Экспериментальное определение количества воздуха, необходимого для проветривания рудника по фактору разбавления выбросов загрязняющих веществ от машин с двигателями внутреннего сгорания

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-6-173-180

С.Г. Гендлер¹, А.С. Серёгин^{1, 2}, И.Р. Фазылов¹, П.А. Белехов¹, М.А. Подрезова¹
¹Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
²ООО «НПИ «Недра», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Горная Промышленность №6/ 2025 стр. 173-180

Резюме: Натурные исследования были осуществлены при различных режимах работы двигателей внутреннего сгорания для парка машин, эксплуатируемых на руднике. Отдельное внимание было уделено определению компонентного состава рудничной атмосферы в рабочих зонах машин с двигателями внутреннего сгорания, а также анализу эффективности разбавления выхлопных газов свежей вентиляционной струей, подаваемой в рабочие зоны. На основании натурных и теоретических исследований осуществлён анализ количества воздуха, необходимого для обеспечения нормативных параметров рудничного воздуха, отвечающих требованиям правил безопасности. Результаты проведённых расчетов позволили определить для каждого типа самоходного дизельного оборудования, входящего в состав подземного машинного парка подземного рудника, требуемые удельные показатели расхода свежего воздуха, необходимого для подачи в горные выработки с эксплуатируемыми в них машинами с двигателями внутреннего сгорания для того, чтобы не допускать превышений уровней предельно допустимых концентраций компонентов выхлопных газов в горных выработках и на рабочих местах.

Ключевые слова: загрязнение подземных горных выработок, выхлопные газы, дизельный двигатель внутреннего сгорания, проветривание горных выработок

Для цитирования: Гендлер С.Г., Серёгин А.С., Фазылов И.Р., Белехов П.А., Подрезова М.А. Экспериментальное определение количества воздуха, необходимого для проветривания рудника по фактору разбавления выбросов загрязняющих веществ от машин с двигателями внутреннего сгорания. Горная промышленность. 2025;(6):173–180. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-6-173-180

Информация о статье

Поступила в редакцию: 30.08.2025

Поступила после рецензирования: 23.10.2025

Принята к публикации: 24.10.2025

Информация об авторах

Гендлер Семён Григорьевич – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой безопасности производств Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-7721-7246; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Серёгин Александр Сергеевич – кандидат технических наук, доцент, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; заместитель директора ООО «НПИ «Недра», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-2897-8604; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Фазылов Ильдар Робертович – ассистент, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-7975-9471; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Белехов Павел Александрович – аспирант, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Подрезова Мария Андреевна – аспирант, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0009-0007-7009-0194

Список литературы

1. Родионов В.А., Карпов Г.Н., Лейсле А.В. Методологический подход к оценке взрывопожароопасных свойств сульфидсодержащих полиметаллических руд. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022.;(6-1):198–213. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_61_0_198

2. Коршунов Г.И., Никулин А.Н., Красноухова Д.Ю. Разработка рекомендаций по управлению профессиональными рисками работников горнообогатительного комбината. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(9-1):199–214. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_199

3. Chang P., Xu G., Zhou F., Mullins B., Abishek S., Chalmers D. Minimizing DPM pollution in an underground mine by optimizing auxiliary ventilation systems using CFD. Tunnelling and Underground Space Technology. 2019;87:112–121. https://doi.org/10.1016/j.tust.2019.02.014

4. Rudakov M.L., Kolvakh K.A., Derkach I.V. Assessment of environmental and occupational safety in mining industry during underground coal mining. Journal of Environmental Management and Tourism. 2020;11(3):579–588. https://doi.org/10.14505//jemt.v11.3(43).10

5. Жихарев С.Я., Цыганков В.Д., Родионов В.А., Исаевич А.Г. Оптимизация процессов пылеподавления при ведении подземных горных работ на основе данных натурных экспериментов и моделирования в программе ANSYS Fluent. Горный журнал. 2023;(11)70–75. https://doi.org/10.17580/gzh.2023.11.11

6. Лесин А.В., Исаев А.В., Тонконогов Б.П., Дунаев С.В., Куликов А.Б. Математическая модель зависимости динамической вязкости моторных масел от температуры, концентрации сажи и ее морфологии. Тонкие химические технологии. 2024;19(6):485–496. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2024-19-6-485-496

7. Марчук Н.А., Таланова В.А., Куленцан А.Л. Анализ выбросов загрязняющих веществ различными источниками. Modern Science. 2022;(2-1):35–39.

