Аэрология горных предприятий. Часть IV: Проектирование вентиляции карьеров и разрезов

Москва 2023

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра безопасности и экологии горного производства

С.С. Кобылкин
А.С. Кобылкин

АЭРОЛОГИЯ ГОРНЫХ 
ПРЕДПРИЯТИЙ

Часть IV: Проектирование вентиляции 
карьеров и разрезов

Учебно-методическое пособие

Рекомендовано редакционно-издательским  
советом университета

№ 4424

УДК 622.458.2.001.63 
 
К55

Р е ц е н з е н т 

д-р техн. наук, проф. А.Э. Филин

Кобылкин, Сергей Сергеевич.

К55  
Аэрология горных предприятий. Часть IV: Про-

ектирование вентиляции карьеров и разрезов : 
учеб.-метод. пособие / С.С. Кобылкин, А.С. Кобылкин. – 
Москва : Издательский Дом НИТУ МИСИС, 
2023. – 132 с.

В пособии представлены методики определения интенсив-

ности пылевыделения и газовыделения, даны рекомендации и 
методики вычисления поступающего и необходимого количества 
воздуха для проветривания карьера (разреза) за счет силы 
ветра, дан алгоритм определения схемы проветривания карьеров 
(разрезов). Приведены примеры расчетов и справочные данные, 
а также варианты исходных данных для выполнения практических, 
расчетно-графических и самостоятельных работ.

Предназначено для студентов вузов и техникумов, обучаю-

щихся по направлению «Горное дело», для выполнения практических, 
расчетно-графических и самостоятельных работ, 
а также курсовых и дипломных проектов. Пособие может быть 
использовано горными инженерами и проектировщиками, магистрами 
и аспирантами вузов при расчете вентиляции карьера 
(разреза).

УДК 622.458.2.001.63

 Кобылкин С.С.,  

Кобылкин А.С., 2023

 НИТУ МИСИС, 2023

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Требования к оформлению работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Практическая работа № 1 
Порядок сбора исходных данных  
и построения розы ветров  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Практическая работа № 2 
Порядок определения схемы проветривания карьера . . . . 34

Практическая работа № 3 
Определение зон действия прямого  
и обратного потоков воздуха и количества воздуха,  
участвующего в проветривании карьера  . . . . . . . . . . . . . . 50

Практическая работа № 4 
Расчет выбросов вредных веществ  
в атмосферу карьера  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Практическая работа № 5 
Определение скорости движения воздуха у горного 
оборудования, размещенного в карьере . . . . . . . . . . . . . . . 85

Заключение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Список использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Приложение а –  
План развития горных работ карьера . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Приложение Б – Условные обозначения на карьерах . . . 127

Информация об авторах  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

ВВЕДЕНИЕ

Данное пособие является IV частью серии учебно-ме-

тодических пособий по проектированию вентиляции горных 
предприятий. В связи с технологическими, геологическими 
и другими особенностями ведения горных работ, а также 
с различиями в нормативной и научно-методической базе 
было принято решение по изданию серии из четырех самостоятельных 
пособий:

I Проектирование вентиляции угольных шахт;
II Проектирование вентиляции рудников;
III Проектирование вентиляции при строительстве 

подземных сооружений;

IV Проектирование вентиляции карьеров и разрезов.
В основе данного учебно-методического пособия лежат 

существующие методики расчетов, разработанные как на кафедре «
Безопасность и экология горного производства» Горного 
института Университета науки и технологий МИСИС 
(ранее кафедра «Рудничная вентиляция» МГИ, «Аэрология 
и охрана труда» МГГУ 1996–2015), так и в ведущих научно-
исследовательских институтах СССР и Российской Федерации. 
В пособии учтены современная нормативная база 
проектирования горных предприятий и ФНиП в редакции 
от 2021 года [1, 2].

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Данное учебно-методическое пособие предназначено 

для изучения дисциплины «Аэрология горных предприятий» 
и для приобретения навыков проектирования вентиляции 
карьеров и разрезов.

Учебно-методическое пособие состоит из четырех са-

мостоятельных разделов. Решение всех разделов представляет 
собой законченный проект по вентиляции карьера (разреза).


