Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 4 (спецвып.16)

АЭРОЛОГИЧЕСКАЯ
И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
УГОЛЬНЫХ ШАХТ
И РАЗРЕЗОВ

ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ № 4
СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 16

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Б 20 

622.86+622.4 
Б 20 
 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.14 
 
 
 
 
 
Баловцев С.В., Лебедев В.С., Скопинцева О.В., Кондюрин О.И., 
Вертинский А.С.  

Аэрологическая и энергетическая безопасность угольных 

шахт и разрезов. Отдельные статьи: Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2015. —
№ 4 (специальный выпуск 16). — 28 с. — М.: Издательство «Горная
книга» 
ISSN 0236-1493 

Рассмотрены горнотехнические, горно-геологические и организационнотехнические факторы, влияющие в отдельности на аэрологическую и энергетическую безопасность горных предприятий. Приведен метод оценки и управления аэрологическим риском аварий на выемочных участках угольных шахт, позволяющий прогнозировать последствия принятых организационно-технических решений. Исследованы условия, состав и содержание тяжелых углеводородов, выделяющихся из углей одинаковых марок Кузнецкого и Донецкого угольных бассейнов. Приведены данные по микротрещиноватости углей из высокогазоносных 
пластов, опасных по взрывам пыли. Дана условная классификация трещин по зиянию и экспериментальные данные по соотношению трещин в угле. Представлены 
проблемы нелегальной добычи угля, которая негативно влияет на окружающую
среду и ведется с грубыми нарушениями правил безопасности; незаконного обогащения и незаконного перемещения угля через таможенную границу.  

УДК 622.86+622.4

©  Коллектив авторов, 2015 
©  Издательство «Горная книга», 2015 
ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2015 

 
 

УДК 622.86+622.4 
© С.В. Баловцев, 2015 

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ АЭРОЛОГИЧЕСКОГО 
РИСКА АВАРИЙ НА ВЫЕМОЧНЫХ  
УЧАСТКАХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ 

Приведен метод оценки и управления аэрологическим риском аварий на выемочных участках угольных шахт. Метод позволяет прогнозировать последствия принятых решений, а также может быть использован при проектировании вентиляции угольных шахт. 
Ключевые слова: аэрологический риск аварий, пылеобразующая способность пласта, метанообильность, коэффициент опасности, коэффициент 
уязвимости, прогнозирование риска. 
 
Ухудшение горно-геологических условий разработки угольных пластов с одновременным ростом производительности очистных забоев вызывает необходимость развития и совершенствования методов и систем обеспечения метанобезопасности высокометанообильных шахт. Ущерб от подземных аварий, связанных 
с взрывами метана и угольной пыли значителен и сопоставим с 
величиной эксплуатационных затрат по добыче угля. 
Установлено, что наиболее часто взрывы в очистных и подготовительных забоях происходят из-за неэффективной вентиляции. 
В настоящее время нормативная база не регламентирует область 
применения рекомендуемых вариантов схем проветривания. 
Метод оценки и управления аэрологическим риском аварий 
на выемочных участках угольным шахт основан на количественной оценке совокупности опасных факторов и совокупности факторов уязвимости схем вентиляции, построении градации факторов, характеризующей на основании экспертного анализа долю 
(вероятность) от наиболее неблагоприятных ситуаций, принимаемых за единицу. 
Под аэрологическим риском аварий на выемочном участке 
следует понимать меру опасности, характеризующую возможность 
возникновения аварий, связанных с отклонением параметров 
шахтной атмосферы от их нормативных значений, установленную 
для схемы вентиляции выемочного участка определенной уязвимости. Под уязвимостью схемы проветривания выемочного участка следует понимать свойство вентиляционной системы выемоч

ного участка терять способность к выполнению заданных функций 
в результате негативных воздействий опасных факторов. 
Аэрологический риск аварий на выемочных участках угольных шахт рассчитывается по формуле: 

Ra = λvy,  
(1) 

где λ – коэффициент опасности возникновения аварии, обусловленной фоновыми факторами; vy – коэффициент уязвимости 
схем вентиляции выемочного участка, обусловленной системными факторами. 
Коэффициент опасности λ возникновения аварии, обусловленной пылевым и газовым факторами, рассчитывается по формуле: 

(
)
п
п
г
г
0,
q
q
λ = δ
+ δ
λ
 
 (2) 

