КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-17-01143
НазваниеПрогнозирование и управление геомеханическим состоянием горного массива в период формирования и проявления динамических осадок основной кровли и его профилактической гидрообработки с целью недопущения динамических и газодинамических явлений
Руководитель Клишин Владимир Иванович, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" , Кемеровская обл (Кузбасс)
Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-301 - Геомеханика
Ключевые слова горный массив, прогнозирование геомеханического состояния, осадка основной кровли, динамическое явление, профилактическая гидрообработка
Код ГРНТИ52.13.25
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Труднообрушаемая кровля угольных пластов при ведении очистных работ приводит к увеличению опасности динамических явлений (ДЯ), разрушения забойного оборудования, нарушения нормального режима проветривания и возникновению опасности для горнорабочих. Для исключения этого предлагается разработать научные основы усовершенствования технологии прогноза и предотвращения указанных вредных и опасных факторов за счет применения геофизических методов контроля геомеханического состояния горного массива и профилактической гидрообработки как кровли, так и угольного пласта.
При выполнении проекта будут использованы следующие методы исследований: аналитический, физического моделирования, экспериментальный.
Для контроля увеличения площади зависающей труднообрушаемой кровли, возрастающими в связи с этим нагрузками на призабойное пространство и для осуществления прогноза опасности проявления ДЯ, предполагается использовать и развить геофизические методы контроля основных параметров геомеханического состояния горного массива: спектрально-акустический и газоаналитический.
Для установления глубины чувствительности спектрально-акустического метода при контроле напряженного состояния призабойного пространства впереди подготовительной выработки планируется разработать и изготовить лабораторную установку.
Для контроля и управления процессом развития трещин в кровле и угольном пласте планируется соответствующим образом доработать метод акустической эмиссии.
Исследования планируется проводить на основе специально разработанной при выполнении проекта модели геомеханического состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку, пройденную по угольному пласту с труднообрушающейся породной кровлей.
На завершающем этапе работы будет проведено сравнение результатов аналитических и экспериментальных исследований по контролю геомеханического состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку, пройденную по угольному пласту с труднообрушающейся породной кровлей.
Будут также выработаны предложения по организации геофизического мониторинга процесса гидрообработки горного массива раздельно для направленного гидроразрыва труднообрушаемой кровли и профилактической (противовыбросоудароопасной) гидрообработки угольного пласта.
Новым при моделировании геомеханического состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку, пройденную по углепородному пласту с труднообрушающейся породной кровлей, явится расчет поля напряжений и обоснование приоритетного направления развития трещин в кровле и в угольном пласте под действием нагнетаемой жидкости при различных параметрах горного массива и проводимой выработки.
Для контроля процесса направленного гидроразрыва труднобрушаемой кровли наряду с регистрацией гидравлических параметров (давления и скорости нагнетания жидкости) планируется обосновать применение метода акустической эмиссии для фиксации фактов скачкообразного роста трещины и оценки ее длины, а также спектрально-акустического метода - для количественной оценки напряженного состояния призабойной зоны пласта.
Принципиально новым здесь является установление функциональной связи параметров акустической эмиссии с геометрическими размерами растущей трещины, а также с гидравлическими параметрами нагнетания и фильтрационно-коллекторскими свойствами горного массива.
К новизне проекта относится также предполагаемое обоснование функциональной связи между площадью зависающей кровли и показателем относительных напряжений, установленных спектрально-акустическим методом.
Будет предложен геофизический метод определения оптимальных гидравлических параметров нагнетания жидкости в угольный пласт, при которых достигается цель реализуемого способа (режима) профилактической гидрообработки призабойного пространства для снижения опасности проявления ДЯ.
Новым здесь будет установление функциональной связи между параметрами акустической эмиссии, вызванной нагнетаемой в скважину жидкостью наиболее часто применяемыми насосными установками с жесткой рабочей характеристикой, и требуемым объемом закачанной жидкости до ее прорыва на забой выработки с учетом фильтрационно-коллекторских свойств угольного пласта.
