Особенности деформаций и разрушений подстилающих пород газоносного пласта с попутным газовыделением при его разработке

Отработка свиты газоносных пластов, включая пласты, опасные по газодинамическим явлениям, – это часть общей проблемы повышения безопасности и эффективности подземной угледобычи на шахтах России. Для шахт Воркутского угольного месторождения, учитывая текущие глубины отработки (близкие к 1000 м), это особенно актуально. Показано, что причиной выделения метана в очистные и подготовительные выработки пласта из надработанного массива в сложной горно-геологической и горнотехнической обстановке в очистных забоях является прорастание локальных трещин, при этом решение вопросов дегазации над- и подрабатываемых углепородных массивов должно основываться на оценке его геомеханического состояния. Под действием горного и газового давления локальные трещины формируют систему с последующим перерастанием в серию магистральных трещин, что приводит к возникновению полостей расслоения в подстилающих слоях вмещающих пород, сообщающихся с горной выработкой. В большинстве случаев исследования нацелены на установление критериев устойчивости, например, подготовительных горных выработок, а вопрос причин потери устойчивости и их детальный анализ не рассматривается. Изучение и определение особенностей разрушения и изменения характеристик надрабатываемого массива, обычно заполненного газообразными флюидами, в целом является одним из ключевых вопросов стабильности системы. 

Бондарев А. В., Шванкин М. В., Василенко Т. А., Прекин Е. А., Мороз Д. И., Спорный А. И. Особенности деформаций и разрушений подстилающих пород газоносного пласта с попутным газовыделением при его разработкеи // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 5. – С. 124–138. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_5_0_124.

Бондарев Алексей Владимирович¹ — ведущий инженер, e-mail: alex_bondarev78@mail.ru, SPIN-код: 2904-4066, Author ID: 689415, ORCID ID: 0009-0006-9363-701X, 
Шванкин Михаил Васильевич¹ — канд. техн. наук, заведующий сектором, e-mail: vnimi-sgu@yandex.ru, Author ID: 479112,
Василенко Татьяна Анатольевна¹ — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: tvasilenko@mail.ru, Author ID 57212244174, ORCID ID: 0000-0003-4290-1520,
Прекин Евгений Александрович² — первый заместитель генерального директора — технический директор, e-mail: general@vorkutaugol.ru,
Мороз Денис Иванович² — главный технолог, e-mail: DI.Moroz@vorkutaugol.ru, 
Спорный Алексей Игоревич² — главный инженер шахты «Воркутинская», e-mail: ai.spornyi@vorkutaugol.ru, 
¹ Научный центр геомеханики и проблем горного производства, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II,
² АО «Воркутауголь».

Бондарев А.В., e-mail: alex_bondarev78@mail.ru.

1. Семенцов В. В., Осминин Д. В., Нифанов Е. В. Устойчивость выемочных горных выработок при отработке пластов с труднообрушающимися кровлями // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. — 2021. — № 3. — С. 14—25. DOI: 10.25558/VOSTNII.2021.47.12.002.

2. Зубов В. П., Фук Л. К. Разработка ресурсосберегающей технологии выемки пологих угольных пластов с труднообрушающимися породами кровли (на примере шахт Куангниньского угольного бассейна) // Записки Горного института. — 2022. — Т. 257. — C. 795—806. DOI: 10.31897/PMI.2022.72.

3. Kazanin O. I., Sidorenko A. A., Ivanov V. V., Mischo H. N. High productive longwall mining of multiple gassy seams: best practice and recommendations // Acta Montanistica Slovaca. 2022, vol. 27, no. 15, pp. 152—162. DOI: 10.46544/AMS.v27i1.11.

4. Козырев А. А., Савченко С. Н., Панин В. И., Семенова И. Э., Рыбин В. В., Федотова Ю. В., Козырев С. А., Каспарьян Э. В., Журавлева О. Г., Жукова С. В., Земцовский А. В., Каган М. М., Панасенко И. Г., Жиров Д. В., Сим Л. А., Аветисян И. М., Константинов К. Н., Калюжный А. С., Чернобров Д. С., Усачев Е. А. Геомеханические процессы в геологической среде горнотехнических систем и управление геодинамическими рисками. — Апатиты: КНЦ РАН, 2019. — 431 с. DOI: 10.37614/978.5.91137.391.7.

