Записки горного института, 2020, № 4

 

рецензируемый 
научный журнал 

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
В.С.Литвиненко, д-р техн. наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы, РАЕН, РАГН, МАНЭБ, ректор  
(Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
 
ЗАМЕСТИТЕЛЬ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА  
В.Л.Трушко, д-р техн. наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы, РАЕН, РАГН, МАНЭБ,  зав. кафедрой механики 
(Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия)  

РЕДАКЦ ИОННАЯ КОЛЛЕ ГИЯ 

О.Е.Аксютин, д-р техн. наук, чл.-кор. РАН, член правления, начальник департамента (ПАО «Газпром», Москва, Россия) 

А.А.Барях, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, директор (Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Пермь, Россия) 
В.Н.Бричкин, д-р техн. наук, зав. кафедрой металлургии (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 

Л.А.Вайсберг, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, председатель Совета директоров и научный руководитель (НПК «Механобр-техника», Санкт-Петербург, Россия) 

С.Г.Гендлер, д-р техн. наук, профессор, академик РАЕН (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
О.М.Ермилов, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, РАГН, зам. главного инженера по науке (ООО «Газпром добыча Надым» ПАО «Газпром», Надым, Россия) 

В.П.Зубов, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой разработки месторождений полезных ископаемых (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия)
М.А.Иванов, д-р геол.-минерал. наук, профессор (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 

Г.Б.Клейнер, д-р экон. наук, профессор, чл.-кор. РАН, заместитель директора (Центральный экономико-математический институт РАН, Москва, Россия) 

Ю.Б.Марин, д-р геол.-минерал. наук, профессор, чл.-кор. РАН, президент (ООО «Российское минералогическое общество», Санкт-Петербург, Россия) 
С.С.Набойченко, д-р техн. наук, профессор, чл.-кор. РАН, заслуженный деятель науки и техники РФ, зав. кафедрой металлургии цветных металлов  

(Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия) 
М.А.Пашкевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой геоэкологии (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия)  

Т.В.Пономаренко, д-р экон. наук, профессор, доцент (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 

О.М.Прищепа, д-р геол.-минерал. наук, академик РАЕН, зав. кафедрой геологии нефти и газа (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
А.Г.Протосеня, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой строительства горных предприятий и подземных сооружений (Санкт-Петербургский горный университет, 

Санкт-Петербург, Россия) 

М.К.Рогачев, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений (Санкт-Петербургский горный университет, 
Санкт-Петербург, Россия) 

В.Е.Сомов, д-р экон. наук, канд. техн. наук, академик РАЕН, директор (ООО «Кинеф», Кириши, Россия) 
А.Г.Сырков, д-р техн. наук, профессор (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 

А.А.Тронин, д-р геол.-минерал. наук, врио директора (Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия) 

А.Е.Череповицын, д-р экон. наук, профессор, зав. кафедрой организации и управления (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
Я.Э.Шклярский, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой общей электротехники (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 

В.А.Шпенст, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой электроэнергетики и электромеханики (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) 
Олег Анцуткин, профессор (Технологический университет, Лулео, Швеция) 

Хал Гургенчи, профессор (Школа горного машиностроения Квинслендского университета, Брисбен, Австралия) 

Анджей Краславски, профессор (Лаппеенрантский технологический университет, Лаппеенранта, Финляндия) 
Эдвин Кроке, д-р наук, профессор (Институт неорганической химии Фрайбергской горной академии, Фрайберг, Германия) 

Павел Власак, профессор, зав. кафедрой механики жидкостей и дисперсных сред (Институт гидродинамики Чешской академии наук, Прага, Чехия) 

Габриэль Вейсс, д-р наук, профессор, проректор по научной и исследовательской деятельности (Технический университет, Кошице, Словакия) 

Разделы

•Геология    •Горное дело    • Нефтегазовое дело    • Металлургия и обогащение    • Электромеханика и машиностроение 

•Геоэкология и безопасность жизнедеятельности    •Геоэкономика и менеджмент  

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ • 2020 

У ч р е д и т е л ь  С а н к т - П е т е р б у р г с к и й  г о р н ы й  у н и в е р с и т е т

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-70453 от 20.07.2017
Лицензия ИД № 06517 от 09.01.02

