Аэрогазодинамические процессы выделения радона и его переноса вентиляционными потоками воздуха при подземной добыче угля

УДК 622.4

АЭРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВЫДЕЛЕНИЯ РАДОНА И ЕГО ПЕРЕНОСА ВЕНТИЛЯЦИОННЫМИ ПОТОКАМИ ВОЗДУХА ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ

Г.В. Стась

Разработаны математические модели выделения радона и методы расчета количества воздуха, которые были положены в основу алгоритмов и комплекса программных средств, позволяющих автоматизировать процесс решения инженерных задач. Приведены усовершенствованные методики прогноза газовыделений в выработки углекислотообильных шахт и результаты расчетов количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков.

Ключевые слова: радон, математические модели, очистные и подготовительные участки, угольные пласты, вмещающие породы, подземные воды.

Исследования причин по изменению состава рудничной атмосферы, газоносности углей, горных пород и их коллекторских свойств, генезиса газов угольных месторождений, источников газовыделения и их дебита, выполненные в России и за рубежом, показывают, что газовый фактор является одним из важнейших показателей общей безопасности подземных горных работ [1 - 3], и этот показатель должен отражать специфические особенности угольных бассейнов [4 - 6]. До некоторого времени в научных публикациях и действующем «Руководстве по проектированию вентиляции угольных шахт» для Подмосковного угольного бассейна газовые ситуации определялись двумя взаимосвязанными и одновременно протекающими процессами - выделением углекислого газа и поглощением кислорода из шахтного воздуха [7 - 9]. Однако исследования последних лет показали, что в структуре газового баланса шахт необходимо учитывать радон [10 - 11]. Согласно оценкам экспертов ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами распада дает около 50 % эквивалентной дозы облучения. Для радона доказана корреляция между его содержанием в воздухе и заболеванием раком органов дыхания. Впервые такая связь была установлена для горняков урановых шахт Рудных гор в Германии, затем у горняков рудника Ньюфаундленда и рудников Канады [12 - 14].

Вновь обсуждаются перспективы возрождения Подмосковного угольного бассейна, в том числе и возможность строительства угольных шахт [15 - 17]. Поэтому имеющиеся методики расчета количества воздуха для проветривания очистных и подготовительных участков шахт Подмосковного бассейна необходимо уточнить по радоновому фактору. Для этого потребовалось решить следующие задачи.

1. Изучить существующую базу данных по газовым балансам шахт Подмосковного бассейна и провести натурные исследования по выявлению радоновыделений в угольных шахтах.

2. Разработать физические модели и математическое описание миграции радона в угольных пластах, вмещающих породах и подземных водах при подземном способе добычи угля в Подмосковном бассейне.

3. Разработать математические модели конвективной и конвективно-турбулентной диффузии радона в воздухе подготовительных выработок и выработок очистных участков.

4. Усовершенствовать методику прогноза газовыделений и расчета количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков шахт Подмосковного бассейна.

5. Разработать комплекс программных средств, позволяющий автоматизировать процесс решения инженерных задач при использовании усовершенствованных методик прогноза газовыделений в выработки шахт Подмосковного бассейна и расчета количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков.

На газовый состав атмосферы очистных и подготовительных участков шахт Подмосковного бассейна влияют следующие факторы: газовый состав воздуха, подаваемого в лаву, окислительная активность угольного массива, газовыделения из угольного целика и выработанного пространства.

Газообильность горных выработок и интенсивность поглощения кислорода из шахтного воздуха являются результатом нарушения стационарных газовых структур породоугольного массива технологическими воздействиями при подготовке и разработке месторождений. Многочисленные наблюдения показали, что количественные значения газообильности достаточно хорошо коррелируют с горно-геологическими и технологическими факторами. При этом значительная часть элементов подмножества технологических факторов коррелированна с горно-геологическими факторами. В такой ситуации дать однозначный ответ на вопрос о взаимовлиянии этих факторов на результативный признак, которым является газовый состав воздуха, не представляется возможным. Поэтому поиск новых закономерностей газовыделений целесообразно проводить, уточняя решения этого вопроса применительно к постоянно меняющимся условиям разработки угольных пластов.

Анализ схем проветривания очистных участков показал, что в структурном отношении в каждой схеме можно выделить характерные элементы: соединение выработок, расположение выработанного пространства по отношению к горным выработкам, контакт поверхности обнажения разрабатываемого угольного пласта с вентиляционной струей. Статистические оценки основных технологических параметров очистных участков действующих шахт имеют следующие значения:

- длина выемочного столба составляет 500 м;

- длина лавы не превышает 80 м.

