Приводятся отдельные результаты комплексных исследований (экспериментальных и теоретических) по использованию теплообменных горных выработок, в том числе расположенных в мерзлых породах, в качестве подземных сооружений двойного назначения. Предлагается теплообменные выработки использовать как отдельный многофункциональный модуль, который в обычный период эксплуатации будет служить для создания нормативных параметров теплового режима в шахтах и рудниках, а в условиях чрезвычайных ситуаций природного или техногенного характера будет защитным сооружением для укрытия горнорабочих. В качестве теплообменных модулей могут быть использованы отработанные и специально пройденные горные выработки. Экономический анализ показал, что использование таких многофункциональных модулей не увеличивает эксплуатационные затраты горных предприятий, в то же время повышается безопасность ведения горных работ и надежность в условиях чрезвычайных ситуаций. Отмечается наличие большого количества теоретических и экспериментальных исследований в области комплексного использования горных выработок, что позволяет разработать на их основе нормативные документы для проектирования. Сделана оценка опыта практического использования теплообменных выработок для регулирования теплового режима шахт и рудников.
Приведены результаты качественного и количественного анализа формирования теплового режима современных механизированных рудников криолитозоны. Установлены основные закономерности формирования теплового режима в выработках рудника и окружающих их горных пород в течение годового цикла. Сделана оценка жесткости микроклимата при эксплуатации рудника без регулирования теплового режима. Установлено, что для большинства существующих и проектируемых рудников криолитозоны на всем протяжении вентиляционного пути жесткость параметров микроклимата в холодный период года превышает допустимые значения. Это может вызвать существенное увеличение производственно-обусловленных простудных заболеваний рабочих. Показано, что часть выработок рудника при эксплуатации в условиях нерегулируемого теплового режима не отвечает критерию безопасности при возникновении чрезвычайных ситуаций. В частности, это связано с тем, что типовые самоспасатели, используемые в рудниках, имеют предельную температуру эксплуатации –20 °С. В холодный период года воздух в большинстве выработок имеет температуру ниже этого значения. По результатам исследований предложен алгоритм прогноза и оценки параметров теплового режима рудников, который позволит обеспечить безопасную эксплуатацию рудников как в обычный период, так и при возникновении чрезвычайных ситуаций.
Изложены отдельные результаты экспериментальных исследований повышения устойчивости горных выработок в зоне многолетней мерзлоты с помощью теплоизоляции. Рассмотрены проблемы тепловой защиты мерзлых пород при высоких температурах воздуха в выработках.
Приведены результаты комплексных исследований по изменению энергозатрат работников в условиях охлаждающего микроклимата, на основании которых определены необходимые изменения режима труда и отдыха работников горно-добывающих предприятий Севера в зимний период.
Исследованы системы регулирования теплового режима шахт и рудников Cевера, в которых энергетические источники имеют произвольное расположение по длине выработок. Определены оптимальные расстояния между источниками по критерию экономии энергии на кондиционирование рудничного воздуха. Установлены закономерности расположения энергетических источников при постоянном и переменном расходе воздуха в выработке.
Проанализированы результаты натурных исследований по влиянию теплового режима на надежность работы машин и механизмов в подземных горных выработках. Показано, что выбором рациональных способов регулирования теплового режима и технических мероприятий возможно обеспечение нормативных параметров эксплуатации горных машин при строительстве подземных сооружений и ведении очистных работ в условиях криолитозоны.
Изложены основные принципы расчета горно-технических систем кондиционирования воздуха. Описан новый подход к моделированию теплового режима в горных выработках, позволяющий оптимизировать параметры систем по заданным критериям качества. Горно-технические системы рассматриваются как системы с распределенными параметрами, характеристики которых изменяются по координатам и во времени.
