Уровни зрелости управления состоянием массива горных пород: концептуальная модель перехода от реактивного к стратегическому управлению на угольных шахтах

Эволюция технологий подземной угледобычи – увеличение длин комплексно механизированных лав и отрабатываемых ими выемочных столбов, рост вынимаемой мощности пласта – привели к парадоксальной ситуации: рост технологических возможностей сопровождается увеличением неопределенности и рисков. Управление состоянием массива горных пород на большинстве шахт по-прежнему носит реактивный характер и не интегрировано в систему долгосрочного планирования. Предложена концептуальная модель зрелости системы управления состоянием массива горных пород, включающая три уровня: оперативный (реактивный), тактический (проактивный) и стратегический (превентивный). Для каждого уровня определены объекты управления, характер принятия решений, типичные задачи, инструменты и степень интеграции в систему планирования. Предложена матрица критериев для диагностики текущего уровня зрелости. Обоснована необходимость междисциплинарной интеграции (геология – технология – геомеханика – аэрогазодинамика) как условия перехода между уровнями. На примере шахт АО «СУЭК-Кузбасс» продемонстрировано влияние глубины и газоносности на производительность лав и обоснована практическая значимость перехода к стратегическому уровню управления в рамках итеративной системы долгосрочного планирования.

Сидоренко А. А., Сидоренко С. А. Уровни зрелости управления состоянием массива горных пород: концептуальная модель перехода от реактивного к стратегическому управлению на угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 2-1. – С. 131–144. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_21_0_131.

Сидоренко Андрей Александрович — канд. техн. наук, главный эксперт по планированию подземных горных работ, АО «СУЭК», e-mail: SidorenkoAA@suek.ru,
Сидоренко Сергей Александрович — канд. техн. наук, доцент, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, e-mail: Sidorenko_SA@pers.spmi.ru.

Сидоренко А.А., e-mail: SidorenkoAA@suek.ru.

1. Peng S. S. Longwall mining. 3rd ed. Boca Raton: CRC Press, 2019, 562 p. DOI: 10.1201/9780429260049.

2. Казанин О. И., Сидоренко А. А., Дребенштедт К. Интенсивные технологии подземной угледобычи: вызовы и перспективы для угольных шахт России // Acta Montanistica Slovaca. 2021, vol. 26, no. 1, pp. 60—69. DOI: 10.46544/AMS.v26i1.05.

3. Emery J., Canbulat I., Zhang C. Fundamentals of modern ground control management in Australian underground coal mines // International Journal of Mining Science and Technology. 2020, vol. 30, no. 5, pp. 573—582. DOI: 10.1016/j.ijmst.2020.04.003.

4. Galvin J. M. Ground engineering — principles and practices for underground coal mining. Cham: Springer, 2016, 684 p. DOI: 10.1007/978-3-319-25005-2.

5. Brady B. H. G., Brown E. T. Rock mechanics for underground mining. 3rd ed. Dordrecht: Springer, 2006. 628 p.

6. Mark C., Stephan R. C., Agioutantis Z. Analysis of mine roof support (AMRS) for US coal mines // Mining, Metallurgy & Exploration. 2020, vol. 37, pp. 1899—1910. DOI: 10.1007/s42461-020-00301-x.

7. Казанин О. И., Ильинец А. А. Обеспечение устойчивости выемочных выработок при подготовке выемочных участков пологих угольных пластов тремя выработками // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 41—48. DOI: 10.31897/PMI.2022.1.

8. Зубов В. П., Тхан Ван Зуи, Федоров А. С. Технология подземной разработки мощных пластов угля с низкими прочностными характеристиками // Уголь. — 2023. — № 5. — С. 41—49. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-5-41-49. 

9. Kang H., Gao F., Xu G., Ren H. Mechanical behaviors of coal measures and ground control technologies for China’s deep coal mines — A review // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2023, vol. 15, no. 1, pp. 37—65. DOI: 10.1016/j.jrmge.2022.11.004.

10. Wang H., Wang J., Elmo D., He M., Ma Z., Gao C. Ground response mechanism of entries and control methods induced by hard roof in longwall top coal caving panel // Engineering Failure Analysis. 2023, vol. 144, article 106940. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2022.106940.

11. Wang S., Li X., Wang D. Mining-induced void distribution and application in the hydro-thermal investigation and control of an underground coal fire // Process Safety and Environmental Protection. 2016, vol. 104, pp. 95—104. DOI: 10.1016/j.psep.2016.08.013.

12. Konicek P., Waclawik P. Stress changes and seismicity monitoring of hard coal longwall mining in high rockburst risk areas // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018, vol. 81, pp. 237—251. DOI: 10.1016/j.tust.2018.07.019.

13. Mark C. The science of empirical design in mining rock mechanics // International Journal of Mining Science and Technology. 2016, vol. 26, no. 3, pp. 461—470. DOI: 10.1016/j.ijmst.2016.05.015.

14. Joughin W. C. Managing geotechnical uncertainty and risk in mining // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2023, vol. 123, no. 11, pp. 515—530. DOI: 10.17159/2411-9717/2990/2023.

15. Rudakov M., Gridina E., Kretschmann J. Risk-based thinking as a basis for efficient occupational safety management in the mining industry // Sustainability Switzerland. 2021, vol. 13, no. 2, pp. 1—14. DOI: 10.3390/su13020470.