Оптимальные технико-экономические показатели находятся в интервалах значений длин столба 900...1100 м и длин лавы 100...110 м.

Газообмен в подготовительных выработках зависит аналогичным образом от указанных структурных элементов схемы движения воздуха, а протяженность выработок определяется размерами выемочного столба.

На территории Подмосковного буроугольного бассейна известны скопления урана, радия и радона. Урановые проявления этого района были обнаружены и первоначально изучались геологами Ферганской экспедиции Всесоюзного института минерального сырья в пятидесятых годах . В семидесятые годы было показано, что, несмотря на достаточно широкое площадное распространение, проявление урановой минерализации в угленосных породах не имеют промышленного значения в связи с малыми мощностями рудных тел и содержанием полезного компонента [18-22]. Природный уран, содержащий, главным образом, два изотопа - 238и

235

(99,3 % общей массы) и и - актиноуран (0,7 %), дает начало вместе с 1Ъ1ТИ трем рядам радиоактивного распада естественных радионуклидов. Основной изотоп урана является альфа-излучателем, но в продуктах его распада имеются короткоживущие бета- и гамма-излучатели. Последние обуславливают 88 % гамма-излучения и могут существовать лишь совместно с радием. Радий может выделяться из урана главным образом в молодых геологических образованиях и при участии восстановительных по урану хлоридных вод. Тогда урановые скопления становятся неравновесными по радию. В закрытых системах полное равновесие между ураном и радием устанавливается через 2,5 млн лет. Тогда по гамма - активности можно точно определять содержание урана и радия. Кларк урана составляет 2,5 г/т, ураноносные породы содержат до 200 г/т, урановые руды в зависимости от технологии их переработки - от 0,005 % до десятков процентов.

Средние содержания урана в поверхностных водах п-10" мг/л. Ра-

235

дий относится к первой категории радиационной опасности, и - ко второй, а 238 и - к пятой. Предельно допустимая удельная активность в воде наиболее долгоживущего изотопа Яа составляет 19,98 Бк/л. Следует подчеркнуть особенность распределения радионуклидов, выявленную на территории Тульской области: скрытый характер не выходящих на дневную поверхность урановых аномалий, присутствие аномалий радона в почвах и подземных водах. В Тульской области, как и в других районах Подмосковного бассейна, повышенная ураноносность, главным образом, связана с угленосными, визейскими отложениями. Здесь могут быть выделены две обстановки аномальных концентраций урана: в кровле, почве или на выклинивании единых углисто-глинистых пачек; в маломощных прослоях углистых терригенных пород, расположенных внутри известняковых

пачек. Первая характерна для ураноносных пород бобриковского и реже тульского горизонтов (яснополянский надгоризонт), вторая - для михайловского, веневского и других горизонтов карбона. В целом, в Подмосковном бассейне известны два мелких месторождения, 18 рудопроявлений и 102 проявления урана. Наиболее крупное Бельцевское месторождение расположено в северо-западной части бассейна на границе Тверской и Смоленской областей.

Для условий Тульской области и Подмосковного угольного бассейна, в целом, наиболее вероятны радоновые воды, связанные с рассеянными и рудничными концентрациями урана в угленосных породах, а также с фосфоритами юры и мела.

Результаты анализов проб из некоторых шахт и каптированных источников приведены в табл. 1.

Таблица 1

Содержание радона в подземных водах _

№ Место отбора пробы Удельная

пробы активность по Кн, Бк/м3

1 Общий водослив шахты Дубовской <100

2 Упинский водоносный горизонт шахты Дубовской, 9,0-103

скважины водопонижения

3 Алексинский водоносный горизонт шахты Дубовской из 2,1-103

скважины водопонижения

4 Упинский водоносный горизонт шахты Рассошинской из 5,0-103

скважины водопонижения

5 Водоприток из ствола шахты Россошинской <100

6 Общий шахтный слив шахты Россошинской 11,0-103

10 Общий водослив шахты Западной 2,07-103

11 Упинский водоносный горизонт скважины водопонижения 1,73-103

шахты Западной

13 Упинский водоносный горизонт скважины водопонижения

карьера г.Богородицка <100

14 Водосток из карьера г.Богородицка с рабочего горизонта 1,95-103

уч.3

15 Позднедевонский водоносный горизонт из скважины питьевого водоснабжения в карьере г.Богородицка <100

