Οι εργαζόμενοι σε υπόγειες σήραγγες και φρέατα εξαρτώνται από αξιόπιστο αερισμό για να επιβιώσουν και να εργαστούν με ασφάλεια. Ταυτόχρονα, τα υπόγεια ύδατα και το νερό της βροχής που ρέουν υπόγεια πρέπει να συλλέγονται και να αντλούνται πίσω στην επιφάνεια.
Αυτή η πρόκληση είναι γνωστή σε μεγάλες εξορυκτικές δραστηριότητες, όπου εξειδικευμένες ομάδες διαχειρίζονται συστήματα αερισμού και νερού. Είναι επίσης ένα κρίσιμο μέρος της λειτουργίας της Υπόγειας Ερευνητικής Εγκατάστασης Sanford (SURF), ενός τεράστιου υπόγειου επιστημονικού εργαστηρίου στη Νότια Ντακότα. Παρόλο που η εξόρυξη δεν πραγματοποιείται πλέον εκεί, οι μηχανικοί εξόρυξης παραμένουν υπεύθυνοι για τη διατήρηση του εκτεταμένου δικτύου σηράγγων και φρεατίων με ασφάλεια.
Η έντονη βροχή προκάλεσε απροσδόκητες αλλαγές στη ροή του αέρα
Κατά τη διάρκεια περιόδων έντονων βροχοπτώσεων, οι μηχανικοί εξόρυξης άρχισαν να παρατηρούν κάτι ασυνήθιστο. Τα πρότυπα ροής αέρα υπόγεια, μερικές φορές εξασθενούσαν ή ακόμη και αντιστρέφονταν. Κατά τη διάρκεια έντονης βροχόπτωσης, έβλεπαν αλλαγές στη ροή του αέρα να συμβαίνουν σε όλο το υπόγειο δίκτυο και δεν μπορούσαν να το εξηγήσουν.
Η σημαντική ανακάλυψη ήρθε μετά την εγκατάσταση αισθητήρων ροής αέρα, ως μέρος ενός αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου εξαερισμού. Αυτές οι μετρήσεις έδωσαν στους μηχανικούς μια πολύ πιο σαφή εικόνα για το πώς κινούνταν ο αέρας μέσα στην εγκατάσταση.
Η εκπληκτική επίδραση της πτώσης του νερού
Κατά τη διάρκεια μεγάλων καταιγίδων, το εισερχόμενο νερό μπορεί να υπερβεί την χωρητικότητα του υπόγειου συστήματος άντλησης. Για να διαχειριστούν τον επιπλέον όγκο, οι μηχανικοί στέλνουν το πλεονάζον νερό στην βαθιά λίμνη από κάτω, όπως ακριβώς ένας υπερχειλιστής βοηθά στην ανακούφιση της πίεσης σε μια γεμάτη δεξαμενή. Η ομάδα υποψιάστηκε ότι το ίδιο το νερό που πέφτει μπορεί να επηρεάζει τη ροή του αέρα. Η θεωρία τους ήταν ότι η καθοδική στήλη νερού λειτουργούσε κάπως σαν σύριγγα, σπρώχνοντας τον αέρα μέσα από το φρεάτιο καθώς έπεφτε.
Η ιδέα ήταν ενδιαφέρουσα, αλλά χρειαζόταν επιστημονική επιβεβαίωση. Στην επιστημονική βιβλιογραφία βρήκαν αναφορές που περιέγραφαν ένα παρόμοιο φαινόμενο σε μεγάλα δημοτικά συστήματα αποχέτευσης. Αυτές οι μελέτες περιελάμβαναν εξισώσεις ρευστοδυναμικής που εξηγούσαν πώς το κινούμενο νερό θα μπορούσε να επηρεάσει την κίνηση του αέρα σε περιορισμένους χώρους. Τα αποτελέσματα ταίριαζαν απόλυτα με αυτά που είχαν παρατηρήσει οι μηχανικοί υπόγεια.
Επιπτώσεις για τον αερισμό και την ασφάλεια του ορυχείου
Τα ευρήματα εκτείνονται πέρα από τις έντονες βροχοπτώσεις και θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις για τις υπόγειες εργασίες σε όλο τον κόσμο. Εάν υπάρξει ποτέ πυρκαγιά, οι μηχανικοί εξόρυξης μερικές φορές θα ανοίξουν μια βαλβίδα στην κορυφή και απλώς θα ρίξουν νερό κάτω από το φρεάτιο. Το να γνωρίζουν ότι αυτό μπορεί να αλλάξει τη ροή του αέρα είναι κρίσιμη πληροφορία για όλους. Χάρη σε αυτή την εργασία, μπορούν πλέον οι επιστήμονες να είναι πολύ μπροστά από τα προβλήματα ροής αέρα, να προβλέψουν τι θα συμβεί και να διαμορφώσουν τα χειριστήρια εξαερισμού με τον σωστό τρόπο στις υπόγειες εγκαταστάσεις.
photo:AΠΕ-ΜΠΕ-EPA-EPA
