Дослідження ефективності сумісної роботи систем пиловловлювання і вентиляції місцевого провітрювання при роботі прохідницького комбайна

Юрій Чеберячко*, Олег Муха, Ірина Лісовицька, Павло Саїк, Олександр Беднюк, Микола Худик

cheberiachko.yu.i@nmu.one

Отримано 17.10.2025, Доопрацьовано 06.03.2026, Прийнято 28.04.2026, Опубліковано 29.05.2026
Анотація

Інтенсивна проходка гірничих виробок супроводжується виділенням великої кількості пилу різної дисперсності. Крупний вугільний пил, осідаючи на поверхнях гірничих виробок і обладнання може підвищувати небезпеку вибухів та пожеж. При цьому, дрібнодисперсний пил активно поширюється вентиляційними струменями, погіршує умови праці на робочих місцях і сприяє розвитку професійних захворювань органів дихання. Метою було наукове обґрунтування ефективних параметрів сумісної роботи систем вентиляції місцевого провітрювання і пиловловлювання для зниження запиленості рудникової атмосфери тупикових гірничих виробок. У роботі використано аналітичні методи для дослідження процесів формування рудникової атмосфери у привибійному просторі при роботі прохідницького комбайна. Встановлено, що для вибору оптимальних рішень, які забезпечують стан рудникової атмосфери згідно з нормативними актами, необхідно враховувати багато різних параметрів (положення повітроводу і пиловловлювача відносно площини забою, фізичні властивості пилу, місцезнаходження виконавчого органу комбайна і режим його роботи, швидкість руху повітря в привибійному просторі виробки, тощо). Обґрунтовані критерії ефективності сумісної роботи систем вентиляції місцевого провітрювання і пиловловлювання при роботі прохідницького комбайну, які враховують основні параметри впливу на стан рудникової атмосфери у привибійному просторі та дозволяють оцінити її якість з метою забору оптимальних рішень, що забезпечують аерологічну безпеку та ефективність роботи систем. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що отримані критерії ефективності дозволяють визначити оптимальні положення пиловловлюючого і вентиляційного обладнання відносно джерела пилоутворення для їх ефективного використання, а також оптимальні аеродинамічні параметри, з метою підвищення якості рудникової атмосфери у привибійному просторі тупикової виробки

Ключові слова:
пилоутворення; повітряні течії; відбійка гірських порід; умови праці; дрібнодисперсний пил

