Вентиляция шахт и подземных рудников необходима для безопасного и эффективного ведения горных работ. Её задача не ограничивается подачей свежего воздуха под землю. Система должна распределять воздух по рабочим зонам, разбавлять и удалять вредные газы, снижать концентрацию пыли и твёрдых частиц дизельного выхлопа (DPM), отводить тепло с глубоких горизонтов и поддерживать устойчивые условия работы.[3][4][8]
На многих предприятиях вентиляция также является крупным потребителем электроэнергии. Энергозатраты зависят от требуемого расхода воздуха, сопротивления сети, утечек и режима работы вентиляторов. Поэтому эффективность следует оценивать для всей системы, а не только для отдельного агрегата. Долю вентиляции в общем энергопотреблении и возможную экономию необходимо определять по данным конкретной шахты или рудника, без переноса единого процента на все объекты.[5][8]
Что такое вентиляция шахт и рудников?
Вентиляция шахт и рудников — это организованное движение воздуха по подземным горным выработкам для поддержания допустимого состава рудничной атмосферы и условий труда. Свежая струя должна поступать к проходческим и очистным забоям, производственным участкам и другим рабочим зонам. Загрязнённый воздух отводится по выработкам с исходящей струёй. Помимо обеспечения людей воздухом для дыхания, проветривание участвует в контроле метана, пыли, дизельных выбросов и теплового режима; газовые риски учитываются в соответствии с условиями месторождения.[6][8]
Рисунок 1. Упрощённая схема проветривания шахты при всасывающем способе: свежий воздух распределяется по горным выработкам, а исходящая струя удаляется на поверхность вентилятором главного проветривания. Схема иллюстративная и не отражает все возможные варианты организации вентиляции.
Следовательно, проветривание — это комплексная инженерная задача, а не выбор одного вентилятора. Расход воздуха, схема воздухоподающих и вентиляционных выработок, аэродинамическое сопротивление, утечки, измерения и режим горных работ совместно определяют эффективность вентиляционной сети.[5][8]
Основные проблемы вентиляции при подземной добыче
Высокое энергопотребление
Воздух необходимо перемещать по протяжённым выработкам и вентиляционным трубопроводам, преодолевая сопротивление сети. Во многих случаях проблема заключается не только в недостатке воздуха, но и в его нерациональном распределении. Избыточные потери давления, утечки, несбалансированность сети и негибкие режимы работы увеличивают потребляемую мощность, не улучшая проветривание нужных участков.[5][8]
Вредные газы, пыль и дизельные аэрозоли
Горные работы и эксплуатация дизельной техники создают разные источники загрязнения рудничной атмосферы. Исследование НИИ медицины труда имени академика Н. Ф. Измерова показывает, что при работе самоходных дизельных машин рудничный аэрозоль содержит не только минеральные частицы, но и сажу с компонентами выхлопа на её поверхности. Поэтому оценка только общей запылённости не описывает весь состав загрязнений. Минеральная пыль, газообразные примеси и твёрдые частицы дизельного выхлопа требуют согласованного контроля.[3]
Повышенная тепловая нагрузка на глубоких горизонтах
С увеличением глубины возрастает значение теплового режима. Тепло от породного массива и горячих подземных вод может повышать температуру воздуха в выработках. Проветривание позволяет отводить часть тепла, но не всегда заменяет охлаждение. Российские исследования проектирования глубоких рудников отдельно рассматривают влияние температуры пород и давления воздуха; эти факторы необходимо оценивать вместе с параметрами вентиляции.[4]
Развитие горных работ и изменение потребности в воздухе
Потребность в воздухе меняется при проходке новых выработок, перемещении фронта очистных работ, увеличении длины воздушных путей и изменении расположения техники. Постоянные настройки не всегда соответствуют текущему режиму добычи. Проветривание по потребности, также называемое вентиляцией по требованию (VoD), предусматривает изменение подачи и распределения воздуха в зависимости от производственной ситуации и состояния рудничной атмосферы.[5][6]
Практические решения для шахтной вентиляции