16 Упинский водоносный горизонт скважины водопонижения 2,55-103

шахты №77

18 Водослив с рабочего уступа карьера Ушаковский 1,28-103

19 Водослив с отработанного уступа карьера Ушаковский <100

20 Упинский водоносный горизонт скважина водопонижения

шахты Подмосковной <100

22 Общий водослив шахты Бельковская <100

23 Упинский водоносный горизонт скважина водопонижения 22,4-103

шахты Бельковская

24 Общий слив с рабочего горизонта шахты Прогресс <100

Из данных табл. 1 можно сделать вывод, что в ряде случаев концентрации радона превышают предельно допустимые содержания во многие десятки раз. Особенно высокие его концентрации, превышающие п-104 Бк/м3, следует отметить в воде упинского горизонта из скважины водопонижения шахты Бельковская (проба 23) и общем сливе шахты «Россошинской» (проба 6).

Оценка выбросов радона в шахтную атмосферу из подземных вод на основе результатов исследований показала, что на общем водосливе шахт содержание радона в воде, как правило, менее 100 Бк/м3, а в подземных водах, поступающих в дренажную систему очистных и подготовительных участков, концентрация радона изменяется от 1700 до 22000 Бк/м3. Следовательно, шахтные воды будут являться источником радоновыделений в вентиляционные, воздушные потоки. В процессе дегазации подземных вод, содержащих радон, происходит выделение этого газа в шахтный воздух или непосредственно в приземный слой атмосферы.

В мае 2005 г. авторами проводилось опробование отвалов на содержание урана в зольном остатке угля. Целью экспериментов являлось выявление урана в отвалах. Результаты радиометрических анализов проб приведены в табл. 2.

Таблица 2

Содержание урана в отвалах_

Металлы, мг/кг Ликвидированные шахты Богородицкого района Тульской области

Ш 59 Ш 59 Ш 71 Ш 71

и 3,7 3,9 4,1 4,0

8г 28,3 50,7 81,8 89,6

Со 1,2 8,3 0 2,1

рН 3,7 5,1 4,2 4,0

Из табл. 2 следует, что фоновая концентрация урана в отвалах превышает в два раза фоновую концентрацию в почве, которая составляет 2 мг/кг (результаты замеров). Это подтверждает, что разрабатываемый угольный пласт будет являться источником выделения радона при разработке угольных месторождений Подмосковного бассейна.

Большинство рудопроявлений урана расположено на флангах или за пределами эксплуатируемых угольных месторождений. Однако часть ураноносных пород могла вовлекаться в добычу.

Учитывая особенности диффузионного процесса вертикальной диффузии радона, можно считать этот процесс установившимся, тогда переходя к удельной активности газовых смесей, вертикальное распределе-

ние радона во вмещающих породах можно описать следующим уравнением:

В

б 2 АВП а АКп

Кп

б2 2

Х АВП

Кп Кп

0,

лВП

где АКП - удельная активность по радону газовой смеси во вмещающих породах; XКп - эффективная константа скорости процессов сорбции и радиоактивного распада радона.

Граничные условия для вертикальной миграции имеют вид

-В

аА

ВП Кп

Кп

J

ВП Кп

сотг, Нш АКПП ф да

г=0

ВП

где JRп - интенсивность образования радона в надрабатываемом урановом месторождении.

Решение уравнения (1) для условий (2) можно записать следующим образом:

ВП

АВП (г) =

0,5 J

Кп

ТВ

КпХ Кп

ехр

IX

- г

Кп

В

Кп

Дифференцируя зависимость (3) в точке г = И, где И - расстояние от урановой залежи до почвы рассматриваемой выработки, найдем абсолютное радоновыделение из надрабатываемого уранового месторождения

i вп .

Кп

ТВП = тВП С ехр

1Кп Кп °ум еХР

-Н

IX

Кп

В

Кп

Разработана программа ЯпУР для вычислительных экспериментов с использованием стандартного пакета МЛТНЕМЛТ1СЛ 2.2. Пример и результаты использования программы представлены на рис. 1.

Анализируя профили диффузионного потока радона во вмещающих породах, следует отметить высокий темп снижения скорости миграции радона при уменьшении величины коэффициента эффективной диффузии. Разумеется, что такие результаты вычислений совпадают с данными натурных наблюдений по другим газам, например, по метану, поступающему из подрабатываемых угольных пластов. Такое косвенное подтверждение адекватности разработанной математической модели можно считать в данном случае приемлемым, так как в настоящее время нет необходимой эмпирической базы данных.

Источником образования радона в угольных пластах Подмосковного бассейна является рассеянный уран, поэтому источник можно считать равномерно распределенным в плоскости пласта.