При проведении исследований на лабораторной установке будет впервые научно обоснована глубина чувствительности спектрально-акустического метода при контроле напряженного состояния призабойного пространства впереди подготовительной выработки
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1. Шадрин А.В., Контримас А.А. Задачи совершенствования спектрально-акустического прогноза динамических явлений в угольных шахтах Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, 408-413 (год публикации - 2017)
2. Черданцев Н.В. Условия перехода пород кровли угольного пласта в предельно напряжённое состояние впереди очистного забоя Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, С. 51-58 (год публикации - 2017)
3.
Никитенко М.С., Малахов Ю.В., Бисваруп Неоджи, Притам Чакраборти, Дипесу Банерджи
Robotic complex for the development of thick steeply-inclined coal seams and ore deposits
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, № 84. С. 012002 (год публикации - 2017)
10.1088/1755-1315/84/1/012002
4.
Черданцев Н.В.
Modelling limit stress of a seam roof ahead of a working face
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, #84. C.012004 (год публикации - 2017)
10.1088/1755-1315/84/1/012004
5.
Шадрин А.В., Контримас А.А.
Basic tasks for improving spectral-acoustic forecasting of dynamic phenomena in coal mines
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, #84. C. 012040 (год публикации - 2017)
10.1088/1755-1315/84/1/012040
6. Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Телегуз А.С., Черноусов П.А. Опыт применения технологии направленного гидроразрыва пород кровли с целью обеспечения устойчивого состояния сохраняемой выработки в условиях шахты «Есаульская» Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, С.177-181 (год публикации - 2017)
7. Шадрин А.В., Телегуз А.С. Перспективы применения акустических методов при прогнозе и предотвращении газодинамических явлений и крупноплощадных обрушений кровли в угольных Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности, С.10-14 (год публикации - 2017)
8. Шадрин А.В., Диюк Ю.А.,Телегуз А.С. Применение акустических методов для управления параметрами гидрообработки углепородного массива и оценки ее эффективности Горная промышленность (год публикации - 2018)
9. Черданцев Н.В., Шадрин А.В. Расчет траектории движения одиночной трещины, расположенной в массиве горных пород и нагруженной давлением жидкости Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности (год публикации - 2017)
10.
Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Телегуз А.С.
Ensuring stability of maintained goaf by means of directional hydraulic fracturing (DHF)
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, # 84. С.012021 (год публикации - 2017)
10.1088/1755-1315/84/1/012021
11. Тайлаков О.В., Соколов С.В. К вопросу повышения достоверности прогноза динамических явлений и контроля напряженного состояния в угольных шахтах с использованием сейсмоакустических методов Горная промышленность, № 6. С. 72-74 (год публикации - 2017)
Публикации
1. Клишин В.И., Кокоулин Д.И., Кубанычбек Б. Станки для бурения скважин различного назначения Кемерово: Сибирская издательская группа, 2018, 186 c. (год публикации - 2018)
2.
Черданцев Н.В.
Об одном варианте расчета траектории движения трещины, нагруженной внутренним давлением в кровле пластовой выработки
Безопасность труда в промышленности, № 12. С. 5-11 (год публикации - 2017)
10.24000/0409-2961-2017-12-5-10
3. Шадрин А.В., Клишин В.И., Никитенко М.С., Трухманов Д.С. Технические требования к лабораторной установке для исследования глубины чувствительности спектрально-акустического метода контроля напряженного состояния горного массива впереди подготовительной выработки Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, #4. С. 248-251 (год публикации - 2018)
4.
Шадрин А.В., Клишин В.И., Никитенко М.С., Трухманов Д.С.
Technical requirements to laboratory facility for stressed state rock massive spectral-acoustic control method sensitivity depth research if front of a development heading
IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Т. 206, № 1. 012026 (год публикации - 2018)
10.1088/1755-1315/206/1/012026
5. Черданцев Н.В. Расчёт траектории трещины, распространяющейся в кровле пластовой выработки под действием внутреннего давления Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, №4. С. 45-49 (год публикации - 2018)
6.
