Исследования нестационарных процессов газовыделения в тупиковых комбайновых выработках калийных рудников

Средствами натурного эксперимента изучена временная динамика газовой обстановки в различных точках тупиковых комбайновых выработок калийных рудников. Натурные исследования включали непрерывные динамические измерения при различных режимах работы горно выемочного и вентиляционного оборудования. Измерения проводились в 3 разных сечениях выработки (микрозоны): 1 – зона дыхания машиниста комбайна, 2 – зона основного потока, выносящего загрязненный воздух из призабойной зоны (середина камеры), 3 – устье выработки (классическое место контроля за проветриванием тупиковой выработки). Динамические измерения ядовитых и горючих газов проведены на 11 комбайновых комплексах рудников Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей. Результаты измерений показывают, что полученные временные зависимости концентрации газовыделения при переменных режимах работы комбайнового комплекса имеют экспоненциальный характер. Кроме того, при увеличении производительности комбайна в 3 раза (с 1 до 3 т/мин) концентрация газа возрастает в 5–6 раз. Данный факт позволит обоснованно определять требуемое количество воздуха для проветривания призабойного пространства в условиях переменного по времени газовыделения. Полученные сведения о нестационарности аэрологических процессов в тупиковых выработках калийных рудников позволят в будущем разработать алгоритм динамического управления проветриванием в забое для системы мониторинга и управления проветриванием на уровне отдельных рабочих зон. 

Мальцев С. В., Файнбург Г. З., Семин М. А., Козунин И. И. Исследования нестационарных процессов газовыделения в тупиковых комбайновых выработках калийных рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 6. – С. 5–19. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_6_0_5.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (рег. Номер НИОКТР 126012716039 2).

Мальцев Станислав Владимирович¹ — канд. техн. наук, зав. сектором, e-mail: st.v.maltsev@ya.ru, ORCID ID: 0009-0002-9887-1455, 
Файнбург Григорий Захарович¹ — д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, e-mail: faynburg@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-9599-7581,
Семин Михаил Александрович¹ — д-р техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: mishkasemin@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-5200-7931,
Козунин Илья Игоревич¹ — инженер, e-mail: ilya.kozunin@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0000-3118-8956, 
¹ Горный институт УрО РАН.

Козунин И.И., e-mail: ilya.kozunin@yandex.ru.

1. Гришин Е. Л., Зайцев А. В., Кузьминых Е. Г. Обеспечение безопасных условий деятельности сотрудников по фактору вентиляции в подземных рудниках при работе техники, оснащенной двигателями внутреннего сгорания // Недропользование. — 2020. — Т. 20. — № 3. — С. 280—290. DOI: 10.15593/2712 8008/2020.3.8.

2. Комаров В. Б., Килькеев Ш. Х. Рудничная вентиляция. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Недра, 1969. — С. 416.

3. Семин М. А., Гришин Е. Л., Левин Л. Ю., Зайцев А. В. Автоматизированное управление вентиляцией шахт и рудников. Проблемы, современный опыт, направления совершенствования // Записки Горного института. — 2020. — Т. 246. — С. 623—632. DOI: 10.31897/PMI.2020.6.4.

4. Бруев Н. А., Исаевич А. Г., Стариков А. Н. Исследование газовой обстановки в условиях рудника ООО «ЕВРОХИМ–УКК» // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2024. — № 1. — С. 475—483.

5. Стариков А. Н., Мальцев С. В., Суханов А. Е. Влияние сорбционных свойств калийных солей на газовую обстановку в тупиковых горных выработках // Горные науки и технологии. — 2025. — Т. 10. — № 1. — С. 25—33. DOI: 10.17073/2500-0632-2024-01-210.

6. Левин Л. Ю., Дарбинян Т. П., Гришин Е. Л., Шевченко П. Р. Обеспечение аэрологической безопасности при ведении горных работ на рудниках ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель» // Горный журнал. — 2025. — № 6. — С. 92—100. DOI: 10.17580/gzh.2025.06.14.

7. Wallace K., Prosser B., Stinnette J. D. The practice of mine ventilation engineering // International Journal of Mining Science and Technology. 2015, vol. 25, no. 2, pp. 165—169. DOI: 10.1016/j.ijmst.2015.02.002.

8. Branny M., Jaszczur M., Wodziak W., Szmyd J. Experimental and numerical analysis of air flow in a dead-end channel // Journal of Physics: Conference Series. 2016, vol. 745, no. 3, article 032073. DOI: 10.1088/1742-6596/745/3/032073.

9. Файнбург Г. З. Цифровизация процессов проветривания калийных рудников: монография. — Пермь-Екатеринбург, 2020. — 422 с.

10. Пучков Л. А., Каледина Н. О. Динамика метана в выработанных пространствах угольных шахт. — М.: МГГУ, 1995. — 313 с.

11. Пучков Л. А., Каледина Н. О. Влияние режима проветривания на распределение метана в выработанном пространстве // Известия вузов. Горный журнал. — 1980. — № 10. — С. 46—49.

12. Кашников А. В., Круглов Ю. В. Стратегия управления проветриванием рудника в оптимальном режиме с использованием аппарата нечеткой логики // Записки Горного института. — 2023. — Т. 262. — С. 595—606. DOI: 10.31897/PMI.2023.262.12.

13. Ольховский Д. В., Паршаков О. С., Бублик С. Исследование динамики газовой обстановки подземных выработок после проведения взрывных работ // Горные науки и технологии. — 2023. — Т. 8. — № 1. — С. 47—58. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-08-86.

14. Кузнецов А. И., Кормщиков Д. С., Князев Н. А. Практический опыт курсовой навигации проходческо-очистного комбайна на калийном месторождении // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2024. — № 4. — С. 685—699. 

15. Земсков А. Н., Николаев А. В., Лискова М. Ю. Актуальные вопросы изучения газоносности соляных пород по ядовитым газам // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2023. — № 4. — С. 639—648.

16. Андрейко С. С., Иванов О. В., Лялина Т. А., Нестеров Е. А. Газоносность по свободным газам пород сильвинитовой и сильвинито-карналлитовой зон Верхнекамского месторождения // Горная промышленность. — 2021. — № 4. — С. 125—133. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-4-125-133.

17. Лыхин П. А. Теория и практика добычи руды комбайновым комплексом. — Пермь, 2000. — 24 с. 

18. Стариков А. Н., Газизуллин Р. Р. Исследования особенностей газораспределения в атмосфере тупиковых выработок калийного рудника // Горное эхо. — 2024. — № 3 (96). — С. 79—84. DOI: 10.7242/echo.2024.3.13 

19. Соловьев В. А., Аптуков В. Н., Чернопазов Д. С., Секунцо А. И., Русаков М. И., Тарасов В. В., Петрикова В. С. Аспекты повышения эффективности разработки Верхнекамского калийного месторождения. — Новосибирск: Наука, 2019. — 182 с.

20. Андрейко С. С., Лялина Т. А. Исследования газовыделений из геологоразведочных скважин на Верхнекамском месторождении калийных солей // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2017. — № 2. — С. 33—38.

21. Levin L., Semin M., Maltsev S., Luzin R., Sukhanov A. Numerical analysis of the impact of variable borer miner operating modes on the microclimate in potash mine working areas // Computation. 2025, vol. 13, no. 4, article 85. DOI: 10.3390/computation13040085.