8. Verschaeren R., Verhelst S. Increasing exhaust temperature to enable after-treatment operation on a two-stage turbocharged medium speed marine diesel engine. Energy. 2018;147:681–687. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.01.081

9. Волкодаева М.В., Володина Я.А. Развитие методов пробоотбора при мониторинге атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны предприятий минерально-сырьевого комплекса. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(3):72–82. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_3_0_72

10. Чеботарёв А.Г., Гибадулина И.Ю., Горячев Н.С. Загрязнение рудничной атмосферы при использовании самоходного оборудования с дизельным приводом и мероприятия по её нормализации. Горная промышленность. 2019;(2):74–76. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2019-2-144-74-76

11. Романченко С.Б., Нагановский Ю.К., Корнев А.В. Инновационные способы контроля пылевзрывобезопасности горных выработок. Записки Горного института. 2021;252:927–936. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.6.14

12. Muralidharan K., Vasudevan D. Applications of artificial neural networks in prediction of performance, emission and combustion characteristics of variable compression ratio engine fuelled with waste cooking oil biodiesel. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2015;37(3):915–928. https://doi.org/10.1007/s40430-014-0213-4

13. Balasubramanian D., Hoang A.T., Venugopal I.P., Shanmugam A., Gao J., Wongwuttanasatian T. Numerical and experimental evaluation on the pooled effect of waste cooking oil biodiesel/diesel blends and exhaust gas recirculation in a twin-cylinder diesel engine. Fuel. 2021;287:119815. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119815

14. Stoumpos S., Theotokatos G. Multiobjective optimisation of a marine dual fuel engine equipped with exhaust gas recirculation and air bypass systems. Energies. 2020;13(19):5021. https://doi.org/10.3390/en13195021

15. Yi H., Park J., Kim M.S. Characteristics of mine ventilation air flow using both blowing and exhaust ducts at the mining face. Journal of Mechanical Science and Technology. 2020;34(3):1167–1174. https://doi.org/10.1007/s12206-020-0218-0

16. Серегин А.С., Ахтямов К.Д., Фазылов И.Р., Белехов П.А. Влияние расположения вентиляционного трубопровода на эффективность проветривания тупиковой горной выработки при эксплуатации машин с двигателями внутреннего сгорания. Горный журнал. 2025;(5):66–72. https://doi.org/10.17580/gzh.2025.05.09

17. Дашко Р.Э., Романов И.С. Прогнозирование горно-геологических процессов на основе анализа подземного пространства рудника Купол как многокомпонентной системы (Чукотский автономный округ, Анадырский р-н). Записки Горного института. 2021;247:20–32. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.1.3

18. Woo J.R., Choi H., Ahn J. Well-to-wheel analysis of greenhouse gas emissions for electric vehicles based on electricity generation mix: A global perspective. Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2017;51:340–350. https://doi.org/10.1016/j.trd.2017.01.005

19. Bickert S., Kampker A., Greger D. Developments of CO2-emissions and costs for small electric and combustion engine vehicles in Germany. Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2015;36:138–151. https://doi.org/10.1016/j.trd.2015.02.004

20. Davis M.E., Hart J.E., Laden F., Garshick E., Smith T.J. A Retrospective Assessment of Occupational Exposure to Elemental Carbon in the U.S. Trucking Industry. Environmental Health Perspectives. 2011;119(7):997–1002. https://doi.org/10.1289/ehp.1002981

