Разработка высокоэффективной фильтрующей полумаски для подземного персонала угольных шахт

М.Л. Рудаков, К.А. Кольвах, А.В. Корнев, И.А. Барабошкин, Ю.С. Олефиренко
Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация Горная Промышленность №4S/ 2026 стр. 69-76

Резюме: Подземная добыча угля сопровождается высоким уровнем воздействия аэрозолей фиброгенного действия на подземный персонал угольных шахт. Следствием высокого уровня воздействия пыли является широкое распространение патологий дыхательной системы у горнорабочих – бронхитов и пневмокониозов. Минимизация воздействия мелкодисперсной пыли на органы дыхания осуществляется путем обеспечения персонала фильтрующими полумасками, эффективность которых достигает 99%. Однако материалы полумасок создают сопротивление дыханию, и работники часто отказываются от их использования. Цель исследования – разработка полумаски, обеспечивающей максимальный уровень защиты органов дыхания при минимальном сопротивлении воздушному потоку. В рамках исследования был осуществлен подбор материалов для трех функциональных слоев: внешнего защитного, основного фильтрующего и внутреннего гигиенического. Внешний фильтрующий слой состоит из полипропиленовой ткани плотностью 35 г/м2, улавливающий крупные частицы пыли (более 40 мкм). Фильтрация воздуха осуществляется за счёт основного высокопрочного слоя на основе мельтблауна, состоящего из ультратонких микроволокон, позволяющих задерживать пылевые частицы крупностью от 0,01 мкм. Внутренний гигиенический слой выполнен из материала спанлейс плотностью 30 г/м2, обладающего высокой способностью к впитыванию образующейся влаги. Дополнительно разработана конструкция фильтрующей полумаски с учётом требований к эргономике и эффективности. Эффективность полумаски подтверждалась проведением лабораторных испытаний на сертифицированном оборудовании. Испытания позволили оценить сопротивление дыханию до и после запыления доломитовой пылью. Преимуществом полумаски является ее низкая масса и себестоимость по отношению к аналогам. Материалы полумаски приятны при контакте с кожей и гипоаллергенны. Ведутся работы по регистрации прав на полумаску и планируются испытания в условиях угольной шахты.

Ключевые слова: угольные шахты, вредные производственные факторы, запыленность, профессиональные заболевания, средства индивидуальной защиты, фильтрующие полумаски, коэффициент проникания, сопротивление воздушному потоку, подмасочное пространство, герметичность прилегания к лицу

Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации FSRW-2026-0003 «Исследование процессов комплексного освоения недр Земли и глубокой переработки георесурсов». В рамках данной научной работы получена заявка на полезную модель №2026112365 от 22.04.2026 г.

Для цитирования: Рудаков М.Л., Кольвах К.А., Корнев А.В., Барабошкин И.А., Олефиренко Ю.С. Разработка высокоэффективной фильтрующей полумаски для подземного персонала угольных шахт. Горная промышленность. 2026;(4S):69–76. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2026-4S-69-76

Информация о статье

Поступила в редакцию: 16.06.2026

Поступила после рецензирования: 29.07.2026

Принята к публикации: 17.08.2026

Информация об авторах

Рудаков Марат Леонидович – доктор технических наук, первый проректор, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-7428-5318; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Кольвах Константин Андреевич – кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности производств, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-0145-9465; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Корнев Антон Владимирович – кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности производств, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-6371-9969; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Барабошкин Илья Андреевич – аспирант кафедры безопасности производств, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0009-0005-1562-9439; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Олефиренко Юлия Сергеевна – студент, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Курилов К.Ю. Роль и будущее угля в мировой структуре энергопотребления. Уголь. 2025;(3):108–113. Режим доступа: https://ugolinfo.ru/artpdf/RU2503108.pdf (дата обращения: 10.03.2026).

2. Матерова Е.С., Аксенова Ж.А., Пастернак С.Н., Жиронкин С.А., Байкова Э.Р., Шарафуллина Р.Р. Влияние показателей угольной промышленности на экономический рост российской экономики. Уголь. 2025;(4):24–30. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2025-4-24-30

3. Новак А.В. Мировой и российский ТЭК в эпоху многополярности: горизонты и итоги 2025 года. Энергетическая политика. 2026;(1):10–17. Режим доступа: https://energy-policy.ru/mirovoj-i-rossijskij-tek-v-epohu-mnogopolyarnostigorizonty-i-itogi-2025-goda/novosti/glavnye-novosti/2026/01/22/ (дата обращения: 10.03.2026).