Основными регламентирующими документами при 

проектировании вентиляции карьеров и разрезов являются 
Правила безопасности при ведении горных работ и переработке 
твердых полезных ископаемых и Правила безопасности 
при разработке угольных месторождений открытым способом.


Рекомендуемая литература для изучения дисциплины:
а) основная:
1 Аэрология горных предприятий / К.З. Ушаков, 

А.С. Бурчаков, Л.А. Пучков, И.И. Медведев. М.: Недра, 
1987.

2 Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров. 

М.: Недра, 1975. 248 с.

б) дополнительная:
3 Приказ от 08 декабря 2020 г. № 505 Об утверждении 

Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «
Правила безопасности при ведении горных работ 
и переработке твердых полезных ископаемых» / Федеральная 
служба по экологическому, технологическому и атомному 
надзору.

4 Приказ от 10 ноября 2020 г. № 436 Об утверждении 

Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «
Правила безопасности при разработке угольных 
месторождений открытым способом» / Федеральная служба 
по экологическому, технологическому и атомному надзору.

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ

Работа по расчету вентиляции карьера представляется 

в виде рукописи и имеет следующую структуру:

1) титульный лист;
2) оглавление;
3) введение;
4) текст работы (расчеты с пояснениями);
5) чертежи;
6) заключение.

Требования к оформлению текста

Основной текст должен быть разделен на главы и пара-

графы или разделы и подразделы, которые нумеруют арабскими 
цифрами. Во введении дается краткая характеристика 
объекта проектирования и формируются задачи и цели 
работы (лист задания). В заключении работы излагают итоги 
выполненной работы. Каждый раздел работы начинают с новой 
страницы.

Заголовки располагают по центру страницы без точки 

в конце. Перенос слов в заголовке не допускается. Заголовки 
отделяют от текста сверху и снизу двумя интервалами.

Текст должен быть выполнен печатным способом и на-

бран в текстовом редакторе Word, печать – на одной стороне 
листа белой бумаги формата А4 (210×297 мм) с межстрочным 
интервалом – 1,5 и размером шрифта 14. Выравнивание – 
по ширине. Допускается использование графических 
и табличных приложений нестандартного размера, которые 
в сложенном виде соответствуют формату А4.

Абзацный отступ должен быть одинаковым по всему 

тексту и равен пяти знакам или 1,25 см. Страницы работы 
должны иметь следующие поля: левое – 20 мм, правое – 
20 мм, верхнее – 20 мм, нижнее – 20 мм.

Все страницы работы, включая иллюстрации и прило-

жения, нумеруются по порядку без пропусков и повторений. 

Первой страницей считается титульный лист, на котором 
нумерация страниц не ставится, на следующей странице ставится 
цифра «2» и т.д. Порядковый номер страницы печатают 
в центре нижнего поля страницы.

Рисунки должны быть встроены в текст.
Работа должна иметь мягкий переплет (сшита одной 

канцелярской скобой в верхнем левом углу).

Оформление титульного листа

Титульный лист является первой страницей работы, 

служит источником информации, необходимой для обработки 
и поиска документа.

На титульном листе приводят следующие сведения:
1) наименование организации, где выполнена работа;
2) вид работы (курсовой проект, расчетно-графиче-

ское задание и т.п.);

3) название работы («Проектирование вентиляции ка-

рьеров и разрезов»);

4) фамилию, имя, отчество автора без сокращений, но-

мер учебной группы;

5) шифр и наименование специальности (по номенкла-

туре специальностей обучающихся;

6) фамилию, имя, отчество руководителя или кон-

сультанта, ученую степень и ученое звание;

7) место и год написания работы.

Номер страницы на титульном листе не ставится.

Практическая работа № 1 

ПОРЯДОК СБОРА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ 

И ПОСТРОЕНИЯ РОЗЫ ВЕТРОВ

Цель – научиться строить розу ветров, используя от-

крытые данные из сети «Интернет».

Для расчетов как естественного и принудительного 

проветривания, так и для разработки мероприятий по обеспечению 
промышленной безопасности по аэрологическим 
факторам карьеров и разрезов при проектировании и строительстве 
промплощадки необходимо обязательно знать розу 
ветров.

