Моделирование параметров процесса проведения горных выработок в условиях высокой газоносности угольных пластов

Влияние газодинамических процессов на параметры процесса проведения горных выработок определяет организацию горнопроходческих работ во времени и является актуальной проблемой. Проведен обзор исследований, направленных на разработку технологических схем дегазации пластов, на основании чего определены схемы дегазации, применяемые при проведении горных выработок. Установлено, что применение высокоскоростной проходки выработок без предварительной дегазации высокогазоносных угольных пластов не представляется возможным. Доказано, что безопасное ведение подготовительных работ требует обоснования оптимальных параметров дегазационных мероприятий. К исследованию принята технологическая схема бурения барьерных дегазационных скважин, количество которых и длина зависят от газодинамического состояния угольного массива. Обзор опубликованных научных исследований показал, что основная часть из них посвящена газодинамическим явлениям, причинам их возникновения, применяемым методам дегазации пластов, проблемам, возникающим при их реализации. При разработке календарного графика горно-подготовительных работ скорость проведения выработок, трудоемкость работ должны обосновываться с учетом параметров ведения дегазационных работ. Предложена модель обоснования параметров процесса проведения горных выработок по газоносным пластам в увязке с параметрами схем дегазации массива барьерными скважинами с учетом горно-геологических и горнотехнических условий. Модель позволяет обосновать скорость проведения выработки при обеспечении безопасности ведения работ. Результаты исследований могут быть использованы при разработке календарного графика ведения горно-подготовительных работ.

Шулятьева Л. И. Моделирование параметров процесса проведения горных выработок в условиях высокой газоносности угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 10-1. – С. 186–199. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_101_0_186.

Шулятьева Людмила Ивановна — д-р техн. наук, профессор, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, e-mail: schulyatjeva.mrm@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-5834-9243.

1. Кузина Е. С., Мирзабалаев Р. В. Проблематика освоения высокогазоносных угольных месторождений в России // Уголь. — 2025. — № 3. — C. 140—144. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-3-140-144.

2. Соболев В. В., Коликов К. С., Фомин А. И., Ледяев Н. В., Ли Х. У., Трубицын А. А., Трубицына Н. В. Совершенствование дегазации угольных шахт // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2025. — № 2 (168). — С. 86—93. DOI: 10.26730/1999-4125- 2025-2-86-93.

3. Шулятьева Л. И., Майорова Л. В. Моделирование параметров и организация процесса дегазации выемочных полей угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 8. — С. 168—179. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_8_0_168.

4. Исабек Т. К., Демин В. Ф., Шонтаев Д. С., Александров А. Ю. Эффективная технология бурения опережающих дегазационных скважин на выбросоопасных угольных пластах // Уголь. — 2021. — № 6. — С. 11—14. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-6-11-14.

5. Клишин В. И., Тайлаков О. В., Опрук Г. Ю., Уткаев Е. А., Клишин С. В. Методы гидроразрыва труднообрушающейся кровли и угольного пласта для исключения динамических явлений в угольных шахтах // Горная промышленность. — 2022. — № 6. — С. 46—53. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-6-46-53.

6. Егоров А. П., Кондаков И. А. Оценка возможности и эффективности внедрения технологических схем скоростной проходки подземных горных выработок на угольных шахтах // Уголь. — 2019. — № 10. — С. 22—28. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-10-22-28.

7. Семенова И. Э., Кулькова М. С. Определение параметров природного поля напряжений массива пород Ждановского месторождения с применением натурных и численных методов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2026. — № 2-1. — С. 19—32. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_21_0_19.

8. Кузнецов Н. Н. Исследование прочностных свойств и удельной энергии деформирования горных пород в условиях трехосного сжатия // Горная промышленность. — 2025. — № 2. — С. 140—145. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-2-140-145.

9. 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. 

10. Храмцов Б. А., Лепетюха Д. С., Бабушкин К. С. Исследование напряженного состояния массива горных пород рудника Гремячинского ГОКа // Известия вузов. Горный журнал. — 2025. — № 2. — С. 56—66. DOI: 10.21440/0536-1028-2025-2-56-66. 

