Выбор технологических параметров подготовительной выработки и локального метода предотвращения газодинамических явлений

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

Е.И. Колесниченко, И.Е. Колесниченко, Е.И. Любомищенко
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, Российская Федерация
Горная Промышленность №5 / 2024 стр.144-152

Резюме: Цель исследования заключалась в выборе параметров проведения подготовительной выработки с учетом влияния горных работ на формирование газодинамических явлений, разработке метода деформирования и дегазирования угольного пласта впереди забоя, в уточнении причинно-следственных закономерностей образования энергетических и динамических процессов взаимодействия в углепородном массиве и обосновании критерия безопасного подвигания забоя. Причинно-следственный метод сравнения руководящих документов с реальной характеристикой выброшенного угля показал, что свойства и признаки в рекомендациях не отражают свойств газодинамической опасности. Не учтено различие ингредиентов и фациальных условий образования угольных пластов. Опасность угольных пластов представляется несущественными свойствами, а интерпретация этой опасности в виде самопроизвольного выброса газа из угольного пласта или процессов накопления и перетекания энергии в углепородном массиве закрывает разработку реальных методов прогнозирования и предотвращения этого явления. В статье впервые сформулирована новая гипотеза газодинамических явлений при проведении горных выработок. В отличие от существующих представлений газодинамическое явление – это природное явление носит локальный характер и является реакцией напряжённо-деформированного горного массива на перемещение угольного забоя. Методом, предотвращающим внезапный выброс метана из угольного пласта, является каптаж метана в разгрузочных скважинах с применением вакуум-насоса и вывод его по трубам в вентиляционную выработку или на поверхность. При длине разгрузочных скважин 30 м темпы проведения выработки могут быть увеличены до 13 м в сутки.

Ключевые слова: подготовительные выработки, горный удар, импульс силы, газодинамические явления, каптаж метана, углепородный массив

Благодарности: Авторы выражают благодарность горному инженеру, доктору технических наук, профессору Е.А. Колесниченко и горному инженеру, доктору технических наук В.Б. Артемьеву за полезные профессиональные замечания при подготовке статьи.

Для цитирования: Колесниченко Е.И., Колесниченко И.Е., Любомищенко Е.И. Выбор технологических параметров подготовительной выработки и локального метода предотвращения газодинамических явлений. Горная промышленность. 2024;(5):144–152. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5-144-152

Информация о статье

Поступила в редакцию: 07.07.2024

Поступила после рецензирования: 27.08.2024

Принята к публикации: 11.09.2024

Информация об авторах

Колесниченко Евгений Игоревич – аспирант кафедры горное дело, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-8740-9356; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Колесниченко Игорь Евгеньевич – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой проектирования и строительства автомобильных дорог, заместитель директора – научный руководитель Шахтинского автодорожного института (филиала), Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-1063-5304; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Любомищенко Екатерина Игоревна – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры проектирования и строительства автомобильных дорог Шахтинского автодорожного института (филиала), Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-9495-7385; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

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