Несмотря на жесткие требования к мерам безопасности, на действующих шахтах по-прежнему случаются обрушения породы, угрожающие жизни и здоровью рабочих. Только за 2021 год на шахтах России произошло пять обвалов с летальным исходом. Ученые Пермского Политеха установили, как разработка месторождений в соответствии с правилами может приводить к обвалам.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования и Российского Фонда Фундаментальных Исследований в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030». Статья, написанная в соавторстве с учеными Горного института УрО РАН, опубликована в журнале Fluids.
Подземная разработка всех существующих месторождений калийных и магниевых солей обычно осложняется интенсивным выделением горючих и токсичных газов. Эти процессы представляют угрозу для жизни шахтеров, выводят из строя оборудование и останавливают процесс разработки. Для предотвращения газодинамических явлений, которые могут приводить к обрушениям, в кровлю горной выработки бурятся шпуры – небольшие скважины для отвода газа. Но и это еще не гарантирует полную безопасность.
«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 (Беларусь), когда на технику сверху обрушилась порода. Было установлено, что одной из причин обрушения пород кровли являлось давление газа в скоплениях. Поэтому во избежание подобных инцидентов необходимо изучать влияние параметров горных работ, газоносности и газодинамических характеристик на формирование очагов газодинамических явлений», — поясняет старший преподаватель кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Тамара Лялина.
Результаты проведенного учеными статистического анализа показали, что технология отработки запасов калийных пластов для одиночной выработки, необходимой для проветривания или транспортировки полезного ископаемого не оказывают существенного влияния на скопление газа. Также не влияет на вероятность обрушения скопление газа в кровле транспортной выработки, по которым шахтные машины осуществляют разворот, когда везут людей.
Показания параметров газа изменяются в почве транспортной выработки. Именно там образуется дополнительная слоистость, приводящая к перераспределению свободных газов и, как следствие, разрушению пород почвы. Учет этих данных при проектировании шахт позволит сделать разработку менее опасной для жизни. В дальнейшем проводить исследования газодинамических явлений планируется с использованием 3d-моделирования в программе Micromine, предоставленной кафедре «Разработка месторождений полезных ископаемых» Пермского Политеха.