли препятствуют меньшие сечения тоннелей (34–55 
м2), а в случае использования электрической тяги наличие контактного провода. В связи с этим непосредственно в тоннеле могут быть 
размещены струйные вентиляторы диаметром до 900 мм. 
Ограниченная возможность использования транспортных отсеков тоннелей для размещения необходимого для обеспечения 
заданных вентиляционных режимов количества струйных вентиляторов привело к поиску других конструктивных решений. Наиболее рациональными из них следует считать размещение струй

ных вентиляторов в нишах, 
пройденных 
в 
боковых 
стенах тоннелей (рис. 3) 
[3], на раструбных участках 
тоннелей или в специальных галереях, сооруженных у порталов тоннелей 
(рис. 4) [5]. 
 

 
Рис. 4. Размещение струйных вентиляторов в галереях 
 
Вентиляторы – эжекторы 
(струйные вентиляторы) могут 
быть использованы и для вентиляции транспортных горных 
выработок в процессе их сооружения [6], причем наиболее 
рационально их применение в период завершения проходки, когда выработки уже проветриваются сквозной вентиляционной 
струей. Основными требованиями к проветриванию в этот период являются обеспечение устойчивого движения воздуха и возможность его изменения за счет искусственной вентиляции 
(п.12.2.1 ПБ) [8]. 
Выполненный анализ показал, что вентиляция тоннельных 
выработок может быть осуществлена, как с помощью струйных 
вентиляторов, размещенных непосредственно внутри выработок, 
аналогично эксплуатационному периоду, так и на основе вентиляторов, установленных на поверхности перед устьем выработок.  

Рис. 3. Размещение струйных 
вентиляторов в нишах 

Рис. 5. Использование струйного 
вентилятора 
для 
проветривания 
транспортных выработок в период 
строительно-монтажных работ при 
расположении вентиляционной установки перед устьем выработки 
 
Следует отметить, что последний 
способ 
инициирования 
движения воздуха по выработкам нашел применение за рубежом при проведении пожарных 
испытаний тоннелей (рис. 5). Применение данного способа проветривания тоннельных выработок при осуществлении строительно-монтажных работ дает возможность повысить мобильность выполнение всех технологических операций в связи с 
уменьшением загроможденности рабочего пространства (отсутствие перемычек для установки вентиляторов местного проветривания, конструкций на поверхности обделки для монтажа 
струйных вентиляторов и т.п.). 
Таким образом, одной из возможностей повышения аэродинамической безопасности при сооружении и эксплуатации транспортных тоннелей следует считать использование для проветривания выработок струйных вентиляторов. 
 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Алыменко Д.Н. Эжекторная установка с жесткими аэродинамическими 
характеристиками // Материалы международного симпозиума. SRM – 95 «Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в 
зонах градопромышленных агломераций». — Екатеринбург: УРО РАН, 1997. – 
с. 234—237. 
2. Гендлер С.Г. Обеспечение комплексной безопасности и при освоении 
минерально-сырьевых и пространственных ресурсов недр. М. Горный журнал 
№ 5. 2014. с. 5-6. 
3. Гендлер С.Г., Вишневский Е.П., Волков А.П., Чепурин Г.В., Савенков Е.А. 
Определение параметров продольной системы вентиляции автодорожных тоннелей. Рекомендации АВОК. ООО «АВОК–ПРЕСС». – 2013. — 38 с. 
4. Гендлер С.Г., Соколов В.А., Савенков Е.А. Особенности использования 
струйных вентиляторов для проветривания железнодорожных тоннелей. 6-ая 
Международная конференция «Вентиляция и безопасность тоннелей –Новые 
тенденции в безопасности тоннелей» 23-25 апреля 2012.Технологический Университет в г. Грац. с. 116-123 

5. Гендлер С.Г. Выбор рациональной схемы проветривания Кузнецовского 
железнодорожного тоннеля / С.Г. Гендлер, В.А. Плескунов // Горный информационный бюллетень. Отдельный выпуск. Тематическое приложение. Аэрология. – 2010. 
— с. 298-306. 
6. Кирин Б.Ф., Диколенко Е.Я., Ушаков К.З. Аэрология подземных сооружений (при строительстве). М.: Липецкое из-во.2000. – 456 с. 

7. Медведев И.И. Проветривание калийных рудников. — М.: Недра. 1970. 

— 208 с. 
8. Правила безопасности при сооружении подземных сооружений (ПБ 03428-02). М. Госгортехнадзор России. 2002. 425 с. 
 

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ 

Гендлер С.Г. — доктор технических наук, профессор, sgendler@mail.ru, 
Савенков Е.А. — аспирант, savenkow88@gmail.com, 
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». 
 