где δп – коэффициент значимости пылевого фактора; qп – значение кода показателя опасности шахтопластов по удельному пылевыделению; δг – коэффициент значимости газового фактора; qг – 
значение кода показателя опасности шахт по относительной газообильности; λ0 – нормирующий множитель. 
Коэффициент уязвимости vy схем проветривания выемочного 
участка рассчитывается по формуле: 
(
)
и
и
у
у
н
н
0
yv
a
a
a
v
= ϕ
+ ϕ
+ ϕ
, 
 (3) 

где ϕи – коэффициент значимости степени разбавления вредностей 
по источникам поступления; аи – значение кода уязвимости схем 
вентиляции по степени разбавления вредностей по источникам поступления; ϕу – коэффициент значимости степени устойчивости 
проветривания; ау – значение кода уязвимости схем вентиляции по 
степени устойчивости проветривания; ϕн – коэффициент значимости показателя, учитывающего направление движения свежей и 
исходящей струй воздуха; ан – значение кода уязвимости схем вентиляции, учитывающего направление движения свежей и исходящей струй воздуха; v0 – нормирующий множитель. 
Показатели коэффициента опасности и показатели уязвимости схем вентиляции выемочного участка приведены в табл. 1, 2. 
Значения коэффициента опасности и коэффициента уязвимости схем проветривания выемочного участка приведены в табл. 3, 4. 

Таблица 1 

Показатели коэффициента опасности в зависимости  
от установленного кода показателей опасности 

№  
п/п 
Показатели 
опасности 
Степень 
опасности 
Значение 
показателя 
опасности 

Код 
Коэффициент 
значимости 
показателя 
опасности 

 
Удельное 
пылевыделение, г/т 

 

До 50 (I) 
1 
Малопыльные 
50—100 (II) 
2 

100-150 (III) 
3 
Средней 
пыльности 
150-250 (IV) 
4 

250-400 (V) 
5 
Пыльные 
400-700 (VI) 
6 

700-1200 (VII) 
7 

1. 
Пылеобразующая способность пласта 

Весьма 
пыльные 
Более 1200 (VIII)
8 

0,3 

 
Относительная
метанообильность, м3/т; 
виды выделений метана 

 

I 
До 5 
1 

II 
От 5 до 10 
2 

III 
От 10 до 15 
3 

Сверхкатегорные 
>15, суфлярные 
выделения метана 

4 

2. 
Метанообильность 

Опасные по 
внезапным 
выбросам 

Наличие опасности внезапных выбросов 
угля и газа 

5 

0,7 

 
При значении риска > 0,5, свидетельствующего о возникновении аварийной ситуации, дальнейшая работа очистного забоя 
в проектном режиме по условиям аэрологического риска аварии 
недопустима. Необходимо введение ограничений по режиму угледобычи или изменений в вентиляционно-дегазационном режиме. 

Таблица 2 

Показатели уязвимости схем вентиляции выемочного участка 

№ п/п 
Показатели 
уязвимости 
Степень 
уязвимости 

Значение 
показателя 
опасности 

Код 
Коэффициент значимости показателя уязвимости 

Малая 
Полное 
1 

Средняя 
Частичное 
2 

1 
Степень разбавления 
вредностей 
по источникам поступления 

Большая 
Последовательное 
3 

0,6 

Большая 
Отсутствие диагоналей, коэффициент устойчивости >15 

1 
2 
Степень устойчивости 
проветривания как при 
нормальных, 
так и при аварийных режимах 

