Подразделения. Сотрудники.

Отдел аэрологии и теплофизики представляет научную школу рудничной вентиляции и горной теплофизики, основанной И.И. Медведевым и А.Е. Красноштейном и существующей в Перми с 1956 года. За это время накоплен богатейший опыт в области вентиляции соляных и калийных рудников, железорудных и медно-никелевых рудников, нефтяных и гипсовых шахт.

В состав отдела входит два сектора:

• сектор рудничной вентиляции;

• сектор аэрологической безопасности.

1. Рудничная вентиляция:

Исследование и разработка систем рудничной вентиляции. Совершенствование методов расчёта воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях. Математическое моделирование процессов распространения газовых и пылевых примесей в горных выработках рудников. Исследование надежности функционирования систем вентиляции, устойчивости расходов воздуха в горных выработках.

2. Аэрологическая безопасность:

Исследования аварийных режимов проветривания рудников. Разработка газодинамической модели взрывов пылеметановой смеси. Исследование мощностей пожаров. Нормирование количества подаваемого воздуха по фактору ДВС. Разработка требований ФНИП и обоснований безопасности опасных производственных объектов.

Разработанное программное обеспечение:

1. Аналитический комплекс “Аэросеть”, предназначенный для проектирования систем вентиляции, воздухоподготовки и кондиционирования горнодобывающих предприятий (подробнее - по ссылке https://aeroset.net/).

2. Программа “FrozenWall”, предназначенная для моделирования формирования ледопородного ограждения вертикальных шахтных стволов. Особенностью разработанной программы является возможность калибровки математической модели на предмет наилучшего соответствия с данными экспериментальных измерений температуры путем численного решения обратной задачи Стефана. Кроме того, предусмотрен учет ряда дополнительных физических процессов и факторов, влияющих на состояние ледопородного ограждения (твердение бетона, термические сопротивления замораживающих колонок и пр.).

1. Система автоматизированного управления проветриванием шахт и рудников. Назначение: обеспечить оптимальное воздухораспределение в вентиляционных сетях шахт и рудников по критериям минимума энергозатрат на вентиляторных установках и обеспеченности всех рабочих зон требуемым количеством воздуха. Отличительная особенность: уникальный алгоритм для расчета управляющих импульсов на вентиляторных установках и автоматизированных вентиляционных дверях, позволяющий достичь оптимальное воздухораспределение для вентиляционных сетей произвольной топологии.

2. Система интеллектуального контроля формирования ледопородных ограждений стволов шахт. Назначение: Определение фактических параметров ледопородного ограждения в процессе его формирования и поддержания при строительстве шахтных стволов. Отличительная особенность: уникальный алгоритм калибровки параметров теплофизической модели породного массива по данным натурных измерений в контрольно-термических скважинах в режиме реального времени; использование оптоволоконных кабелей для распределенных измерений температуры по глубине контрольно-термических скважин.
   

3. Подземная система кондиционирования воздуха для выработок глубоких рудников. Назначение: нормализация микроклиматических условий в подготовительных и очистных выработках глубоких рудников. Отличительная особенность: разработана оригинальная методология выбора технологических схем и параметров подземных систем кондиционирования воздуха; для реализации систем кондиционирования в подземных условиях разработан высокоэффективный теплообменный аппарат рекуперативного типа.

4. Система аэрогазового контроля. Назначение: непрерывный контроль качества воздушной среды (концентраций вредных примесей, микроклиматических свойств) в рабочих зонах калийных рудников. Отличительная особенность: интеграция системы измерения аэро-, газо- и термодинамических параметров рудничной атмосферы в рабочих зонах со специализированным программным обеспечением по расчету вентиляции (аналитическим комплексом “Аэросеть”).

5. Ресурсосберегающая система воздухоподготовки шахтных стволов. Назначение: подогрев поступающего в шахтный ствол воздуха до требуемых по Правилам безопасности температур (не менее +2 ⁰С). Отличительная особенность: предложены технологические схемы тепловой обработки максимального количества воздуха, отличающиеся минимальным аэродинамическим сопротивлением, что позволяет обеспечить равномерный обогрев крепи шахтных стволов при минимальных энергетических затратах на подачу и нагрев воздуха.