Редакция:  начальник РИЦ В.Л.Лебедев;  редакторы:  Е.С.Дрибинская, М.Г.Хачирова 

Компьютерная верстка:  В.И.Каширина,  Н.Н.Седых 

 

Издаются
с 1907 года 

ISSN 2411-3336

е-ISSN 2541-9404 

Подписной индекс в каталоге агентства

«Роспечать» 18067 

Адрес учредителя и редакции: 21-я линия, 2, Санкт-Петербург, Россия, 199106 
Тел. +7 (812) 328-8416;        факс +7 (812) 327-7359;  
Е-mail: pmi@spmi.ru              Сайт журнала: pmi.spmi.ru 

 Санкт-Петербургский горный университет, 2020 

Подписано к печати 8.10.2020. Формат 60  84/8. Уч.-изд.л. 26. 
Тираж 300 экз.  Заказ 704.  Отпечатано в РИЦ СПГУ. 
Цена свободная. 

 

 

Записки Горного института. 2020. Т. 244
Содержание 
 

394
 

СОДЕРЖАНИЕ  

 

Горное дело 

 

Казанин О.И., Ярошенко В.В. Снижение потерь угля при отработке сближенных пластов 

донной части Воркутского месторождения.......................................................................................    395 

 

Нефтегазовое дело 

 

Белозеров И.П., Губайдуллин М.Г. О концепции технологии определения фильтрационно-

емкостных свойств терригенных коллекторов на цифровой модели керна .....................................    402 

Галкин С.В., Кривощеков С.Н., Козырев Н.Д., Кочнев А.А, Менгалиев А.Г. Учет геомеха-

нических свойств пласта при разработке многопластовых нефтяных месторождений...................    408 

Гасумов Р.А., Гасумов Э.Р., Минченко Ю.С. Особенности создания подземных резервуа-

ров в истощенных нефтегазоконденсатных месторождениях...........................................................    418 

Литвиненко В.С., Цветков П.С., Двойников М.В., Буслаев Г.В. Барьеры реализации водо-

родных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики .................................    428 

Пономарев А.И., Юсупов А.Д. Оценка влияния касательного напряжения на стенке техно-

логических трубопроводов газоконденсатного месторождения на интенсивность углекислотной 
коррозии..............................................................................................................................................    439 

Трушкин О.Б., Акчурин Х.И. Давление резцов PDC на пластично-хрупкую горную породу 

в процессе ее разрушения...................................................................................................................    448 

Уляшева Л.М., Леушева Е.Л., Галишин Р.М. Разработка композиции бурового раствора 

для проводки наклонно направленного ствола скважины с учетом реологических параметров 
жидкости .............................................................................................................................................    454 

 

Металлургия и обогащение  

 

Александрова Т.Н., ОʹКоннор С. Переработка платинометалльных руд в России и Южной 

Африке: состояние и перспективы.....................................................................................................    462 

Черемисина О.В., Черемисина Е., Пономарева М.А., Федоров А.Т. Сорбция координаци-

онных соединений редкоземельных элементов.................................................................................    474 

 

Геоэкономика и менеджмент 

 

Разманова С.В., Андрухова О.В. Нефтесервисные компании в рамках цифровизации эко-

номики: оценка перспектив инновационного развития.....................................................................    482 

Ильинова А.А., Ромашева Н.В., Стройков Г.А. Перспективы и общественные эффекты 

проектов секвестрации и использования углекислого газа...............................................................    493 

 

 

 

 

Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 395-401
О.И.Казанин, В.В.Ярошенко 
 

DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1 

395
 

УДК 622.06 
 

Снижение потерь угля при отработке сближенных пластов  

донной части Воркутского месторождения  

 

О.И.КАЗАНИН, В.В.ЯРОШЕНКО   
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия  

 

Как цитировать эту статью: Казанин О.И. Снижение потерь угля при отработке сближенных пластов донной 
части Воркутского месторождения / О.И.Казанин, В.В.Ярошенко // Записки Горного института. 2020. 
Т. 244. С. 395-401. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1 
 