I *v Mathematica for Windows [Rnvp]

File Edit Cell Graph Action Style Options Window Help ^jffjx]

Postscript 2} \ \ [QMlMMJ LAJ&UB12I U ИНШЕ1101П1 na

1,.,., J.,.,. J2,.,., J.,.,. J3,.,.,.!.,.,.,.^,.,.,.!.,.,.,.^,.,., .i.....i<?,...i,.,.,. 17....Ч,,

i_ _i "I

/п/13/: =

Plot[{f=Екр[-D.l*t], f=EKp[-D.05 *t ],

f=Exp[-G.01*t], f=Exp[-0.005*t], f=Exp[-D.DDl*t]}, {t,0,50J, Frame -> True, FraneLabel -> ( "h ->", "(IRn/JRn)vp ->"}, GridLines -> Automatic]

1363Ё1 OK Bytes Free

Рис. 1. Пример и результаты использования программы ЯнУР для вычислительных экспериментов

Целесообразно рассматривать одномерную стационарную диффузию радона в горные выработки с поверхности обнажения разрабатываемого угольно пласта. Поэтому выделения радона можно описать следующим уравнением:

D

2 УП Rn

d 2 A

Rn

dxz

х АУП + г УП Rn Rn Rn

0,

где Л^П - удельная активность по радону газовой смеси в разрабатываемом угольном пласте; - интенсивность образования радона в разрабатываемом угольном пласте.

Решение уравнения (5) для условий, характеризующих газообмен поверхности обнажения разрабатываемого угольного пласта с воздухом, получим в следующем виде:

АУУП

J

УП Rn

X

Rn

1

exp

-x

'X

Rn

D

Rn

Дифференцируя зависимость (6) в точке х = 0, находим абсолютное радоновыделение из разрабатываемого угольного пласта (I^):

I

УП Rn

J уп S

JRn °ПО,

D

Rn

Vх

Rn

В процессе исследования для вычислительных экспериментов разработана программа КпКР с использованием стандартного пакета МА-ТНЕМАТ1СА 2.2. Пример и результаты использования программы пред-

ставлены АУП(х)= Л

на

УП Ип

рис. 2

(х)Х Кп/^

в виде графиков зависимости величины от координаты х для различных значений

Исследования показали, что радоновыделение из разрабатываемого угольного пласта зависит от диффузионных свойств вещества угля, скорости радиоактивного распада, константы скорости сорбции радона углем и интенсивности образования радона в разрабатываемом угольном пласте. В свою очередь, интенсивность образования радона в угольном пласте зависит от концентрации рассеянного урана, поэтому эта характеристика непосредственно связана с результатами геологического опробования проб угля при разведке месторождения.

Источником радоновыделения из подземных вод Подмосковного бассейна также является рассеянный уран, но сам радон находится в воде в растворенном состоянии. Радоновыделение проявляется как дегазация подземных вод, текущих по дренажным каналам шахты.

Поэтому целесообразно рассматривать одномерную стационарную миграцию радона в горные выработки с поверхности водного потока. Выделения радона с поверхности подземных вод можно описать следующим уравнением:

аА

и-

ПВ Кп

бх

-X АПВ

Кп Кп

ПВ Кп

ПВ ПВ

где АКп - удельная активность подземных вод по радону; ]Кп - интенсив-

ность дегазации радона из подземных вод. Интегрируя это уравнение, получим

А

ПВ Кп

А

ПВ Кп

ехр

^ Кп + КОБ

) ь

и

где А

ПВ Кп

,А

ПВ Кп

- соответственно начальное и конечное значение

удельной активности подземных вод по радону в точках х=0 и х = Ь.

Находим абсолютное радоновыделение из подземных вод (I™), ис

пользуя следующее балансовое соотношение:

I

ПВ Кп

= ( А

ПВ Кп

- А

ПВ Кп

б

где - приток подземных вод на рассматриваемом технологическом объекте.

Объединяя формулу (9) и балансовое соотношение (10), окончательно получим следующее уравнение:

•К

I

ПВ Кп

А

ПВ Кп

б

1

ехр

^ Кп + КОБ,

и

" 5 —----

______ 3 2 . ^

1

О 10 20 30 40 50

х ->

Рис. 2. Графики зависимости отношения величин Аш от расстояния х, м. Значения yjkR„ / DRn соответственно равны: 1 - 0,001; 2 - 0,005; 3 - 0,01; 4 - 0,05; 5 - 0,1

Анализ результатов вычислительных экспериментов показал, что при достаточно больших значениях длины дренажного канала отношение текущего значения радоновыделения из подземной воды к его максимальному значению стремится к единице. Радоновыделение из подземных вод зависит от скорости радиоактивного распада, скорости десорбции радона из воды и средней скорости течения воды в дренажном канале.

