Инструментальные исследования газокинетических характеристик угольного пласта в его призабойной части

Оригинальная статья

УДК 622.121 c Е.Н. Козырева1, А.А. Рябцев1, М.С. Плаксин1,2, Р.И. Родин1,2, 2025

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь №12-2025 /1200/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-12-39-45

Авторы

Козырева Е.Н. канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник Института угля ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук», 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: KozyrevaEN@ficuuh.ru

Рябцев А.А. научный сотрудник Института угля ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук», 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: iu@ficuuh.ru

Плаксин М.С. канд. техн. наук, старший научный сотрудник Института угля ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук», 650065, г. Кемерово, Россия; доцент ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: plaksin@bk.ru

Родин Р.И. научный сотрудник Института угля ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук», 650065, г. Кемерово, Россия; преподаватель ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: rodinri@mail.ru

Аннотации

В Институте угля ФИЦ УУХ СО РАН были проведены исследования по изучению газокинетических и газодинамических характеристик угольного пласта, меняющихся в результате снижения механических напряжений при проведении выработок. Для решения этих задач был разработан инновационный горно-экспериментальный метод, а также разработаны специальные технические устройства и соответствующие методики проведения экспериментов. Результаты проведения натурных экспериментов по отбору проб угля в изолированном от атмосферы выработки режиме и комплексных лабораторных исследований свойств углей без их контакта с воздухом показали, что представленные разработки позволяют повысить точность определения газоносности в призабойной зоне пласта, а по характеру процесса реализации газового потенциала появляется возможность контролировать газодинамическое и газокинетическое состояние угольных пластов с целью повышения эффективности прогноза их выбросоопасности.

Ключевые слова

Угольный пласт, газоносность, инновационный горно-экспериментальный метод, натурные исследования, специальное устройство, газокинетические характеристики, газодинамическая активность пласта, выбросоопасность.

Список литературы

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах». Серия 5. Выпуск 40. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2021. 200 с.
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений». Серия 05. Выпуск 49. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2021. 128 с.
3. Влияние микроструктуры угля на газонасыщенность призабойной зоны / О.Н. Малинникова, Е.В. Ульянова, А.В. Харченко и др. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2020. № 3. С. 25-33. Malinnikova O.N., Ul’yanova E.V., Kharchenko A.V., Pashichev B.N. Influence of coal microstructure on gas content of the face area. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2020;(3):25-33. (In Russ.).
4. Junqian Li, Shuangfang Lu, Pengfei Zhang, Jianchao Cai, Wenbiao Li, Siyuan Wang, Wenjun Feng. Estimation of gas-in-place content in coal and shale reservoirs: A process analysis method and its preliminary application. Fuel. 2020;(259):116266.
5. Основы создания инновационного метода определения природной газоносности угольных пластов / М.С. Плаксин, Е.Н. Козырева, Р.И. Родин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2019. № 5. С. 398-403. Plaksin M.S., Kozyreva E.N., Rodin R.I. Fundamentals of creating an innovative method for determining the natural gas content of coal seams. Naukoemkie tekhnologii razrabotki i ispol'zovaniya mineral'nykh resursov. 2019;(5):398-403. (In Russ.).
6. Плаксин М.С., Родин Р.И., Титов В.П. Технические основы создания инновационного устройства и оперативного метода определения газоносности угольного пласта // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № S49. С. 165-173. Plaksin M.S., Rodin R.I., Titov V.P. Technical basis for creating an innovative device and an operational method for determining the gas content in a coal seam. Gornyj informatsionno-analiticheskij byulleten'. 2018;(S49):165-173. (In Russ.).
7. Liu Y., Du Y., Li Z., Zhao F., Zuo W., Wei J., Mitri H. A rapid and accurate direct measurement method of underground coal seam gas content based on dynamic diffusion theory. International Journal of Mining Science and Technology. 2020;30(6):799-810.
8. Wang Z.Y., Cheng Y.P., Wang L., Zhou H.X., He X.X., Yi M.H. et al. Characterization of pore structure and the gas diffusion properties of tectonic and intact coal: Implications for lost gas calculation. Process Safety and Environmental Protection. 2020;(135):12-21.
9. Плаксин М.С., Родин Р.И., Альков В.И. Обоснование технологии ориентированного поинтервального гидроразрыва угольного пласта через дегазационные скважины // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № S49. С. 98-105.
10. Ван Л., Цзян Ц. Ван, Цюй Ч. Влияние локальных напряжений и трещин на проницаемость угольного пласта в блоке Линьфэнь (юго-восточная часть бассейна Ордос, Китай) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 3. С. 372-385. Wang L., Jiang B., Wang C., QuIn Ch. The influence of local stresses and cracks on the permeability of a coal seam in the Linfen block (southeastern part of the Ordos basin, China). Geologiya i geofizika. 2018;59(3):372-385. (In Russ.).
11. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. М.: Недра, 1979. 296 с.
12. Мурашев В.И. Разработка научных основ безопасного ведения горных работ в угольных шахтах на основе исследования геомеханических процессов: автореф. дис. … доктора техн. наук. М., 1980. 35 с.
13. Плаксин М.С., Родин Р.И. Влияние растворенного метана на погрешность измерений при определении газоносности угольного пласта прямыми методами // Кокс и химия. 2022. № 3. С. 16-20. Plaksin M.S., Rodin R.I. Impact of dissolved methane on measurement error when determining gas content in coal seams using direct methods. Koks i himiya. 2022;(3):16-20. (In Russ.).
14. Каталог метаноемкости углей Кузбасса. Кемерово: ВостНИИ, 1968. 32 с.
15. Фейт Г.Н. Геомеханические основы прогноза и снижения выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах: дис.… доктора техн. наук. 1994. 53 с.
16. Плаксин М.С. Разработка метода оценки газодинамической активности угольного пласта при проведении подготовительных выработок: автореф. дис.… канд. техн. наук. Кемерово, 2012. 24 с.

Поддержка

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2024-0013 «Создание многофункциональных систем мониторинга и прогноза газодинамических явлений, контроля напряженного состояния, разработка методов их предотвращения и оценки эффективности при подземной разработке угольных месторождений. 2024-2025 гг.» (рег. № 124041100072-6).

Для цитирования

Инструментальные исследования газокинетических характеристик угольного пласта в его призабойной части / Е.Н. Козырева, А.А. Рябцев, М.С. Плаксин и др. // Уголь. 2025;(12):39-45. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-12-39-45.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 3.10.2025

Поступила после рецензирования: 15.11.2025

Принята к публикации: 28.11.2025