4. Казанин О.И., Евсюкова А.А. Обоснование технологии проведения спаренных выработок с отработкой межштрековых целиков короткими забоями. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025;(11-1):23–37. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2025/11-1/23.pdf (дата обращения: 17.04.2026).

5. Афанасьев В.Я., Тихонов А.И. Перспективы развития информационных технологий в угольной промышленности. Уголь. 2026;(4):23–29. Режим доступа: https://ugolinfo.ru/index.php?article=202604023 (дата обращения: 17.04.2026).

6. Loginov E.V., Masalskiy S.S., Petrov K.D., Zadorina D.S. Implementation of digital technologies at blending stockpiles in open pit mineral mining. Eurasian Mining. 2025;(2):93–97. https://doi.org/10.17580/em.2025.02.17

7. Гендлер С.Г., Василенко Т.А., Степанцова А.Ю. Экспериментальные исследования параметров массопереноса в каменных углях. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(9-1):135–148. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_135

8. Афанасьев П.И. Методологические основы взрывного разрушения горных пород при разработке месторождений открытым способом. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025;(12):28–41. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2025/12/12_2025_28-41.pdf (дата обращения: 17.04.2026).

9. Глебова Е.В., Волохина А.Т., Вихров А.Е. Оценка эффективности управления культурой производственной безопасности в компаниях ТЭК. Записки Горного института. 2023;259:68–78. https://doi.org/10.31897/PMI.2023.12

10. Жестикова М.Г., Васильченко Е.М., Колмогоров А.Г. Медико-социальная характеристика и результаты реабилитации пострадавших на производстве с тяжелой травмой в Кемеровской области – Кузбассе. Политравма. 2025;(1):25–33. https://doi.org/10.24412/1819-1495-2025-1-25-33

11. Пахомова Ю.А. Современное состояние системы управления охраной труда и промышленной безопасностью на предприятиях горнодобывающей отрасли России. Экономика труда. 2025;12(5):803–824. https://doi.org/10.18334/et.12.5.123067

12. Бухтияров И.В., Зибарев Е.В., Вострикова С.М., Кравченко О.К., Пиктушанская Т.Е., Кузнецова Е.А., Бессонова А.К. Современное состояние условий труда в угольных шахтах России. Медицина труда и промышленная экология. 2023;63(6):348–358. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2023-63-6-348-358

13. Горблянский Ю.Ю., Пиктушанская Т.Е., Панова М.А., Конторович Е.П., Понамарева О.П. Бремя профессиональных заболеваний органов дыхания. Медицина труда и промышленная экология. 2021;61(4):243–252. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2021-61-4-243-252

14. Коршунов Г.И., Каримов А.М., Магомедов Г.С., Тюлькин С.А. Снижение аэротехногенного воздействия респирабельной фракции пыли на персонал карьера при проведении массовых взрывов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(7):132–144. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_7_0_132

15. Строкова В.В., Рязанова А.Ю., Маркова И.Ю., Степаненко М.А., Ишмухаметов Э.М. Оценка эффективности водных пылеподавляющих эмульсий на основе акриловых и алкидных полимеров. Записки Горного института. 2024;270:941–949. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16372 (дата обращения: 17.04.2026).

16. 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

17. Бондарев О.И., Филимонов С.Н., Бугаева М.С., Уланова Е.В., Кизиченко Н.В. Цитологические изменения бронхолёгочного гистиона у шахтёров-угольщиков. Гигиена и санитария. 2024;103(7):680–686. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-7-680-686

18. Shojaee Barjoee S., Rodionov V., Rezaei N. Occupational injuries associated with safety climate among ceramic industry workers in Iran. Scientific Reports. 2025;15:24585. https://doi.org/10.1038/s41598-025-09704-6

19. Бугаева М.С. Бондарев О.И., Казицкая А.С., Михайлова Н.Н. Патогенетические основы системных морфологических проявлений пневмокониоза угольщика (обзор). Здоровье населения и среда обитания. 2024;32(2):66–74. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2024-32-2-66-74

20. Weissman D.N. Progressive massive fibrosis: An overview of the recent literature. Pharmacology & Therapeutics. 2022;240:108232. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2022.108232

21. Сюрин С.А., Кизеев А.Н. Особенности профессиональных заболеваний от воздействия фиброгенных аэрозолей на предприятиях в Арктике. Медицина труда и промышленная экология. 2024;64(1):20–27. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2024-64-1-20-27

22. Ткачев В.В. Оценка риска профессиональных заболеваний пылевой этиологии. В кн.: Измеров Н.Ф., Денисов Э.И. (ред.) Профессиональный риск для здоровья работников. М.: Тровант; 2003. С. 188–198.