Диффузионный перенос радона воздухом в подготовительной выработке происходит в стационарном режиме. Учитывая соотношения поперечных размеров и длины выработки, целесообразно рассматривать одномерную диффузию.

Нестационарная конвективно-турбулентная диффузия радона в подготовительной выработке описывается одномерным уравнением параболического типа. Адаптируя это уравнение к реальным физическим условиям, перенос радона в подготовительной выработке можно описать следующим уравнением:

+

dx2 DT dx DT V Rn,nB T V 7

где Ал,, - удельная активность рудничного воздуха по радону; ипв - средняя скорость воздуха в подготовительной выработке; DT- коэффициент турбулентной диффузии; (S/^ ) - суммарные выделения радона в воздух подготовительной выработки из различных источников.

Граничные условия для подготовительной выработки имеют сле-

дующий вид: ЛКп(0) = 0 чим в следующем виде:

Нш ЛКп ф да

Решение этой краевой задачи полу-

ЛЯп

ПВ

X

Яп

1 - ехр X

_ V

и

ПВ

и

ПВ

2 В

+

X

Яп

т

4Вт В

т

Разработана программа ЛЯпРУ с использованием стандартного пакета МЛТНЕМЛТ1СЛ 2.2. Вычислительные эксперименты проведены для

различных значений в, где в = -и ПВ/2БТ + у и ПВ/ 4БТ + ХК^/БТ . Анализ результатов показывает, что при достаточно больших значениях х величина Л Кп стремится к единице. Удельная активность воздуха в подготовительной выработке зависит от величины абсолютного радоновыделения, скорости радиоактивного распада радона, средней скорости движения воздуха в выработке и коэффициента турбулентной диффузии. Следовательно, зависимость (13) можем использовать для динамического расчета количества воздуха в подготовительной выработке по фактору радоновыделения.

Диффузионный перенос радона воздухом в выработках очистного участка происходит в стационарном режиме. Учитывая соотношения поперечных размеров и суммарной длины выработок, целесообразно рассматривать одномерную конвективную диффузию. В выработках очистного участка средняя скорость движения воздуха достаточно велика, чтобы можно было пренебречь турбулентной диффузией, поэтому в общем виде нестационарная конвективная диффузия радона в выработках очистного участка описывается одномерным уравнением гиперболического типа.

Адаптируя данное уравнение к реальным физическим условиям, перенос радона в выработках очистного участка можно описать следующим уравнением:

ЛЛ

и

ОУ'

Яп

= ХЯпЛЯп + (Х1Яп )О

где иОУ - средняя скорость воздуха в выработках очистного участка; (X1Яп )Оу - суммарные выделения радона в воздух, в выработки очистного

участка из различных источников.

Граничные условия для выработок очистного участка имеют следующий вид: ЛКп(0) = 0, ЛКп(х) = ЛКп. Решение уравнения (14) для данных условий имеет вид

ЛЯп

ОУ

X

Яп

1

ехр

X

Яп

X

V иоу )

Вычислительные эксперименты провели для различных значений ю, где ю = Х^ /иОУ . Анализ результатов показывает, что при больших значе-

ниях х удельная активность воздуха по радону стремится к асимптотическому значению ЛЯпж. Удельная активность воздуха в выработках очистного участка зависит от величины абсолютного радоновыделения, скорости радиоактивного распада радона, средней скорости движения воздуха в забое. Следовательно, зависимость (15) можно использовать для динамического расчета количества воздуха очистного участка по фактору радоно-выделения.

Зависимости (13) и (15) позволяют рассчитать количество воздуха динамическим методом, в соответствии с которым средняя по сечению выработки концентрация радона не должна превышать ПДК.

Таким образом, из решения уравнений (13) и (15) для ЛЯп (х) =ПДК

соответственно при х = ЬПВ и х = (ХЬ)ОУ относительно средней скорости движения воздуха в забое, переходя к объемному расходу воздуха, получим результирующие формулы для расчета количества воздуха по фактору выделения радона:

для подготовительных выработок

уЗП ^Т^ПВ

ОЯП =

Ь

^¡ку

ШЧ^УТ

1п

1 -

Ь Яп ПДК

Яп

№яп )

для очистных участков

оОЧ =

ПВ

Ь ЯпЬОЧ

Ь ЯпЬПВ

вт 1п

Ь Яп ПДКяп

ПВ

1п

№яп )

ОУ

ьЯпПДКЯп - №яп )ОУ

ЗП

где ОЯп - количество воздуха, которое необходимо подавать в подготовительный забой, чтобы концентрация радона на исходящей струе подготовительной выработки не превышала ПДК^; ЬПВ - проектная длина подготовительной выработки; БПв - площадь поперечного сечения подготовительной выработки в свету; кУТ - коэффициент утечек воздуха в вентиляционном трубопроводе; - количество воздуха, которое необходимо подавать в очистной забой, чтобы концентрация радона на исходящей струе очистного участка не превышала ПДК^; ЬОЧ - суммарная проектная длина выемочных штреков и лавы; 8Э - эквивалентная площадь поперечного сечения выработок очистного участка по расходу воздуха.