Взято з Том 24, № 1, 2026

Сторінки 21–34

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Bhukya, P., & Bhukya, K. (2024). Enhancing ventilation fan performance in underground coal mines: A hybrid approach. Electrical Engineering, 106, 4969-4992. doi: 10.1007/s00202-024-02268-0.
  2. Brodny, J., & Tutak, M. (2020). Analysis of dustiness state in a driven underground dog heading ventilating by auxiliary air-duct. Management Systems in Production Engineering, 28(2), 73-77. doi: 10.2478/mspe-2020-0011.
  3. Chatterjee, A., Zhang, L., & Xia, X. (2015). Optimization of mine ventilation fan speeds according to ventilation on demand and time of use tariff. Applied Energy, 146, 65-73. doi: 10.1016/j.apenergy.2015.01.134.
  4. Cheberyachko, Yu., Mukha, O., Shustov, O., & Bednyuk, O. (2024). Analysis of the processes of dust formation and spread during the operation of a mining combine harvester in a dead-end production. Collection of Research Papers of the National Mining University, 76, 115-126. doi: 10.33271/crpnmu/76.115.
  5. Huang, R., Tao, Y., Chen, J., Li, S., & Wang, S. (2024). Review on dust control technologies in coal mines of China. Sustainability, 16(10), article number 4038. doi: 10.3390/su16104038.
  6. Li, G., Hu, J., Hao, X., & Qu, H. (2020). Application and research of swirling curtain dust collection technology in mines. Applied Sciences, 10(6), article number 2005. doi: 10.3390/app10062005.
  7. Li, Y., Wang, J., Li, Z., & Mo, H. (2024). Dust concentration distribution and analysis of influencing factors in the heading face of Shangwan coal mine. Frontiers in Earth Science, 12, article number 1512101. doi: 10.3389/feart.2024.1512101.
  8. Liu, J., Yang, P., & Lv, W.S. (2013). Energy saving in mine ventilation roadway and its optimization model solving. Advanced Materials Research, 868, 291-295. doi: 10.4028/www.scientific.net/amr.868.291.
  9. Liu, Q., Liu, S., Zheng, M., Nie, W., & Yan, Y. (2025). Study on the multifactor parametric of a transverse air curtain dust control technology during tunnel boring. Powder Technology, 465, article number 121281. doi: 10.1016/j.powtec.2025.121281.
  10. Lu, X., Xiao, J., Miao, J., Chen, Z., & Wang, S. (2025). Study on the mining dust release behavior under the top coal continuous caving coupling the dynamic hydraulic support advancing. Process Safety and Environmental Protection, 195, article number 106755. doi: 10.1016/j.psep.2025.01.009.
  11. Mukha, O., Cheberiachko, Y., Sotskov, V., & Kamulin, A. (2019). Studying aerodynamic resistance of a stope involving CAD packages modeling. E3S Web of Conferences, 123, artcle number 01048. doi: 10.1051/e3sconf/201912301048.
  12. NPAOP 10.0-1.01-10. (2010). Safety regulations in coal mines. Retrieved from https://dnaop.com/html/54542/doc-%D0%9D%D0%9F%D0%90%D0%9E%D0%9F_10.0-1.01-10.
  13. NPAOP 10.0-7.08-93. (1993). Guidelines for the design of ventilation in coal mines. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=47105.
  14. Qian, Z., Wang, J., & Hu, L. (2020). CFD modeling of ventilation and dust removal in coal mines with wet suppression systems. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(16), article number 6006. doi: 10.3390/ijerph17166006.
  15. Sun, H., Liu, Y., Jiang, T., Liu, T., & Liu, D. (2023). Application of dust control method based on water medium humidification in tunnel drilling and blasting construction environment. Building and Environment, 234, article number 110111. doi: 10.1016/j.buildenv.2023.110111.
  16. Tkachenko, S., & Stepanova, D. (2012). Hydrohydrodynamics (examples and tasks). Vinnytsia: VNTU.
  17. Vrtalova, P., Palicka, D., Hrinko, M., & Bubnik, J. (2023). Ventilation of the Ostrava-Karvina coal mine in order to ensure the operation and extraction during mining in the Czech Republic. In Proceedings of the 23rd international multidisciplinary scientific geoconference‑SGEM 2023: Modern management of mine producing, geology and environmental protection, book 1.1 (pp. 495‑502). Albena: STEF92 Technology. doi: 10.5593/sgem2023/1.1/s03.60.
  18. Wang, P., Gao, R., Liu, R., & Yang, F. (2020). CFD-based optimization of the installation location of the wall-mounted air duct in a fully mechanized excavation face. Process Safety and Environmental Protection, 141, 234-245. doi: 10.1016/j.psep.2020.04.049.
  19. Wang, Q., Zhang, X., & Sun, H. (2022). Configuration and selection of surfactant for coal powder in Xinxing coal mine. Integrated Ferroelectrics, 226(1), 63-71. doi: 10.1080/10584587.2022.2061193.
  20. Wei, J., Xu, X., & Jiang, W. (2020). Influences of ventilation parameters on flow field and dust migration in an underground coal mine heading. Scientific Reports, 10(1), article number 8973. doi: 10.1038/s41598-020-65685-4.
  21. Yang, X., Jiang, Z., Chen, J., Chen, Y., & Yang, B. (2024). Optimization of ventilation and dust removal parameters in plateau extra-long tunnel inclined shaft based on orthogonal numerical simulation test method. Construction and Building Materials, 455, article number 139131. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2024.139131.
  22. Yu, B., & Shao, L. (2022). A mine ventilation system energy saving technique based on an improved equilibrium optimizer. Frontiers in Energy Research, 10, article number 913817. doi: 10.3389/fenrg.2022.913817.
  23. Zheng, H., Jiang, B., Wang, H., & Zheng, Y. (2024). Experimental and numerical simulation study on forced ventilation and dust removal of coal mine heading surface. International Journal of Coal Science & Technology, 11, article number 13. doi: 10.1007/s40789-024-00667-z.
Cheberiachko, Yu., Mukha, O., Lisovytska, I., Saik, P., Bednyuk, O., & Khudyk, M. (2026). Research of the efficiency of the combined operation of dust collection and local ventilation systems during the operation of a heading machine. Journal of Kryvyi Rih National University, 24(1), 21-34. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2026-1-21-34
uk