О возможности оценки и причинах флуктуационной составляющей динамики метановыделения в подземных скважинах

На сегодняшний день в России отсутствует стандартизированная методика оценки ресурсов шахтного метана, которые пока не доступны для извлечения. В то же время существующие теории лишь частично объясняют динамические колебания состава извлекаемой газовоздушной смеси. Выявлены особенности нелинейной динамики эмиссии метана в процессе добычи угля. Нашел дальнейшее развитие механизм реализации дезинтеграционных процессов в углепородном массиве на основе блочной структуры геосреды и нелинейных геомеханических процессов, описываемых теорией «маятниковых волн». Нелинейный характер изменения в составе аэрогазовой смеси подземных скважин косвенно указывает на наличие нелинейно протекающих в углепородном массиве дезинтеграционных процессов. Методология работы подразумевала проведение анализа литературных источников о нелинейных геомеханических процессах в подрабатываемом массиве, статистической обработки данных о концентрации метана в скважинах типа № 2 на основе LOESS и визуализации данных в gnuplot. Приведены результаты, показывающие, что форма поверхности отклика (динамики метановыделения) «поворачивается» с преобразованием системы координат, при этом границы экстремумов относительно расстояния от начала панели (S) остаются прежними. Это указывает на то, что волновой спектр имеет сложный динамический характер. 

Бригида В. С. О возможности оценки и причинах флуктуационной составляющей динамики метановыделения в подземных скважинах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 10-1. – С. 77–86. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_101_0_77.

Бригида Владимир Сергеевич — канд. техн. наук, доцент, Центр проектной деятельности, Московский политехнический университет, e-mail: 1z011@inbox.ru, ORCID ID: 0000-0002-9421-5613. 

1. Макарова Е. Ю., Митронов Д. В. Ресурсная база и перспективы добычи метана угольных пластов в России // Георесурсы. — 2015. — № 2(61). — С. 101—105. DOI: 10.18599/grs.61.2.9.

2. Sidorenko S., Trushnikov V., Sidorenko A. Methane emission estimation tools as a basis for sustainable underground mining of gas-bearing coal seams // Sustainability (Switzerland). 2024, vol. 16, no. 8. DOI: 10.3390/su16083457.

3. Клюев Р. В. Циркулярное управление шахтным метаном при энергоснабжении буровых установок // Уголь. — 2025. — № 2. — C. 106—109. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-2-106-109.

4. Юрова М. П. Перспективы и возможности использования угольного метана как нетра-диционного источника энергии // Георесурсы. — 2016. — Т. 18. — № 4. — Ч. 2. — С. 319—324. DOI: 10.18599/grs.18.4.10.

5. Khayrutdinov M. M., Ma L. Q., Mangi H. N., Kongar-Syuryun Ch. B., Klyuev R. V., Petenko A., Brigida V. Ensuring decarbonization underground construction technologies of backfilling based on the tailings // Construction Materials and Products. 2026, vol. 9, no. 3. DOI: 10.58224/2618-7183-2026-9-3-7.

6. Slastunov S., Kolikov K., Batugin A., Sadov A., Khautiev A. Improvement of intensive in-seam gas drainage technology at Kirova Mine in Kuznetsk Coal Basin // Energies. 2022, vol. 15, no. 3. DOI: 10.3390/en15031047.

7. Кислицын М. С., Ярошенко В. В. Анализ возможностей управления газовыделением при отработке угольных пластов Воркутского месторождения // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2015. — № 2. — С. 20—25.

8. Portnov V., Mindubayev A., Golik A., Suleimenov N., Zakharov A., Madisheva R., Kolikov K., Imanbaeva S. Risk assessment of sudden coal and gas outbursts based on 3D modeling of coal seams and integration of gas-dynamic and tectonic parameters // Fire. 2025, vol. 8, no. 6. DOI: 10.3390/fire8060234.

9. Митронов Д. В., Макарова Е. Ю., Ступакова А. В., Богомолов А. Х., Кузеванова Е. В. Возможность освоения метаноугольных месторождений Коротаихинской впадины Печорского бассейна // Георесурсы. — 2017. — Спецвыпуск. — Ч. 1. — С. 102—111. DOI: 10.18599/grs.19.11.

10. Сластунов С. В., Ютяев Е. П., Мазаник Е. В., Садов А. П., Понизов А. В. Обеспечение метанобезопасности шахт на основе глубокой дегазации угольных пластов при их подготовке к интенсивной разработке // Уголь. — 2019. — № 7. — С. 42—47. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-7-42-47.

11. Василенко Т. А., Кириллов А. К., Вильнер М. А., Мешков А. А., Галсанов Н. Л. Оценка изменения проницаемости угольного пласта в зонах тектонических нарушений и геодинамически активных зонах // Горный журнал. — 2025. — № 11. — C. 72—79. DOI: 10.17580/gzh.2025.11.10.

12. Puchkov L. А., Kaledina N. О., Kobylkin S. S. Systemic approach to reducing methane ex-plosion hazard in coal mines // Eurasian Mining. — 2015. — № 2. DOI: 10.17580/em.2015.02.01.

13. Каледина Н. О., Малашкина В. А. Индикаторная оценка надежности функционирования шахтных вентиляционно-дегазационных систем // Записки Горного института. — 2021. — Т. 250. — С. 553—561. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.8.

14. Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Куликова Е. Ю., Рыбичев А. А. Методология интегрированного управления аэрологическими рисками в угольных шахтах // Устойчивое развитие горных территорий. — 2026. — Т. 18. — № 1. — С. 123—134. DOI: 10.21177/1998-4502-2026-18-1-123-134.

