Причины трещинообразования и признаки деформации угольного пласта в зоне вибрационного воздействия

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-2-134-138

Читать на русскоя языкеМ.В. Павленко , Е.В. Синицкая, И.А. Флорова, Д.Г. Сандакова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
Горная Промышленность №2 / 2024 стр. 134-138

Резюме: Применение вибрационного воздействия для эффективной подготовки низкопроницаемого угольного пласта – перспективный и постоянно совершенствующийся процесс. Главная трудность теоретического исследования состоит в том, что угольные пласты очень разнообразны по своим свойствам и представляют собой сложную среду. При вибрационном воздействии происходит изменение емкостных и фильтрационных характеристик угольного массива, что приводит к изменению структуры и емкости порово-трещинного пространства угля. Такая реакция находит хорошее объяснение: каждый акт вибрационного воздействия вызывает быстрое изменение в угольном массиве в соответствии с действующими напряжениями во время вибрации. Эта точка зрения была положена в основу теоретических рассуждений, с целью обоснования рационального воздействия по направленному вибровоздействию на угольный пласт, для изменения трещиноватости и дальнейшей интенсификации метаноотдачи. Это подтверждается как лабораторными, так и производственными экспериментами по вибрационному воздействию. Подобную природу имеют изменения в окружающей среде после сильных землетрясений даже на больших расстояниях от источника воздействия. Поэтому наиболее простым по конструктивной реализации и менее затратным по энергетике и материалоемкости является направленный колебательный процесс на угольный низкопроницаемый пласт, который совершается с использованием виброустановок как наземного, так и подземного исполнения.

Ключевые слова: низкопроницаемый угольный пласт, вибровоздействие, газоотдача, горный массив, трещинообразование

Для цитирования: Павленко М.В., Синицкая Е.В., Флорова И.А., Сандакова Д.Г. Причины трещинообразования и признаки деформации угольного пласта в зоне вибрационного воздействия. Горная промышленность. 2024;(2):134–138. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-2-134-138


Информация о статье

Поступила в редакцию: 24.02.2024

Поступила после рецензирования: 20.03.2024

Принята к публикации: 25.03.2024


Информация об авторах

Павленко Михаил Васильевич – кандидат технических наук, доцент, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Синицкая Елена Владимировна – старший преподаватель, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Флорова Ирина Анатольевна – старший преподаватель, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Сандакова Дарима Галсановна – аспирант, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.


Список литературы

1. Премыслер Ю.С., Яновская М.Ф. Влияние микротрещиноватости угля на скорость десорбции из него метана. Известия АН СССР. ОТН. Металлургия и топливо. 1960;(3):92–98. Premysler Yu. S., Yanovskaya M.F. The effect of coal microcrackage on the rate of methane desorption from it. Izvestiya AN SSSR. OTN. Metallurgiya i Toplivo. 1960;(3):92–98. (In Russ.)

2. Павленко М.В., Барнов Н.Г., Кузиев Д.А., Кенжабаев К.Н., Монзоев М.В. Вибрационное воздействие через скважины и технология дегазационной подготовки низкопроницаемого угольного пласта. Уголь. 2020;(1):36–40. https://doi. org/10.18796/0041-5790-2020-1-36-40 Pavlenko M.V., Barnov N.G., Kuziev D.A., Kenzhabaev K.N., Monzoev M.V. Vibration impact through wells and the technology of degassing of the preparation of low-permeability coal seam. Ugol’. 2020;(1):36–40. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-1-36-40

3. Одинцев В.Н. Оценка микротрещинообразования в угле при десорбции метана. Записки Горного института. 2001;(1):146–150. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/9736 (дата обращения: 25.02.2024). Odintsev V.N. Estimation of microcracking in coal during methane desorption. Journal of Mining Institute. (In Russ.) Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/9736 (accessed: 25.02.2024).

4. Khoreshok A., Kantovich L., Kuznetsov V., Preis E., Kuziev D. The results of cutting disks testing for rock destruction. E3S Web of Conferences. 2017;15:03004. https://doi.org/10.1051/E3SCONF/20171503004

5. Лопухов Г.П., Павленко М.В., Сальников А.Н. Блочное строение горной породы каменноугольной системы. Горная промышленность. 2016;(4):68–69. Lopukhov G.P., Pavlenko M.V., Salnikov A.N. Block structure of carboniferous system rock strata. Russian Mining Industry. 2016;(4):68–69. (In Russ.)

