Selection of technological parameters for a development drift and a local method to prevent gas-dynamic phenomena

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5-144-152

Читать на русскоя языкеO.U. Khamidov, D.A. Shibanov, P.V. Shishkin, V.O. Kolpakov
Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation
Russian Mining Industry №5 / 2024 p.144-152

Abstract: The objectives of the study were to select the parameters for a development drift with account of the effect the mining operations have on formation of the gas dynamic phenomena, to develop a method of advance deformation and degassing of the coal seam, to clarify the cause-and-effect regularities in formation of the energy and dynamic interaction processes in the coal-rock massif and to justify the safe face advance criterion. The cause-and-effect method of comparing the guiding documents with the real characteristic of the outburst coal showed that the properties and attributes in the recommendations do not reflect the gas-dynamic hazard properties. Different ingredients and facies conditions of the coal seam formation have not been taken into account. The hazard of the coal seams is represented by irrelevant properties, and the interpretation of this hazard as a spontaneous gas outburst from the coal seam or the processes of energy accumulation and flow in the coal-rock massif covers the development of real methods to forecast and prevent this phenomenon. The article for the first time ever formulates a new hypothesis of the gas-dynamic phenomena in mining workings. In contrast to the existing concepts, the gas-dynamic phenomenon is a natural phenomenon that is local in nature and is a reaction of the stressed-and-strained rock massif to the advance of the coal face. The method preventing a sudden outburst of methane from the coal seam is methane capture in the relief holes using a vacuum pump and its removal via pipes to the ventilation workings or to the surface. With the depth of the relief holes of 30 metres, the face advance rate can be increased up to 13 metres per day.

Keywords: development drifts, rock burst, power impulse, gas dynamic phenomena, methane capture, carbonaceous rock massif

Acknowledgements: The authors express their gratitude to Mining Engineer, Doctor of Technical Sciences, Professor E.A. Kolesnichenko and Mining Engineer, Doctor of Technical Sciences V.B. Artemyev for useful professional comments during the preparation of the article.

For citation: Kolesnichenko E.I., Kolesnichenko I.E., Lyubomishchenko E.I. Selection of technological parameters for a development drift and a local method to prevent gas-dynamic phenomena. Russian Mining Industry. 2024;(5):144–152. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5-144-152

Article info

Received: 07.07.2024

Revised: 27.08.2024

Accepted: 11.09.2024

Information about the authors

Evgeny I. Kolesnichenko – Postgraduate Student, Mining Department, Shakhty Road Institute (branch), Platov SouthRussian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russian Federation; https://orcid.org/0000-0002-8740-9356; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Igor E. Kolesnichenko – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Construction and Technogenic Safety Department, Deputy Director – Academic Advisor, Shakhty Road Institute (branch), Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russian Federation; https://orcid.org/0000-0002-1063-5304; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Ekaterina I. Lyubomishchenko – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Assistant Professor at the Motor Road Design and Construction Department, Shakhty Road Institute (branch), Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russian Federation; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9495-7385; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

References

1. Колесниченко И. Е., Колесниченко Е. А., Любомищенко Е. И., Колесниченко Е. И. Механизм внезапных выбросов метана в угольных пластах. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(1):108–120. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-1-0-108-120 Kolesnichenko I. E., Kolesnichenko E. A., Lyubomishchenko E. I., Kolesnichenko E. I. Mechanism of methane outbursting in coal seams. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020;(1):108–120. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-1-0-108-120

2. Колесниченко Е.А. Управление газодинамическим состоянием выбросоопасного пласта при проведении выработок с учётом генетических характеристик месторождения: автореф. … д-ра техн. наук. М.; 2000. 40 с.

3. Чемезов Е.Н. Безопасность подземных горных работ. Якутск: СВФУ; 2010. 359 с.

4. Полевщиков Г.Я. «Деформационно-волновые» процессы в массиве горных пород при движении очистного забоя в угольных пластах. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2013;(5):50–60. Polevshchikov G.Ya. Deformation-wave processes under production face advance in coal and rocks. Fiziko-Texhnicheskiye Problemy Razrabbotki Poleznykh Iskopaemykh. 2013;(5):50–60. (In Russ.)