6. Система повторного использования воздуха на подземных рудниках. Назначение: снижение затрат на проветривание рудника, улучшение и стабилизация микроклиматических условий в горных выработках. Отличительная особенность: обоснованы условия безопасного повторного использования воздуха с учетом газового фактора за счет последовательного проветривания рабочих зон и применения схем рециркуляции, что позволяет снизить энергозатраты на главных вентиляторных и калориферных установках горных предприятий.

• РНФ, проект № 19-77-30008 “Разработка теоретических основ и практических методов интеллектуального мониторинга сложных горнотехнических объектов”.

• РНФ, проект № 17-11-01204 “Структурно-энергетические модели деформирования и разрушения природных и искусственных материалов в условиях Арктических температур”.

• РФФИ, проект № 20-45-596020    “Исследование динамики гигроскопического аэрозоля калийно-магниевых солей в атмосфере горных выработок калийных рудников”.

• РФФИ, проект № 20-35-90072 “Исследование устойчивости воздушных потоков в вентиляционных сетях шахт и рудников в аварийных режимах работы систем вентиляции”.

• РФФИ, проект № 20-45-596021 “Разработка энерго- и ресурсосберегающих способов проветривания горных выработок на основе использования кинетической энергии вентиляционных струй”.

• РФФИ, проект № 19-35-90076 “Исследование закономерностей конвективного расслоения воздушных потоков в шахтных стволах и его влияния на интенсивность и устойчивость проветривания шахты”.

• РФФИ, проект № 19-15-50125 “Обзор моделей и методов расчета аэрогазодинамических процессов в вентиляционных сетях шахт и рудников”.

• РФФИ, проект № 17-45-590973 “Разработка методов прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания горнодобывающих предприятий”.

• РФФИ, проект № 17-45-590657 “Исследование физико-химических, антибактериальных и противогрибковых свойств воздушной среды, формирующихся под воздействием природных калийных солей”.

• Проект Совета при президенте РФ МК-6244.2018.5 “Моделирование сопряженного тепло- и массопереноса в нефтенасыщенном песчанике, окружающем породном массиве и шахтной атмосфере при подземной добыче высоковязкой нефти методами паротеплового воздействия на пласт”.

• УрО РАН, проект № 18-5-5-5 “Исследование тепловых процессов в породном массиве и рудничной атмосфере в условиях самовозгорания сульфидных руд.

• Levin L., Popov M., Semin M., Zhikharev S. Experimental and Numerical Study of Air Flow Reversal Induced by Fire in an Inclined Mine Working // Applied sciences. – 2024. – Vol. 14. – № 15. – P. 1-21. URL: https://www.mdpi.com/2076-3417/14/15/6840
• Semin M., Faynburg G., Tatsiy A., Levin L., Nakaryakov E. Insights into turbulent airflow structures in blind headings under different ventilation duct distances // Scientific Reports. – 2024. – Vol. 14. – № 1. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-024-74671-3
• Трушкова Н.А., Левин Л.Ю., Зайцев А.В. Учет аэродинамических характеристик вентиляционной сети при определении параметров рециркуляционного проветривания // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2024. – № 9. – С. 5-16. URL: https://giab-online.ru/files/Data/2024/9/09_2024_5-16.pdf

• Levin L., Semin M., Golovatyi I. Analysis of the structural integrity of a frozen wall during a mine shaft excavation using temperature monitoring data // Frattura ed Integrità Strutturale. – 2023. – Т. 17. – №. 63. – С. 1-12. URL: https://www.fracturae.com/index.php/fis/article/view/3728
• Каменских А.А., Файнбург Г.З., Семин М.А., Таций А.В. Экспериментальные исследования проветривания тупиковой выработки нагнетательным способом при различном отставании вентиляционного трубопровода от груди забоя // Горные науки и технологии. – 2024. – Т. 9. – № 1. – С. 41-52. URL: https://mst.misis.ru/jour/article/view/694
• Стариков А.Н., Мальцев С.В., Исаевич А.Г. Совершенствование подхода к определению относительной газообильности рабочих зон рудников Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2023. – № 9. – С. 99-113. URL: https://giab-online.ru/files/Data/2023/9/09_2023_99-113.pdf