Малая 
Наличие диагоналей, неустойчивое проветривание 

2 

0,2 

Малая 
Прямоточная 
схема движения 
воздуха 

1 
3 
Степень влияния направления движения 
свежей и исходящей 
струй воздуха 

Большая 
Возвратноточная 
схема движения 
воздуха 

2 

0,2 

 
Таблица 3 

Значения коэффициента опасности 

Код 
λ 
Код 
λ 
Код 
λ 
Код 
λ

11 
0,15 
21 
0,2 
31 
0,25 
41 
0,275 

12 
0,275 
22 
0,325 
32 
0,375 
42 
0,4 

13 
0,525 
23 
0,575 
33 
0,625 
43 
0,65 

14 
0,65 
24 
0,7 
34 
0,75 
44 
0,775 

15 
0,775 
25 
0,825 
35 
0,875 
45 
0,9 

Код 
λ 
Код 
λ 
Код 
λ 
Код 
λ

51 
0,3 
61 
0,325 
71 
0,35 
81 
0,375 

52 
0,425 
62 
0,45 
72 
0,475 
82 
0,5 

53 
0,675 
63 
0,7 
73 
0,725 
83 
0,75 

54 
0,8 
64 
0,825 
74 
0,85 
84 
0,875 

55 
0,925 
65 
0,95 
75 
0,975 
85 
1,00 

Таблица 4 

Значения коэффициента уязвимости 

Код 
vy
 
Код 
vy
 
Код 
vy
 

111 
0,12 
121 
0,32 
211 
0,3 

112 
0,32 
122 
0,52 
212 
0,5 

Код 
vy
 
Код 
vy
 
Код 
vy
 

221 
0,5 
311 
0,6 
321 
0,8 

222 
0,7 
312 
0,8 
322 
1,00 

 
Представленный метод предназначен для оценки и управления аэрологическим риском службами вентиляции и техники 
безопасности действующих шахт для повышения надежности 
вентиляции угольных шахт, предотвращения и минимизации последствий чрезвычайных ситуаций. Метод позволяет прогнозировать последствия принятых решений, а также может быть использован при проектировании вентиляции угольных шахт. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. – М.: Недра. – 
1979. – 319 с. 
2. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. – Макеевка. – Донбасс. – 1989. – 319 с. 
3. Ушаков К.З. Газовая динамика шахт. – М.: МГГУ, 2004. – 481 с. 
 

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ 

Баловцев Сергей Владимирович – кандидат технических наук, доцент, 
Горный институт НИТУ «МИСиС», Balovcev@yandex.ru. 

UDC 622.86+622.4 
 
FORECASTING UPPER-ACCIDENT RISK ON YOU-MOCNYCH AREAS OF 
COAL MINES 
 
Balovtsev S.V., candidate of technical Sciences, associate Professor, Mining Institute 
nust «MISIS», Russia. 
 
 
The method of assessment and management of upper risk of accidents on the working areas of coal mines. The method allows to predict the consequences of decisions, and can also be 
used in the design of ventilation of coal mines. 

Keywords: upper-the risk of accidents, dust-producing capacity of the reservoir, methane 
emission rate, the hazard ratio, the coefficient of vulnerability, prediction of risk. 

REFERENCES 
1. Rukovodstvo po bor'be s pyl'ju v ugol'nyh shahtah (Guidance on dust control in coal 
mines). Moscow: Nedra. 1979. 319 p. 
2. Rukovodstvo po proektirovaniju ventiljacii ugol'nyh shaht (The design guide ventilation of coal mines). Makeevka. Donbass. 1989. 319 p. 
3. Ushakov K.Z. Gazovaja dinamika shaht (Gas dynamics mines). Moscow: MGGU, 
2004. 481 p. 
 
 
 
 
 
 

УДК 622.8:66.081:666.7 
© В.С. Лебедев, О.В. Скопинцева, 2015 

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  
ОСТАТОЧНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ УГЛЕЙ 
КУЗНЕЦКОГО И ДОНЕЦКОГО УГОЛЬНЫХ 
БАССЕЙНОВ 

Проведено сопоставление параметров остаточных углеводородов (выделяющихся из углей при нагревании при 2000С в атмосфере гелия) одинаковых 
марок углей (угли марок Д, Г, Ж, КЖ, ОС) Кузнецкого и Донецкого угольных 
бассейнов. Установлена близость параметров остаточных углеводородов 
Кузнецкого и Донецкого бассейнов, а также идентичность изменения параметров остаточных углеводородов обоих бассейнов в процессе углефикации. 
Ключевые слова: газы угольных пластов, термическая дегазация, глубокосорбированные углеводороды углей, остаточные углеводороды углей, метан, тяжелые углеводороды, пожаровзрывоопасность угольных шахт. 
 