5. Лис С.Н. Результаты исследований волнового характера опорного давления целиков и краевых частей угольных пластов. Горные науки и технологии. 2020;5(1):39–48. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2020-1-39-48 Lis S.N. Findings of studies on wave character of pillar support pressure and edge parts of coal seams. Mining Science and Technology (Russia). 2020;5(1):39–48. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/2500-0632-2020-1-39-48

6. Колесниченко И.Е., Колесниченко Е.А., Любомищенко Е.И., Колесниченко Е.И. Квантовые основы метаноопасности угольных пластов. Горная промышленность. 2021;(1):91–97. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2021-1-91-97 Kolesnichenko I.E., Kolesnichenko E.A., Lyubomishchenko E.I., Kolesnichenko E.I. Quantum fundamentals of coal bed methane hazards. Russian Mining Industry. 2021;(1):91–97. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2021-1-91-97

7. Захаров Е.И., Лавит И.М, Чеботарев П.Н. Природа внезапных выбросов. к 120-летию со дня рождения Л.Н. Быкова. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016;(3):99–108. Zakharov E.I., Lavit I.M., Chebotarev P.N. Nature of sudden outbursts. the 120th anniversary of the Professor Leonid Bikov. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. 2016;(3):99–108. (In Russ.)

8. Ходот В.В. Современные представления о природе и механизме внезапных выбросов угля и газа. Материалы совещания по внезапным выбросам угля и газа. М.: Углетехиздат; 1952.

9. Сердюков С.В., Шилова Т.В., Рыбалкин Л.А. Оценка снижения риска подземной разработки газоносных угольных пластов при использовании гидроразрыва. Интерэкспо Гео-Сибирь. 2019;2(5):3–11. https://doi.org/10.33764/2618-981X-2019-2-5-3-11 Serdyukov S.V., Shilova T.V., Rybalkin L.A. Risk reduction estimation for underground mining of gas-contained coal seams while using the hydraulic fracturing. Interekspo Geo-Sibir. 2019;2(5):3–11. (In Russ.) https://doi.org/10.33764/2618-981X-2019-2-5-3-11

10. Жемчужников Ю.А. Общая геология каустобиолитов. Л.; М.: Гл. ред. геологоразвед. и геодез. лит-ры; 1935. 548 с.

11. Иванов Г.А. Угленосные формации. (Закономерности строения, образования, изменения и генетическая классификация). Л.: Наука; 1967. 407 с.

12. Вальц И.Э. Первичные и диагенетические изменения микроструктуры растительного материала на торфяной и буроугольной стадиях. В кн.: Иванов Г.А., Погребицкий Е.О. (ред.) Вопросы метаморфизма углей и эпигенеза вмещающих пород. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние; 1968. С. 15–25.

13. Богданова М.В. Закономерности изменения бурых углей Украины в процессе углефикации. В кн.: Иванов Г.А., Погребицкий Е.О. (ред.) Вопросы метаморфизма углей и эпигенеза вмещающих пород. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние; 1968. С. 25–36.

14. Ханин В.Е. О некоторых основных понятиях в учении о фациях и формациях. Бюллетень МОИП. 1950;25(6).

15. Колесниченко И.Е., Колесниченко Е.А., Артемьев В.Б., Любомищенко Е.И., Черечукин В.Г., Колесниченко Е.И. Квантовая теория метанобезопасности. Электронно-энергетические процессы в молекулярных системах. LAP LAMBERT Academic Publishing RU; 2021. 473 с.

16. Бригида В.С., Зинченко Н.Н. Особенности метановыделения из дегазационных скважин впереди очистного забоя. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014;(1):69–74. Brigida V.S., Zinchenko N.N. Methane release in drainage holes ahead of coal face. Journal of Mining Science. 2014;50(1):60– 64. https://doi.org/10.1134/S1062739114010098

17. Лейбович М.В. Теория удара в задачах и примерах. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та; 2016. 236 с.

18. Колесниченко Е.А., Колесниченко И.Е. Внезапные выбросы и взрывы метана: прогнозирование и предотвращение. Ростов-на-Дону: Логос; 2005. 248 с.

19. Ле К.Ф., Дмитриев П.Н., Тхан В.З., Ли Ю. Влияние основной кровли на параметры зоны опорного давления в краевой части пласта. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(6-1):68–82. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_61_0_68 Le Q.Ph., Dmitriev P.N., Than V.D., Li Yu. Influence of the main roof on the parameters of the abutment pressure zone in the selvedge of the seam. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(6-1):68–82. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_61_0_68