Введение в экоаэрологию карьеров

Москва 2025
МИНИС ТЕРСТВО Н АУКИ И ВЫСШЕГО ОБР А ЗОВА Н И Я  Р Ф
УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС
ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ
Кафедра безопасности и экологии горного производства
О.Н. Драгунский
К.С. Коликов
ВВЕДЕНИЕ 
В ЭКОАЭРОЛОГИЮ 
КАРЬЕРОВ
Учебное пособие
Рекомендовано редакционно-издательским  
советом университета
№ 4689

УДК  622.4 
Д72
Р е ц е н з е н т 
д-р техн. наук, проф., профессор кафедры техносферной  
безопасности НИТУ МИСИС А.Э. Филин
Драгунский, Олег Наумович.
Д72	 	
Введение в экоаэрологию карьеров : учебное пособие / 
О.Н. Драгунский, К.С. Коликов. – Москва : Издательский Дом НИТУ МИСИС, 2025. – 356 с.
ISBN 978-5-907833-73-9
Показана взаимосвязь природной среды и хозяйственной деятельности 
при добыче полезных ископаемых. Представлены решения, способствующие снижению отрицательного влияния горных разработок. Указаны пути 
снижения пылегазовыделений в карьерах. Даны перечень источников и информация о загрязнениях атмосферы выработанных пространств. Показано влияние вредных выбросов из карьеров в окружающую их среду. Обосновано применение термина «экоаэрология карьеров» при изучении влияния 
карьеров и среды на загрязнение атмосферы и для наименования раздела 
горной науки. Намечены пути нормализации воздушной среды карьеров. 
Изложены требования к атмосфере карьеров. Указаны пути сокращения 
пылегазовыделений в карьерах. Показано их влияние на качество атмосферы прилегающих к ним территорий. Рассмотрены природоохранная 
деятельность на карьерах и воздействие открытых работ на окружающую 
среду, с учетом требований экоаэрологии рассмотрены вопросы проектирования генпланов карьеров. Обобщены возможности сокращения загазованности пространств карьеров от внутрикарьерных и внешних источников. 
Рассмотрены вопросы экологической экспертизы проектов добычи полезных ископаемых и вопросы роботизации, которые могут при этом возникать. Рассмотрены также вопросы применения искусственного интеллекта 
при решении задач экоаэрологии карьеров.
Предназначено для преподавателей горных вузов и факультетов, инженерно-технических работников и специалистов НИИ, проектных институтов и горнодобывающих предприятий, а также для студентов, магистрантов 
и аспирантов по направлениям подготовки «Горное дело», «Техносферная 
безопасность», «Науки о Земле и окружающей среде».
УДК 622.4
Драгунский О.Н.,  
Коликов К.С., 2025
ISBN 978-5-907833-73-9
НИТУ МИСИС, 2025

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Введение. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1. Взаимосвязь природной среды и хозяйственной  
деятельности при добыче полезных ископаемых  
открытым способом. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.1. О защите окружающей среды . .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . 32
1.2. О природе и природных ресурсах. .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . 36
1.3. Взаимосвязь природной среды и хозяйственной 
деятельности общества . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.4. Общие и перспективные инженерно- 
технологические решения, способствующие  
снижению отрицательного влияния  
горных разработок. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.5. Снижение пылегазовыделений  
на промплощадках карьеров. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . 46
1.6. Источники и интенсивность загрязнений  
атмосферы в карьерах. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1.7. Влияние вредных выбросов из карьеров  
на окружающую среду. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1.8. О путях нормализации воздушной среды карьеров  
по пылевому и газовому факторам. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . 56
1.9. Атмосфера карьеров и предъявляемые 
к ней требования . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
1.10. Карьер как источник воздействия  
на окружающую среду. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2. Нормализация атмосферы карьеров  
по пылевому и газовому факторам. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . 80
2.1. О нормализации атмосферы  
выработанного пространства карьеров. .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . 80
2.2. Сокращение пылегазовыделения  
при буровых работах. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