Аннотация. На примере шахт АО «Воркутауголь» рассмотрена проблема образования протяженных зон повышенного 
горного давления (ПГД) от целиков на границах выемочных столбов, образовавшихся из-за раскройки 
шахтного поля сложной геометрии. Проведен детальный анализ оставшихся запасов донной части 
месторождения для подсчета потерь, влияния зон ПГД от защитного пласта «Четвертый» на горные работы 
по верхнему пласту «Тройной», а также возможностей уменьшения размеров зон ПГД за счет расширения 
подработанного пространства. В результате исследования донной части Воркутского месторождения в рамках 
принятой раскройки были выделены участок на шахте «Комсомольская» и два участка на шахте «Заполярная-
2», где потери на границах выемочных столбов составляют 13-22 % от общих объемов запасов в 
шахтном поле. Большой объем потерь в данных целиках говорит об актуальности исследований влияния первоочередной 
выемки защитных пластов на эффективность и безопасность горных работ на выемочных участках 
пластов в подработанных зонах и зонах ПГД. На основании анализа зарубежного и российского опыта 
доработки целиков на границах выемочных участков, а также методических руководств и инструкций была 
разработана технологическая схема, позволяющая повысить коэффициент извлечения угля в донной части 
Воркутского месторождения с 0,75 до 0,9 без принципиального изменения вентиляционной и транспортной 
сетей, а также без закупки дополнительного горного оборудования.  
Проведенные экономические расчеты подтвердили эффективность внедрения новой технологической схемы для 
доработки запасов на границах выемочных участков. Экономический эффект составляет 0,079-1,381 млрд руб. 
дополнительной прибыли с соосных выемочных столбов в зависимости от горно-геологических условий и 
размеров целиков. 
 
Ключевые слова: целик; потери; сближенные пласты; повышенное горное давление; технологические схемы; 
Воркутское месторождение; выемочный участок; подработанные зоны 

 

 
Введение. В условиях разработки Воркутского месторождения ежегодно увеличивающаяся 

глубина ведения горных работ сопровождается повышением газообильности выемочных участков, 
ухудшением условий поддержания участковых выработок и ростом опасности горных 
ударов [2, 5]. Необходимость локализации горных работ на продуктивных пластах в пределах 
подработанных зон привела к тому, что, несмотря на применение бесцеликовых схем подготовки 
выемочных участков и схем с охраной участковых штреков податливыми целиками, коэффициент 
извлечения по блокам в донной части мульды не превышает 0,75, что связано с протяженными 
зонами ПГД на границах выемочных участков и с раскройкой шахтного поля 
сложной геометрии [1, 9].  

Постановка проблемы. Пласты «Тройной» и «Четвертый» отрабатываются на шахтах 

«Комсомольская» и «Заполярная-2». Несмотря на первоочередную отработку защитного пласта 
«Четвертый», отработать полностью все шахтное поле без оставления целиков и формирования 
зон повышенного горного давления на подрабатываемом пласте практически невозможно. Существующая 
раскройка шахтного поля не позволяет отработать запасы на границах выемочных 
столбов из-за прямоугольной формы выемочных участков. Оставленные запасы в виде треугольников 
со стороны монтажной и демонтажной камер формируют зону ПГД для верхнего пласта 
«Тройной» (рис.1). Зоны ПГД проецируются под углами δ, которые для условий отработки Вор-
кутского угольного месторождения составляют 80 и 75 град, именно это и является причиной 
уменьшения длины лавы по верхнему пласту «Тройной» [6]. 

Задача внедрения ресурсосберегающей технологии при доработке запасов мульдовой части 

Воркутского месторождения является актуальной, так как запасы высококачественного угля 
марки Ж на границах выемочных столбов составляют до 22 % по блоку [3].  

 

 

Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 395-401
О.И.Казанин, В.В.Ярошенко 
 

DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1 

396
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Анализ раскройки донной части Воркутской мульды выявил пять блоков, где планируется 

доработка запасов. Три из пяти блоков характеризуются большими потерями запасов из-за сложной 
геометрии шахтных полей. Размеры потерь в целиках по площади и объему отражены в 
табл.1. Общий объем запасов в целиках на границах выемочных столбов при существующей раскройке 
шахтных полей составляет 4,6 млн т, что эквивалентно половине годового бизнес-плана 
по добыче угля компании АО «Воркутауголь» за 2018 г.  

