Some approaches to improve the ventilation system in underground potash mines
Authors:   , Bascompta Massanes Marc 
Published: September 2023

Mine ventilation is a crucial factor for the sake of underground operations. Not only does it affect efficiency and effectiveness rates, but it also influence the health and safety of the employees. Despite it is a topic thoroughly analysed, every mine has its particularities and there is not much specific information concerning potash mines currently.
This thesis investigates the main characteristics of the ventilation system in two potash mines, using a room and pillar method, with the idea to analyse their specific behaviour in terms of airway particularities, heat exchange and gas concentrations. Data regarding subsurface ventilation conditions have been collected from 2008 to 2015.
First, it has been necessary to create a system able to manage such quantity of different parameters related to ventilation and obtain results from short to long term. For this purpose, it has been used a geographical information system (GIS), being able to model the behaviour of the environmental conditions as well as establish a methodology for other types of mines or underground infrastructures. This system has allowed to determine the weaknesses of the ventilation systems and where the investigations regarding efficiency and health and safety should be focused on. Part of the data managed by the GIS has been used to determine the friction factors of the airways and heat inputs of both mines.
The airways of the cases studied have a particular roughness due to the exploitation method and intrinsic characteristics of evaporitic minerals. The results achieved have given standard friction factors in potash mining applicable to other similar mines for modelling the ventilation system and know the airflow behaviour.
The investigations have also been focused on calculating the heat load of the system and proposing some approaches to reduce temperatures and gas concentrations in underground environments. Based on the friction factor results and the GIS created, the characteristic heat factors in the case study have been determined as well as the different heat inputs, comparing the variation in heat generation using diesel and electrical equipment. The outcomes display an important reduction in heat generation and subsequently a potential increasing improvement in the workplace conditions.
La ventilación es un factor clave en la viabilidad de una mina subterránea, ya que no sólo afecta la eficiencia y efectividad de los trabajadores, sino que las condiciones ambientales que derivan del sistema de ventilación también tienen incidencia en la salud de los trabajadores. A pesar de que la ventilación es un tema recurrente en el ámbito de la minería, existiendo una gran cantidad de estudios y artículos científicos, no hay mucha información referente a las particularidades de la minería potásica. En este tesis se han estudiado las principales características del sistema de ventilación en dos minas que explotan potasa mediante un sistema de cámaras y pilares, con la idea de analizar sus especificidades. Especialmente en lo que se refiere a los conductos de ventilación, intercambio de calor y concentraciones de los contaminantes ambientales. Para este propósito se han utilizado datos recogidos entre 2008 y 2015. Inicialmente, se ha creado un sistema capaz de manejar la gran cantidad de datos obtenidos a lo largo de los años. Utilizando un sistema de información geográfica para este propósito. Este sistema permite hacer una gestión de los parámetros relacionados con la ventilación a largo plazo y extraer conclusiones. Pudiendo determinar las debilidades del sistema de ventilación y donde deberían aplicarse medidas correctoras para mejorar las condiciones ambientales de la mina. Parte de los datos almacenados han sido usados para determinar los factores de fricción y aportes de calor en las dos minas. Las galerías en los casos estudiados presentan una rugosidad particular debido al método de explotación usado y las características intrínsecas del yacimiento. Obteniendo unos factores de fricción que se pueden extrapolar en la modelización de otras explotaciones potásicas que usen un sistema de explotación similar. Otro foco de atención ha sido la determinación de las fuentes de calor que afectan a la ventilación, proponiendo varios enfoques para reducir la temperatura equivalente y el nivel de contaminantes en ambientes subterráneos. Se han analizado y comparado las variaciones que se generarían usando maquinaria diésel o equipos eléctricos. Los resultados muestran una reducción considerable en la generación de calor y contaminantes. Consiguiendo una mejora en las condiciones de trabajo y el rendimiento de los trabajadores