5. Опарин В. Н., Качурин А. Н., Киряева Т. А., Беляев В. В. Перспективы освоения угольных месторождений с позиций энергоэффективного и геоэкологически безопасного недропользования // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2024. — № 3. — С. 499—508.

6. Мулев С. Н., Рукавишников Г. Д., Мороз Д. И., Пашкова В. И., Мороз Н. Е. Мониторинг напряженного состояния сейсмическими и расчетными методами на шахтах АО «Воркутауголь» // Уголь. — 2022. — № 12(1161). — С. 88—93. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-12-88-93. 

7. Разумов Е. Е., Рукавишников Г. Д., Климко В. К. Геофизический прогноз удароопасности при ведении горных работ / Россия молодая: Сборник материалов XIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. — Кемерово: КузГТУ имени Т.Ф. Горбачева, 2021. — С. 10908.1—10908.6.

8. Соболев А. А., Хэ Сюэцю, Мэн Шанцзю, Сонг Дачжао, Чжэньлэй Ли, Цинь Ифэн Использование геофизических методов мониторинга для локального контроля напряженно-деформированного состояния массива // Уголь. — 2024. — № 9(1184). — С. 47—52. — DOI: 10.18796/0041-5790-2024-9-47-52.

9. Лебедев М. О., Романевич К. В., Шляев С. А. Метод регистрации естественного электромагнитного излучения горных пород в составе системы комплексного геотехнического мониторинга тоннелей // Метро и тоннели. — 2023. — № 1. — С. 35—40.

10. 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(51). — С. 97—106. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-1-97-106.

11. Курленя М. В., Ли К. Х., Казанцев В. Г., Ун Л. Х., Зыков В. С. Моделирование влияния гравитации на процесс дегазации метаноносных угольных пластов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2023. — № 4. — С. 3—10. DOI: 10.15372/FTPRPI20230401. 

12. Канин В. А., Пивень Ю. А., Рожко М. Д. Оценка удароопасности каменноугольных и антрацитовых пластов на шахтах Донецкого угольного бассейна // Труды РАНИМИ. — 2024. — № 2(40). — С. 43—60. DOI: 10.24412/2519-2418-2024-240-43-60.

13. Шевченко М. Д. Современные геофизические методы в изучении геомеханического состояния горного массива // Проблемы недропользования. — 2025. — № 2(45). — С. 87—94. DOI: 10.25635/2313-1586.2025.02.087.

14. Носкова Н. Н., Верхоланцев Ф. Г., Асминг В. Э., Ваганова Н. В., Попов И. В. Сейсмические события в Воркутском углепромышленном районе в 2023 году // Вестник геонаук. — 2024. — № 1(349). — С. 34—42. DOI: 10.19110/geov.2024.1.4.

15. Бондарев А. В., Шабаров А. Н., Шванкин М. В., Василенко Т. А. Факторы, повышающие опасность проявления газодинамических явлений в угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 11-1. — С. 77—95. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_111_0_77.

16. Тында Г. Б., Береговой Р. В. Исследование влияния расстояния между источником метана и подошвой выработки на вероятность возникновения прорывов метана из почвы // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. — 2025. — № 3(70). — С. 149—153.

17. Шапошник В. А. Энергии активации ионообменных процессов // Сорбционные и хроматографические процессы. — 2022. — Т. 22. — № 5. — С. 622—629. DOI: 10.17308/sorp-chrom.2022.22/10683.

18. Ломакин В. С., Мулев С. Н., Скакун А. П., Цирель С. В., Беляева Л. И., Лопатков Д. Г., Каплуненко А. К. Методика прогноза удароопасного состояния массива. — СПб.: ОАО ВНИМИ, 2007.

19. Петренко Ю. А., Соловьев Г. И., Касьяненко А. Л. Аналитические исследования влияния на устойчивость почвы выработки параметров прочного слоя пород, залегающего в ее толще // Проблемы горного давления. — 2023. — № 1-2(44-45). — С. 4—10. 

20. Фуникова В. В., Дудлер И. В. Проблема нарастающей опасности техногенных изменений геологической среды и пути ее решения // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. — 2022. — № 1. — С. 3-12. DOI: 10.31857/S0869780922010052.

21. Докучаева А. И., Федоров Е. В., Пашичев Б. Н. Анализ метановыделения и эффективности дегазации угольных пластов на примере пласта Болдыревский / Метан угольных пластов: Тезисы докладов XI научно-практической конференции ООО «Газпром добыча Кузнецк». — Кемерово: ООО «Газпром добыча Кузнецк», 2024. — 28 с.

