Nature-like solutions to some mining issues

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4-86-90

Читать на русскоя языкеD.I. Borisenko
National Research Centre “Kurchatov Institute”, Moscow, Russian Federation
Russian Mining Industry №4 / 2025 p. 86-90

Abstract: It is possible to compensate for the depletion of uranium and thorium reserves in the explored deposits and storages by extracting them from coal. A critical challenge concerned with the development of such coals is underground (spontaneous) fires in coal seams, since the more uranium is contained in coal, the more such coals are prone to spontaneous combustion. However, using the principles of nature-similarity, these fires can be considered not as a problem, but as a process of increasing the uranium content in the environment. When coal burns, concentration of the radioactive elements in the resulting ash increases. In this regard, fire sources and the most accurate determination of the spatiotemporal position of their boundaries are of interest. The use of acoustic diagnostics seems promising for this purpose. Non-metallic rock bolt supports are proposed to be used to simplify the technology of extracting radioactive elements from the content of fire sources in coal seams. The objective of this paper is to examine coal seam fires not as a problem for the coal industry, but as an opportunity for uranium production.

Keywords: coal, uranium, depletion of reserves, uranium deficit, uranium content in coal, coal seam fires, nature-likeness, acoustic diagnostics, rock bolting, anchor support

Благодарности: The author expresses profound gratitude to the staff of the Kurchatov Institute including V.Yu. Blandinsky, V.M. Vershinin, A.V. Grol, M.V. Kormilitsyn, V.A. Nevinitsa, E.V. Rodionova, P.A. Fomichenko, V.F. Shikalov, and T.D. Shchepetina for valuable advice and providing literature, as well as to M.R. Sarukhanova and M.V. Tsapakina for search and to E.G. Bayrakdar for correction of the manuscript.

For citation: Borisenko D.I. Nature-like solutions to some mining issues. Russian Mining Industry. 2025;(4):86–90. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4-86-90

Article info

Received: 11.05.2025

Revised: 10.06.2025

Accepted: 20.06.2025

Information about the author

Dmitry I. Borisenko – Cand. Sci. (Eng.), Leading Research Associate, National Research Centre “Kurchatov Institute”, Moscow, Russian Federation; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

References

1. Weiss R., Gandolfi S. Nuclear three-body short-range correlations in coordinate space. arXiv:2301.09605. https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.09605

2. Егорова И.В. Перспективы мирового рынка природного урана. Руды и металлы. 2023;(1):6–16. https://doi. org/10.47765/0869-5997-2023-10001 Egorova I.V. Prospects for the natural uranium world market. Ores and Metals. 2023;(1):6–16. (In Russ.) https://doi.org/10.47765/0869-5997-2023-10001

3. Сендеров С.М. Воспроизводство минерально-сырьевой базы ТЭК как важнейшая составляющая обеспечения энергетической безопасности России. В кн.: Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: материалы 96-го заседания Международного научного семинара им. Ю.Н. Руденко, г. Архангельск, 15–19 июля 2024 г. Иркутск: Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН; 2024. С. 40–50.

4. Ибламинов Р.Г. Геолого-промышленные типы месторождений полезных ископаемых. Рудные месторождения. Пермь: ПГНИУ; 2021. 278 с. Режим доступа: https://elis.psu.ru/node/642780 (дата обращения: 21.04.2025).

5. Никитенко С.М., Патраков Ю.Ф., Никитенко М.С., Кизилов С.А., Харлампенкова Ю.А. Геотехнологические перспективы использования радиационных свойств угля и породы. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2021;(6):181–189. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20210617 Nikitenko S.M., Patrakov Y.F., Nikitenko M.S., Kizilov S.A., Kharlampenkova Y.A. Radiation properties of coal and barren rocks: geotechnical applications. Journal of Mining Science. 2021;57(6):1041–1048. https://doi.org/10.1134/S106273912106017X

6. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Уран в углях. Сыктывкар; 2001. 84 с.

7. Сидорова Г.П., Крылов Д.А. Радионуклиды в углях и продуктах их сжигания. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2016;61(2):75–78. Режим доступа: https://medradiol.fmbafmbc.ru/issues?id=328 (дата обращения: 21.04.2025). Sidorova G.P., Krylov D.A. Radioactive elements in coals and their combustion products. Medical Radiology and Radiation Safety. 2016;61(2):75–78. Available at: https://medradiol.fmbafmbc.ru/issues?id=328 (accessed: 21.04.2025).

8. Арбузов С.И., Ильенок С.С., Чекрыжов И.Ю. Радиоактивные элементы (U, TH) в углях Северной Азии. В кн.: Язиков Е.Г. (ред.) Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека: материалы 4-й Международной конференции, г. Томск, 20–24 сент. 2021 г. Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет; 2021. С. 55–62.

9. Борисенко Д.И., Семенов Е.В. Экономический ущерб от подземных пожаров в Китае и России. В кн.: Наука и общество 2019: материалы Национальной научной конференции с международным участием, г. Кърджали (Болгария), 2-3 окт. 2019 г. Кърджали: Издава «РКР Принт» ООД; 2019. Т. 7. С. 495–500.

10. Менделеев Д.И. Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвании и на Кавказе. СПб.: тип. т-ва «Обществ. польза»; 1877. 304 с.

