Исследование особенностей газораспределения в рабочих зонах рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей для совершенствования методики отбора проб рудничного воздуха

Разработка калийных месторождений подземным способом осложняется выделением природных и наличием техногенных газов, влияющих на безопасность в подземных горных выработках. Для сохранения безопасных условий в рабочих зонах калийных рудников необходимо непрерывно обеспечивать их полноценное проветривание. Пробы рудничного воздуха, отобранные при проведении газовых съемок на рудниках Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей, помогают определить необходимое количество воздуха для эффективной вентиляции рабочих зон. С ростом объемов добычи полезного ископаемого условия труда в рабочих зонах ухудшаются. Увеличение протяженности выработок и объема выработанного пространства приводит к неравномерному распределению и менее интенсивному выносу газовых примесей из рабочей зоны. Это значительно усложняет контроль газовой среды и вызывает необходимость непрерывного совершенствования существующих методов контроля за состоянием рудничной атмосферы. Выполнен анализ действующих подходов к контролю рудничной атмосферы и определены недостатки применяемых способов отбора проб рудничного воздуха. В рамках исследования проведены необходимые лабораторные и шахтные эксперименты, результаты которых позволили разработать методику отбора проб для оценки концентраций газообразных примесей в воздушной среде рабочих зон рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей. Предлагаемый подход учитывает выявленные недостатки, особенности распределения газовых примесей и происходящие физико-химические процессы в пределах рабочих зон.

Стариков А.Н., Левин Л.Ю., Мальцев С.В. Исследование особенностей газораспределения в рабочих зонах рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей для совершенствования методики отбора проб рудничного воздуха // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 2. – С. 68–85. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_2_0_68.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания (рег. номер НИОКТР: 124020500030-7).

Стариков Алексей Николаевич¹ — инженер, e-mail: starikov4488@mail.ru, 
Левин Лев Юрьевич¹ — член-корреспондент РАН, д-р техн. наук, заведующий отделом, e-mail: aerolog_lev@mail.ru,
Мальцев Станислав Владимирович¹ — канд. техн. наук, заведующий сектором, e-mail: stasmalcev32@gmail.com, 
¹ Горный институт Уральского отделения РАН — филиал Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения РАН (ГИ УрО РАН).

Стариков А.Н., e-mail: starikov4488@mail.ru.

1. 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.

2. Seifi C., Schulze M., Zimmermann J. Solution procedures for block selection and sequencing in flat-bedded potash underground mines // OR spectrum. 2021, vol. 43, no. 2, pp. 409—440. DOI: 10.1007/s00291-021-00618-z.

3. Бутузов Д. М. Компонентный состав свободных газов соляных пород Верхнекамского месторождения калийных солей // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. — 2016. — № 1. — С. 238—240.

4. Кузьминых Е. Г., Левин Л. Ю., Мальцев С. В. Распределение продуктов выхлопных газов техники с двигателями внутреннего сгорания в шахтной вентиляционной сети // Горное эхо. — 2023. — № 2. — С. 96—103. DOI: 10.7242/ echo.2023.2.17.

5. Левин Л. Ю., Суханов А. Е., Исаевич А. Г. Увеличение энергоэффективности систем вентиляции калийных рудников путем реализации последовательного проветривания камер служебного назначения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 4. — С. 93—106. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_93.

6. Трушкова Н. А., Бублик С. А. Расчет распространения газовых примесей в горных выработках на основе модели конвективно-диффузионного переноса // Горное эхо. — 2021. — № 3. — С. 110—117. DOI: 10.7242/echo.2021.3.20.

7. Качурин Н. М., Мохначук И. И., Поздеев А. А. Математические модели аэрогазодинамических процессов на очистных участках шахт и рудников // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. — 2013. — № 1. — С. 267—276.

8. Zimmer M., Strauch B., Zirkler A., Niedermann S., Vieth-Hillebrand A. Origin and evolution of gas in salt beds of a potash mine // Advances in Geosciences. 2020, vol. 54, pp. 15—21. DOI: 10.5194/adgeo-54-15-2020.

9. Качурин Н. М., Поздеев А. А., Стась Г. В., Власов Д. В. Поглощение кислорода поверхностями обнажения горного массива в очистных камерах рудников // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2012. — № 8. — С. 301—307. 

10. Feng Du, Kai Wang, Xiang Zhang, Chengpeng Xin, Longyong Shu, Gongda Wang Experimental study of coal—gas outburst: Insights from coal—rock structure, gas pressure and adsorptivity // Natural Resources Research. 2020, vol. 29, pp. 2481—2493. DOI: 10.1007/s11053-020-09621-7.

11. Warren-Monday J. Gases in evaporites: Part 1 — Rockbursts and gassy outbursts / Salty Matt. 2016, pp. 1—10. DOI: 10.1007/s00603-022-02955-z.

12. Суханов А. Е., Бруев Н. А., Газизуллин Р. Р., Стариков А. Н. Исследование сорбционных свойств солей на примере газов, содержащихся в атмосфере калийных рудников // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2023. — № 1. — С. 495—507.

13. 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.

14. Манжос Ю. В., Ошовский В. В., Ашихмин В. Д., Чикунов А. В. К определению объема утечек воздуха в гибких вентиляционных трубопроводах // Проблемы горного давления. — 2015. — № 1. — С. 69—81.

15. Стариков А. Н., Мальцев С. В., Исаевич А. Г. Совершенствование подхода к определению относительной газообильности рабочих зон рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 9. — С. 99—113. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_9_0_99.

16. Hardcastle S. G., Kocsis C. K. The ventilation challenge—A Canadian perspective on maintaining a good working environment in deep mines / Proceedings of the First International Seminar on Deep and High Stress Mining, Australian Centre for Geomechanics, Perth, Western Australia, 2002, pp. 4—9. DOI: 10.36487/ACG_rep/1410_0.3.

17. Chandra N., Patra P. K., Bisht J. S., Ito A., Umezawa T., Saigusa N. Emissions from the oil and gas sectors, coal mining and ruminant farming drive methane growth over the past three decades // Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II. 2021, vol. 99, no. 2, pp. 309—337. DOI: 10.2151/jmsj.2021-015.

18. Luo G. Calculation of required air volume and verification of ventilation capacity for mines // Frontiers in Computing and Intelligent Systems. 2023, vol. 4, no. 2, pp. 119—123. DOI: 10.54097/fcis.v4i2.10368.

19. Kholod N., Evans M., Pilcher R. C., Roshchanka V., Ruiz F., Coté M., Collings R. Global methane emissions from coal mining continue growing even with declining coal production // Journal of Cleaner Production. 2020, vol. 256, article 120489. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120489.

20. Черный К. А., Файнбург Г. З. Использование сильвинита Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей для повышения качества воздушной среды и уровня ее ионизации // Недропользование. — 2016. — Т. 15. — № 19. — С. 185—192.