Роза ветров (в большинстве языков она называет-

ся роза компаса) – векторная диаграмма, характеризующая 
в метеорологии и климатологии режим ветра в данном 
месте по многолетним наблюдениям, в общем случае 
выглядит как многоугольник, у которого длины лучей, 
расходящихся от центра в разных направлениях (румбах 
горизонта), пропорциональны повторяемости ветров этих 
направлений («откуда» дует ветер). Розу ветров учитывают 
при строительстве карьеров, планировке промплощадки 
или обогатительной фабрики. Роза ветров, построенная 
по реальным данным наблюдений, позволяет по длине лучей 
построенного многоугольника выявить направление 
господствующего, или преобладающего ветра, со стороны 
которого чаще всего приходит воздушный поток в данную 
местность. Поэтому настоящая роза ветров, построенная 
на основании ряда наблюдений, может иметь существенные 
различия длин разных лучей. Также не следует путать 
данное понятие с понятием «роза ветров», относящееся 
к геральдике для обозначения сторон света. Хотя следует 
отметить, что иногда на чертежах промплощадки встречается 
объединенное изображение розы ветров, указывающей 
на стороны света, с розой ветров, указывающей только пре-

обладающее направление движения воздушных потоков. 
На рисунке 1.1 представлен ее вид, назовем первый вид графического 
изображения направления ветра – совмещенная 
роза ветров.

Рисунок 1.1 – Совмещенная «роза ветров», 

указывающая на преобладание восточных ветров

«Роза ветров», помимо направления ветра (сколько 

дней в данном направлении (юго, юго-восток, север и т.д.) 
дул ветер), может демонстрировать частоту ветров (дискре-
тизированную по определенному признаку – в день, в месяц, 
в год), а также силу ветра, продолжительность ветра (минут 
в день, минут в час). Причем может существовать «роза 
ветров» как для обозначения средних значений, так и для 
обозначения максимальных значений. Также возможно создание 
комплексной розы ветров, на которой будут присутствовать 
диаграммы двух и более параметров. Приведенные 
ниже примеры показывают различные варианты прочтения 
диаграмм, если к ним отсутствуют пояснения.

Здесь подразумевается такое же расположение сторон 

света, как на компасе. На каждом из лучей отмечена точка, 

расстояние от которой до центра являет собой (в масштабе) 
количество дней за прошедший месяц (год), когда преобладал 
ветер данного направления. Точки на лучах соединены 
между собой, и полученный многоугольник выделен ярким 
цветом (рисунок 1.2).

Данные розы ветров для условий Михайловского ГОКа 

за 2011 год приведены в таблице 1.1 и используются для пояснения 
к расчетам. Сама роза ветров размещается на вентиляционном 
плане, плане промплощадки и плане ведения 
горных работ на карьере или разрезе.

Таблица 1.1 – Направление ветра (данные за 2011 год)

Направление ветра
Количество дней
Скорость ветра, м/с

Север
46
2,5

С-В
55
–

Восток
82
2,1

Ю-В
53
–

Юг
36
3,1

Ю-З
20
–

Запад
45
3,5

С-З
18
–

Роза ветров, например, для Михайловского ГОКа по-

строена за 2011 год по данным метеопрогноза. Данные направления 
ветра представлены в таблице 1.1, количество 
безветренных дней (10) не учитывается.

При построении розы ветров с числовыми значениями 

(рисунок 1.3) на каждом из лучей длина отрезка дублируется 
в виде числового значения, которое описывает количество 
дней за определенный период, когда преобладал ветер 
данного направления. Знаки на концах отрезков обозначают 
максимальную скорость ветра. Число в центре диаграммы 
характеризует количество безветренных дней. Судя по диаграмме, 
можно сделать вывод, что период наблюдения составил 
365 дней, из которых 10 дней было безветренных, 

46 дней преобладал ветер с севера, 55 дней преобладало северо-
западное направление ветра, 82 дня преобладал восточный 
ветер, 53 дня – юго-восточный ветер, 36 дней – южный 
ветер, 20 дней преобладало юго-западное направление ветра, 
45 дней преобладал западный ветер и 18 дней в 2011 году ветер 
дул с северо-запада.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Север

С - В

Восток

Ю - В

Юг

Ю - З

Запад

С - З

Колличечтво дней

Рисунок 1.2 – Восьмилучевая роза ветров 

для условий Михайловского ГОКа за 2011 год