Офіційний веб сайт

Розробка та вдосконалення способів прогнозу та запобігання газодинамічним явищам при розробці вугільних пластів

М2

 

Автори: Бойко О.М., Волошина Н.І., к.т.н., Кольчик І.Є., к.т.н., Мельников Д.В.

 

Представлена Інститутом фізики гірничих процесів НАН України

 

 Авторами встановлено закономірності кінетики десорбції метану з вугілля в умовах різного напружено-деформованого стану гірського масиву.

Розроблено і впроваджено:

- у вигляді нормативних документів: спосіб запобігання раптовим викидам вугілля і газу в разі виймання крутих вугільних пластів щитовими агрегатами;спосіб прогнозування осередків викидів вугілля і газу у вибої пластової підготовчої виробки; правила визначення глибини зони віджиму у вугільних пластах; правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до раптових витискань вугілля;

- у вигляді рекомендацій - на шахтах "Красноармійська-Західна №1" та ДП "Дзержинськвугілля".

Очікуваний економічний ефект від впровадження результатів роботи у виробництво складає  30 тис. грн./рік по одній виробці та  251 тис. грн./рік по одному щитовому вибою.

 

Кількість публікацій: 32 наукові публікації,в т.ч. 1 монографія, 20 статей, 4 нормативні документи,

 7  тез доповідей.

Надіслати коментар

Коментарі

Степин Алексей Юрьевич

Вопрос прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа, который затронули в своей работе авторы, постоянно остается актуальным на всех угольных шахтах, разрабатывающих выбросоопасные пласты. В данной работе показаны пути совершенствования как существующих способов, так и разработка новых, включающих применение комплексного подхода борьбы с газодинамическими явлениями (ГДЯ) в шахтах, которые улучшают не только экономические показатели работы угольных предприятий, но и обеспечивают, в первую очередь, безопасность работ и, как следствие, минимизацию травматизма горнорабочих.
Такой подход включает в себе большой объем теоретических, лабораторных и шахтных исследований и позволяет наиболее достоверно обосновать способы и критерий прогноза и предотвращения ГДЯ.
Мое мнение, что работа заслуживает достойного внимания и с научной точки зрения, и с точки зрения производства, а авторы достойны присуждения Премии Президента Украины для молодых ученых 2011 года.

Степин Алексей Юрьевич
Главный инженер ОП «Шахта «Торецкая»

Грядущий Борис Абрамович

Практика интенсивного ведения работ на выбросоопасных пластах ежегодно пополняет статистику возникновения газодинамических явлений все новыми и новыми случаями, в том числе, и с человеческими жертвами. И, тем не менее, другого пути повышения эффективности угольной промышленности в настоящее время не существует. Поэтому своевременными и важными считаю исследования авторов данной работы, позволяющие расширить представления о природе потери устойчивости системы «уголь-газ» при ведении горных работ, на основании которого разработаны способы активного влияния на угольный массив с целью приведения его в безопасное состояние.
Среди наиболее значимых результатов, получивших обоснование в работе вижу следующие:
- установление закономерностей влияния степени нарушенности трещиновато-пористой структуры угольного вещества на кинетику десорбции метана из угля;
- установление закономерностей влияния количества физически связанной влаги в угольном пласте на напряженно-деформированное состояние и механизм разрушения угольного пласта;
- установление закономерностей формирования напряженно-деформированного состояния углепородного массива у забоя выработки при ее приближении к зонам с изменяющейся мощностью угольного пласта.
Практическая ценность в работе, без сомнения, не менее значимая и заключается в разработке способов прогноза выбросоопасных зон, способов предотвращения внезапных выбросов путем нагнетания в угольный пласт водных растворов поверхностно-активных веществ и путем применения разгрузочных скважин, способа квалификации типов газодинамических явлений, способа прогноза мелкоамплитудных геологических нарушений – зон, характеризующихся повышенной опасностью возникновения газодинамических явлений, способа контроля эффективности противовыбросных мероприятий.
Разработки авторов вошли в четыре нормативных документа, действующих на территории Украины. Считаю эту работу существенным вкладом в горную науку Украины, а ее авторов – заслуживающих присуждения Премии Президента Украины для молодых ученых в 2011 году.