 

Таблица 1  

Потери в целиках на границах выемочных участков 

Пласт «Тройной» 
Пласт «Четвертый» 

Номер
блока 
По площади, км2 
По объему, млн т 
От общих запасов 

в блоке, % 
По площади, км2 
По объему, млн т 
От общих запасов 

в блоке, % 

 
 
 
 
 
 
 

1 
0,31 
1,13 
15 
0,23 
0,51 
13 

2 
0,4 
1,25 
22 
0,3 
0,65 
20 

3 
0,2 
0,7 
21 
0,16 
0,34 
19 

 
В качестве примера можно выделить северо-западный блок шахты «Заполярная-2» (участок 

№ 2), где суммарная площадь запасов на границах выемочных участков по обоим пластам составляет 
0,7 км2, суммарный объем потерь в целиках 1,9 млн т угля, что составляет 21 % от общего 
объема планируемого к добыче угля в блоке № 2. Длина выемочных столбов в блоке № 2 не 
превышает 1300 м по пласту «Тройной» из-за протяженной зоны ПГД по пласту «Четвертый». 
Доработка целиков позволит увеличить длину выемочных столбов по верхнему пласту на 5-10 %, 
что повлияет на полноту извлечения полезного ископаемого и увеличит технико-экономические 
показатели шахты. На рис.2 приведена выкопировка из плана горных работ в поле шахты «Заполярная-
2», красным выделены потери в целиках. 

Оставление целиков больших площадей на границах выемочных участков по пласту «Чет-

вертый» приводит к образованию протяженных зон ПГД, и, несмотря на стремление работать 
только в подработанных зонах, выемочные и проходческие участки попадают в зоны ПГД, о чем 
говорят последние аварии [4, 6]. В результате снижается безопасность ведения горных работ, 
уменьшаются технико-экономические показатели предприятия и увеличиваются эксплуатационные 
потери.  

Результаты исследований. Отработка шахтных полей сложного строения с увеличением 

полноты извлечения является сложной технологической задачей в условиях отработки сближенных 
пластов. Снижение размеров целиков на границах выемочных участков путем внедрения 
иной технологической схемы позволит улучшить технико-экономические показатели шахты – 
увеличить коэффициент извлечения, повысить безопасность ведения горных работ [12, 13]. 

Рис.1. Действующая технологическая схема с оставлением целиков  

в краевых частях выемочных столбов 

Пласт «Тройной» 

Пласт «Четвертый» 

150 м 

25 м 
80 
75 

Зона ПГД от краевых целиков пласта «Четвертый» 

Пласт «Тройной» 

Пласт «Четвертый» 

 

 

Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 395-401
О.И.Казанин, В.В.Ярошенко 
 

DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1 

397
 

Были рассмотрены различные варианты доизвлечения запасов на границах выемочных столбов, в 
том числе бурошнековая выемка, камерная и камерно-столбовая системы разработки. Горно-
геологические и горно-технические условия донной части Воркутского месторождения не позволяют 
экономически эффективно и безопасно реализовать данные способы по ряду причин: 
склонность пластов к динамическим явлениям, большая глубина разработки, неустойчивая основная 
кровля, дороговизна проходческих работ [9]. 

Одним из рациональных способов доработки запасов на границах выемочных участков яв-

ляется проходка монтажной и демонтажной камер параллельно охраняемым магистральным выработкам 
с последующим поворотом верхней или нижней части лавы (рис.3). Применение данной 
технологической схемы возможно по обоим пластам, что позволит снизить протяженность 
зон ПГД пласта «Четвертый» и, как следствие, увеличить длину выемочных столбов по продуктивному 
пласту «Тройной». Применение данной технологической схемы способно повысить коэффициент 
извлечения угля с 0,75 до 0,9 по блоку. Для ее реализации потребуется проходка дополнительной 
выработки, которая позволит произвести монтаж очистного механизированного 
комплекса параллельно магистральной выработке и повернуть очистной забой без изменения 
длины лавы. Проходку выработки предлагается проводить после основного оконтуривания выемочного 
участка. 

