INSTRUMENTAL STUDIES OF GAS-KINETIC CHARACTERISTICS OF THE COAL SEAM IN ITS BOTTOM-HOLE PART

Original paper

UDC 622.121 c E.N. Kozyreva1, A.A. Ryabtsev1, M.S. Plaksin1,2, R.I. Rodin1,2, 2025

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol’ – Russian Coal Journal, 2025, №12

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

Authors

E.N. Kozyreva1, A.A. Ryabtsev1, M.S. Plaksin1,2, R.I. Rodin1,2

1 Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 650065, Kemerovo, Russian Federation

2 T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, Kemerovo, 650000, Russian Federation

Authors Information

Kozyreva E.N. – PhD (Engineering), Leading Researcher, Institute of Coal, Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 650065, Kemerovo, Russian Federation, e-mail: KozyrevaEN@ficuuh.ru

Ryabtsev A.A. – Researcher, Institute of Coal, Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 650065, Kemerovo, Russian Federation, e-mail: iu@ficuuh.ru

Plaksin M.S. – PhD (Engineering), Senior Researcher, Institute of Coal, Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 650065, Kemerovo, Russian Federation; Associate Professor, T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: Plaksin@bk.ru

Rodin R.I. – Researcher, Institute of Coal, Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 650065, Kemerovo, Russian Federation; Lecturer, T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: rodinri@mail.ru

Abstract

The study examines gas-kinetic and gas-dynamic characteristics of the coal seam, which change as a result of reducing mechanical stresses during workings. To solve these problems, an innovative mining experimental method was developed, as well as special technical devices and corresponding experimental methods. The results of full-scale experiments on coal sampling in an isolated (from the mining atmosphere) mode and complex laboratory studies of coal properties without their contact with air showed that the presented developments make it possible to increase the accuracy of determining gas content in the borehole zone of the formation. By the nature of the gas potential realization process, it becomes possible to monitor the gas-dynamic and gas-kinetic state of coal seams in order to increase the efficiency of forecasting their outburst danger.

Keywords

Coal seam, gas content, innovative mining and experimental method, field studies, special device, gas kinetic characteristics, gas dynamic activity of the seam, outburst danger.

References

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.

Acknowledgements

The work was performed within the framework of the state assignment of the Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Project FWEZ-2024-0013 “Creation of multipurpose systems for monitoring and forecasting of gas-dynamic phenomena, control of the stress state, development of methods for their prevention and efficiency assessment during underground development of coal deposits. 2024-2025” (Reg. No. 124041100072-6).

For citation

Kozyreva E.N., Ryabtsev A.A., Plaksin M.S., Rodin R.I. Instrumental studies of gas-kinetic characteristics of the coal seam in its bottom-hole part. Ugol’. 2025;(12):39-45. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2025-12-39-45.

Paper Info

Received October 3, 2025

Reviewed November 15, 2025

Accepted November 28, 2025