Грядущий Борис Абрамович
Директор ДонУГИ, доктор технических наук, профессор, академик АГН Украины, Лауреат Государственной премии Украины, Заслуженный шахтер Украины, Герой Украины

Юрченко Володимир Михайлович

Спрямованість цієї роботи – підвищення безпеки праці з видобування вугілля на викидонебезпечних пластах. В рамках виконання цієї роботи, серед інших, авторами були застосовані сучасні методи фізичних досліджень деформації і механізму руйнування вугілля з урахуванням газонасиченості, що контролювалося за спектрами ядерно-магнітного резонансу.
Наведені дослідження виконувались на протязі декількох років, що дало змогу авторам отримати надійні результати, які неодноразово були відтворені знов.
Авторам вдалося віднайти єдиний методичний підхід і до прогнозування, і до кваліфікації газодинамічних явищ, і до розробки способів їх запобігання. Полягає він у використанні показників кінетики газовиділення з пласта, які слугують індикатором пошкодженості структури вугільної речовини і відповідальні за процеси формування і розвитку викидів вугілля та газу.
Отримані в роботі результати є новими, а також такими, що сприяють розвитку знань з фізики гірничих процесів та підвищують безпеку праці у гірничому виробництві.
Вважаю цю роботу гідною присудження Премії Президента України для молодих учених у 2011 р.

Юрченко Володимир Михайлович
Зав. відділом «Електронних властивостей металів» ДонФТІ ім. О.О. Галкіна НАН України, доктор фізико-математичних наук, професор

Коптиков Виктор Павлович

Процесс угледобычи на шахтах Донбасса является одним из наиболее сложных, а эффективность и безопасность труда определяется горно-геологическими и горнотехническими условиями. Значительное увеличение добычи угля возможно за счет интенсификации работ на действующих горизонтах, отрабатывающих газоносные угольные пласты, склонные к газодинамическим явлениям, и подготовка новых на глубинах более 1000 м. Это, в свою очередь, резко обострит проблему создания безопасных условий в очистных и подготовительных выработках при ведении горных работ.
Существующие методы прогноза и борьбы с выбросами угля и газа, построенные на учете частных признаков выбросоопасности, вытекающих из механических моделей, в ряде случаев не эффективны. Дальнейшее развитие теории и методов прогноза и предотвращения ГДЯ в угольных шахтах с целью повышения безопасности труда горнорабочих является актуальной научной и прикладной проблемой.
В данной работе авторами проведен большой цикл теоретических и экспериментальных исследований, включающих обобщение и дальнейшее развитие научного направления, которое основывается на деформировании газонасыщенного угля в условиях, моделирующих напряженное состояние угольных пластов, установлении закономерности изменения механизма разрушения при различных уровнях газо и влагонасыщенности угля, кинетике массопереноса метана в углях разной степени газодинамической активности.
Установленные закономерности позволили разработать и усовершенствовать способы борьбы с выбросами угля и газа и критерий квалификации типа ГДЯ в виде методик и нормативных документов.
В целом, научная работа Бойко А.Н., Волошиной Н.И., Кольчика И.Е., Мельникова Д.В. является завершенной научно-исследовательской работой, в которой авторами предложено решение актуальных научно-технических задач. Авторы вполне заслуживают присуждение Премии Президента Украины для молодых ученых.