22. Sidorenko A. A., Dmitriev 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. 

23. Черданцев Н. В., Голоскоков С. И., Лебедев К. С. Оценка влияния некоторых параметров отрабатываемого угольного пласта на раскрытие метаном трещин в его краевой зоне // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. — 2022. — № 3. — С. 5—16. DOI: 10.25558/VOSTNII.2022.97.85.001.

24. Багаутдинов И. И., Локтюкова О. Ю., Шабаров А. Н. Горные удары и их связь с геолого-структурными особенностями массива // Горный журнал. — 2025. — № 3. — С. 53—60. — DOI: 10.17580/gzh.2025.03.08.

25. Зуев Б. Ю. Методология моделирования нелинейных геомеханических процессов в блочных и слоистых горных массивах на моделях из эквивалентных материалов // Записки Горного института. — 2021. — Т. 250. — С. 542—552. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.7.

26. Кузнецов Н. Н., Рыбин В. В. Влияние условий нагружения горных пород на их склонность к динамическому разрушению // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2025. — № 6. — С. 95—103. DOI: 10.15372/FTPRPI20250610. 

27. Багаутдинов И. И., Зуев Б. Ю., Стрешнев А. А. Оценка эффективности бурения разгрузочных скважин для приведения выработок в неудароопасное состояние методами численного и физического моделирования // Горный журнал. — 2023. — № 5. — С. 33—39. DOI: 10.17580/gzh.2023.05.05.

28. Марысюк В. П., Трофимов А. В., Андреев А. А., Колганов А. В. Применение данных микросейсмического мониторинга для прогноза величины зоны влияния очистных работ на руднике «Октябрьский» // Горный журнал. — 2024. — № 3. — С. 41—47. DOI: 10.17580/gzh.2024.03.05. 

29. Жерлыгина Е. С., Куранова М. Е., Гусев В. Н., Одинцов Е. Е. Выявление опасных участков на основе исследования развития техногенных трещин в толще слагающих массив пород // Горная промышленность. — 2025. — № 1. — С. 162—169. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-1-162-169. 

30. Дудин А. А., Лысенко М. В., Аушев Е. В. Опыт внедрения направленного гидроразрыва для управления труднообрушаемой кровлей на каменноугольных месторождениях АО «Воркутауголь» // Уголь. — 2023. — № 8(1170). — С. 87—95. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-8-87-95. 

31. Клишин В. И., Тайлаков О. В., Опрук Г. Ю. 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.

32. Протосеня А. Г., Карасев М. А., Беляков Н. А., Тулин П. К. Прогноз предельного состояния и дилатансии пород вокруг горных выработок // Записки Горного института. — 2025. — Т. 276-2. — С. 107—122. EDN YMRWQB.

33. Трушко В. Л., Баева Е. К. Обоснование модели напряженно-деформированного состояния массива мерзлых горных пород // Маркшейдерия и недропользование. — 2024. — № 1(129). — С. 73—79. — DOI: 10.56195/20793332_2024_1_73_79. EDN BNQKLD.

34. Zhuravkov M. A., Petrovskiy A. B., Prushak V. Ya., Nikolaitchik M. A., Puzanov D. A., Klimkovich N. M. Modeling of the geomechanical state of the rock massifs being undermined repeatedly // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physico-Technical Series. 2023, vol. 68, no. 1, pp. 32—39. DOI: 10.29235/1561-8358-2023-68-1-32-39. 

35. Зубов В. П., Голубев Д. Д. Перспективы использования современных технологических решений при отработке пологих пластов угля с учетом опасности формирования очагов его самовозгорания // Записки Горного института. — 2021. — Т. 250. — С. 534—541. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.6. EDN LWLETC. 

36. Стариков Г. П., Юрченко В. М., Мельник Т. Н., Подрухин А. А. Кинетика фильтрации и выделения метана на поверхность при прекращении ведения работ в угольных шахтах // Физика и техника высоких давлений. — 2019. — Т. 29. — № 1. — С. 95—103.

37. Rasskazov M., Tereshkin A., Tsoi D., Konstantinov A., Miroshnikov V., Bagautdinov I., Kozhogulov K. Research of the formation of zones of stress concentration and dynamic manifestations based on seismoacoustic monitoring data in the fields of the Kola Peninsula // E3S Web Conference. 2020, vol. 192, article 01009. DOI: 10.1051/e3sconf/202019201009.