21. Rogers A., Davies B. Diesel particulates – recent progress on an old issue. The Annals of Occupational Hygiene. 2005;49(6):453–456. https://doi.org/10.1093/annhyg/mei020

22. Borak J., Bunn W.B., Chase G.R., Hall T.A., Head H.J., Hesterberg T.W. et al. Comments on the diesel exhaust in miners study. The Annals of Occupational Hygiene. 2011;55(3):339–342, https://doi.org/10.1093/annhyg/mer005

23. Park R.M. Risk assessment for conventional diesel exhaust (before 1990) and lung cancer in a cohort of miners. Risk Analysis. 2024;44(6):1413–1429. https://doi.org/10.1111/risa.14231

24. Zeraati-Rezaei S., Alam M.S., Xu H., Beddows D.C., Harrison R.M. Size-resolved physico-chemical characterization of diesel exhaust particles and efficiency of exhaust aftertreatment. Atmospheric Environment. 2020;222:117021. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.117021

25. Накаряков Е.В., Гришин Е.Л. Анализ влияния производственного цикла работы погрузочно-доставочной машины в очистной тупиковой камере на эффективность проветривания. Горное эхо. 2020;(3):120–123. https://doi.org/10.7242/echo.2020.3.23

26. Beloglazov I., Morenov V., Leusheva E. Flow modeling of high-viscosity fluids in pipeline infrastructure of oil and gas enterprises. Egyptian Journal of Petroleum. 2021;30(4):43–51. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2021.11.001

27. Wagner G.R., Michaels D. Invited perspective: Diesel exhaust and lung cancer – delayed findings confirmed, but consequences continue. Environmental Health Perspectives. 2023;131(8):081301. https://doi.org/10.1289/EHP13258

28. Кашников А.В., Круглов Ю.В. Стратегия управления проветриванием рудника в оптимальном режиме с использованием аппарата нечеткой логики. Записки Горного института. 2023;262:594–605. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.75

29. Kuzmin K.A., Kosolapova S.M., Rudko V.A. Investigating the mechanism of action of polymer pour point depressants on cold flow properties of biodiesel fuels. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024;702(Part 1):134971. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.134971

30. Левин Л.Ю., Зайцев А.В., Гришин Е.Л., Семин М.А. Расчет количества воздуха по содержанию кислорода для проветривания рабочих зон при применении машин с двигателями внутреннего сгорания. Безопасность труда в промышленности. 2015;(8):43–46.

31. Benbrahim-Tallaa L., Baan R.A., Grosse Y., Lauby-Secretan B., El Ghissassi F., Bouvard V. et al. Carcinogenicity of diesel-engine and gasoline-engine exhausts and some nitroarenes. The Lancet Oncology. 2012;13(7):663–664. https://doi.org/10.1016/s1470-2045(12)70280-2

32. Кречманн Ю., Плиен М., Нгуен Т.Х.Н., Рудаков М.Л. Эффективное наращивание потенциала в горном деле за счет обучения, расширяющего возможности в области управления охраной труда. Записки Горного института. 2020;242:248– 256. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.2.248

33. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Сгорание и тепловыделение в дизеле, работающем на смесевом спиртовом топливе. Двигателестроение. 2019;(2):26–31.

34. Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Коликов К. С. Управление аэрологическими рисками при проектировании, эксплуатации, ликвидации и консервации угольных шахт. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(6):85–94. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-6-0-85-94

35. Чеботарёв А.Г., Гибадулина И.Ю., Горячев Н.С. Гигиеническая оценка физико-химических свойств рудничного аэрозоля. Профессиональная патология горнорабочих, обслуживающих самоходное дизельное оборудование. Горная промышленность. 2020;(2):130–135. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-2-130-135

36. Новиков А.В., Паневников К.В., Писарев И.В. Правила безопасности в угольных шахтах. Горная промышленность. 2019;(2):42–46. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2019-2-144-42-46