• Левин Л.Ю., Зайцев А.В. Моделирование, расчет и управление тепловым режимом шахт и рудников при освоении месторождений полезных ископаемых на больших глубинах // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. – 2022. – Т. 507. – № 2. – С. 363-372. URL: https://sciencejournals.ru/cgi/getPDF.pl?jid=danzem&year=2022&vol=507&iss=2&...
• Isaevich A., Semin M., Levin L., Ivantsov A., Lyubimova T. Study on the Dust Content in Dead-End Drifts in the Potash Mines for Various Ventilation Modes // Sustainability (Switzerland). – 2022. – Vol. 14. – № 5. URL: https://www.mdpi.com/2071-1050/14/5/3030
• Egorova D., Pyankova A., Shestakova E., Demakov V., Levin L., Maltsev S., Isaevich A., Grishin E., Kormshchikov D. Risk assessment of change in respiratory gas concentrations by native culturable bacteria in the air of sulfide ore mines // Environmental Geochemistry and Health. – 2022. – Vol. 44. – № 6. – P. 1751 - 1765. URL: https://www.mdpi.com/2071-1050/14/5/3030

• Levin L., Golovatyi I., Zaitsev A., Pugin A., Semin M. Thermal monitoring of frozen wall thawing after artificial ground freezing: Case study of Petrikov Potash Mine  // Tunnelling and Underground Space Technology. – 2021. – Т. 107. – Статья № 103685. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0886779820306398
• Levin L., Popov M., Kormshchikov D., Zaitsev A. Analytical modeling of fire and irrigation pipelines in mines in AeroSet // Gornyi Zhurnal. – 2021. – № 7. – P. 85-90. URL: https://rudmet.net/journal/2035/article/34137/ 
• Казаков Б.П., Колесов Е.В., Накаряков Е.В., Исаевич А.Г. Обзор моделей и методов расчета аэрогазодинамических процессов в вентиляционных сетях шахт и рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2021. – № 6. – С. 5-33. URL: https://journal.permsc.ru/index.php/echo/article/view/2925 

• Семин М. А., Гришин Е.Л., Левин Л.Ю., Зайцев А.В. Автоматизированное управление вентиляцией шахт и рудников. Проблемы, современный опыт, направления совершенствования // Записки Горного института. – 2020. – Т. 246. – С.  623-632. URL: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13389?setLocale=ru_RU
• Semin M., Zaitsev A. On a possible mechanism for the water build-up formation in mine ventilation shafts // Thermal Science and Engineering Progress. – 2020. – Т. 20. – Статья № 100760. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451904920302808
• Семин М.А., Левин Л.Ю., Желнин М.С., Плехов О.А. Исследование естественной конвекции в обводненном породном массиве в условиях искусственного замораживания // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2020. – №. 2. – С. 151-163. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=43017852

• Левин Л. Ю., Семин М. А., Зайцев А. В. Калибровка теплофизических свойств породного массива при моделировании формирования ледопородного ограждения строящихся шахтных стволов //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2019. – №. 1. – С. 172-184. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37246441
• Levin L. Y., Semin M. A., Parshakov O. S. Improving methods of frozen wall state prediction for mine shafts under construction using distributed temperature measurements in test wells // Journal of Mining Institute. – 2019. – Т. 237. – С. 268-274. URL: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13194?setLocale=en_US
• Semin M. A., Levin L. Y. Stability of air flows in mine ventilation networks // Process Safety and Environmental Protection. – 2019. – Т. 124. – С. 167-171. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957582018313612