Создание многофункциональных систем мониторинга и прогноза газодинамических явлений, контроля напряженного состояния, разработка методов их предотвращения и оценки эффективности при подземной разработке угольных месторождений. 2024-2025 гг.

Повышение темпов подготовительных и очистных работ на угольных шахтах ведет к интенсификации процессов метановыделения в горные выработки, для снижения которой необходимо совершенствование подходов, направленных на контроль и управление процессами разупрочнения углепородного массива и стимулирования газоотдачи угольных пластов при их дегазации. Применяемые для этого методы и средства в настоящее время ограничиваются прямыми наблюдениями за изменением косвенных показателей этих воздействий, таких как флуктуации дебитов дегазационных скважин, шаг управляемой посадки кровли после ее обрушения. В связи с этим развитие подходов и оборудования для исследования процессов воздействия и его влияния на физико-химические свойства угольных пластов и вмещающих пород на основе применения современных методов геофизических наблюдений в шахтных условиях является актуальной научной проблемой. Опасность различного вида газовыделений в горные выработки в современных условиях освоения угольных месторождений требует более глубокого изучения, как природных особенностей вмещающего массива, так и влияния технологического воздействия на его газодинамическую реакцию. Уголь, находящийся в пласте и не подвергшийся процессам дегазации в результате его разрушения при угледобыче, является уникальным объектом для исследования, а его свойства в настоящее время малоизучены из-за сложности его сохранения в природном состоянии для последующих лабораторных экспериментов и изучения закономерностей процессов миграции газа из угля. Проблемы исследования газокинетических свойств угля осложняются нелинейностью геомеханических процессов в массиве горных пород. Разработку нового метода оперативного определения газоносности и газодинамической реакции угольных пластов предлагается выполнять с применением новых технических средств (без «упущенного газа» – lost gas при отборе угольных проб). Это позволит максимально корректно подходить к вопросу оценки природного газосодержания в пласте и процесса газовыделения из него, происходящего наиболее интенсивно непосредственно при разрушении угля в условиях меняющихся механических напряжений. Основным недостатком всех геофизических методов текущего прогноза выбросоопасности угольных пластов является отсутствие научно обоснованной методики определения критического значения показателя опасности. Все критерии опасности базируются на результатах статистической обработки данных о показателях опасности, зарегистрированных перед динамическим явлением (ДЯ). Для понимания недостатков и преимуществ тех или иных методов прогноза требуется аналитическое обоснование критерия опасности и его экспериментальное подтверждение. В частности, действующей в настоящее время «Инструкции по прогнозу динамических явлений…» предлагается пороговое значение показателя выбросоопасности спектрально-акустического метода первоначально определять по параметрам «шумов» работающего оборудования на участках проводимой горной выработки, для которой другими методами установлена категория «неопасно». Но если участок является невыбросоопасным, то и определенный здесь показатель выбросоопасности не может быть критерием опасности. Таким образом, необходима методика оперативного определения критерия выбросоопасности угольного пласта на конкретном участке шахтного поля. Предельно напряжённые зоны, образующиеся в краевых частях пласта, существенно влияют на распределение поля напряжений и в угольном пласте, и в породах массива, окружающих горную выработку. При определённых сочетаниях его компонентов оно может быть причиной ряда геодинамических явлений: горных ударов, обильного газовыделения в выработки, внезапных выбросов из забоев выработок горной массы, пучения почвы и значительных смещений их кровли, и эти обстоятельства оказывают пагубное влияние на горные работы.