Нейтрализация взрывчатых свойств остаточных углеводородов угольных пластов газонаполненными растворами поверхностно-активных веществ

Установлена закономерность распределения остаточных углеводородов по маркам углей Донецкого и Кузнецкого бассейнов и оценена роль тяжелых углеводородов в системе взрывопожароопасности угольных шахт. Содержание тяжелых углеводородов в целом больше в углях Донбасса по сравнению с углями Кузбасса, характер распределения остаточных газов по маркам углей примерно одинаковый. Наибольшее содержание остаточных газов углей находится в углях марок Ж, КЖ. Остаточные газы углей более чем на 80% представлены тяжелыми углеводородами во всех марках углей для обоих бассейнов. В углях марки Ж количество пропана и бутана превышает содержание остальных газов в 3–7 раз, поэтому расчет относительной метанообильности выемочных участков и подготовительных выработок по разности природной метаноносности разрабатываемого пласта и остаточной метаноносности угля чреват недооценкой повышенной потенциальной опасности взрывов тяжелых углеводородов. Содержание горючих газов в остаточных газах углей марки Ж колеблется от 27 до 53%, в то время как содержание балластных газов достигает наименьшего значения (46,5%), что увеличивает концентрационные пределы взрываемости, но не обеспечивает взрывопожаробезопасность. Предложена технология увеличения содержания балластных газов в остаточных углеводородных газах угольных пластов марки Ж путем нагнетания в угольный пласт газонаполненного раствора поверхностно-активных веществ.

Скопинцева О. В., Рыбичев А. А., Баловцев С. В. Нейтрализация взрывчатых свойств остаточных углеводородов угольных пластов газонаполненными растворами поверхностно-активных веществ // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 11. – С. 140–152. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_11_0_140.

Скопинцева Ольга Васильевна¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: skopintseva54@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-7257-8720,
Рыбичев Алексей Алексеевич¹ — аспирант, ассистент, e-mail: rybichev@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0005-9269-201X,
Баловцев Сергей Владимирович¹ — д-р техн. наук, доцент, e-mail: balovcev@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-0961-6050,
¹ Университет науки и технологий МИСИС.

Рыбичев А.А., e-mail: rybichev@yandex.ru.

1. Федоткин И. О., Федоткин Д. В. Проблемы пожаров в угольных шахтах и обзор современных подходов к их моделированию // Уголь. — 2024. — № 2. — С. 69—73. DOI: 10.18796/00415790-2024-2-69-73.

2. Кабанов Е. И. Анализ риска аварий на угольных шахтах с учетом человеческого фактора // Горный журнал. — 2023. — № 9. — C. 48—54. DOI: 10.17580/gzh.2023.09.07.

3. Jia Z., Ye Q., Xiong W., Liu J. Damage effect and injury range of shock waves in mine methane explosion // Methane. 2024, vol. 3, no. 4, pp. 584—594. DOI: 10.3390/methane3040033.

4. Kamran M., Chaudhry W., Wattimena R. K., Rehman H., Martyushev D. A. A multi-criteria decision intelligence framework to predict fire danger ratings in underground engineering structures // Fire. 2023, vol. 6, no. 11, article 412. DOI: 10.3390/fire6110412.

5. Yu J., Li Z., Yang D., Liu Y. Dynamic risk assessment of gas accumulation during coal and gas outburst catastrophes based on analytic hierarchy process and information entropy // Processes. 2025, vol. 13, no. 5, article 1305. DOI: 10.3390/pr13051305.

6. Pleshko M., Kulikova E., Nasonov A. Assessment of the technical condition of deep mine shafts // MATEC Web of Conferences. 2018, vol. 239, article 01021. DOI: 10.1051/matecconf/201823901021.

7. Li S., Gao L. An investigation of the process of risk coupling and the main elements of coal-mine gas-explosion risk // Fire. 2025, vol. 8, no. 8, article 294. DOI: 10.3390/fire8080294.

8. Романченко С. Б., Нагановский Ю. К., Корнев А. В. Инновационные способы контроля пылевзрывобезопасности горных выработок // Записки Горного института. — 2021. — Т. 252. — С. 927—936. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.14.

9. Guo Y., Deng P., Zhang B., Liu X., Zhang Y., Wei X. Study on the inhibitory effect and mechanism of modified ultrafine ABC powder on CH4/coal dust coexistence explosions // Processes. 2025, vol. 13, no. 3, article 858. DOI: 10.3390/pr13030858.