16. Любек Ю. В., Маринина О. А., Цветкова А. Ю., Тесовская С. О. Формирование организационно-экономической схемы реализации инвестиционных проектов в угольной отрасли с использованием инструментов проектного финансирования // Уголь. — 2026. — № 1. — С. 29—35. DOI: 10.18796/0041-5790-2026-1-29-35.

17. Sinha S., Walton G. Application of an integrated 3D—2D modeling approach for pillar support design in a Western US underground coal mine // Mining, Metallurgy & Exploration. 2023, vol. 40, pp. 1631—1652. DOI: 10.1007/s42461-023-00832-5.

18. Liang S.-S., Zhang D.-S., Fan G.-W., Kovalsky E. R., Fan Z.-L., Zhang L., Han X.-S. Mechanical structure and seepage stability of confined floor response to longwall mining of inclined coal seam // Journal of Central South University. 2023, vol. 30, no. 9, pp. 2948—2965. DOI: 10.1007/s11771-023-5429-y.

19. Gao F., Stead D., Coggan J. Evaluation of coal longwall caving characteristics using an innovative UDEC Trigon approach // Computers and Geotechnics. 2014, vol. 55, pp. 448—460. DOI: 10.1016/j.compgeo.2013.09.020.

20. Chimunhu P., Topal E., Asad M. W. A., Faradonbeh R. S., Ajak A. D. The future of underground mine planning in the era of machine learning: Opportunities for engineering robustness and flexibility // Mining Technology. 2024, vol. 133, no. 6. DOI: 10.1177/25726668241281875.

21. Emery J., Canbulat I., Zhang C., Si G., Ruest M. Optimization of a coal mine roof characterization model using machine learning // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2024, vol. 183, article 105908. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2024.105908.

22. Moss A., Kaiser P. K. An operational approach to ground control in deep mines // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2022, vol. 14, no. 1, pp. 67—81. DOI: 10.1016/j.jrmge.2021.05.008.

23. Coulthard M. A. Applications of numerical modelling in underground mining and construction // Geotechnique. 1999, vol. 49, no. 3, pp. 415—435. DOI: 10.1680/geot.1999.49.3.415.

24. Karacan C. Ö. Predicting methane emissions and developing reduction strategies for a Central Appalachian Basin, USA, longwall mine through analysis and modeling of geology and degasification system performance // International Journal of Coal Geology. 2023, vol. 270, article 104234. DOI: 10.1016/j.coal.2023.104234.

25. Elmo D., Stead D. The role of behavioural factors and cognitive biases in rock engineering // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2021, vol. 54, pp. 2109—2128. DOI: 10.1007/s00603-021-02385-3.

26. Hussain Z., Khan R., Adeel M. Estimation of floor heave behavior in underground coal mines: numerical and artificial intelligence approaches // International Journal of Coal Science & Technology. 2023, vol. 10, article 56. DOI: 10.1007/s40789-023-00611-5.

27. Sidorenko A. A., Dmitriyev P. N., Sirenko Y. G. Predicting Methane Emissions from Multiple Gas-Bearing Coal Seams to Longwall Goafs at Russian Mines // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2021, vol. 16, no. 8, pp. 851—857.

28. Данильев С. М., Секерина Д. Д., Данильева Н. А. Локализация участков развития геомеханических процессов в подземных выработках по результатам трансформационно-классификационного анализа сейсмических данных // Записки Горного института. — 2024. — Т. 266. — С. 260—271. DOI: 10.31897/PMI.2024.6.

29. Беляков Н. А., Морозов К. В., Емельянов И. А. Методика обработки данных по оценке естественного напряженного состояния горного массива методом кольцевой разгрузки // Горный журнал. — 2023. — № 5. — С. 89—96. DOI: 10.17580/gzh.2023.05.13.

30. Si G., Durucan S., Jamnikar S., Lazar J., Abraham K., Korre A., Shi J.-Q., Zavšek S., Mutke G., Lurka A. Seismic monitoring and analysis of excessive gas emissions in heterogeneous coal seams // International Journal of Coal Geology. 2015, vol. 149, pp. 41—54. DOI: 10.1016/j.coal.2015.06.016.

31. Walton G., Sinha S. Challenges associated with numerical back analysis in rock mechanics // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2022, vol. 14, no. 6, pp. 2058—2071. DOI: 10.1016/j.jrmge.2022.01.010.

32. Tuncay D., Tulu I. B., Klemetti T. Verification of 3D numerical modeling approach for longwall mines with a case study mine from the Northern Appalachian coal fields // Mining, Metallurgy & Exploration. 2021, vol. 38, pp. 447—456. DOI: 10.1007/s42461-020-00312-8.

33. Шабаров А. Н., Куранов А. Д. Основные направления развития горнодобывающей отрасли в усложняющихся горнотехнических условиях ведения горных работ // Горный журнал. — 2023. — № 5. — С. 5—10. DOI: 10.17580/gzh.2023.05.01.

34. Литвиненко В. С., Петров Е. И., Василевская Д. В., Яковенко А. В., Наумов И. А., Ратников М. А. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами // Записки Горного института. — 2023. — Т. 259. — С. 95—111. DOI: 10.31897/PMI.2022.100.

35. Stacey T. R. A philosophical view on the testing of rock support for rockburst conditions // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2012, vol. 112, pp. 703—710.

36. Государственное задание FSRW-2026-0003 «Исследование процессов комплексного освоения недр Земли и глубокой переработки георесурсов».