 

Рис.2. Северо-западный блок шахты «Заполярная-2», пласт «Четвертый» 

Рис.3. Предлагаемая технологическая схема 

Пласт «Тройной» 

Пласт «Четвертый» 

 

 

Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 395-401
О.И.Казанин, В.В.Ярошенко 
 

DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1 

398
 

В зависимости от угла поворота очистного механизированного комплекса (ОМК), длины ла-

вы и мощности пласта возможные объемы доизвлечения могут составлять по пласту «Четвертый» 
от 32 до 104 тыс. т, по пласту «Тройной» от 50 до 175 тыс. т. Данный объем рассчитан при 
доработке запасов с одной из сторон выемочного участка. Объемы доизвлечения можно увеличить 
в 1,5-2 раза, если горно-геологические и горно-технические условия позволяют реализовать 
технологическую схему с двух сторон выемочного столба. Современная тенденция к увеличению 
длины лавы до 300-350 м в условиях АО «Воркутауголь» будет способствовать еще большему 
приросту дополнительной прибыли при внедрении данной технологии [9]. 

Пласты «Тройной» и «Четвертый» отнесены к опасным по динамическим и газодинамиче-

ским явлениям, поэтому применение новой технологической схемы требует профилактических 
мероприятий в виде скважинной разгрузки. Параметры скважинной разгрузки определяются 
инструкцией по ведению горных работ по пластам, опасным по горным ударам. Для проходки 
дополнительной выработки потребуется предварительная скважинная разгрузка остаточного 
целика (насколько позволяет гипсометрия участка) [10]. Далее во время проходки дополнительной 
выработки при необходимости скважинная разгрузка будет вестись из самого проходческого 
забоя (рис.4). 

С учетом горно-геологических условий залегания пластов, технико-экономического обосно-

вания, размеров целиков на границах выемочных столбов и рабочего пласта в табл.2 представлены 
варианты совместного применения действующей и предлагаемой технологических схем доработки 
запасов на границах выемочных столбов, возможные объемы доизвлечения и дополнительная 
прибыль. Можно сделать вывод, что наибольший экономический эффект достигается 
при применении технологической схемы с поворотом механизированного комплекса как по пласту «
Тройной», так и по пласту «Четвертый». Горно-геологические условия не всегда могут 
обеспечить использование поворота механизированного комплекса по соосным пластам с обеих 
сторон выемочного участка, поэтому различные вариации предполагают различные объемы до-
извлечения запасов на границах выемочных участков [15, 16].  

Для эффективной реализации предлагаемой технологической схемы необходимо обосновать 

параметры работы механизированного комплекса в зоне поворота. Параметры работы ОМК рекомендуется 
определить с помощью существующих методик [8]. Нагрузка на очистной забой 
сокращается на 10-15 % за счет усложнения работ в зоне поворота. Для условий донной части 
Воркутского месторождения рассчитан коэффициент снижения производительности комбайна, 
при развороте комплекса равный 0,84, 0,86, 0,88 при длинах лавы 200, 250, 300 м. В исследовании 
рассматривается технологическое маневрирование со ступенчато-циклической схемой контура 
поворота, так как задача состоит не в безопасном прохождении геологических нарушений, а 
в сохранении заданного положения очистного механизированного комплекса относительно подготовительных 
выработок.  

В случае проявления вывалов пород кровли в зоне топтания механизированного комплекса в 

качестве профилактических мероприятий рекомендуется проводить скважинное химическое упрочнение 
совместно с передвижкой секций крепи с активным подпором кровли [11, 14]. Данные 
мероприятия положительно зарекомендовали себя как в России, так и за рубежом. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Остаточный целик 

Барьерный целик 

Скважинная 
разгрузка 
Выработанное пространство

Барьерный целик 
Извлекаемый целик
Остаточный целик 

а 
б 
в 

Рис.4. Принципиальная схема разгрузки остаточного целика со стороны монтажной камеры по пласту «Тройной»: 

а – обозначение целиков по пласту «Четвертый»; б – по пласту «Тройной»; в – вертикальный разрез 

 

 

Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 395-401
О.И.Казанин, В.В.Ярошенко 
 

DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1 

399
 

Таблица 2 

Варианты совместного применения действующей и предлагаемой технологических схем  

Целик со стороны монтажной камеры 
Целик со стороны демонтажной камеры 

Пласт «Тройной» 
Пласт «Четвертый» 
Пласт «Тройной» 
Пласт «Четвертый» 

Возможный 

объем  

доизвлечения, 

тыс. т 

Возможная  

дополнительная 

прибыль,  
млрд руб. 