Решение по вентиляции должно опираться на реальные условия эксплуатации, а не на универсальную схему. Необходимо оценить требуемый расход воздуха, потери давления и сопротивление сети, движение свежей и исходящей струй, газовые и пылевые риски, глубину, тепловой режим и дальнейшее развитие горных работ. Нормативные документы выбирают для страны размещения и типа предприятия: российские и казахстанские источники указаны ниже, а отдельный источник по угольным шахтам включён в дополнительную литературу.[1][2][4]
Планирование воздухораспределения и снижение потерь давления
Эффективная система начинается с правильного распределения воздуха. Свежая струя должна доходить до действующих забоев, а исходящая — отводиться по предусмотренным выработкам. Контроль сопротивления и утечек уменьшает потери полезного расхода по пути к рабочим зонам. Натурные измерения и модель вентиляционной сети позволяют выявлять проблемные направления и оценивать варианты улучшения воздухораспределения.[5][8]
Контроль газов, пыли и твёрдых частиц дизельного выхлопа
При работе дизельного оборудования и наличии пылевых или газовых источников проветривание должно быть частью комплексной системы снижения воздействия загрязняющих веществ. Свежий воздух подают к местам работы людей и техники, а загрязнённый отводят с исходящей струёй, не допуская его непредусмотренного возврата в рабочие зоны. Эти меры сочетают с обслуживанием машин, очисткой выхлопа, пылеподавлением у источника и контролем воздушной среды. Нормативы для газов и минеральной пыли нельзя механически считать нормативами для DPM.[3][8]
Регулирование теплового режима глубоких выработок
Для глубоких горизонтов необходимо определить участки с повышенной тепловой нагрузкой и проверить, достаточно ли проветривания или требуется дополнительное охлаждение. Оценку проводят совместно с расчётом расхода воздуха и его температурно-влажностных параметров. При этом важно учитывать состояние воздуха на входе: исследование калийных рудников, опубликованное в 2026 году, рассматривает, как суточные колебания наружной температуры изменяются при движении воздуха по воздухоподающим стволам. Данные одного объекта не заменяют тепловой расчёт другого.[4][7]
Проветривание по потребности, мониторинг и управление
VoD связывает подачу воздуха с текущей потребностью, вместо постоянной работы системы в одном режиме. Для этого могут совместно использоваться частотно-регулируемые приводы, вентиляционные регуляторы, контрольные точки и данные о параметрах рудничной атмосферы. Управление должно сохранять требуемое проветривание, в том числе при изменении производственного режима.[5][6][8]
Региональный пример — исследования на рудниках ОАО «Беларуськалий». Работа по руднику 3РУ сопоставляет фактические режимы и расчётное управление вентилятором и регуляторами; отдельное исследование на руднике 4РУ рассматривает динамическое управление по измеряемым параметрам воздушной среды. Это примеры инженерных исследований, а не основание обещать одинаковую экономию для любого предприятия.[5][6]
Компоненты механической вентиляции
Комплексное решение объединяет планирование воздушных потоков, измерения, управление и подбор вентиляционного оборудования. В зависимости от проекта применяются вентиляторы главного проветривания (ВГП), вентиляторы местного проветривания (ВМП) с вентиляционными трубопроводами, контрольные пункты, преобразователи частоты, регуляторы и датчики параметров воздушной среды. ВГП и ВМП являются элементами общей сети и сами по себе не заменяют систему проветривания.[8]
Исходные данные для оценки системы вентиляции
При проектировании новой системы или оценке существующего проветривания полезно подготовить следующие данные:
Требуемый расход воздуха по рабочим зонам.
Расчётные потери давления и аэродинамическое сопротивление сети.
Глубина ведения работ и температурные условия.
Риски, связанные с газами, пылью и твёрдыми частицами дизельного выхлопа.
Схема развития горных работ и направления дальнейшей проходки.
Расположение воздухоподающих выработок и выработок с исходящей струёй.
Количество, расположение и режимы работы дизельного оборудования.
