Аэрогазодинамические процессы в породных массивах, горных выработках, выработанных пространствах и обеспечение аэрологической безопасности при подземной добыче полезных ископаемых

Цели: установление новых и уточнение существующих закономерностей фильтрационно-диффузионного движения газов в горных массивах, низкотемпературного окисления полезного ископаемого, конвективно-турбулентной диффузии примесей в вентиляционных струях угольных шахт и рудников и переноса газовых примесей на подработанных территориях после ликвидации шахт для прогнозирования газовых ситуаций и подачи на очистные и подготовительные участки аэрогазодинамически обоснованного количества воздуха, а также разработки геотехнологических решений, обеспечивающих аэрологическую безопасность на всех этапах существования угольных шахт и рудников. Аэрологическая безопасность оценивается на основе ситуационного анализа и прогнозных оценок нестационарных и установившихся полей концентраций газовых компонент рудничной атмосферы. Установлено, что значения содержания метана в шахтной атмосфере представляют собой нестационарные поля, стремящиеся к установившемуся продольному профилю средней концентрации, характеризующему пространственное распределение максимального содержания метана. Выявлены закономерности снижения концентрации кислорода в периоды экстренного газовыделения из выработанных пространств в углекислотообильных шахтах, обусловленного резким снижением статического давления воздуха в шахтах. Установлено, что угольные пласты, вмещающие породы и подземные воды, являются источниками выделения радона в горные выработки шахт, и разработаны математические модели оценки радоновой опасности горных выработок шахт. Предложена принципиальная схема обмена информацией для прогноза последствий, обусловленных аэрогазодинамическими и теплофизическими процессами после ликвидации нерентабельных шахт. Теоретические и практические результаты использованы при выполнении хоздоговорных и госбюджетных НИР в Тульском государственном университете и прошли практическую апробацию в рамках Федеральной целевой программы «Разработка технологии эффективного освоения угольных месторождений роботизированным комплексом с управляемым выпуском подкровельной толщи».