 
 
 
 
 
 

Поворот ОМК 
Поворот ОМК 
Поворот ОМК 
Поворот ОМК 
164-558 
0,403-1,381 

 
 
 
 
 
 

Поворот ОМК 
Поворот ОМК 
Применяемая  
технологическая схема 

Применяемая  
технологическая схема 

82-279 
0,203-0,690 

 
 
 
 
 
 

Применяемая 
технологическая 
схема 

Применяемая 
технологическая 
схема 

Поворот ОМК 
Поворот ОМК 
82-279 
0,203-0,690 

 
 
 
 
 
 

Применяемая 
технологическая 
схема 

Поворот ОМК 
Применяемая  
технологическая схема 

Поворот ОМК 
64-208 
0,158-0,513 

 
 
 
 
 
 

Применяемая 
технологическая 
схема 

Применяемая 
технологическая 
схема 

Применяемая  
технологическая схема 

Поворот ОМК 
32-104 
0,079-0,256 

 
 
 
 
 
 

Применяемая 
технологическая 
схема 

Поворот ОМК 
Применяемая  
технологическая схема 

Применяемая  
технологическая схема 

32-104 
0,079-0,256 

 
При реализации предлагаемой тех-

нологической схемы коэффициент до-
извлечения угля по целику в зависимости 
от параметров технологической схемы 
отработки запасов на границах выемочных 
участков будет варьировать с 0,79 до 
0,9, что позволит повысить коэффициент 
извлечения по донной части Воркутской 
мульды до 0,9. 

Экономические расчеты подтверди-

ли положительный эффект от внедрения 
новой технологической схемы при отработке 
запасов донной части Воркутской 
мульды. Прибыль от реализации доизв-
лекаемого угля покрывает необходимые 
расходы (рис.5) на проходку дополнительной 
выработки и скважинную разгрузку 
для безопасной реализации предлагаемых 

технологических 
решений. 

Расчет экономической эффективности 
привязан к отпускной цене на коксующийся 
уголь и полной себестоимости 
тонны угля после добычи и переработки 
по данным компании АО «Воркутауголь» 
по состоянию на IV квартал 
2018 г. Экономический эффект от внедрения 
предлагаемой технологической 
схемы по пласту «Тройной» выше на 
45 %, чем по пласту «Четвертый», за счет 
большей мощности рабочего пласта и 
меньшей себестоимости проходки дополнительной 
выработки из-за отсутствия 
присечки пород. 

 
а 

Угол поворота, град 

30 
45 
60 

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Дополнительная прибыль,  

млн руб. 

Угол поворота, град 

б 

30 
45 
60 

30

Затраты на проходку 

дополнительной выработки,  

млн руб. 

40

50

60

70

80

90

100

110

Рис.5. Зависимость дополнительной получаемой прибыли (а)  

и необходимых затрат (б)  

при различных  углах поворота очистного механизированного 

комплекса по пласту «Четвертый» 

1 – длина лавы 225 м; 2 – 250 м; 3 – 275 м; 4 – 300 м 

1 
2 
3 
4 

 

 

Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 395-401
О.И.Казанин, В.В.Ярошенко 
 

DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1 

400
 

Заключение. Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:  
• Применяемые технологические схемы отработки пластов предусматривают оставление за-

пасов на границах выемочных участков, что приводит к существенному сокращению размеров 
подработанных зон и высоким потерям (до 22 % по блоку).  

• Расширение площадей подработанных зон возможно при доработке целиков на границах 

выемочных участков с применением имеющихся на шахтах очистных механизированных комплексов. 

• 
Наиболее рациональной с точки зрения эффективности и безопасности является техноло-

гическая схема с поворотом механизированного комплекса на границах выемочных участков. 
При этом коэффициент доивлечения целика составит 0,72-0,9, коэффициент извлечения по донной 
части месторождения равен 0,9. 

• Затраты на внедрение предлагаемой технологической схемы доработки запасов на грани-

цах выемочных участков покрываются прибылью от реализации доизвлекаемого угля. 

• Экономический эффект от внедрения предложенных технологических схем составляет 

0,079-1,381 млрд руб. дополнительной прибыли с соосных выемочных столбов в зависимости от 
горно-геологических условий и размеров целиков. 

• Так как пласты «Тройной» и «Четвертый» отнесены к опасным по динамическим и газо-

динамическим явлениям, реализация предлагаемой технологической схемы предполагает применение 
профилактических мероприятий в виде скважинной разгрузки, параметры которой определяются 
с помощью инструкции по ведению горных работ по пластам, опасным по горным 
ударам. 