10. Ren J., Song Zh., Li B., Liu J., Lv R., Liu G. Structure feature and evolution mechanism of pores in different metamorphism and deformation coals // Fuel. 2021, vol. 283, article 119292. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119292.

11. Sizin P., Zakorshmennyi I., Blokhin D., Kobylkin A., Dianov P. Spatiotemporal distribution of methane concentration from broken coal mass // EPJ Web of Conferences. 2025, vol. 321, article 01014. DOI: 10.1051/epjconf/202532101014.

12. Родионов В. А., Скрипник И. Л., Ивахнюк С. Г. Исследование характеристик самовозгорания каменного угля // Безопасность труда в промышленности. — 2025. — № 4. — С. 7—13. DOI: 10.24000/0409-2961-2025-4-7-13.

13. Dong X., Liu T., Wang X., Xu X. Fuzzy structured element integrated decision of metamorphism on coal dust ignition hazard rating // Journal of Physics Conference Series. 2023, vol. 2549, no. 1, article 012013. DOI: 10.1088/1742-6596/2549/1/012013.

14. Brigida V. S., Golik V. I., Dzeranov B. V. Modeling of coalmine methane flows to estimate the spacing of primary roof breaks // Mining. 2022, vol. 2, pp. 809—821. DOI: 10.3390/mining2040045.

15. Adsul T., Ghosh S., Ojha A., Bhattacharyya S., Varma A. K. Spectral narratives of microstructural restyling and their controls on hydrocarbon generation potential from coal // International Journal of Coal Science & Technology. 2023, vol. 10, article 33. DOI: 10.1007/s40789-023-00591-8.

16. Liang Y., Shi B., Yue J., Zhang Ch., Shen X., Hu T., Han Q. Desorption characteristics of CH4−C2H6 mixed gas in heavy hydrocarbon-rich coal seams // ACS Omega. 2024, vol. 9, no. 14, pp. 16176—16186. DOI: 10.1021/acsomega.3c10156.

17. Босиков И. И., Клюев Р. В., Майер А. В., Стась Г. В. Разработка метода анализа и оценки оптимального состояния аэрогазодинамических процессов на угольных шахтах // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 1. — С. 97—106. DOI: 10.21177/1998-45022022-14-1-97-106.

18. Лебедев В. С., Скопинцева О. В. Остаточные газовые компоненты угольных пластов: состав, содержание, потенциальная опасность // Горный журнал. — 2017. — № 4. — С. 84—86. DOI: 10.17580/gzh.2017.04.17.

19. Patrakov Y. F., Semenova S. A., Papina T. A., Yarkova A. V. Dependence of surface wettability and filtration capacity of coals on the degree of metamorphism // Solid Fuel Chemistry. 2025, vol. 59, pp. 265—271. DOI: 10.3103/S0361521925700156.

20. Zhou S., Yang Y., Shang H. Adhesion behavior of underground coal dust with fused silica: Effects of relative humidity and particle size // Processes. 2024, vol. 12, no. 4, article 735. DOI: 10.3390/ pr12040735.

21. Жихарев С. Я., Цыганков В. Д., Родионов В. А., Исаевич А. Г. Оптимизация процессов пылеподавления при ведении подземных горных работ на основе данных натурных экспериментов и моделирования в программе ANSYS Fluent // Горный журнал. — 2023. — № 11. — С. 70—75. DOI: 10.17580/gzh.2023.11.11.

22. Пернебек Б. П., Семенов Ю. В., Рыбичев А. А., Козлова Л. О. Оценка эффективности смачиваемости угольной пыли при разных температурах растворов // Уголь. — 2024. — № 1. — С. 70—75. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-1-70-75.

23. Пернебек Б. П., Рыбичев А. А., Федоткин И. О., Оразхан А. А., Мадмарова А. Исследование критической концентрации мицеллообразования при смачивании пыли бурых углей // Уголь. — 2025. — № 3. — С. 27—32. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-3-27-32.

24. Романченко С. Б., Корнев А. В. Инновационные методы исследований пылевой взрывоопасности углей // Записки Горного института. — 2025. — Т. 274. — С. 129—141.

25. Голубков В. А., Горенкова Г. А., Ворожцов Е. П., Беспалова М. А., Бортников С. В. Добавка на основе олеата натрия и льняного масла для углепылеподавляющих растворов // Горные науки и технологии. — 2023. — Т. 8. — № 4. — С. 341—349. DOI: 10.17073/2500-0632-202302-79.