Исследование действующих технологий разработки калийных месторождений, которые тем не менее не исключают по факту возможность обрушения породы, провели ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 16 февраля сообщает пресс-служба вуза.

Жесткие требования к мерам безопасности на действующих горных выработках, к сожалению, не могут исключить случаи, угрожающие жизни и здоровью рабочих. Так, в 2021 году на шахтах России произошло пять обвалов, приведших к людским жертвам. Исследование ученых Пермского Политеха показало, как может произойти обвал породы без нарушения действующей технологии проходки.

Результаты исследования представлены в статье «Статический анализ газоносности и газодинамических характеристик второго калийного пласта Старобинского месторождения калийных солей», написанной специалистами ПНИПУ в соавторстве с учеными Горного института УрО РАН и опубликованной в журнале Fluids (№ 7 (278), 2022).

При подземной разработке месторождений калийных и магниевых солей обычно происходит интенсивное выделение горючих и токсичных газов, что представляет угрозу для жизни шахтеров, может приводить к выходу из строя оборудования и остановке процесса разработки.

Чтобы предотвратить опасное действие возникающих газодинамических явлений, способных привести к обрушениям, в кровле горной выработки бурятся специальные шпуры — небольшие скважины, через которые отводится газ. Однако они не дают полной гарантии безопасности.

«Процессы сдвижения подрабатываемых горных пород сопровождаются расслоением породы. В образовавшемся расслоении скапливается газ, который и может приводить к обрушениям на рудниках. Так произошло, например, в 2021 году на Старобинском месторождении калийных солей в Белоруссии, когда на технику сверху обрушилась порода», — пояснила старший преподаватель кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Тамара Лялина.

Впоследствии было установлено, что одной из причин обрушения пород кровли тогда стало давление скопившегося газа. Этот факт еще раз подчеркивает необходимость изучения влияния параметров горных работ, газоносности и газодинамических характеристик породы на процесс формирования газодинамических явлений, отметила Лялина.

Статистический анализ, проведенный учеными, показал, что технология отработки запасов калийных пластов в случае одиночной выработки, сделанной для проветривания или транспортировки полезных ископаемых, существенного влияния на скопление газа не оказывает.

Не влияет на вероятность обрушения и скопление газа в кровле транспортных выработок, по которым шахтные машины, везущие людей, осуществляют разворот. Изменения в показаниях параметров газа происходят в почве транспортной выработки — там образуется дополнительная слоистость, из-за которой происходит перераспределение свободных газов и впоследствии разрушение пород почвы, установили исследователи.

Эти данные, полученные специалистами Пермского политеха, необходимо учитывать при проектировании шахт, и это позволит сделать разработку месторождений более безопасной.

Ученые продолжат дальнейшие исследования газодинамических явлений в породе выработок с помощью 3D-моделирования.