6. Павленко М.В., Хайдина М.П., Кузиев Д.А., Пихторинский Д., Муратов А.З. Факторы воздействия комбайна при добыче угля на увеличение метаноотдачи массива в рабочее пространство лавы. Уголь. 2019;(4):8–11. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2019-4-8-11 Pavlenko M.V., Khaidina M.P., Kuziev D.A., Pihtorinskiy D., Muratov A.Z. Impacts of the combine harvester in the production of coal to increase methane recovery array in the workspace lava. Ugol’. 2019;(4):8–11. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2019-4-8-11

7. Клементьева И.Н., Кузиев Д.А. Современное состояние и перспективы развития конструкций карьерных комбайнов для безвзрывной послойной выемки прочных пород. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019;(2):123–128. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-02-0-123-128 Klement’eva I.N., Kuziev D.A. Actual status and prospects for future development of surface miners, designed for for blastless lit-by-lit excavation of solid rock. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019;(2):123–128. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-02-0-123-128

8. Павленко М.В., Базаров Б.А., Конакбаева А.Н., Мезенцева А.В. Воздействие механических колебаний на газонасыщенный угольный массив как деформируемую систему. Уголь. 2022;(4):46–49. https://doi.org/10.18796/0041-57902022-4-46-49 Pavlenko M.V., Bazarov B.A., Konakbaeva A.N. Mezentseva A.V. The effect of mechanical vibrations in a gas-saturated coal massif as a deformable system. Ugol’. 2022;(4):46–49. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-4-46-49

9. Павленко М.В., Федотов И.Е. Кинетика десорбции метана из угля под действием вибрационного воздействия. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000;(8):34–36. Pavlenko M.V., Fedotov I.E. Kinetics of methane desorption from coal under the action of vibration. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2000;(8):34–36. (In Russ.)

10. Павленко М.В., Агарков А.В., Горбунов П.В. Вибрационное воздействие через скважину с дневной поверхности с целью увеличения проницаемости угольного массива. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2001;(1):40–43. Pavlenko M.V., Agarkov A.V., Gorbunov P.V. Vibration effect through a well from the daytime surface in order to increase the permeability of the coal massif. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2001;(1):40–43. (In Russ.)

11. Павленко М.В., Десятерик Н.И., Розгон В.Д. Вибрационное воздействие на низкопроницаемый угольный пласт с целью изменение его состояния. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2001;(8):24–26. Pavlenko M.V., Desyaterik N.I., Rozgon V.D. Vibration effect on a low-permeable coal seam in order to change its state. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2001;(8):24–26. (In Russ.)

12. Павленко М.В., Велесевич В.И. Исследование принципов возбуждения и движения жидкости в угольном пласте посредством вибрации. В кн.: Geotehnika-Geotehnics 2010: материалы 14-й Междунаро. симпозиума, Gliwice-Ustroń, Польша; 2010. С. 169–174.

13. Павленко М.В., Воробьев А.Н. Определение собственных частот колебаний пласта (математическая модель). Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010;(5):142–143. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/ Data/2010/5/Vorobyev_5_2010.pdf (дата обращения: 25.02.2024). Vorobev A.N., Pavlenko M.V. Definition of internal frequencies of seam vibrations (mathematical model). Mining Informational and Analytical Bulletin. 2010;(5):142–143. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2010/5/Vorobyev_5_2010.pdf (accessed: 25.02.2024).

14. Hou P., Gao F., Ju Y., Cheng H., Gao Y., Xue Y., Yang Y. Changes in pore structure and permeability of low permeability coal under pulse gas fracturing. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2016;34:1017–1026. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.08.015

15. Bahr H.-A., Fischer G., Weiss H.-J. Thermal-shock crack patterns explained by single and multiple crack propagation. Journal of Materials Science. 1986;21(8):2716–2720. https://doi.org/10.1007/BF00551478

16. Баловцев С.В., Скопинцева О.В. Научно обоснованные технологические решения по снижению аэрологических рисков действующих и проектируемых угольных шахтах. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(2):139–151. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_2_0_139 Balovtsev S.V., Skopintseva O.V. Science-based technological solutions for aerological risks reducing in operating and designing coal mines. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(2):139–151. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_2_0_139

17. Павленко М.В., Мерзляков В.Г., Синицкая Е.В., Флорова И.А., Адигамов Д.А. Роль вибрационного воздействия в трещинообразовании и газоотдачи из низкопроницаемого угольного пласта. Уголь. 2023;(5):37–40. https://doi. org/10.18796/0041-5790-2023-5-37-40 Pavlenko M.V., Merzlyakov V.G., Sinitskaya E.V., Florova I.A., Adigamov D.A. The role of vibration impact in fracturing and gas recovery from a low-permeability coal seam. Ugol’. 2023;(5):37–40. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2023-5-37-40

18. Сластунов С.В., Коликов К.С., Ермак Г.П., Ютяев Е.П. Решение проблемы безопасности угледобычи в долгосрочной программе развития отрасли. Горный журнал. 2015;(4):46–49. https://doi.org/10.17580/gzh.2015.04.08 Slastunov S.V., Kolikov K.S., Ermak G.P., Yutyaev E.P. Safety of coal mining in long-run development. Gornyi Zhurnal. 2015;(4):46– 49. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2015.04.08