15. Куликова Е. Ю., Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Управление геотехническими рисками в шахтном и подземном строительстве // Устойчивое развитие горных территорий. — 2025. — Т. 17. — № 1. — С. 556—563. DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-1-556-563.

16. Каледина Н. О., Мещеряков Д. А., Малашкина В. А. Выделение метана из почвы как фактор формирования местных скоплений в очистных забоях угольных шахт // Безопасность труда в промышленности. — 2026. — № 2. — С. 29—36. DOI: 10.24000/0409-2961-2026-2-29-36.

17. Sladkovsky D., Semikin K., Nizovtseva I., Romanovski V., Khvashchevskaya Y., Popkov V. Organized fluidized bed reactor design for methane oxidative coupling: Maximizing efficiency and selectivity through advanced hydrodynamics // Engineering Reports. 2026, vol. 8, no. 7. DOI: 10.1002/eng2.70952.

18. Маневич А. И., Коликов К. С., Ледяев Н. В., Лосев И. В., Акматов Д. Ж., Шевчук Р. В. Сравнительный анализ моделей зависимости фильтрационных свойств угля от напряженно-деформированного состояния массива // Горные науки и технологии. — 2026. — Т. 11. — № 1. — С. 35—45. DOI: 10.17073/2500-0632-2025-08-1015.

19. Босиков И. И., Клюев Р. В., Силаев И. В., Верисокин А. Е. Математическое моделирование надежности вентиляционных систем шахт на основе интегро-дифференциальных уравнений с учетом дополнительной инвариантности // Горные науки и технологии. — 2026. — Т. 11. — № 2. — С. 151—158. DOI: 10.17073/2500-0632-2026-05-1174.

20. Golik V. I., Dmitrak Y. V., Brigda V. S. Impact of duration of mechanochemical activation on enhancement of zinc leaching from polymetallic ore tailings // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, vol. 5, pp. 47—54. DOI: 10.33271/NVNGU/2020-5/047.

21. Cao G., Ma L., Liu W., Khan N. M., Osemudiamhen A. E., Gao Q., Yu, K., Guo Z., Li S., Yang R., Yang X. Characteristics of infrared radiation precursors of water inrush from coal and rock fractures under hydrodynamic coupling // Infrared Physics & Technology. 2025, vol. 151, article 106143. DOI: 10.1016/j.infrared.2025.106143.

22. Куликова Е. Ю., Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Рыбичев А. А. Управление гидрогеологическими рисками при ведении горных и строительных работ // Устойчивое развитие горных территорий. — 2026. — Т. 18. — № 2. — С. 748—755. DOI: 10.21177/1998-4502-2026-18-2-748-755.

23. Romanovski V., Moskovskikh D., Tan H., Kuskov K., Volodko S., Akinwande A. A., Periakaruppan R., Kong F., Ma X., Yang F., Kamarou M. Gypsum binder with increased water resistance derived from membrane water desalination waste // Engineering Reports. 2024, vol. 7, no. 1. DOI: 10.1002/eng2.13028.

24. Mangi H. N., Ma L., Sajib M. H., DeTian Y., Ahmad Q. A., Ngo I., Yang, X. CO2 carbonation process of cemented paste backfill material using polycarboxylate ether (PCE) and MgCl2 // Results in Engineering. 2025, vol. 28, article 107742. DOI: 10.1016/j.rineng.2025.107742.

25. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия — к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч. III // ФТПРПИ. — 2014. — № 4. — C. 10—37.

26. Kachurin N. M., Vorobev S. A., Vasilev P. V. Generalized mathematical model for gases filtration in coal beds and enclosing strata // Eurasian Mining. — 2015. — № 2. DOI: 10.17580/em.2015.02.10.

27. Шубина Е. А., Лукьянов В. Г. Проблемные вопросы расчета газовыделения в выемочный участок с учетом геомеханических и газодинамических процессов и методы их решения //  Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2015. — Т. 326. — № 3. — С. 13—18.

28. Стась Г. В., Качурин Н. М., Голик В. И., Стась В. П. Аэрогазодинамические процессы в горных выработках и обеспечение аэрологической безопасности при подземной добыче полезных ископаемых // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2018. — № 4. — С. 338—352.

29. Odintsev V. N., Makarov V. V. Dynamic fracture of gas-bearing coal seam during zonal disintegration. Journal of Mining Science. 2020, vol. 56, no. 6, pp. 932—946. DOI: 10.1134/S106273912006006X.

30. Пак Г. А., Дрижд Н. А., Долгоносов В. Н. Взаимосвязь обрушений основной кровли с газодинамическими явлениями на угольных шахтах // Уголь. — 2014. — № 1. — C. 56—58.

31. Sidorenko A. A., Sirenko Yu. G., Sidorenko S. A. Influence of face advance rate on geome-chanical and gas-dynamic processes in longwalls in gassy mines // Eurasian Mining. — 2018. — № 1, pp. 3—8. DOI: 10.17580/em.2018.01.01.

32. Ордин А. А., Тимошенко А. М., Коленчук С. А. Циклические закономерности метановыделения в длинном очистном забое шахты // ФТПРПИ. — 2016. — № 4. — C. 131—141.

33. Бригида В. С., Джиоева А. К. Определение шага возведения искусственных полос частичной закладки для снижения эмиссии климатически активных газов // Уголь. — 2024. — № 4. — С. 74—78. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-4-74-78.

34. Полевщиков Г. Я. «Деформационно-волновые» процессы в массиве горных пород при движении очистного забоя в угольных пластах // ФТПРПИ. — 2013. — № 5. — С. 50—61.