Коптиков Виктор Павлович
Заместитель директора по научной работе МакНИИ,
доктор технических наук, профессор, Академик Международной академии безопасности жизнедеятельности Украины

Анциферов Андрій Вадимович

Значимість вирішуваної в роботі проблеми важко переоцінити як для вугільної галузі, так і для економіки і соціальної сфери країни в цілому. Саме раптові викиди вугілля і газу є однією з основних причин загибелі шахтарів, зупинки вибоїв.
Автори дослідили напружений деформований стан викидонебезпечного вугільного пласта в небезпечних зонах та поза ними, поблизу підготовчих та очисних виробок, вплив на цей стан зволоженості, наявності штучно зроблених порожнин, а також геологічної порушенності, дослідили вплив цих чинників на кінетику десорбції метану з вугілля. Отримані результати дозволили обґрунтувати параметри способів запобігання раптовим викидам вугілля та газу, способу прогнозу викидонебезпечності за енергією активації десорбції метану та температурою дегідротації та способу класифікації типів газодинамічних явищ, а також способу прогнозу геологічних розривних та плікативних порушень.
Вважаю цю роботу гідною присудження Премії Президента України для молодих вчених як за значний внесок в уявлення про природу фізичних процесів у викидонебезпечному вугільному пласті так і за практичну цінність для вугільної промисловості.

Анциферов Андрій Вадимович
Директор інституту УкрНДМІ, доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України

Миколай Іванович Стадник

В наш час розвиток вугільної промисловості вимагає інтенсифікації гірничих робіт, але без надійних способів прогнозу та запобігання раптовим викидам вугілля та газу це значно збільшить збитки від газодинамічної активності вугільних пластів. І дуже добре, що колектив авторів в своїй роботі вирішує проблему ГДЯ в цілому, не обмежуючись лише прогнозуванням викидонебезпечних зон чи розробкою способу запобігання раптовим викидам.
В роботі були застосовані методи досліджень, що добре себе зарекомендували. Так авторами в якості одного з методів для вивчення процесу масопереносу метанового флюїду у поровому об’ємі вугілля був використаний метод ядерно - магнітного резонансу (ЯМР), який вважається одним з найбільш інформативних методів фізичних досліджень. Слід відзначити також обґрунтоване використання методів фізичного моделювання з застосуванням установки нерівнокомпонентного тривісного стиснення, які відтворюють процеси, близькі до натурних, що дає змогу вивчати деформування та руйнування газонасиченого та дегазованого вугілля. Застосування цих методів дало змогу авторам достатньо точно описати процеси, що протікають в гірничому масиві та вперше встановити закономірності, які дозволили обґрунтувати надійні критерії прогнозу та кваліфікації газодинамічних явищ, та на їх базі розробити відповідні способи, спрямовані на підвищення безпеки та ефективності гірничих робіт на викидонебезпечних пластах.
Вважаю, що ця робота має значну наукову та практичну цінність і заслуговує на присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Миколай Іванович Стадник
Головний науковий співробітник ДП «Дондіпровуглемаш», Лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, доктор технічних наук

Касьян Николай Николаевич

Направление исследований авторов работы непосредственно связано с безопасностью ведения горных работ, а значит, является приоритетным для горной науки Украины. Решение поставленной в работе проблемы характеризуется комплексностью подхода – авторами охвачены едва ли не все ее возможные аспекты. Разработаны как способы предотвращения газодинамических явлений для очистных и подготовительных забоев, так и способ контроля их эффективности, способы прогноза выбросоопасных зон, способ прогноза зон, наиболее опасных с точки зрения возникновения повышенных концентраций напряжений при подходе к ним забоя выработки, способ определения типа газодинамического явления для применения при экспертной оценке аварии. Все эти способы имеют большое практическое и социальное значение для горной промышленности и для всей экономики Украины в целом.
Результаты исследований, изложенные в работе, опубликованы в ведущих специализированных отечественных журналах и прошли апробацию на конференциях и семинарах, как в Украине, так и за рубежом. Учитывая актуальность и уровень работы, считаю ее заслуживающей внимания, а ее авторов - достойными Премии Президента Украины для молодых ученых.