В процессе углефикации генерируются огромные количества 
газов, преимущественно углеводородов (УВ). В свободных газах 
угольных пластов превалирует метан. В многочисленных публикациях [1, 2, 3, 4, 11, 14 и др.] приводятся сведения о присутствии 
в свободных газах угольных пластов и тяжелых углеводородов 
(ТУ), содержание которых достигает 5–10 % и выше. 
При вскрытии угольных пластов и снижении давления происходит последовательное выделение УВ из углей в соответствии 
с их сорбционными свойствами. Метан, как наиболее подвижный 

компонент, опережает другие, более тяжелые УВ, которые начинают выделяться после истечения из пласта основной доли СН4. 
В результате этих процессов, в угле остаются наиболее трудно 
выделяемые УВ, которые сохраняются в угле длительное время и 
извлекаются лишь при жестком воздействии на уголь (нагревании, вакуумировании и др.). 
В ряде опубликованных работ приводятся данные об изучении 
этих трудно извлекаемых УВ (в работах использовался термин 
сорбированные или глубокосорбированные УВ), для извлечения 
которых использовались различные способы воздействия на уголь 
– нагревание, вакуумная дегазация, измельчение и другие. Так, 
Е.С. Розанцев и Н.П. Таран [12] приводят данные о содержание до 
40–60 % тяжелых УВ в газах, выделенных из угля при нагревании 
до 80 0С. Старобинец И.С. с коллегами [13] приводят данные о содержании до 40 % тяжелых УВ (в сумме УВ). Для извлечения газов из углей применялась вакуумная дегазация и нагрев до 200 0С. 
В ранее опубликованных работах, [6, 7, 8, 10 и др.], приводятся данные о содержании и составе УВ, извлекаемых из углей 
при термическом воздействии и установлено, что трудноизвлекаемые углеводороды, существенно обогащены ТУ по сравнению 
со свободными газами угольных пластов. Так же установлено закономерное изменение содержания и состава остаточных углеводородов (ОУВ) угля в процессе преобразования угольной массы 
[5, 6, 7, 9, 10 ]. Результаты этих исследований и явились основанием для написания данной работы. 
Несомненный интерес представляет сопоставление содержания и состава ОУВ, выделенных из углей одинаковых марок из 
различных угольных бассейнов. Важно было установить, отражают ли содержание и состав ОУВ угля общую закономерность 
взаимосвязи характеристик ОУВ и степени преобразования 
угольной массы, или они «несут» локальный характер для конкретного угольного бассейна. Это имеет не только научный интерес, но и практический – ОУВ обогащены ТУ, что повышает пожаровзрывоопасность угольных шахт. 
1. Сопоставление содержания и состава ОУВ углей Кузнецкого и Донецкого угольных бассейнов 
В работах [5, 6, 7, 10] приводятся результаты исследований 
ОУВ углей Кузнецкого (Кузбасс) и Донецкого (Донбасс) уголь

ных бассейнов, но детального 
сопоставления 
характеристик 
ОУВ углей этих бассейнов не 
проводилось. В данной работе 
приводится сопоставление содержания и состава ОУВ, излеченных из углей одинаковых 
марок Кузнецкого и Донецкого 
бассейнов. Необходимо отметить, что все определения ОУВ 
углей выполнены в одинаковых 
методических и аппаратурных 
условиях: извлечение ОУВ из 
углей при температуре 2000С в 
атмосфере гелия на одном и том 
же хроматографическом комплексе. 
Для сопоставления содержания и состава ОУВ, извлеченных из углей одинаковых 
марок Кузнецкого Донецкого 
бассейнов, использованы данные, представленные в табл. 1 и 
2 [6, 7]. 
Содержание суммы ОУВ. 
На рис. 1 графически представлено сопоставление содержания 
ОУВ углей Кузбасса и Донбасса. В одинаковых марках углей 
содержание ОУВ в целом выше 
в углях Донбасса относительно 
углей Кузбасса. Несмотря на 
различие в величинах содержания ОУВ в углях Кузбасса и 
Донбасса, картина распределения ОУВ в одинаковых марках 
углей в обоих бассейнах близкая. Максимальное содержание 
ОУВ в обоих бассейнах уста
Рис. 1. Содержание ОУВ в углях
Кузбасса (1) и Донбасса 

Рис. 2. Метан и ТУ в ОУВ углей Кузбасса и Донбасса: 1 – Кузбасс, ТУ; 2 –
Донбасс, ТУ; 3 – Кузбасс, метан; 4 –
Донбасс, метан 

Рис. 3. Сопоставление содержания 
индивидуальных УВ в ОУВ угля марки Ж Кузбасса и Донбасса: 1 – Кузбасс; 2 — Донбасс