Разработанные математические модели выделения радона и расчеты количества воздуха были положены в основу алгоритмов и комплекса программных средств, позволяющих автоматизировать процесс решения инженерных задач при использовании усовершенствованных методик про-

гноза газовыделений в выработки шахт Подмосковного бассейна и расчета количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков.

Вычислительные эксперименты, выполненные для среднестатистических значений горно-геологических условий и технологических параметров, показали, что, как правило, фактор выделения радона является превалирующим фактором при стабильно атмосферном давлении. При этом выявлено, что количество воздуха, необходимое для разбавления радона, на 20...30 % превышает количество воздуха, требуемое для разбавления углекислого газа до предельно-допустимого значения.

Список литературы

1. Экологические последствия закрытия угольных шахт Кузбасса по газодинамическому фактору и опасности эндогенных пожаров на отвалах / Н.М. Качурин, С. А. Воробьев, Я.В. Чистяков, Л. Л. Рыбак // Экология и промышленность России. 2015. №4. С. 54-58.

2. Качурин Н. М., Ефимов В. И., Воробьев С. А. Методика прогнозирования экологических последствий подземной добычи угля в России / Горный журнал. 2014. №9. С. 138-142.

3. Evaluating of closed mines mining lease territories environmental safety by gas factor / N.M. Kachurin, V.I. Efimov, S.A. Vorobev, D.N. Shku-ratckiy // Eurasian Mining. 2014. №2. P. 41-44.

4. Scientific and practical results of monitoring of anthropogenic influence on mining-industrial territories environment / N.M. Kachurin, S.A. Vorobev, T.V. Korchagina, R.V. Sidorov // Eurasian Mining. 2014. №2. P. 44-48.

5. Nikolai Kachurin, Vitaly Kоmashchenko, Vladimir Morkun. Environmental monitoring atmosphere of mining territories // Metallurgical and Mining Industry. 2015. No 6. P. 595-598.

6. Kachurin N.M., Vorobev S.A., Vasilev P.V. Generalized mathematical model for gases filtration in coal beds and enclosing strata // Eurasian Mining. 2015. №2.

7. Kachurin N.M., Vorobev S.A., Vasilev P.V. Methane emission from coal bed open surfaces into development workings and production faces by intensive gas-bearing coal extraction // Eurasian Mining. 2015. №2.

8. Аппроксимация аэродинамических характеристик проходческих вентиляторов для автоматизации вентиляционных расчетов / Н.М. Качурин, С. А. Воробьев, А. Д. Левин, П.В. Васильев // Горный журнал. 2015. №12.

9. Перспективы восстановления и комплексного развития Подмосковного буроугольного бассейна / Н.М. Качурин, С. А. Воробьев, П.В. Васильев, С.М. Богданов // Горный журнал. 2016. №2. С. 30-35.

10. Границы применимости линеаризованных уравнений фильтрации газов и прогноз динамики газовыделения из выработанного пространства / Н.М. Качурин, С.А. Воробьев, О.А. Афанасьев, Д.Н. Шкуратский // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 1. С. 152-158.

11. Экологически безопасная геотехнология комплексного освоения ме-сторождений бурого угля / Н.М. Качурин, В.И. Ефимов, В.В. Факторо-вич, Е.К. Мосина // Безопасность труда в промышленности. 2014. №10. С. 65 - 70.

12. Распределение ресурсов на профилактику загрязнения атмосферы горнопромышленного района /Н.М. Качурин, Л. Л. Рыбак, В.И. Ефимов, С.А. Воробьев // Безопасность труда в промышленности. №2. 2015. С. 2427.

13. Оценка предельно допустимых пылегазовых выбросов горных предприятий в атмосферу/ Н.М. Качурин, Л. Л. Рыбак, В.И. Ефимов, С.А. Воробьев // Безопасность труда в промышленности. №3. 2015. С. 36-39.

