A A A Ц Ц Ц Ц

ШРИФТ:

Arial Times New Roman

ИНТЕРВАЛ:

х1 х1.5 х2

КЕРНИНГ:

Обычный Средний Большой

ИЗОБРАЖЕНИЯ:

Черно-белые Цветные
Для слабовидящих Обычная версия
научно-технический и производственный журнал
ISSN 2079–3332 (print)
ISSN 3034-6835 (online)
основан в 2001 году

Оценка газодинамической опасности угольных пластов в зависимости от неоднородности микроструктуры угля

Новости

Оригинальные статьи: 2026 г. № 3

Оценка газодинамической опасности угольных пластов в зависимости от неоднородности микроструктуры угля

DOI: 10.56195/20793332-2026-26-3-50-55

Читать в pdf И. Н. Горшенков
  1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем комплексного освоения недр имени Н. В. Мельникова» Российской академии наук (ИПКОН РАН), г. Москва, Российская Федерация
стр. 50-55, №3/2026
Аннотация:
Предложен подход к дополнительной оценке газодинамической опасности угольных пластов, основанный на количественном описании неоднородности микроструктуры угля и ее сопоставлении с метаноносностью угля. Исследование выполнено на образцах, отобранных на забое пласта Болдыревский шахты имени С. М. Кирова, которые при схожих горно-геологических условиях различались по скорости выхода метана. Микроструктура угля анализировалась по цифровым микроснимкам его поверхности, полученным методом сканирующей электронной микроскопии, а их обработка была проведена в координатах «энтропия – сложность». Для серий изображений были определены границы информационной энтропии Шеннона и статистической сложности, после чего эти параметры сопоставлены с прямыми измерениями газоносности (Q1, Q2, Q3, QΣ). Показано, что микроструктурная неоднородность связана не только с особенностями накопления и удержания метана, но и со способностями его выделения при разгрузке массива и разрушении угля. Сочетание повышенной метаноносности с широким диапазоном значений энтропии и сложности может рассматриваться как дополнительный признак потенциальной газодинамической опасности. Полученные результаты подтверждают, что анализ микроструктуры угля способен служить дополнительным инструментом оценки газодинамической опасности пластов.
Ключевые слова:
угольный пласт, метаноносность, микроструктура угля, энтропия – сложность, электронная микроскопия, фильтрация и диффузия метана, Кузбасс
Для цитирования:
Горшенков И.Н. Оценка газодинамической опасности угольных пластов в зависимости от неоднородности микроструктуры угля. Маркшейдерия и недропользование. 2026; 26 (3): 50-55. https://doi.org/10.56195/20793332-202626-3-50-55.
Информация об авторах:
  1. Иван Николаевич Горшенков– аспирант, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова» Российской академии наук (ИПКОН РАН), г. Москва, Российская Федерация, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы:
  1. 1. Колесниченко И.Е., Колесниченко Е.А., Любомищенко Е.И. и др. Механизм внезапных выбросов метана в угольных пластах. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020; 1: 108-120. https://doi.org/ 10.25018/0236-1493-2020-1-0-108-120. Kolesnichenko I.E., Kolesnichenko E.A., Lyubomishchenko E.I., et al. Mechanism of sudden methane outbursts in coal seams. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2020; 1: 108-120. (In Russ.). https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-1-0-108-120.
  2. 2. Portnov V.S., Mindubayev A., Golik A., et al. 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; 8 (6): 234. https://doi.org/10.3390/fire8060234.
  3. 3. Опарин В.Н., Адушкин В.В., Киряева Т.А. и др. Региональная кластеризация угольных месторождений Кузбасса по газодинамической активности. Часть II: Влияние геотермических, геодинамических и физико-химических процессов. Горный информационно- аналитический бюллетень. 2018; 10: 5-29. https://doi.org/ 10.25018/0236-1493-2018-10-0-5-29. Oparin V.N., Adushkin V.V., Kiryaeva T.A., et al. Regional clustering of Kuzbass coal deposits by gas-dynamic activity. Part II: Influence of geothermal, geodynamic and physicochemical processes. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2018; (10): 5-29. (In Russ.). https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-10-0-5-29.