Параметры электроснабжения и требования к управлению.
Достоверные исходные данные позволяют обосновать схему вентиляции и оценить варианты её оптимизации. Решения по расходам воздуха, режимам оборудования и контролю атмосферы необходимо проверять применительно к конкретному предприятию и его условиям эксплуатации.[4][6]
Часто задаваемые вопросы о шахтной вентиляции
Что такое проветривание по потребности в шахтах и рудниках?
Проветривание по потребности, или вентиляция по требованию (VoD), — это управление подачей воздуха с учётом текущих горных работ, работы оборудования и состояния рудничной атмосферы. Система может согласовывать частотное регулирование вентиляторов, положение вентиляционных регуляторов и данные измерений. Снижение энергопотребления допустимо только при сохранении требуемого расхода воздуха и безопасных параметров воздушной среды.[5][6]
Как вентиляция помогает снизить концентрацию твёрдых частиц дизельного выхлопа?
Вентиляция подаёт свежий воздух к местам работы дизельных машин, разбавляет загрязняющие примеси и отводит их с исходящей струёй. Это помогает снизить концентрацию твёрдых частиц дизельного выхлопа (DPM) в рабочих зонах. Проветривание необходимо сочетать с техническим обслуживанием машин, очисткой выхлопа и контролем воздействия загрязняющих веществ; увеличение расхода воздуха не заменяет эти меры.[3][8]
Почему на глубоких шахтах и рудниках важно регулировать тепловой режим?
На большой глубине тепло от окружающего породного массива и горячих подземных вод может увеличивать тепловую нагрузку на горные выработки. Вентиляция отводит часть тепла, но её эффективность зависит от расхода воздуха и его исходных параметров. Если проветривания недостаточно, необходимо оценивать дополнительные меры охлаждения и поддержания допустимого микроклимата.[4][7]
Почему важна энергоэффективность шахтной вентиляции?
Вентиляционные установки могут потреблять значительную часть электроэнергии подземного предприятия. На расход энергии влияют сопротивление сети, утечки воздуха и рабочие режимы вентиляторов. Оптимизация воздухораспределения и согласование работы оборудования с текущей потребностью позволяют уменьшить лишние энергозатраты без снижения безопасности. Фактическую экономию необходимо подтверждать данными конкретного объекта.[5][8]
Заключение
Вентиляция шахт и рудников — комплексная задача, влияющая на безопасность, условия труда и эксплуатационные затраты. Обоснованное решение должно учитывать доставку воздуха к рабочим зонам, потери давления, газы и дизельные аэрозоли, тепловой режим глубоких горизонтов и изменение потребности по мере развития горных работ. Система должна соответствовать не только текущему состоянию предприятия, но и планам его дальнейшего развития.
При проектировании новой вентиляции или оценке существующей сети целесообразно совместно анализировать расход воздуха, сопротивление, тепловые условия и источники загрязнения, а не рассматривать каждый фактор изолированно.
Нужна помощь с проектом подземной вентиляции?
Сообщите требуемый расход воздуха, расчётные потери давления, глубину и условия эксплуатации. Рассмотрение этих данных в комплексе помогает оценить варианты воздухораспределения и подобрать вентиляционное оборудование для вашего проекта.
Источники
Нормативные документы относятся к указанным странам и областям применения. Российские и казахстанские требования не следует объединять в единый норматив; исследования на белорусских рудниках приведены как технические примеры. Перед проектированием необходимо проверить действующие редакции документов и условия конкретного предприятия.
[1] Россия — Ростехнадзор / Официальный интернет-портал правовой информации. Приказ от 08.12.2020 № 505: «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых». Официальная публикация исходного документа. Для практического применения необходимо учитывать изменения и область действия; ссылка на опубликованный в 2026 году изменяющий приказ приведена ниже.
[2] Казахстан — Информационно-правовая система «Әділет». Приказ от 30.12.2014 № 352: Правила обеспечения промышленной безопасности для опасных производственных объектов, ведущих горные и геологоразведочные работы. Национальный нормативный источник по организации горных работ, включая вопросы проветривания и вентиляционных установок. Редакцию и применимость следует проверять по официальной карточке и истории изменений.