2.3. Сокращение пылегазовыделения  
при массовых взрывах. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 107
2.4. Снижение пылеобразования  
при выемочно-погрузочных работах . .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . 132
2.5. Сокращение пыле- и газовыделения 
при транспортировании горной массы. .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . 150
2.6. Снижение запыленности воздуха 
при отвалообразовании. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . 176
2.7. Определение влияния карьеров на состав  
атмосферы прилегающих к ним зон. .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . 186
2.8. Исследования по нормализации  
атмосферы глубоких карьеров . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . 189
3. Пылевыделение на участках циклично-поточной  
технологии карьеров и способы его снижения. .  .  .  .  .  . . . . . . . . 205
4. Факторы, влияющие на уровень загрязнения  
атмосферы карьеров. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
4.1. Скорость и направление воздушного потока. .  .  .  . . . . . 213
4.2. О микроклимате карьера «Мурунтау»  
и разреза «Коркинский». .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . 216
4.3. Влияние технологических факторов  
на проветривание карьеров. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . 221
4.4. Размеры и геометрия карьеров . .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . 228
4.5. Организация работы – фактор 
оптимизации санитарно-гигиенических  
условий труда. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
4.6. Горно-геологические условия  
месторождения. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
4.7. Рельеф местности – фактор, влияющий  
на загрязнение атмосферы выработанных  
пространств карьеров . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 233
4.8. Тип и производительность оборудования –  
факторы, влияющие на загрязнение 
 атмосферы карьеров. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 235
4.9. Влажность разрабатываемого горного  
массива – фактор, влияющий на загрязнение  
атмосферы карьера . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

5. Природоохранная деятельность на карьерах.  
Допустимое воздействие открытых горных работ 
на окружающую среду . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
5.1. Об охране природы в карьерах. .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . 242
5.2. Проектирование мероприятий  
по снижению вредных выбросов в атмосферу . .  .  .  .  . . . . . . 243
5.3. О проектировании допустимого воздействия  
горных работ на окружающую природную среду . .  .  . . . . . 246
5.4. Проектирование состава атмосферыкарьеров. .  .  . . . . . 249
6. О проектировании генерального плана карьера  
с учетом требований экоаэрологии . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . 256
7. Сокращение загазованности от пожаров и выделений 
из горных пород и грунтовых вод. Предотвращение  
поступления вредностей в атмосферу карьеров  
от внешних источников . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
7.1. Снижение загазованности от пожаров. .  .  .  .  .  . . . . . . . . 266
7.2. Борьба с газовыделениями из горных пород  
и грунтовых вод. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
7.3. Искусственное проветривание 
 и пылегазоподавление в зонах и карьере в целом. .  .  . . . . . 275
7.4. О предотвращении поступления вредностей  
от внешних источников в атмосферу карьеров . .  .  .  . . . . . . 280
7.5. О ветровом режиме карьеров и его связи  
с загрязнением атмосферы . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . 287
8. Об экологической экспертизе проектов при добыче  
полезных ископаемых открытым способом . .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . 291
8.1. Основные понятия . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . 291
8.2. Основы экологической экспертизы. .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . 296
8.3. Оценка воздействия намечаемой хозяйственной 
деятельности на окружающую среду.  
Общие положения . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
8.4. Перечень видов и объектов хозяйственной  
и иной деятельности при подготовке обосновывающей 
документации, на строительство которых оценка 
воздействия на окружающую среду проводится 
в обязательном порядке. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . 304

8.5. Общие понятия об инвестиционном  
проектировании. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
8.6. Стадии и этапы проведения ОВОС. .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . 306
8.7. Воздействие горного производства  
на окружающую среду. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 309
8.8. Экологизация. Мероприятия по охране  
окружающей среды. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
9. О робототехнике, искусственном интеллекте,  
экоаэрологии карьеров, а также  
об их связи и развитии . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
Библиографический список. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . 351

ПРЕДИСЛОВИЕ
Добыча полезных ископаемых открытым способом повсеместно, практически во всех отраслях горнодобывающей 
промышленности характеризуется увеличением объемов 
горной массы. Это объясняется как непосредственно интенсификацией самой добычи, так и вовлечением в разработку 
все новых месторождений, отличающихся зачастую большой глубиной и размерами в плане.
Заметим, что с переходом горных разработок на глубокие 
горизонты может ослабляться внутрикарьерный воздухообмен, увеличиваться мощность и повторяемость инверсий 
температур, при которых воздухообмен также весьма ухудшается, так как при этом нижние слои воздуха становятся 
более холодными (особенно в зимний период!) и тяжелыми 
по сравнению с расположенными выше.
Конечно, проектирование предприятий с открытым способом добычи предполагает комплексное использование всех 
ресурсов с учетом обязательной охраны природной среды. 
Основой же данного комплексного использования являются 
технологии, минимизирующие выбросы в природную среду 
отходов производственной деятельности. Полностью же достигнуть такого использования при разработке карьеров удается, однако, далеко не всегда. При этом горнотранспортное 
оборудование (в том числе при выемочно-погрузочных, отвальных и буровых работах, транспортировке вскрышных пород 
и полезного ископаемого) зачастую способствует образованию 
пыли и вредных газов, загрязняющих воздух как выработанного пространства, так и прилегающих к карьеру территорий.
В результате такого загрязнения, в том числе и окружающих земель, и водного бассейна, сокращается срок службы 
оборудования, зданий и сооружений, снижается продуктивность земель, увеличивается заболеваемость живых организмов. Особо негативное воздействие на окружающую среду 
в этом случае оказывают массовые взрывы и эндогенные пожары.