23. Ковальский Е.Р., Миронов Н.А., Уразов Д.В., Мусинский Н.А. Оценка возможных способов заложения капитальных выработок на глубоких горизонтах проектируемого калийного рудника Западно-Петриковского месторождения. Устойчивое развитие горных территорий. 2025;17(2):1033–1045. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2025-17-2-1033-1045

24. Hou X., Wei Z., Jiang X., Wei C., Dong L., Li Y. et al. A comprehensive retrospect on the current perspectives and future prospects of pneumoconiosis. Frontiers in Public Health. 2025;12:1435840. https://doi.org/10.3389/fpubh.2024.1435840

25. Зайцева Н.В., Алексеев В.Б., Шур П.З., Кирьянов Д.А., Шляпников Д.М., Чигвинцев В.М. Методическое обеспечение оценки индивидуального риска развития болезней легких, связанных с воздействием пылевого фактора рабочей зоны на основе эволюционных моделей. Анализ риска здоровью. 2014;(2):19–29. https://doi.org/10.21668/health.risk/2014.2.03

26. Рудаков М.Л., Куклин Д.А., Курьеров Н.Н., Дука Н.Е. Экспериментальное изучение звукопоглощающих свойств материалов в целях конструирования средств индивидуальной защиты органа слуха горнорабочих. XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2023;12(3):120–126. Режим доступа: https://vek21.penzgtu.ru/article/462 (дата обращения: 17.04.2026).

27. Halbach J.H., Cala J.M., Paik S.Y., Zalk D.M. Control banding and the global rise of qualitative risk assessment strategies. Current Environmental Health Reports. 2023;10(4):410–416. https://doi.org/10.1007/s40572-023-00416-5

28. Koivisto A.J., Jayjock M., Hämeri K.J., Kulmala M., Sprang P., Yu M. et al. Evaluating the theoretical background of STOFFENMANAGER® and the advanced REACH tool. Annals of Work Exposures and Health. 2022;66(4):520–536. https://doi.org/10.1093/annweh/wxab057

29. Ohlander J., Fuhrimann S., Basinas I., Cherrie J.W., Galea K.S., Povey A.C. et al. Systematic review of methods used to assess exposure to pesticides in occupational epidemiology studies, 1993–2017. Occupational and Environmental Medicine. 2020;77(6):357–367. https://doi.org/10.1136/oemed-2019-105880

30. Сухова А.В., Преображенская Е.А., Лапко И.В. Гигиенический подход к формированию корпоративных программ сохранения здоровья трудоспособного населения. Здравоохранение Российской Федерации. 2024;68(6):518–525. https://doi.org/10.47470/0044-197X-2024-68-6-518-525

31. Гаврилов Д.В., Соболев В.В., Шадрин А.В., Попов В.Б. Актуальность аудита системы управления охраной труда и промышленной безопасностью в угольной промышленности РФ. Уголь. 2024;(10):74–78. Режим доступа: https://ugolinfo.ru/artpdf/RU2410074.pdf (дата обращения: 17.04.2026).

32. Frund Z.N., Oh S.H., Chalikonda S., Angelilli S., Waltenbaugh H. Filtration performance and breathing resistance of elastomeric half mask respirator P100 filter cartridges after repeated and extended use in healthcare settings. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2022;19(4):223–233. https://doi.org/10.1080/15459624.2022.2041649

33. Никулин А.Н., Федорова А.В., Булдакова Е.Г., Епифанцев К.В., Кудинов В.В. Повышение эффективности защитных свойств фильтрующих респираторов за счет их обработки пропитывающими растворами. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(6-1):174–186. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_61_0_174

34. Aqueveque P., Díaz M., Gomez B., Osorio R., Pastene F., Radrigan L., Morales A. Embedded electronic sensor for monitoring of breathing activity, fitting and filter clogging in reusable industrial respirators. Biosensors. 2022;12(11):991. https://doi.org/10.3390/bios12110991

35. Fakherpour A., Jahangiri M., Banaee S. Qualitative fitting characteristics of elastomeric half face-piece respirators using Isoamyl acetate agent. Industrial Health. 2021;59(4):272–282. https://doi.org/10.2486/indhealth.2020-0199