ASSESSMENT OF RISKS OF SINKHOLES FORMATION DURING FLOODING OF COAL MINES
DOI:
https://doi.org/10.25635/2313-1586.2025.01.065Keywords:
mine allotment, flooded massif, dips in the Earth surface, mine workingsAbstract
The article presents data from geodynamic monitoring of the mining allotment of the Antratsit mine, conducted under conditions of uncontrolled flow of mine water into the mined-out space and mine workings.
Extraction of minerals, in particular coal, leads to the formation of vast areas of the earth's surface with increased technogenic load. This trend is typical for various deposits, be it the Kuznetsk, Pechersk or Donetsk coal basins.
Among the most pressing problems caused by rising groundwater levels and flooding of mined-out spaces due to the cessation of mine drainage operations, which pose a threat to human safety and property, the following can be highlighted:
- flooding of built-up areas and agricultural lands, leading to their swamping;
- gas penetration into basements of residential buildings and underground structures of industrial facilities;
- movement of toxic substances and highly mineralized mine water in worked-out rocks with their subsequent exit to the earth's surface;
- resumption of rock displacement processes above workings, which leads to the formation of surface failures in areas where such processes have long since ended.
During the work, calculations and mapping of near-surface zones characterized by increased failure hazard were performed, both according to the normative methodology and using a neural algorithm. The use of the normative approach made it possible to identify 21 zones that pose a danger in terms of the formation of surface failures. Considering the fact that a significant part of the identified zones is located in residential areas or agricultural lands, a forecast of their failure hazard was made using neural network modeling. The results of the forecast showed a reduction in the number of zones dangerous for the occurrence of failures over the next 20 years to 11, as well as a decrease in their total area by 2.5 times. This forecast allows optimizing the costs of implementing measures to protect the earth's surface from the negative impact of mining operations.
References
Гавриленко Ю.Н., Ермаков В.Н., Кренида Ю.Ф. и др., 2004. Техногенные последствия закрытия угольных шахт Украины: монография. Донецк: Изд-во «Норд-Пресс», 631 с.
Жукова И.А., Лобунец В.С., 2014. Состояние угольной промышленности Ростовской области: проблемы и перспективы ее развития. Terra Economicus, Т. 12, № 2-3, С. 174-177.
Славиковская Ю.О., 2021. Техногенные пустоты недр как фактор негативного воздействия на окружающую среду при разработке месторождений твердых полезных ископаемых. Горный информационно-аналитический бюллетень, № 2, С. 33-44.
Соколова И.Н., Великанов А.Е., 2020. Современный мониторинг сейсмических событий из района испытательного полигона Лобнор по данным сети ИГИ РК. Вестник НЯЦ РК, Вып. 3, С. 24-32.
Славиковская Ю.О., 2020. Техногенные пустоты недр как источник негативного воздействия на окружающую среду предприятий горнопромышленного комплекса. Экологическая и техносферная безопасность горнопромышленных регионов: Труды VIII Международной конференции, Екатеринбург, 07 апреля 2020 г. Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, С. 275-279.
Mikhailova I.N., Sokolova I.N., 2019. Monitoring System of the Institute of Geophysical Research of the Ministry of Energy of the Republic of Kazakhstan. Summary of the Bulletin of the International Seismological Centre, Volume 53, Issue 1, P. 27–38.
Кирков А.Е., Федосеев В.В., Кужим О.М., 2022. Превентивное обнаружение и лока-лизация провалов подработанной земной поверхности – основа решения региональных проблем моногородов в горнопромышленных регионах. Золото. Полиметаллы. XXI век: Устойчивое раз-витие: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Челябинск, 02–03 марта 2022 года. Челябинск: Институт проблем комплексного освоения недр РАН, С. 49-51.
Хохлов Б.В., Дрибан В.А., Голдин С.В., Терлецкий А.М., Рожко М.Д., 2019. Методика построения и обследования зон, опасных по провалам. Труды РАНИМИ: сб. науч. тр., Донецк, № 7 (22), С. 142-157.
Driban V., Nazimko V., Feofanov A., Khalymendyk I., 2010. Vorhersage des erdoberflächeabsturzes oberhalb der alten kohlengrubenräumen. Altbergbau – Kolloquium, Freiberg, 04. bis 06, November 2010, P. 391-400.
Gan F., He B., Qin Z, Li Wu., 2020. Role of rock dip angle in runoff and soil erosion processes on dip/anti-dip slopes in a karst trough valley. Journal of Hydrology, Volume 588.
Zeng X., Peng X., Liu T., Dai Q., Chen X., 2024. Runoff generation and erosion processes at the rock–soil interface of outcrops with a concave surface in a rocky desertification area. CATENA, Volume 239.
Peng X., Dai Quanhou, 2022. Drivers of soil erosion and subsurface loss by soil leakage during karst rocky desertification in SW China. International Soil and Water Conservation Research, Volume 10, Issue 2, P. 217-227.
Постоев Г.П., 2020. Модели механизма формирования и расчета параметров провалов земной поверхности над подземными полостями. Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, № 4, С. 36-47.
Хамидуллина Н.В., Прокопова М.В., Прокопов А.Ю., 2019. Физическое мо-делирование провалов земной поверхности. Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения, № 2(74), С. 124-131.
Гавриленко Ю.Н., Петрушин А.Г., 2003. Основные принципы моделирования сдвижений и деформаций земной поверхности методом конечных элементов. Нау-кові праці ДонНТУ. Серія гірничо-геологічна, Донецьк, Випуск 62, С. 100 – 114.
Усанов С.В., Мельник В.В., Замятин А.Л., 2013. Мониторинг трансформации структуры горного массива под влиянием процесса сдвижения. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, № 6, С. 83-89.
Методическое руководство «О порядке выделения провалоопасных зон и выбора комплекса технических мероприятий по выявлению и ликвидации пустот на ликвидируемых шахтах Восточного Донбасса». Москва: ИПКОН РАН, 2007, 34 с.
НПАОТ 10.0-1.01-16 Правила безопасности в угольных шахтах. – опубл. 20.05.2016 г. с изменениями, внесенными на основании Приказа Министерства угля и энергетики Донецкой Народной Республики, Государственного Комитета горного и технического надзора Донецкой Народной Республики от 07.07.2016 г. № 63/319, от 20.06.2017 г. № 157/291. Донецк, 2016, 217 с.
Методическое руководство по прогнозу гидрогеологических условий ликви-дации угольных шахт и обоснованию мероприятий, обеспечивающих предотвращение негативных экологических последствий. Санкт-Петербург: ВНИМИ, 2007, 79 с.
Методические положения по решению гидрогеологических задач при разработке проекта ликвидации шахты (пособие проектировщику) РТМ 6.04.95. Донецк: Донгипрошахт, 1995, 17 с.
Расположение, охрана и поддержание горных выработок при отработке угольных пластов на шахтах. Руководящий документ / РАНИМИ. Утв. Мин. угля и энергетики ДНР 15.04.21. Донецк, 2021. 267 с.
Дрибан В.А., Феофанов А.Н., Назимко И.В., 2009. Разработка системы прогноза обрушений земной поверхности над погашенными горными выработками. Проблеми гірського тиску: зб. наук. пр., Донецьк, №17, С. 22 – 57.
Дрибан В.А., Хохлов Б.В., Хламов Д.М., Антипенко А.В., 2023. Прогноз провалоопасности подработанных территорий при затоплении горных выработок шахт Торезско-Снежнянского района на основе методов искусственного интеллекта. Труды РАНИМИ, № 20-21 (35-36), С. 47-65.