Комплексный метод по совершенствованию управления газовыделением при ведении горных работ

Е.Н. Козырева, М.С. Плаксин, Р.И. Родин, М.В. Шинкевич, А.А. Рябцев
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №S2 / 2023 стр. 18-25

Резюме: В статье представлены методы, комплексное применение которых направлено на совершенствование управления газовыделением при ведении подземных горных работ. Разработанные методы базируются на классических законах газодинамики и геомеханики и дополнены результатами, полученными при проведении фундаментальных исследований в области газокинетической реакции газоносных угольных пластов на технологическое воздействие. Комплексность заключается в совместном применении методов по определению газокинетических свойств, газоносности и газодинамической активности угольного пласта, методов прогноза и контроля метанообильности подготовительных выработок, очистных забоев и выемочных участков. Применение методов направлено на решение горнотехнологических задач шахт с целью обеспечения безопасных (по газовому фактору) режимов работы забоев в условиях изменчивости свойств угольных пластов и состояний массива горных пород при техногенном воздействии и с учётом условий проведения выработок.

Ключевые слова: угольный пласт, подготовительная выработка, выемочный участок, метод, геомеханические процессы, неравномерность газовыделение, прогноз метанообильности, управление газовыделением

Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2021-0001 «Создание многофункциональных систем мониторинга и прогноза газодинамических явлений, контроля напряженного состояния, разработка методов их предотвращения и оценки эффективности при подземной разработке угольных месторождений» (рег. №АААА-А21-121012290020-4).

Для цитирования: Козырева Е.Н., Плаксин М.С., Родин Р.И., Шинкевич М.В., Рябцев А.А. Комплексный метод по совершенствованию управления газовыделением при ведении горных работ. Горная промышленность. 2023;(S2):18–25. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S2-18-25

Информация о статье

Поступила в редакцию: 30.07.2023

Поступила после рецензирования: 23.08.2023

Принята к публикации: 24.08.2023

Информация об авторах

Козырева Елена Николаевна – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Плаксин Максим Сергеевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Шинкевич Максим Валериевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация

Родин Роман Иванович – научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Рябцев Андрей Александрович – научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация

1. Полевщиков Г.Я., Рябцев А.А., Непеина Е.С., Цуран Е.М., Титов В.П., Ванин Е.А., Мельгунов М.С., Назарова Л.А., Назаров Л.А. Способ определения газокинетических характеристик угольного пласта. Патент РФ №2526962 C1, 27.08.2014. 2014. Бюл. №24.

2. Плаксин М.С., Родин Р.И., Радиковский И.В., Шинкевич А.В. Результаты измерения газового потенциала в приконтурной части угольного пласта. Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. 2021;(4):50–57. https://doi.org/10.25558/VOSTNII.2021.32.69.005

3. Bobin V.A., Kozyreva E.N. Desorption and resorption of methane by coal in a sealed volume. Coke and Chemistry. 2023;66(2):70–74. https://doi.org/10.3103/S1068364X23700527

4. Тайлаков О.В., Застрелов Д.Н., Кормин А.Н., Уткаев Е.А. Определение газоносности угольных пластов на основе исследования процессов фильтрации и диффузии метана. Уголь. 2015;(1):74–77.

5. Espinoza D.N., Pereira J.-M., Vandamme M., Dangla P., Vidal-Gilbert S. Desorption-induced shear failure of coal bed seams during gas depletion. International Journal of Coal Geology. 2015;137:142–151. https://doi.org/10.1016/j.coal.2014.10.016

6. Gang W., Wenrui W., Pengfei W., Xinxiang Y., Shutong Z. Deformation and gas flow characteristics of coal-like materials under triaxial stress conditions. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2017;91:72–80. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2016.11.015

7. Плаксин М.С., Альков В.И., Родин Р.И., Рябцев А.А., Козырева Е.Н., Худынцев Е.А. Устройство для определения газоносности угольного пласта. Патент №2021100534 С1 РФ, Е21F 7/00, 23.03.2022. 2021. Бюл.№9.

8. Ройтер М., Крах М., Кислинг У., Векслер Ю.А. Акустический шум угольного пласта как показатель геодинамического состояния очистного забоя. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2022;(1):23–30. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20220103

9. Опарин В.Н., Потапов В.П., Киряева Т.А., Юшкин В.Ф. К проблеме разработки методов и геоинформационных средств комплексной оценки влияния нелинейных деформационно-волновых процессов, индуцированных сейсмическими воздействиями, на геомеханическое состояние бортов карьеров и газодинамическую активность угольных шахт Кузбасса. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(8):5–39. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-8-0-5-39

10. Козырева Е.Н., Леонтьева Е.В., Буланчиков С.П., Ослаповский С.Ф. Определение параметров скважин дегазации с учетом структуризации вмещающего массива (на примере лавы №560 шахты «Чертинская – Коксовая»). Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2016;(4):22–28.

11. Gu S., Zhang W., Jiang B., Hu C. Case of rock burst danger and its prediction and prevention in tunneling and mining period at an irregular coal face. Geotechnical and Geological Engineering. 2019;37(4):2545–2564. https://doi.org/10.1007/s10706-018-00776-y

12. Huang W., Wang H., Zhang T., Yan L., He M. Hydraulic pressure effect on mechanical properties and permeabilities of layered rock mass: an experimental study. European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2020;27(6):2422–2433. https://doi.org/10.1080/19648189.2020.1763844

13. Шадрин А.В., Клишин В.И. Совершенствование методов автоматизированного прогноза опасности проявления динамических явлений в процессе разупрочнения кровли и профилактической гидрообработки угольных пластов. Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. 2017;(3):31–35.

14. Клишин В.И., Тайлаков О.В., Опрук Г.Ю., Уткаев Е.А., Клишин С.В. Методы гидроразрыва труднообрушающейся кровли и угольного пласта для исключения динамических явлений в угольных шахтах. Горная промышленность. 2022;(6):46–53. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-6-46-53

15. Мазаник Е.В., Понизов А.В., Садов А.П., Сластунов С.В. Усовершенствованная технология предварительной дегазации угольных пластов на основе их гидроразрыва. Знание. 2016;(5-1):111–116.

16. Клишин В.Н., Кокоулин Д.И., Кубанычбек Б., Дурнин K.M. Разупрочнение угольного пласта, в качестве метода интенсификации выделения метана. Уголь. 2010;(4):40–42.

17. Полевщиков Г.Я., Розанцев Е.С., Лохов В.И., Крючков И. Руководство по применению безопасного и контролируемого способа интенсивной дегазации призабойной части пласта для предотвращения внезапных выбросов угля и газа с использованием эффекта гидроотжима и аппаратуры контроля метана (регулируемый гидроотжим). Кемерово: ВостНИИ; 1987. 16 с.

18. Плаксин М.С. Развитие метода автоматизированного контроля газодинамической активности призабойной зоны угольного пласта при проведении подготовительных выработок. Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2014;(2):23–28.