• Для максимально эффективной реализации технологической схемы с поворотом механизи-

рованного комплекса необходима высокая культура труда, так как циклограмма работ очистного 
забоя в зоне поворота претерпевает значительные изменения. 

 
 

ЛИТЕРАТУРА 

 

1. Веселов А.П. Совершенствование схем развития горных работ, обеспечивающих геодинамическую безопасность в 

условиях Воркутского месторождения / А.П.Веселов, И.П.Бочаров, Л.М.Гусельников // Горный информационно-аналитический 
бюллетень. 2002. № 10. С. 63-66. 

2. Зубов В.П. Влияние дизъюнктивных геологических нарушений на параметры защищенных зон при разработке сбли-

женных пластов / В.П.Зубов, Е.Р.Ковальский, А.В.Никифоров // Записки Горного института. 2014. Т. 207. С. 22-25. 

3. Зубов В.П. Ресурсосберегающие технологии разработки пластовых месторождений // Горный журнал. 2017. № 4. 

С. 95-97. 

4.  Исследование влияния зон повышенного горного давления на показатели работы длинных очистных забоев при от-

работке свит угольных пластов / О.И.Казанин, А.А.Сидоренко, А.Ю.Ермаков, О.В.Ванякин // Горный информационно-
аналитический бюллетень. 2015. № 4. С. 21-25. 

5. Казанин О.И. О проектировании подземной отработки свит пологих газоносных угольных пластов // Записки Гор-

ного института. 2015. Т. 215. С. 38-45. 

6. Козлов В.В. Анализ существующих классификаций технологических схем с разворотом лавы // Уголь. 2010. № 3. 

С. 64-65. 

7. Коршунов Г.И. Геомеханические принципы разработки нижних горизонтов Воркутского угольного месторождения / 

Г.И.Коршунов, А.К.Логинов, В.М.Шик. СПб: МАНЭБ, 2006. С. 45-49. 

8. Худин Ю.Л. Комплексно-механизированная выемка нарушенных угольных пластов / Ю.Л.Худин, Д.Д.Глазов, 

С.В.Мамонтов. М.: Недра, 1985. C. 5-15.  

9. Ярошенко В.В. Направления повышения коэффициента извлечения угля при доработке запасов Воркутского место-

рождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 4. S 7. С. 370-380. 

10. Litvinenko V. Advancement of geomechanics and geodynamics at the mineral ore mining and underground space develop-

ment. Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses // International European Rock Mechanics Symposium. EUROCK 2018. 
Saint Petersburg, 22 May 2018. Taylor and Francis Group, London, UK, 2018. Vol. 1. P. 3-16 

11. Mark C. Multiple-seam longwall mining in the United States – Lessons for ground control / NIOSH. Pittsburgh, PA. 2007. 

№ 20031648.  

12. Nikiforov A.V. Analysis of multiple seam stability / A.V.Nikiforov, E.A.Vinogradov, A.A.Kochneva // International Jour-

nal of Civil Engineering and Technology. 2019. Vol. 10. № 2. P. 1132-1139.  

13. Sidorenko A.A. Determination of parameters of High Stress Zones at Multiple-Seam Longwall Mining / A.A.Sidorenko, 

I.G.Gerasimova // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. Vol. 7. № 3. P. 1844-1851. 

 

 

Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 395-401
О.И.Казанин, В.В.Ярошенко 
 

DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1 

401
 

14. Sidorenko A.A. An assessment of multiple seam stress conditions using a 3-D numerical modelling approach / A.A.Sidorenko, 

Y.G.Sirenko, S.A.Sidorenko // Journal of Physics: Conference Series. 2019. № 1333. P. 1-5. DOI: 10.1088/1742-6596/1333/3/032078 

15. Tati B.B. Multi-Seam Coal Mining // Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, 2011. Vol. 111. 

№ 4. P. 241-242. 

16. Yu Y. Mine size effects on coal pillar stress and their application for partial extraction / Y.Yu, K.-Z.Deng, S.-E.Chen // 

Sustainability. 2018. Vol. 10 (3). № 792. DOI: 10.3390/su10030792 

 
 
Авторы: О.И.Казанин, д-р техн. наук, декан горного факультета, kazanin@spmi.ru (Санкт-Петербургский горный 

университет, Санкт-Петербург, Россия), В.В.Ярошенко, канд. техн. наук, ассистент, v92ya@mail.ru (Санкт-
Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия). 