11. Ковальчук М.В., Нарайкин О.С., Яцишина Е.Б. Природоподобные технологии: новые возможности и новые вызовы. Вестник Российской академии наук. 2019;89(5):455–465. https://doi.org/10.31857/S0869-5873895455-465 Kovalchuk M.V., Naraikin O.S., Yatsishina E.B. Nature-like technologies: new opportunities and new challenges. Vestnik Rossiiskoy akademii nauk. 2019;89(5):455–465. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0869-5873895455-465

12. Волков В.Г., Чесноков А.В.; Пономарев-Степной Н.Н. (ред.) Реабилитация радиационного наследия. Научно-технический опыт Курчатовского института. М.: ИздАТ; 2008. 119 с.

13. Новоселов С.В., Попов В.Б., Голик А.С. Оценка риска возникновения эндогенных пожаров в угольных шахтах. Уголь. 2020;(5):21–25. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-5-21-25 Novoselov S.V., Popov V.B., Golik A.S. Risk assessment of endogenous fires in coal mines. Ugol’. 2020;(5):21–25. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-5-21-25

14. Голынская Ф.А. Степень метаморфизма как главный генетический признак самовозгорающихся углей. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013;(7):164–169. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2013/7/164-169-Golinskaya_-_6_str.pdf (дата обращения: 21.04.2025). Golynskaya F.A. Metamorphism intensity as the main genetic trait of self-combustion coal. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2013;(7):164–169. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2013/7/164-169-Golinskaya_-_6_str.pdf (accessed: 21.04.2025).

15. Сидорова Г.П., Маниковский П.М., Якимов А.А., Овчаренко Н.В. Оценка потенциальной опасности углей и отходов их переработки на угольных месторождениях Приаргунской группы Забайкальского края. Горный информационноаналитический бюллетень. 2024;(12):62–77. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2024/12/12_2024_62-77. pdf (дата обращения: 21.04.2025). Sidorova G.P., Manikovskiy P.M., Yakimov A.A., Ovcharenko N.V. Hazard assessment of coals and processing waste in the Argun area in Transbaikalia. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2024;(12):62–77. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2024/12/12_2024_62-77.pdf (accessed: 21.04.2025).

16. Голынская Ф.А. Оценка геологических факторов самовозгорания углей ведущих угольных бассейнов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010;(11):193–203. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2010/11/Golynskaya_11_2010.pdf (дата обращения: 21.04.2025). Golynskaya F.A. The evaluation of coal ignitability factors at the largest coal basins. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2010;(11):193–203. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2010/11/Golynskaya_11_2010.pdf (accessed: 21.04.2025).

17. Крылов Д.А., Сидорова Г.П. Оценка содержания радиоактивных элементов в углях и продуктах их сжигания. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015;(7):369–376. Krylov D.A., Sidorova G.P. Evaluation of the content of radioactive elements in coals and products of combustion. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2015;(7):369–376. (In Russ.)

18. Anghelescu L., Diaconu B.M. Advances in detection and monitoring of coal spontaneous combustion: techniques, challenges, and future directions. Fire. 2024;7(10):354. https://doi.org/10.3390/fire7100354

19. Коршунов Г.И., Мироненкова Н.А., Полещук А.А. Актуальные методы определения очагов самовозгорания на угольных шахтах. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025;(5):169–180. Режим доступа: https://giabonline.ru/files/Data/2025/5/04_2025_169-180.pdf (дата обращения: 21.04.2025). Korshunov G.I., Mironenkova N.A., Poleshchuk A.A. The topical methods of detecting spontaneous combustion sources in coal mines. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2025;(5):169–180. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2025/5/04_2025_169-180.pdf (accessed: 21.04.2025).

20. Борисенко Д.И. Акустический способ диагностики очагов пожаров в угольных пластах. Уголь. 2013;(9):44–45. Borisenko D.I. Acoustic method of the fire centers diagnostics in coal layers. Ugol’. 2013;(9):44–45. (In Russ.)

21. Kong B., Zhong J., Lu W., Hu X., Gao L., Zhuang Z. et al. Progress in the study of acoustic effects and precursor characteristics during spontaneous combustion of coal. Coal Science and Technology. 2025;53(2):211–221. (In Chinese) https://doi.org/10.12438/cst.2024-0157

22. Lee M.R. et al. Vibroseis application becoming world-wide. World Petroleum. 1963;34(3):85.

23. Pietsch K., Slusarczyk R., Dec J. O możliwości lokalizowania stref bezpokładowych przy zastosowaniu sejsmiki węglowej. Zeszyty naukowe politechniki slaskiej. Serie: Gornictwo. 1987;155(1021):157–170.

24. Потапов С.Л. Контроль перемещения фронта горения и состояния кровли при подземном сжигании угля с использованием взрывных сигнализаторов [дис. ... канд. техн. наук]. М.; 1990. 164 с.

25. Гладун Ю.В. Разработка сейсмоакустических методов контроля границ выработанного пространства при подземном сжигании угля [автореф. дис. … канд. техн. наук]. М.; 1990. 19 с.

26. Лебедев В.А., Карабута В.С. Проблемы обеспечения радиационной безопасности в нефтедобывающей промышленности России. Молодой ученый. 2016;(1):257–261. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/105/24728/ (дата обращения: 21.04.2025). Lebedev V.A., Karabuta V.S. Problems of the provision of the radiation safety in the oil industry of Russia. Molodoi Uchenyi. 2016;(1):257–261. (In Russ.) Available at: https://moluch.ru/archive/105/24728/ (accessed: 21.04.2025).