Черданцев Н.В.
Modelling the trajectory of a fracture that moves under the influence of the fluid pressure in hard rock roofs of in-seam working
IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 206, Number 1 (год публикации - 2018)
10.1088/1755-1315/206/1/012005
7. Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Телегуз А.С., Галкин А.В. Спектрально-акустический и сейсмологический мониторинг состояния вмещающих горных пород призабойного пространства при разупрочнении кровли методом направленного гидроразрыва Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, № 4. С. 207-211 (год публикации - 2018)
8.
Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Телегуз А.С., Галкин А.В.
Spectral acoustic and seismological monitoring of enclosing rock condition in the face area during roof softening by means of directional hydraulic fracturing (DHF)
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 206, Number 1 (год публикации - 2018)
10.1088/1755-1315/206/1/012023
9. Шадрин А.В., Клишин В.И. Методология разработки способов геофизического мониторинга процессов направленного гидроразрыва труднообрушаемой кровли и локальной гидрообработки призабойного пространства угольного пласта и ее реализация Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, № 4. С. 178-184 (год публикации - 2018)
10.
Шадрин А.В., Клишин В.И.
The methodology for working out the techniques for geophysical monitoring of the process of directional hydraulic fracturing of a hard roof and the process of local hydrotreating of a coal seam face working space
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 206, Number 1 (год публикации - 2018)
10.1088/1755-1315/206/1/012022
11.
Шадрин А.В., Диюк Ю.А., Телегуз А.С.
Применение акустических методов для управления параметрами гидрообработки горного массива и оценки ее эффективности
Горная промышленность, № 2. С. 79-82 (год публикации - 2018)
10.30686/1609-9192-2018-2-138-79-82
12. Шадрин А.В., Клишин В.И. Установление связи параметров акустической эмиссии с фильтрационно-коллекторскими свойствами массива и характеристиками насосной установки при гидрообработке кровли и угольного пласта Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности, № 1. С. 77-87 (год публикации - 2018)
13. Диюк Ю.А., Контримас А.А. Сравнительный анализ определения коэффициента относительных напряжений до и после направленного гидроразрыва труднообрушаемой кровли двумя вариантами спектрально-акустического метода контроля Ежегодная конференция молодых ученых ФИЦ УУХ СО РАН «Развитие –2018» [Электронный ресурс] : сборник трудов конференции 10 –12 апреля 2018 г. –Электронные текстовые дан. –Кемерово: ФИЦ УУХ СО РАН, 2018., С. 9-17 (год публикации - 2018)
14. Телегуз А.С. Оценка эффективности гидроразрыва труднообрушаемой кровли прибором РИПАС Ежегодная конференция молодых ученых ФИЦ УУХ СО РАН «Развитие –2018» [Электронный ресурс] : сборник трудов конференции 10 –12 апреля 2018 г. –Электронные текстовые дан. –Кемерово: ФИЦ УУХ СО РАН, 2018., С. 60-67 (год публикации - 2018)
15. Шадрин А.В., Контримас А.А. Контроль напряженного состояния призабойного пространства модифицированным вариантом спектрально-акустического метода В книге: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ И СОХРАНЕНИЯ ЗЕМНЫХ НЕДР 2018., С. 114-117 (год публикации - 2018)
16.
Клишин В., Опрук Г., Понизов А.
Directional Hydraulic Fracturing Application for Reduction of Rock Heaving Intensity in the Development Opening under Conditions of S.M. Kirov Mine
Advances in Engineering Research, volume 176. С. 147-150 (год публикации - 2018)
10.2991/coal-18.2018.26
17.
Шадрин А.В., Диюк Ю.А.