 
UDC 628.5 
 
PECULIARITIES OF PROVIDING AERODYNAMIC SAFETY AT THE 
CONSTRUCTION AND OPERATION OF VEHICLE TUNNELS 
 
Gendler S.G., Doctor of Technical Sciences, professor, sgendler@mail.ru, National 
mineral resources university «University of Mines», Russia, 
Savenkov E.A., postgraduate student, savenkow@mail.ru, National mineral resources 
university «University of Mines», Russia. 
 
 
The principles of ensuring aerodynamic safety at construction and operation of underground constructions of vehicle tunnels are formulated. Constructive and functional differences 
of fans –ejectors, applied in potash and the bauxite mines, from the jet fans used for ventilation 
of vehicle tunnels are noted. The technical solution under application of fans — ejectors for ventilation of vehicle tunnels after end of their driving during construction and erection work is proposed. 
Key words: Aerodynamic safety, fan ejector, static pressure, dynamic pressure, jet fan, 
longitudinal scheme of ventilation. 

REFERENCES 
1. Alymenko D.N. Jezhektornaja ustanovka s zhestkimi ajerodinamicheskimi harakteristikami (Ejector installation with inflexible aerodynamic characteristics) // Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma. SRM–95 «Problemy bezopasnosti pri jekspluatacii mestorozhdenij 
poleznyh iskopaemyh v zonah gradopromyshlennyh aglomeracij». Ekaterinburg: URO RAN, 
1997. pp. 234—237. 
2. Gendler S.G. Obespechenie kompleksnoj bezopasnosti i pri osvoenii mineral'nosyr'evyh i prostranstvennyh resursov nedr (Providing integrated safety at utilization of mineral 
and space resources of the entrails of the earth). Moscow. Gornyj zhurnal No 5. 2014. pp. 5-6. 
3. Gendler S.G., Vishnevskij E.P., Volkov A.P., Chepurin G.V., Savenkov E.A. Opredelenie parametrov prodol'noj sistemy ventiljacii avtodorozhnyh tonnelej (Determination of the 
longitudinal ventilation road tunnels parameters). Rekomendacii AVOK. OOO «AVOK–
PRESS». 2013. 38 p. 

4. Gendler S.G., Sokolov V.A., Savenkov E.A. Osobennosti ispol'zovanija strujnyh ventiljatorov dlja provetrivanija zheleznodorozhnyh tonnelej (Usage pattern of jet fans for ventilation 
of railway tunnels). 6-aja Mezhdunarodnaja konferencija «Ventiljacija i bezopasnost' tonnelej –
Novye tendencii v bezopasnosti tonnelej» 23-25 aprelja 2012.Tehnologicheskij Universitet v g. 
Grac. pp. 116-123. 
5. Gendler S.G. Vybor racional'noj shemy provetrivanija Kuznecovskogo zheleznodorozhnogo tonnelja (Selection of Optimal Ventilation Pattern for Kuznetsovsky Railway Tunnel) / 
S.G. Gendler, V.A. Pleskunov // Gornyj informacionnyj bjulleten'. Otdel'nyj vypusk. Tematicheskoe prilozhenie. Ajerologija. 2010. pp. 298-306. 
6. Kirin B.F., Dikolenko E.Ja., Ushakov K.Z. Ajerologija podzemnyh sooruzhenij (pri 

stroitel'stve) (Aerology of underground constructions (at construction)). Moscow: Lipeckoe izvo.2000. 456 p. 
7. Medvedev I.I. Provetrivanie kalijnyh rudnikov (Ventilation of potash mines). Moscow: 
Nedra. 1970. 208 p. 
8. Pravila bezopasnosti pri sooruzhenii podzemnyh sooruzhenij (PB 03-428-02) (Safety 
regulations at building of underground constructions (SR 03-428-02)). Moscow. Gosgortehnadzor Rossii. 2002. 425 p. 
 
 
 
 
 

УДК 622.8 
© С.Г. Гендлер, Е.А. Савенков, 2015 
 

МЕТОДИКА ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ 
СТРУЙНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ  
ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ  
ТОННЕЛЕЙ 
 

Изложена методика выбора аэродинамических параметров струйных вентиляторов, основанная на использовании импульса силы. Приведены экспериментальные и теоретические значения понижающих коэффициентов к 
номинальному импульсу силы вентилятора, определенного в лабораторных 
условиях. Описана методика проведения экспериментальных исследований в 
условиях действующего тоннеля. Результаты экспериментальных исследований сопоставлены с данными теоретических расчетов. Для конкретных 
условий установлены численные значения понижающего коэффициента к 
импульсу силы, учитывающего фактическое размещение вентиляторов относительно конструктивных элементов тоннеля. 
Ключевые слова: автодорожный тоннель, струйный вентилятор, импульс 
силы: понижающий коэффициент, экспериментальные исследования. 
 