Статья поступила в редакцию 18.05.2020. 
Статья принята к публикации 22.07.2020. 
 

 

 

DOI: 10.31897/PMI.2020.4.2 
Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 402-407
И.П.Белозеров, М.Г.Губайдуллин 
 

402

 

УДК 004.94:550.8 
 

О концепции технологии определения  

фильтрационно-емкостных свойств терригенных коллекторов  

на цифровой модели керна 

 
И.П.БЕЛОЗЕРОВ , М.Г.ГУБАЙДУЛЛИН  
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова, Архангельск, Россия  

 

Как цитировать эту статью: Белозеров И.П. О концепции технологии определения фильтрационно-
емкостных свойств терригенных коллекторов на цифровой модели керна / И.П.Белозеров, М.Г.Губайдуллин // 
Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 402-407. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.2 

 

Аннотация. Целью статьи является формирование концепции технологии определения фильтрационно-
емкостных свойств терригенных коллекторов методами математического моделирования на цифровой модели 
керна.  
Цифровое моделирование керна применяется при оценке геологических запасов нефти. В статье представлена 
концепция технологии цифрового моделирования керна, позволяющая проводить качественные исследования 
по определению фильтрационно-емкостных характеристик пласта, включающая в себя моделирование 
порового пространства и фильтрационных процессов. Суть концепции состоит в том, что имитационная модель 
микроструктуры цифровой модели формируется на основе большого количества параметров, получаемых 
в ходе литолого-петрографических исследований шлифов, исследований шлама и геофизических исследований 
скважин. 
Сформированная модель может быть использована в качестве основы для последующего моделирования 
фильтрационных процессов. Проводимость одиночных каналов сформированной модели может быть рассчитана 
при помощи методов молекулярной динамики, моделей решетчатых уравнений Больцмана и других математических 
моделей и методов. 
На основании результатов проведенных исследований обосновано применение методов стохастической 
упаковки для моделирования структуры порового пространства цифровой модели керна терригенных коллекторов. 

В связи с развитием компьютерных и нанотехнологий и использованием их в нефтегазовой промышленности 
решения, позволяющие получить адекватные результаты цифровых моделей керна, имеют высокую важность 
и актуальность для отрасли. Особенно важным представляется использование цифровых моделей керна при 
исследованиях сложных с точки зрения проведения физических экспериментов пород-коллекторов шельфовых 
месторождений западной части российской Арктики, нефтяных сланцев, пород, представленных рыхлыми 
слабосцементированными коллекторами и других. 
 
Ключевые слова: фильтрационно-емкостные свойства; терригенные коллекторы; математическое моделирование; 
цифровая модель керна; концепция технологий 
 
Благодарность. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных 
исследований в рамках научного проекта № 16-29-15116 офи_м. 
 
 
Введение. Исследования по определению фильтрационно-емкостных свойств являются не-

отъемлемой частью комплекса лабораторных исследований кернового материала пород-
коллекторов нефти. Фильтрационно-емкостные свойства пород обусловлены комплексом лито-
логических параметров, воздействующих на размер пор, способность вмещать и пропускать 
флюиды, их конфигурацию, расположение в породе, т.е. структуру порового пространства, и характеризуют 
промышленную ценность породы как коллектора [3]. 

У специалистов по лабораторным исследованиям кернового материала не всегда имеется 

достаточное количество керна со скважин для проведения исследований, в ряде случаев нет возможности 
отобрать керновый материал. Например, в случаях если керн с исследуемых скважин 
представлен рыхлыми, слабосцементированными и другими сложными с точки зрения проведения 
исследований породами. Иногда керн с исследуемых скважин и вовсе отсутствует [1]. С помощью 
цифровой модели керна появляется возможность эффективно уточнять и дополнять расчетные 
параметры фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов, получаемые в процессе 
лабораторных исследований керна, снижая вероятность ошибки в получаемых результатах. 

В настоящее время технология цифрового моделирования керна является востребованным и 

развивающимся направлением при оценке геологических запасов нефти [4, 5, 7, 9]. В России тех-