Geophysical criterion of pre-outburst coal outsqueezing from the face space into the working
International Journal of Mining Science and Technology (год публикации - 2018)
10.1016/j.ijmst.2018.11.001
Публикации
1. Шадрин А.В. Установление приемлемого способа гидрообработки угольного пласта по акустической эмиссии Горный информационно-аналитический бюллетень, С. 290-299 (год публикации - 2018)
2. Черданцев Н.В. Исследование роста плоской трещины гидроразрыва в прочных породах вмещающего углепородного массива в окрестности очистной выработки Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, С. 41-44 (год публикации - 2019)
3. Шадрин А.В., Контримас А.А., Ворошилов Я.С., Бондарь В.А. Модификация широкополосного спектрально-акустического метода контроля напряженного состояния призабойного пространства Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, C. 29-35 (год публикации - 2019)
4.
Шадрин А.В., Контримас А.А., Ворошилов Я.С., Бондарь В.А.
Modification of a wideband spectral-acoustic method for controlling stress state of a face space
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, v.377 012001 (год публикации - 2019)
10.1088/1755-1315/377/1/012001
5. Шадрин А.В. Развитие методов текущего прогноза внезапных выбросов угля и газа на шахтах Кузбасса Bezopasnost' Truda v Promyshlennosti, № 7. С. 22-31. (год публикации - 2019)
6. Черданцев Н.В. К расчёту траектории дисковой трещины гидроразрыва в прочных породах вблизи пластовой выработки Bezopasnost' Truda v Promyshlennosti, № 10.С. 59-64. (год публикации - 2019)
7.
Черданцев Н.В.
Calculating the parameters of the induced hydraulic fracture that moves in hard rock roof of a seam in the vicinity of the installation chamber
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, v.377 012004 (год публикации - 2019)
10.1088/1755-1315/377/1/012004
8.
Тайлаков О.В., Уткаев Е.А., Кормин А.Н.
Intensification of gas recovery from coal seams applying the method of hydrodynamic impact in horizontal boreholes
IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, v.377 012047 (год публикации - 2019)
10.1088/1755-1315/377/1/012047
9.
Клишин В.И.,Тайлаков О.В.,Опрук Г.Ю, Соколов С.В., Галкин А.В.
Geophysical and geomechanical analysis of coal mass condition during directional hydraulic fracturing (DHF)
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, v. 377 012035 (год публикации - 2019)
10.1088/1755-1315/377/1/012035
10.
Клишин В.И., Тайлаков О.В., Опрук Г.Ю.,Макеев М.П.,Соколов С.В.,Телегуз А.С., Тациенко А.Л
Seismic monitoring of hydrodynamic impact on coal seam at interval hydraulic fracturing
IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, v. 377 012034 (год публикации - 2019)
10.1088/1755-1315/377/1/012034
11.
Диюк Ю.А., Шадрин А.В.
Исследование влияния акустических помех различного спектрального состава на показатель выбросоопасности спектрально-акустического метода
Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности, № 3. С. 70-82 (год публикации - 2019)
10.25558/VOSTNII.2019.13.3.005
12. Шадрин А.В., Диюк Ю.А. Критерий предвыбросного отжима угля из устья полости выброса для спектрально-акустического метода прогноза Научно-технический журнал "Вестник", № 3. С. 17-27 (год публикации - 2019)
13.
Шадрин А.В.,Телегуз А.С.
Экспресс-метод определения оптимальных параметров гидрообработки угольно-породного массива по акустической эмиссии
Вестник Кузбасского государственного технического университета, № 4, с.5-16 (год публикации - 2019)
10.26730/1999-4125-2019-4-5-16
14. Никитенко М.С., Шадрин А.В., Трухманов Д.С. Обоснование конструктивных параметров лабораторной установки исследования глубины чувствительности спектрально-акустического метода Вестник Кузбасского государственного технического университета (год публикации - 2020)
15.
Шадрин А.В., Контримас А.А.
Медиана амплитудно-частотной характеристики шумов работающего горного оборудования как показатель выбросоопасности
Bezopasnost' Truda v Promyshlennosti (год публикации - 2019)
10.24000/0409-2961-2019-12-37-45