Проявление масштабного эффекта 3 страница

По мере развития выброса разрыхленная масса создает подпор на стенки кратера выброса, в известной мере препятствуя дальней­шему развитию процесса.

Специальные исследования показали, что при внезапных вы­бросах прочных газонасыщенных песчаников в Донбассе основной их причиной являются большие тектонические напряжения, заре­гистрированные непосредственными измерениями.

Сравнение динамических явлений разрушения участков масси­ва — горных ударов и внезапных выбросов — показывает, что они имеют ряд общих черт — нахождение участка массива накануне разрушения в напряженном состоянии, близком к предельному; лавинообразный характер развития процесса разрушения; хрупкая форма разрушения горной породы при горном ударе и внезапном выбросе.

В то же время эти явления имеют и существенные различия. Характерно, что горные удары на угольных месторождениях при­урочены к прочным углям, а внезапные выбросы — преимущественно к непрочным. Ширина зоны хрупкого разрушения при вне­запных выбросах больше, чем при горных ударах. Этим обусловлен разрыв во времени между началом хрупкого разрушения участка массива и выбросом разрушенной массы в выработку, т. е. значи­тельно большая длительность внезапных выбросов по сравнению с горными ударами. При выбросе происходит значительно более ин­тенсивный и далекий вынос измельченной массы, чем при ударе. Дальность отброса потока измельченного угля, взвешенного в газе, достигает сотен метров.

В то же время при горных ударах происходят более сильные по­вреждения выработок, чем при выбросах, поскольку разрушающие напряжения в первом случае более высоки. Об этом свидетельству­ет более высокий частотный спектр упругих колебаний массива при горных ударах, чем при внезапных выбросах.

5.2.3 Прогноз и предупреждение опасных динамических проявлений

горного давления

Меры прогноза и предупреждения горных ударов и внезапных вы­бросов в значительной степени базируются на одних и тех же принци­пах, поскольку эти явления близки по своей природе и определяются сочетанием повышенной напряженности массива горных пород и спо­собностью накапливать и быстро выделять упругую энергию.

Для решения этих проблем можно выделить следующие основ­ные направления:

• определение степени напряженности массива пород и сниже­ние ее, т. е. разгрузка соответствующих частей массива полезного ископаемого или пород от опасных напряжений;

• исследование свойств массива и изменение механических ха­рактеристик (в первую очередь с целью повышения способности к пластическим деформациям).

Кроме того, при прогнозе и предупреждении внезапных выбро­сов дополнительно исследуют газовый режим месторождений и производят дегазацию пластов, слоев и залежей.

Прогноз динамических проявлений предусматривает:

а) выявление удароопасных и выбросоопасных горных пород (в том числе залежей или пластов полезного ископаемого) и оценку глубин, начиная с которых данные породы становятся опасными;

б) определение участков, где возможны динамические проявления;

в) предсказание времени возникновения динамических прояв­лений.

Другими словами, как и всякий прогноз, прогноз динамических проявлений горного давления предусматривает их предсказание в пространстве (пункты «а» и «б») и во времени (пункт «в»).

Следует иметь в виду, что в условиях горного производства важно заранее предусмотреть в проекте требуемые меры, так как их реализация на действующем объекте часто затруднена и связана с дополнительными затратами и потерей времени.

В настоящее время на всех разведуемых и разрабатываемых ме­сторождениях, проектируемых и строящихся рудниках, шахтах, туннелях и других подземных сооружениях в обязательном порядке выполняются работы по выявлению возможности возникновения горных ударов и выбросов.

Оценка удароопасности на месторождениях, склонных к гор­ным ударам, должна осуществляться в наиболее нагруженных уча­стках, к которым относятся:

• участки геологических нарушений и складчатого залегания пород;

• приконтактные зоны литологических разновидностей пород;

• участки массива в зоне опорного давления от очистных работ;

• рудные, безрудные целики и выступающие части массива;

• сопряжения выработок и передовые выработки.

По результатам этих работ месторождения или их части подраз­деляются на неопасные, склонные, опасные по горным ударам и вы­бросам.

На всех месторождениях, склонных и опасных по динамиче­ским проявлениям, должна быть проведена экспертиза промыш­ленной безопасности проектной документации на строительство, расширение, реконструкцию, техническое перевооружение, кон­сервацию и ликвидацию предприятий (организаций), отрабаты­вающих эти месторождения, и должны выполняться требования Федерального закона от № 116-ФЗ от 21.07.97 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

В частности, к месторождениям, склонным к горным ударам, от­носят месторождения (объекты строительства подземных сооруже­ний) и массивы горных пород или их части, в пределах которых имеются:

• породы и руды с высокими упругими свойствами, способные к хрупкому разрушению под нагрузкой;

• месторождения (объекты строительства подземных сооруже­ний) или их части, где имело место стреляние пород, интенсивное заколообразование, происходили толчки или горные удары на со­седнем руднике (шахте) в пределах того же рудного тела и в анало­гичных геологических условиях.

