Influence of the sorption properties of potash salts on the gas environment in dead-end mine workings

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The results of gas-air surveys conducted at the mines of the Verkhnekamsk potassium-magnesium salt deposit indicate that the volume of gaseous impurities recorded in the main ventilation drifts is often significantly lower than in the working areas of dead-end workings. Many studies attribute the reduction of gas impurities along the ventilation airflow path in potash mines not only to the dilution of harmful impurities due to fresh air leakage from intake drifts but also to the neutralization of gases through chemical reactions with the potash rock mass. Previous laboratory studies have shown that sylvinite (NaCl + KCl) is capable of absorbing impurities of toxic and combustible gases. Based on these laboratory findings, the present study was conducted under real mining conditions, taking into account the dynamics of gas impurities in the underground atmosphere and the dilution effect caused by air leakage. As part of this study, measurements of combustible and toxic gas concentrations were conducted in productive seams of varying mineral composition at one of the mines of the Verkhnekamsk potassium-magnesium salt deposit to assess the influence of potash salt properties on the gas balance in long dead-end workings. An analysis was conducted to assess the extent to which the properties of the potash rock mass influence changes in the concentration of combustible and toxic gases in the workings along the ventilation airflow path. The collected air samples were analyzed under laboratory conditions. The concentration of combustible gases, carbon monoxide, and carbon dioxide in the collected air samples was determined using gas chromatography with the CHROMOS GX-1000 instrument. The contribution of gas neutralization and dilution due to leakage from the ventilation ducting to the reduction of combustible and toxic gases in the outgoing airflow from the working area was evaluated. The results of the conducted tests established that in long dead-end chambers of seam AB (100 m or more), the volume of gaseous impurities decreases along the length of the working from the dead end to the entry. The study accounted for factors that could influence the reduction of gas concentration in the working area.

About the authors

A. N. Starikov

Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: starikov4488@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9352-5612
SPIN-code: 2584-4890

S. V. Maltsev

Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0009-0002-9887-1455

A. E. Sukhanov

Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

ORCID iD: 0009-0002-7960-8344

References

  1. Кузьминых Е. Г., Левин Л. Ю., Мальцев С. В. Распределение продуктов выхлопных газов техники с двигателями внутреннего сгорания в шахтной вентиляционной сети. Горное эхо. 2023;(2):96–103. https://doi.org/10.7242/echo.2023.2.17
  2. Трушкова Н. А. Исследование газового состава рудничного воздуха для оценки возможности применения рециркуляционного проветривания. Горное эхо. 2019;(3):84–87. https://doi.org/10.7242/echo.2019.3.23
  3. Медведев И. И., Красноштейн А. Е. Аэрология калийных рудников. Свердловск: АН СССР; 1990. С. 119–126.
  4. Баранников В. Г., Красноштейн А. Е., Папулов Л. М. и др. Спелеотерапия в калийном руднике. Екатеринбург: Изд-во УроРАН; 1996. Т. 173.
  5. Puławska A., Manecki M., Flasza M. et al. Origin, distribution, and perspective health benefits of particulate matter in the air of underground salt mine: a case study from Bochnia, Poland. Environmental Geochemistry and Health. 2021;43(9):3533–3556. https://doi.org/10.1007/s10653-021-00832-2
  6. Calin M., Zoran M., Calin M. Radon levels assessment in some Northern Romanian salt mines. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2012;293(2):565–572. https://doi.org/10.1007/s10967-012-1686-1
  7. Yao N., Chen J., Feng R. et al. Mechanistic understanding of adsorption of low concentrations of N-nitrosodiethylamine in water by functional MIL-96: experiments and theoretical calculations. Chemical Engineering Journal. 2022;451(3):138761. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138761
  8. Yang D., Peng X., Peng Q. et al. Probing the interfacial forces and surface interaction mechanisms in petroleum production processes. Engineering. 2022;18:49–61. https://doi.org/10.1016/j.eng.2022.06.012
  9. Суханов А. Е., Бруев Н. А., Газизуллин Р. Р., Стариков А. Н. Исследование сорбционных свойств солей на примере газов, содержащихся в атмосфере калийных рудников. Известия Тульского государственного университета. Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2023;(1):495–507. https://doi.org/10.46689/2218-5194-2023-1-1-495-507
  10. Кузнецова Ю. Л. Эволюция размера растворимой аэрозольной частицы во влажном воздухе. Вычислительная механика сплошных сред. 2022;15(1):31–44. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2022.15.1.3
  11. Баранников В. Г., Черешнев В. А. Гигиеническая оценка процессов самоочищения воздуха в калийном руднике. В: Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций: тезисы докладов Международного симпозиума. М., Пермь; 1995. С. 12–13.
  12. Исаевич А. Г., Стариков А. Н., Мальцев С. В. Совершенствование метода отбора проб воздуха для определения относительной газообильности горючих газов в рудничной атмосфере. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(4):143–153. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_4_0_143
  13. Норина Н. В., Исаевич А. Г. Разработка методов и технических средств нейтрализации серосодержащих соединений в атмосфере калийных рудников. Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2021;(4):550–557.
  14. Сметанников А. Ф., Филиппов В. Н. Некоторые особенности минерального состава соляных пород и продуктов их переработки (на примере Верхнекамского месторождения солей). Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П. Н. Чирвинского. 2010;13:99–113.
  15. Земсков А. Н., Лискова М. Ю. Особенности формирование компонентного состава газов калийных месторождений. Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2019;(2):88–97.
  16. Газизуллин Р. Р., Исаевич А. Г., Левин Л. Ю. Численное моделирование процессов выноса вредных примесей рудничной атмосферы при проветривании тупиковых выработок различными способами. Научные исследования и инновации. 2011;5(2):127–129.
  17. Красноштейн А. Е. Физико-химический механизм в процессе адсорбции ядовитых примесей рудничной атмосферы калийными солями. Пермь: Пермский политехнический ин-т.; 1977.
  18. Zhu X., Wen H. Numerical simulation study on the influence of air leakage on oxygen concentration in goafs of fully mechanized caving mining with shallow buried and large mining height. Frontiers in Earth Science. 2023;11:1138925. https://doi.org/10.3389/feart.2023.1138925

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».