11. Diulin D. A., Prushak V. Y., Gegedesh M. G. Analysis of the stress-strain state of problematic sections of the shaft of the mine using computer simulation // Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus. 2023, vol. 67, no. 4, pp. 322—330. DOI: 10.29235/1561-8323-2023-67-4-322-330.

12. Wang C., Liu X., Zhang L., Xu C. Ground behaviors analysis of a stope covered by the thin bedrock and large-thick alluvium: A case study // Advances in Civil Engineering. 2022, vol. 2022, article 6176316.

13. Li Y., Huang D., Li X. A. Strain rate dependency of coarse crystal marble under uniaxial compression: strength, deformation and strain energy // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2014, vol. 47, no. 4, pp. 1153—1164. DOI: 10.1007/s00603-013-0443-0. 

14. Zhongbin Wang, Lei Si, Dong Wei, Jinheng Gu, Fulin Xu Coal-rock drilling states recognition of drilling robot for rockburst prevention based on multi-sensor information fusion // Journal of Engineering Research. 2024, vol. 12, no. 4, pp. 878—885. DOI: 10.1016/j.jer.2023.08.004. 

15. Шемякин С. А., Шишкин Е. А., Васильев Д. А. Определение скорости бурения вмещающих пород на угольных месторождениях Дальневосточного региона // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2025. — № 4. — С. 49—55. DOI: 10.21440/0536-1028-2025-4-49-55. 

16. Kalauz K., Frits M., Bertok B. Algorithmic model generation for multi-site multiperiod planning of clean processes by P-graphs // Journal of Cleaner Production. 2024, vol. 434, article 140192. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.140192. 

17. Meng Q., Wang Z., Zhang Y., Chen L, Gu J. Strain rate effects on characteristic stresses and acoustic emission in rocks // Frontiers in Earth Science. 2022, vol. 10, article 960812. DOI: 10.3389/feart.2022.960812. 

18. Demin V., Kalinin A., Tomilova N., Tomilov A., Akpanbayeva A., Shokarev D., Popov A. Advanced digital modeling of stress—strain behavior in rock masses to ensure stability of underground mine workings // Civil Engineering Journal. 2025, vol. 11, no. 3, pp. 1072—1087. DOI: 10.28991/ CEJ-2025-011-03-014.

19. 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.

20. Pérez-Perales D., Boza A., Alarcón F., Gómez-Gasquet P. Mathematical programming-based methodology for the evaluation of supply chain collaborative planning scenarios // Annals of Operations Research. 2024, vol. 337, pp. 261—312. DOI: 10.1007/ s10479−024−05917−6. 

21. Rakiz A., Absi N., Fenies P. Comparing approaches for a multi-level planning problem in a mining industry // International Journal of Production Economics. 2023, vol. 265, article 108999. DOI: 10.1016/j.ijpe.2023.108999. 

22. Nevskaya M., Shabalova A., Kosovtseva T., Nikolaychuk L. Applications of simulation modeling in mining project risk management: criteria, algorithm, evaluation // Journal of Infrastructure, Policy and Development. 2024, vol. 8, no. 8, article 5375. DOI: 10.24294/jipd.v8i8.5375.

23. Lindqvist B., Karlsson S., Koval A., Tevetzidis I., Haluška J., Kanellakis Ch., Ali-akbar Agha-mohammadi, Nikolakopoulos G. Multimodality robotic systems: Integrated combined legged-aerial mobility for subterranean search-andrescue // Robotics and Autonomous Systems. 2022, vol. 154. DOI: 10.1016/j. robot.2022.104134. 

24. 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.

25. 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.

26. Zhang X., Wang J., Li H. Coal mine rescue robots based on binocular vision: A review of the state of the art // IEEE Access. 2020, vol. 8. DOI: 10.1109/ ACCESS.2020.3009387. 

27. 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.

28. Zaalouk A., Moon S., Han S. Operations planning and scheduling in off-site construction supply chain management: Scope definition and future directions // Automation in Construction. 2023, vol. 153, article 104952. DOI: 10.1016/j.autcon.2023.104952.

29. Мельник В. В., Шулятьева Л. И., Мурин К. М. Комплексное обоснование инновационных решений при проектировании высокопроизводительных угольных шахт / Под общей ред. В.В. Мельника: в 2 т. Т. 1. — М.: Изд-во ТулГУ, 2020, 2021. — 160 с.