Заключение об отнесении месторождения, массива пород к склонным по горным ударам дает Всесоюзный научно-исследова­тельский институт геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ, г. С.-Петербург) или научно-исследовательская организация, имеющая лицензию Госгортехнадзора России и выполняющая ра­боты по проблеме горных ударов на данном месторождении, обяза­тельно согласовывая заключение с ВНИМИ и сообщая о нем в проектную организацию.

На основании этого заключения, а также при появлении внеш­них признаков удароопасности пород (руд) руководитель предпри­ятия совместно с территориальным органом Госгортехнадзора Рос­сии обязан издать приказ об отнесении месторождения к склон­ным по горным ударам и о создании постоянно действующей ко­миссии по горным ударам.

К опасным по горным ударам относят месторождения (объекты строительства подземных сооружений):

• на которых уже имели место микроудары и горные удары;

• если прогнозом при определении степени удароопасности массива горных пород локальными инструментальными методами выявлена категория «Опасно» (удароопасная).

На каждом предприятии, ведущем подземные горные работы на месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), склонных и опасных по горным ударам, должна быть организована специальная служба прогноза и предотвращения горных ударов, ра­ботающая под научно-методическим руководством института, веду­щего исследования горных ударов на данном месторождении. Кон­троль за деятельностью этой службы осуществляется главным инже­нером предприятия. В обязанности службы входит учет всех случаев горных ударов, микроударов и толчков, стреляний, интенсивного за­кол ообразования и шелушения, результатов определения категорий удароопасности выработок, примененных мер по предотвращению динамических проявлений с оценкой их эффективности.

В особо сложных горно-геологических условиях (большая тек­тоническая нарушенность и глубина разработки, современные тек­тонические движения и высокая сейсмическая активность рай­онов, гористый рельеф земной поверхности и другие осложняющие факторы и возможные предпосылки возникновения горно-текто­нических ударов) необходимо предусматривать организацию не­прерывного контроля состояния массива пород, в частности путем создания сейсмостанций.

На рудниках Хибинских апатитонефелиновых месторождений динамиче­ские проявления, в частности горные удары, стали фиксировать с середины 60-х годов XX в. В 1982 г. специалистами комбината «Апатит» и ряда научно-иссле­довательских и проектных институтов был разработан проект по извлечению за­пасов руды на одном из участков Кировского рудника, где предусмотрено про­ведение специальных противоударных мероприятий. На основании этого проек­та Комиссия по горным ударам для обеспечения безопасности проведения гор­ных работ приняла решение о создании сейсмостанций ПО «Апатит».

Первая очередь сейсмостанций введена в опытную эксплуатацию в 1986 г. На первом этапе результаты сейсмостанций использовали в основ­ном в качестве справочного материала для служб предупреждения горных ударов рудника, они позволяли оперативно уточнять параметры произо­шедших сейсмических событий. В дальнейшем разработанные методики позволили вырабатывать практические рекомендации, непосредственно определяющие безопасность проведения горных работ.

В апреле 1991 г. сейсмостанция стала самостоятельным цехом, и даль­нейшая ее история — это этапы постоянного расширения наблюдательных сетей, строительства и модернизации программно-аппаратных средств.

В настоящее время система представляет собой программно-аппарат­ный и методический комплекс, осуществляющий контроль за процессами разрушения горных пород на подземных рудниках ОАО «Апатит» путем непрерывной регистрации сейсмических проявлений горного давления, накопления и анализа полученной информации. Комплекс включает 30 сейсмопавильонов на трех подземных рудниках, оснащенных современ­ным импортным оборудованием, цифровую телеметрию для передачи дан­ных, более 70 км кабельных трасс, высокопроизводительную компьютер­ную технику для обработки и вывода информации.

Подобные специальные службы организуют и для прогноза внезапных выбросов пород и газа. Такие службы дают заключения об отнесении отдельных участков массива, пластов, слоев пород к различным категориям выбросоопасности, осуществляют текущий прогноз выбросоопасности, в пределах пластов или залежей, опас­ных в целом по выбросам, выделяют опасные и неопасные зоны, устанавливают степень эффективности различных профилактических мер, консультируют технический персонал горных предпри­ятий по рекомендуемым профилактическим мерам.

С точки зрения прогнозирования динамических проявлений горного давления в пространстве выделяют региональный и ло­кальный прогнозы ударо- и выбросоопасности.

Региональный прогноз базируется на связи между геологической характеристикой месторождения и свойствами пород, опасными с точки зрения горных ударов и проявлений внезапных выбросов. Основная цель регионального прогноза — выделение зон потен­циальной опасности по горным ударам и выбросам и установление категорий состояния выработок в пределах шахтного поля, гори­зонта или отрабатываемого блока.