[3] Россия — НИИ медицины труда имени академика Н. Ф. Измерова / журнал «Горная промышленность». Гигиеническая оценка физико-химических свойств рудничного аэрозоля. Профессиональная патология горнорабочих, обслуживающих самоходное дизельное оборудование. А. Г. Чеботарёв, И. Ю. Гибадулина, Н. С. Горячев, 2020, № 2, с. 130–135. Исследование состава рудничного аэрозоля при эксплуатации дизельных машин; не устанавливает единый норматив для всех стран.
[4] Россия — Горный институт УрО РАН / «Горный журнал». Особенности проектирования вентиляции и кондиционирования воздуха глубоких рудников. А. В. Зайцев, Л. Ю. Левин, О. С. Паршаков, 2023, № 11, с. 57–63. Аннотация рассматривает влияние температуры породного массива и давления воздуха на проектирование вентиляции глубоких горизонтов.
[5] Беларусь — объект исследования; Россия — авторы — Горный институт УрО РАН / «Записки Горного института». Стратегия управления проветриванием рудника в оптимальном режиме с использованием аппарата нечёткой логики. А. В. Кашников, Ю. В. Круглов, 2023, т. 262, с. 594–605. Работа на материале рудника 3РУ ОАО «Беларуськалий»; фактические данные сопоставляются с моделированием. Результаты не являются гарантией экономии на другом объекте.
[6] Беларусь — объект исследования; Россия — авторы — Горный институт УрО РАН / «Горный информационно-аналитический бюллетень». Определение параметров проветривания рабочей зоны рудника на основе нечёткой логики. А. В. Кашников, Ю. В. Круглов, 2023, № 5, с. 68–82. Исследование динамического управления по измеряемым параметрам воздушной среды с испытаниями на руднике 4РУ ОАО «Беларуськалий».
[7] Россия — Горный институт УрО РАН / «Записки Горного института». Оценка влияния суточных колебаний термодинамических параметров атмосферного воздуха на распределение его температуры в воздухоподающих стволах калийных рудников. М. А. Семин, Е. В. Колесов, Р. Р. Газизуллин, С. В. Мальцев, 2026, т. 277, с. 94–106. Экспериментально-расчётное исследование изменения температуры воздуха в воздухоподающих стволах; не универсальная расчётная методика для любых рудников.
[8] Россия; обзор и исследования систем управления — Горный институт УрО РАН / «Записки Горного института». Автоматизированное управление вентиляцией шахт и рудников. Проблемы, современный опыт, направления совершенствования. М. А. Семин, Е. Л. Гришин, Л. Ю. Левин, А. В. Зайцев, 2020, т. 246, с. 623–632. Рассматривает оптимизацию воздухораспределения и координацию вентиляторов с вентиляционными регуляторами.
Дополнительные материалы
[A] Россия — обновления нормативных документов — Приказ Ростехнадзора от 24.03.2026 № 94. Официальная запись о внесении изменений в приказы по вопросам промышленной безопасности на объектах ведения горных работ. Содержание изменений и даты их применения следует проверять по тексту акта.
[B] Россия — угольные шахты — Приказ Ростехнадзора от 08.12.2020 № 507: «Правила безопасности в угольных шахтах». Отдельный нормативный источник для угольных шахт. Проверяйте применимую редакцию и изменения; ссылка ведёт на исходную официальную публикацию, а не на сводный текст.
[C] Казахстан — проверка редакции — История изменений правил, утверждённых приказом № 352. Официальный раздел «Әділет» для проверки редакций казахстанских правил перед применением к конкретному проекту.
[D] Материалы по теме — Оборудование для вентиляции шахт и рудников. Информация о вентиляционном оборудовании и его подборе для подземных горных работ.
[E] Материалы по теме — Осевые шахтные вентиляторы. Характеристики и области применения осевых вентиляторов для шахтной вентиляции.