  4. 4. Портнов В.С., Иманбаева С.Б., Муллагалиева Л.Ф. и др. Прогноз природной метаноносности при разработке угольных пластов. Уголь. 2020; 11 (1136): 53-57. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-11-53-57. Portnov V.S., Imanbaeva S.B., Mullagalieva L.F., et al. Forecast of natural methane content in coal seam mining. Coal. 2020; 11 (1136): 53-57. (In Russ.). https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-11-53-57.
  5. 5. Колесниченко И.Е., Артемьев В.Б., Колесниченко Е.А. и др. Взрывы и выбросы метана: квантовая теория метаноносности, выбросоопасности и дегазации угольных пластов. Горная промышленность. 2019; 4: 138-143. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2019-4-138-143. Kolesnichenko I.E., Artem’ev V.B., Kolesnichenko E.A., et al. Methane explosions and outbursts: Quantum theory of methane content, outburst hazard and degassing of coal seams. Mining. 2019; 4: 138-143. (In Russ.). https://doi.org/10.30686/1609-9192-2019-4-138-143.
  6. 6. Liu D., Yao Y., Tang D., et al. Pore structure characterization and its significance for gas adsorption in coals: A comprehensive review. Unconventional Resources. 2022; 2: 139-157. https://doi.org/ 10.1016/j.uncres.2022.10.002.
  7. 7. Wang Z., Li X., Zhang S., et al. Effects of micro-mesopore structure characteristics on methane adsorption capacity of medium rank coal. Fuel. 2023; 351: 128910. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.128910.
  8. 8. Jiang B., Zhao Y., Lin B., et al. Effect of faults on the pore structure of coal and its resultant change on gas emission. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020; 195: 107919. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.107919.
  9. 9. Feng G., Zhao Y., Lin B., et al. Fractal pore and its impact on gas adsorption capacity of outburst coal: Geological significance to coalbed gas occurrence and outburst. Adsorption Science & Technology. 2022; 2022: 4273900. https://doi.org/10.1155/2022/4273900.
  10. 10. Zou P., Liu Y., Chen J., et al. Study on pore structure and adsorption properties of coal and microscopic action mechanism of outburst. Scientific Reports. 2025; 15: 7374. https://doi.org/10.1038/s41598-025-91284-6.
  11. 11. Liu Y., Chen J., Guo M., et al. Study on the differences in the microstructure between outburst and nonoutburst coal. ACS Omega. 2025; 10: 33149-33161. https://doi.org/10.1021/acsomega.5c02669.
  12. 12. Ульянова Е.В., Малинникова О.Н., Федоров Е.В. и др. Кинетика газовыделения метана из угля различной микроструктурной неоднородности. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2025; 6: 36-43. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20250604. Ul’yanova E.V., Malinnikova O.N., Fedorov E.V., Gorshenkov I.N., et al. Kinetics of Methane mission from coal of different microstructural nonuniformity. Journal of Mining Science. 2025; 61 (6): 893-899. https://doi.org/10.1134/S1062739125060043.
  13. 13. Малинникова О.Н., Ульянова Е.В., Харченко А.В. и др. Влияние микроструктуры угля на газонасыщенность призабойной зоны. Физико- технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2020; 3: 25-33. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20200303. Malinnikova O.N., Ulyanova E.V., Kharchenko A.V., et al. Influence of coal microstructure on gas content of the face area. Phusical and technical problems of mineral development. 2020; 3: 25-33. (In Russ). https://doi.org/10.15372/FTPRPI20200303.
  14. 14. Lopez-Ruiz R., Mancini H.L., Calbet X. A statistical measure of complexity. Physics Letters A. 1995; 209: 321-326. https://doi.org/10.1016/0375-9601(95)00867-5.
  15. 15. Rosso O.A., Larrondo H.A., Martin M.T., et al. Distinguishing noise from chaos. Physical Review Letters. 2007; 99: 154102. https://doi.org/10.1103/ PhysRevLett.99.154102.
  16. 16. Brazhe A.R. Shearlet-based measures of entropy and complexity for two-dimensional patterns. Physical Review E. 2018; 97: 061301. https://doi. org/10.1103/PhysRevE.97.061301.
  17. 17. Ульянова Е.В., Малинникова О.Н., Докучаева А.И., и др. Влияние неоднородности структуры угольного вещества на склонность угля к самовозгоранию. Химия твердого топлива. 2022; 6: 18-24. https://doi.org/10.31857/S0023117722060093. Ulyanova E.V., Malinnikova O.N., Dokuchaeva A.I., Pashichev B.N. Influence of heterogeneity of coal matter structure on coal propensity to spontaneous combustion. Solid fuel chemistry. 2022; 6, 18-24. (In Russ). https://doi.org/10.31857/S0023117722060093.

 

Рудник 2026

Новые материалы