14. Аэродинамика породных отвалов угольных шахт / Н.М. Качурин, Г.В. Стась, А.Д. Левин, В.Л. Рыбак // Известия Тульского государственного университета. Сер. Науки о Земле. Вып. 1. 2016. С. 23-34.

15. Моделирование режимов работы систем вентиляции подготовительных выработок / Н.М. Качурин, С.А. Воробьев, А.Д. Левин, П.В. Васильев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. Вып. 1. 2016. С. 156-167.

16. Kachurin Nikolai M., Vorobev Sergei A., Bogdanov Sergei M. Evaluating Polluting Atmosphere be Mining Enterprises and Optimizing Prophylactic Measures Resources // 5th International Symposium. Mining and Environmental Protection. Vrdnik. Serbia. 2015. P. 135-140.

17. Environmental Danger of Worked and Liquidated Coal Mines Open Areas / Nikolai M. Kachurin, Sergei A. Vorobev, Dimitriy N. Shkuratckiy, Sergei M. Bogdanov // 5th International Symposium. Mining and Environmental Protection. Vrdnik. Serbia. 2015. P. 141-149.

18. Морозов В.Н., Татаринов В.Н. Геофизические исследования при подземной разработке урановых месторождений // Международная конференция "Горная геофизика-98". С.-Петербург, 1998. С. 163-171.

19. Салтыков Л.Д., Ананьев А.Н., Супонева М.П., Чумаченко А.М. Об эффективности проветривания горных выработок на урановых рудниках. // Безопасность труда в промышленности. №3. 1970. 31 с.

20. Салтыков Л.Д., Шалаев И.Л., Лебедев Ю.А. Радиационная безопасность при разведке и добыче урановых руд. М.: Энергоатомиздат, 1984. 139 с.

21. Павлов И.В., Покровский С.С., Камнев Е.Н. Способы обеспечения радиа-ционной безопасности при разведке и добыче урановых руд. М.: Энергоатомиздат, 1994. 256 с.

22. Павлов И.В., Шалаев И.Л. Защита от радиации при добыче урановых руд // Разработка месторождений твердых полезных ископаемых (Итоги науки и техники). М. ВИНИТИ АН СССР. 1976. Т.14. С. 332-382.

Стась Галина Викторовна, канд. техн. наук, доц., Galina stas@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

AEROGASDYNAMICAL PROCESSES OF RADON EMISSION AND ITS TRANSFER

BY VENTILATION AIR FLOWS DURING UNDERGROUND COAL MINING

G.V. Stas

Mathematical models of emitting radon and methods calculating quantity of air, which using in algorithms and program complex for automating the process of solving engineer problems were elaborated. Improved methods of forecasting gas emission into workings of carbonic acid abundant mines and results of calculating quantity of air for ventilating production and development faces were submitted.

Key words: radon, mathematical model, production and development faces, coal bed, underground water.

Reference

1. Jekologicheskie posledstvija zakrytija ugol'nyh shaht Kuzbassa po gazodinami-cheskomu faktoru i opasnosti jendogennyh pozharov na ot-valah / N.M. Kachurin, S.A. Vo-rob'ev, Ja.V. Chistjakov, L.L. Rybak // Jekologija i promyshlennost' Rossii. 2015. №4. S. 5458.

2. Kachurin N. M., Efimov V. I., Vorob'ev S. A. Metodika pro-gnozirovanija jekolo-gicheskih posledstvij podzemnoj dobychi uglja v Ros-sii // Gornyj zhurnal. 2014. №9. S. 138142.

3. Evaluating of closed mines mining lease territories environmental safety by gas factor / N.M. Kachurin, V.I. Efimov, S.A. Vorobev, D.N. Shkuratckiy // Eurasian Mining. 2014. №2. P. 41-44.

4. Scientific and practical results of monitoring of anthropogenic in-fluence on mining-industrial territories environment / N.M. Kachurin, S.A. Vorobev, T.V. Korchagina, R.V. Sidorov // Eurasian Mining. 2014. №2. P. 44-48.

5. Nikolai Kachurin, Vitaly Komashchenko, Vladimir Morkun. Envi-ronmental monitoring atmosphere of mining territories // Metallurgical and Mining Industry. 2015. No 6. P. 595-598.

6. Kachurin N.M., Vorobev S.A., Vasilev P.V. Generalized mathe-matical model for gases filtration in coal beds and enclosing strata // Eurasian Mining. 2015. №2.

7. Kachurin N.M., Vorobev S.A., Vasilev P.V. Methane emission from coal bed open surfaces into development workings and production fac-es by intensive gas-bearing coal extraction // Eurasian Mining. 2015. №2.