Следует отметить, что характеристики внутрикарьерной атмосферы во многом зависят и от характеристик воздушной среды окружающего карьер пространства. Также, 
безусловно, верно и обратное – параметры воздушной среды 
окружающего карьер пространства зачастую могут испытывать большое негативное влияние загрязненного воздуха, 
поступающего из атмосферы карьера. В связи с этим вполне 
уместно говорить о взаимовлиянии указанных характеристик и, таким образом, о необходимости зачастую рассматривать атмосферу карьера и окружающих его территорий 
как единое целое.
Взаимовлиянию параметров воздушной среды карьера 
и окружающих его территорий, а также влиянию загрязнения атмосферы карьеров на здоровье работающих и связанным с этим экологическим проблемам посвящено достаточно 
много исследований. Однако эти работы носят, как правило, 
односторонний характер – рассматриваются либо проблемы 
только загрязнения внутрикарьерных пространств, либо 
проблемы экологии окружающих карьер территорий. Тем 
не менее в ряде работ рассматриваются и вопросы упомянутого взаимовлияния (см., в частности, [1]).
Таким образом, на основании приведенных данных можно сделать следующие выводы:
 
– проблемы аэрологии карьеров и охраны воздушной среды окружающих их территорий следует рассматривать в неразрывной связи из-за их тесного и практически постоянного 
взаимовлияния;
 
– для устранения превышения предельно допустимых 
концентраций (ПДК) вредностей в воздушной среде выработанных пространств карьеров и прилегающих к ним территорий и населенных пунктов, а также устранения неблагоприятных последствий такого превышения целесообразно 
и вполне обоснованно предусматривать необходимые мероприятия с привлечением ресурсов как горнодобывающих 
и других предприятий, так и соответствующих территориальных и отраслевых органов управления;

 
– при решении проблем оздоровления воздушной среды 
карьеров и прилегающих территорий следует стремиться 
к многофункциональному использованию необходимого для 
этого оборудования;
 
– изучение проблем охраны воздушной среды должно 
не ограничиваться только вопросами ее загрязнения, а охватывать также и иные, связанные с атмосферой проблемы 
ухудшения как условий труда горняков, так и жизнедеятельности всех проживающих в районах открытой добычи 
полезных ископаемых. Сюда могут относиться и вопросы 
воздействия на человека и окружающую природу повышенной и пониженной температуры воздуха, влажности, резких 
скачков атмосферного давления, различных вредных и опасных излучений и др.
Именно с учетом в том числе и этих выводов будут здесь 
далее (по возможности в едином комплексе) рассматриваться проблемы аэрологии карьеров и охраны окружающей 
среды, а также намечаться пути возможного их решения. 
По сути, это и является главной целью настоящей работы.
Авторы пособия с благодарностью примут критические 
и иные замечания, предложения и пожелания по дальнейшему совершенствованию изложенных в нем материалов.

ВВЕДЕНИЕ
Профессор К.З. Ушаков, во многом благодаря которому 
аэрология карьеров (это научное направление горной науки) 
получила мощный импульс для развития, была определена 
им как отрасль знаний, изучающая свойства атмосферы 
карьеров и происходящие в ней процессы с целью создания 
на открытых разработках нормальных санитарно-гигиенических условий труда. При этом для достижения данной 
цели необходимо, в частности, разрабатывать методы и средства подавления вредностей в местах их образования и выделения; намечать пути использования природных сил для 
интенсификации естественного проветривания выработанных пространств, а также разрабатывать методы и средства 
искусственной вентиляции. Для решения этих задач предполагается использовать достижения смежных наук, прежде 
всего метеорологии, аэромеханики и термодинамики. Аэрология карьеров связана также с механикой турбомашин, 
в частности авиадвигателей, применяемых для создания карьерных вентиляционных установок.
Безусловно, значение аэрологии карьеров определяется 
необходимостью обеспечения здоровых атмосферных условий для работы, а потому ее следует рассматривать и как 
отрасль охраны труда в горном деле. С каждым годом аэрология карьеров приобретает и все большее технологическое 
значение, поскольку не только влияет на технологию открытых горных работ, но от текущих метеоусловий зачастую может зависеть и просто даже возможность их ведения.
Атмосфера выработанного пространства карьера непосредственно связана с атмосферой прилегающих к нему районов. Эта связь проявляется в необходимости как уменьшения запыленности и загазованности воздуха в окружающих 
карьеры районах при ведении горных работ, так и снижения 
загрязнения внутрикарьерной атмосферы от внешних источников. К последним могут относиться, в частности, отвалы, 
хвостохранилища, дробильные, обогатительные и агломера