Для разработки методики выбора параметров вентиляторов – 
эжекторов (струйных вентиляторов) за рубежом в конце прошлого века осуществлен широкий комплекс теоретических и экспериментальных работ [1, 3, 4]. 

В данной работе обобщены результаты этих исследований и 
дана оценка возможности их применения для условий автодорожных тоннелей, эксплуатируемых в России. 
Эффективность работы струйных вентиляторов предложено 
характеризовать импульсом силы, который пропорционален повышению кинетической энергии воздушного потока, возникающего в результате преобразования механической энергии лопаток 
рабочего колеса вентилятора. Импульс силы F приложен к центру 
выходного сечения вентилятора, а его теоретическое значение, 
измеряемое в Н, определяется как произведение плотности воздуха, расхода воздуха, выходящего из вентилятора Q0, и скорости 
воздушного потока V0 (F=ρ·Q0·V0) [2]. 
Фактический (номинальный) импульс силы струйного вентилятора, подающего воздушный поток в свободное пространство по данным инструментальных замеров оказывается на 10-15% 
ниже теоретического импульса [1]. 
При расположении струйного непосредственно вентилятора 
в тоннеле фактический импульс рассчитывается по величине номинального импульса с учетом понижающих коэффициентов k1, 
k2, k3, k4, где k1 – коэффициент, учитывающий снижение номинального импульса силы струйного вентилятора вследствие отличия средней скорости воздушного потока Vв в тоннеле от нулевого значения, имевшего место при заводских испытаниях k1 = 
= (V0 – Vв)/V0; k2 — коэффициент, учитывающий снижение импульса силы вследствие эффекта трения о поверхность обделки 
при различном расположении вентиляторов в сечении тоннеля. 
Для вентилятора без дефлектора величина k2 изменяется в пределах 0,7 – 0,95 [2]. Применение дефлекторных пластин на выходе 
из вентилятора позволяет избежать прямого столкновения струи 
со стенкой. Вследствие этого величина k2 повышается на 0,1 – 
0,15 относительно выше указанных значений; k3 — коэффициент, 
учитывающий снижение номинального импульса силы струйного 
вентилятора при снижении продольного расстояния между группами струйных вентиляторов, размещенных по длине тоннеля, 
меньше величины 10 Dгид. (Dгид. – гидравлический диаметр тоннеля). В случае установки вентиляторов параллельно оси тоннеля и 
на расстоянии друг от друга меньше величины 6-8 Dгид при использовании дефлекторов, отклоняющих воздушную струю, вы

ходящую и вентилятора на 5º – 10º; k4 
принимается равным 
1, когда lпрод. ≥ 10 
Dгид. или lпрод. ≥ 6-8 
Dгид.. [1]; k4 — коэффициент, учитывающий изменение номинального импульса силы струйного 
вентилятора в зависимости от расстояния между порталом 
с исходящей вентиляционной струей и 
местом установки струйных вентиляторов Lпорт. 
Значения этого коэффициента, полученные нами в результате обработки данных математического моделирования аэродинамических процессов, выполненных в работе [3], представлены на 
рис. 1. 
При известном суммарном значении импульса силы Fобщ, 
требуемом для подачи в тоннель потребного количества воздуха 
Qтр., количество струйных вентиляторов Nf, которое необходимо 
установить в тоннеле, будет составлять Nf = Fобщ. / Ff, где Ff — 
фактический импульс одного вентилятора. 
Для проверки применимости выше представленной методики 
определения параметров струйных вентиляторов на тоннеле № 1 
центральной автомагистрали г. Сочи «Дублер Курортного проспекта» были проведены натурные исследования. Автодорожный 
тоннель № 1 сооружен параллельно Мацестинскому тоннелю, 
имеет общую протяженность 1461 м, включая участок длиной 
200 м, где находится подшивной потолок для организации дымоудаления при возникновении аварийной вентиляции. Сечение и 
периметр тоннеля на участке без подшивного потолка составляют 
соответственно 62,4 м2 и 31,2 м. Проветривание тоннеля в эксплуатационном режиме осуществляется с помощью 10 струйных 
нереверсивных вентиляторов JR-12-30/4 компании «Zitron». Вентиляторы смонтированы группами по два вентилятора в каждом 

Рис. 1. Значение коэффициента k4 в зависимости 
в функции относительного расстояния от места установки струйных вентиляторов до портала с исходящей струей