8. Approksimacija ajerodinamicheskih harakteristik prohodche-skih ventiljatorov dlja avtomatizacii ventiljacionnyh raschetov / N.M. Kachurin, S.A. Vorob'ev, A.D. Levin, P.V. Vasil'ev // Gornyj zhurnal. 2015. №12.

9. Perspektivy vosstanovlenija i kompleksnogo razvitija Pod-moskovnogo burou-gol'nogo bassejna / N.M. Kachurin, S.A. Vorob'ev, P.V. Vasil'ev, S.M. Bogdanov // Gornyj zhurnal. 2016. №2. S. 30-35.

10. Granicy primenimosti linearizovannyh uravnenij fil'-tracii gazov i prognoz dina-miki gazovydelenija iz vyrabotannogo pro-stranstva / N.M. Kachurin, S.A. Vorob'ev, O.A. Afanas'ev, D.N. Shkuratskij // Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tehni-cheskie nauki. 2014. Vyp. 1. S. 152-158.

11. Jekologicheski bezopasnaja geotehnologija kompleksnogo osvoe-nija me-storozhdenij burogo uglja / N.M. Kachurin, V.I. Efimov, V.V. Faktorovich, E.K. Mosina // Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2014. №10. S. 65 - 70.

12. Raspredelenie resursov na profilaktiku zagrjaznenija atmo-sfery gornopromysh-lennogo rajona /N.M. Kachurin, L.L. Rybak, V.I. Efimov, S.A. Vorob'ev // Bezopasnost' truda v promyshlennosti. №2. 2015. S. 24-27.

13. Ocenka predel'no dopustimyh pylegazovyh vybrosov gor-nyh predprijatij v at-mosferu/ N.M. Kachurin, L.L. Rybak, V.I. Efi-mov, S.A. Vorob'ev// Bezopasnost' truda v promyshlennosti. №3. 2015. S. 36-39.

14. Ajerodinamika porodnyh otvalov ugol'nyh shaht / N.M. Ka-churin, G.V. Stas', A.D. Levin, V.L. Rybak // Izvestija Tul'skogo gosu-darstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. Vyp. 1. 2016. S. 23-34.

15. Modelirovanie rezhimov raboty sistem ventiljacii podgoto-vitel'-nyh vyrabotok / N.M. Kachurin, S.A. Vorob'ev, A.D. Levin, P.V. Vasil'ev // Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. Vyp. 1. 2016. S. 156-167.

16. Nikolai M. Kachurin, Sergei A. Vorobev, Sergei M. Bogdanov. Evaluating Polluting Atmosphere be Mining Enterprises and Optimizing Prophylactic Measures Resources // 5th International Symposium. Mining and Environmental Protection. Vrdnik. Serbia. 2015. P. 135-140.

17. Environmental Danger of Worked and Liquidated Coal Mines Open Areas / Nikolai M. Kachurin, Sergei A. Vorobev, Dimitriy N. Shkuratckiy, Sergei M. Bogdanov // 5th International Symposium. Mining and Environmental Protection. Vrdnik. Serbia. 2015. P. 141-149.

18. Morozov V.N., Tatarinov V.N. Geofizicheskie issledovanija pri podzemnoj ra-zrabotke uranovyh mestorozhdenij // Mezhdunarodnaja konferencija "Gornaja geofizika-98". S.-Peterburg, 1998. S. 163-171.

19. Saltykov L.D., Anan'ev A.N., Suponeva M.P., Chumachenko A.M. Ob jeffek-tivnosti provetrivanija gornyh vyrabotok na uranovyh rudnikah // Bezopasnost' truda v promyshlennosti, №3, 1970. 31 s.

20. Saltykov L.D., Shalaev I.L., Lebedev Ju.A. Radiacionnaja bezopasnost' pri razvedke i dobyche uranovyh rud. M.: Jenergoatomizdat, 1984. 139 s.

21. Pavlov I.V., Pokrovskij S.S., Kamnev E.N. Sposoby obes-pechenija radia-cionnoj bezopasnosti pri razvedke i dobyche uranovyh rud. M.: Jenergoatomizdat, 1994. 256 s.

22. Pavlov I.V., Shalaev I.L. Zashhita ot radiacii pri dobyche uranovyh rud /Razrabotka mestorozhdenij tverdyh poleznyh iskopaemyh (Itogi nauki i tehniki). M.: VINITI AN SSSR. 1976. T. 14. S. 332-382.

Stas Galina Viktorovna, candidate of technical sciences, docent, galina_stas@mail. ru Russia, Tula, Tula State University