Касьян Николай Николаевич
Заведующий кафедрой "Разработка месторождений полезных ископаемых" ДонНТУ, доктор технических наук, профессор

Филимонов Павел Евгеньевич

Данная работа посвящена актуальным проблемам горного производства, прогнозу и предотвращению внезапных выбросов угля и газа на угольных пластах Донбасса.
В работе установлены закономерности влияния физически связанной влаги в газонасыщенном угольном пласте на напряженно-деформированное состояние призабойной его части в щитовой лаве, закономерности изменения величины скорости потери водо-метанового флюида угольным пластом в зависимости от степени его выбросоопасности и наличия локальных опасных зон, зависимости изменения напряженно-деформированного состояния призабойной части горного массива при появлении в нем мелкоамплитудных геологических нарушений, как разрывных, так и пликативных, зачастую являющихся на выбросоопасных пластах очагами возникновения газодинамических явлений. Установленные закономерности были положены в основу ряда способов борьбы с газодинамическими явлениями и прогноза выбросоопасных зон.
Практическое значение работы подтверждается внедрением полученных в ней результатов на шахтах Украины.
Считаю, что работа заслуживает особого внимания как научных кругов, так и производственников и достойна присуждения Премии Президента Украины для молодых ученых.

Филимонов Павел Евгеньевич
И.о. председателя Дирекции–Генерального директора
ПАО «Шахта им. А.Ф.Засядько», кандидат технических наук

Маевский Валерий Стефанович

Газодинамические явления, возникающие при разработке угольных пластов, являются на сегодняшний день одной из важнейших проблем для угольной отрасли Украины, принося не только убытки от вынужденных простоев и снижения темпов отработки, но и невосполнимые социальные потери – человеческие жертвы. Поэтому актуальность исследований выполненных авторами данной работы не вызывает сомнений.
На основе полученных авторами закономерностей влияния физически связанной воды в угольном пласте на напряженно-деформированное состояние и механизм разрушения призабойной его части, закономерностей изменения скорости десорбции водо-метанового флюида из угольного пласта, закономерностей изменения напряжено-деформированного состояния угольного пласта в опасных зонах и других разработано либо усовершенствовано 6 способов прогноза, квалификации типа газодинамических явлений и борьбы с ними. Эффективность этих способов подтверждена шахтными испытаниями. Результаты исследований были использованы при разработке 4 нормативных документов, обязательных для применения на предприятиях угольной промышленности Украины.
Учитывая актуальность тематики исследований, теоретическое и прикладное значение полученных результатов, считаю, что представленный труд является завершенной научно-исследовательской работой и является весомым вкладом в развитие горной науки, а его авторы заслуживают присуждения Премии Президента Украины для молодых ученых.

Маевский Валерий Стефанович
Директор Центра последипломного образования ДонГУУ,
доктор технических наук, профессор, академик Академии горных наук Украины, академик МАНЕБ

Івашкін Євген Денисович

В представленій роботі наведені дослідження в галузі фізичних процесів гірничого виробництва за актуальною тематикою, що значною мірою визначає безпеку праці шахтарів в складних гірничо-геологічних умовах, що характерні для шахт Донбасу. Тому актуальність досліджуваної проблеми не викликає ніяких сумнівів.
Завдяки встановленим авторами закономірностям кінетики газовиділення з вугілля від виду напружено-деформованого стану пласта та розробці на їх основі критеріїв, що слугують індикатором пошкодженості структури вугільної речовини була вирішена ціла низка науково-прикладних задач і розроблені способи прогнозу небезпечних зон, спосіб кваліфікації газодинамічних явищ, та отримали розвиток з новими параметрами застосування способи запобігання раптовим викидам на пологих та крутих викидонебезпечних пластах.
Вважаю, що представлена робота містить наукову новизну і достатню реалізацію в галузі , виконана на високому науковому рівні.

Івашкін Євген Денисович
заступник технічного директора ДП «Дзержинськвугілля»
кандидат технічних наук