Данные регионального прогноза учитывают на стадии проекти­рования при составлении комплексных проектов развития гор­но-добычных районов, создании проектов новых шахт и рудников, проектов вскрытия и разработки новых горизонтов.

Региональные методы прогноза являются приближенными, по­скольку они характеризуют состояние и свойства массивов пород по ограниченному количеству данных. Степень их достоверности находится в прямой зависимости от изученности рассматриваемых массивов. Эти данные проверяют и уточняют по мере вскрытия, подготовки и разработки месторождений с помощью методов ло­кального прогноза.

Локальный прогноз предусматривает количественные определе­ния деформационно-прочностных свойств пород, эксперименталь­ные измерения действующих напряжений, определения давления газа в породах, пористости, газопроницаемости, влажности, сорб-ционной емкости и оценку изменений свойств и состояния кон­кретных участков по мере вскрытия участков шахтного поля, под­готовки блоков к эксплуатации, проведения отдельных выработок.

В локальном прогнозе выбросоопасности из количественных ха­рактеристик определяют комплексные показатели, в той или иной степени учитывающие основные факторы, с которыми связана по­тенциальная возможность выбросов. В частности, для мощных уголь­ных пластов в месте их вскрытия можно пользоваться показателем

П=_Ртах- 19 (Лср)², (19.1)

где р_тах — максимальное измеренное давление газа в пласте в месте вскрытия; /_кр — коэффициент крепости угля.

Это выражение получено по результатам статистической обра­ботки наблюдений за внезапными выбросами в условиях различных месторождений. Пласт считают опасным по выбросам при П > 0.

На основании результатов локального прогноза удароопасности участки массива вокруг выработок разделяют на две категории: «Опасно» и «Неопасно».

Категория «Опасно» соответствует напряженному состоянию массива в приконтурной части выработки, при котором существует вероятность горного удара. На таком участке запрещается ведение горных работ до выполнения профилактических мероприятий с це­лью приведения его в неудароопасное состояние. Запрещается пере­движение людей, не связанных с проведением указанных мероприя­тий. Приведение в неудароопасное состояние должно осуществлять­ся по проекту, утвержденному главным инженером предприятия.

В местах, где ранее была установлена категория «Опасно», дол­жен производиться периодический контроль удароопасности, он выполняется также в выработках при изменениях горно-геологиче­ской и горно-технической обстановки или при появлении внешних признаков удароопасности.

Категория «Неопасно» соответствует неудароопасному состоянию и не требует проведения противоударных мероприятий. При этом со­храняется необходимость выполнения прогноза удароопасности.

Наибольшую сложность представляет третий вид прогно­за — предсказание времени проявления горных ударов или внезап­ных выбросов.

Эти цели достигают при выполнении текущего прогноза состоя­ния массива пород или выработок. Этот вид кратковременного про­гноза основан на визуальном и инструментальном улавливании и регистрации предвестников горных ударов или внезапных выбросов, проявляющихся иногда за несколько минут или даже секунд до яв­ления, на регистрации изменений напряженности пород и газодина­мического режима в процессе ведения горных работ. Основной зада­чей текущего прогноза является оценка состояния конкретного участка массива или выработки и своевременное предупреждение о переходе их в опасное или, наоборот, в неопасное состояние.

5.2.3.1 Методы прогноза удароопасности и выбросоопасности на различных стадиях освоения месторождений

На стадии разведки месторождения или инженерно-геологиче­ских изысканий получают исходные данные для выполнения ре­гионального прогноза удароопасности и выбросоопасности.

При этом способность горных пород к накоплению упругой энер­гии оценивают посредством испытаний механических свойств пород с использованием буровых кернов геологоразведочных скважин.

Полную информацию о степени удароопасности пород можно получить по результатам испытаний в режиме контролируемого разрушения, сравнивая модули спада и модули упругости. Однако эти методы испытаний еще не являются широко распространенны­ми, поэтому некоторые предположения полезно делать и по ре­зультатам обычных стандартных испытаний.

В частности, для пород, потенциально склонных к горным уда­рам, зависимости «нагрузка — деформация» близки к прямолиней­ным, т. е. деформирование пород соответствует закону Гука в интер­вале нагружения образцов, практически вплоть до их разрушения.

В породах, не склонных к горным ударам, при испытаниях на­блюдается развитие пластических деформаций. Зависимости «на­грузка — деформация», начиная с некоторого уровня напряжений, выполаживаются, т. е. деформации растут быстрее, чем нагрузки, закон Гука не выполняется.

Для угольных пластов, опасных по горным ударам, прямоли­нейные зависимости «нагрузка — деформация» соблюдаются при напряжениях до 80 % от разрушающих.

Детально исследуется структура массива пород, степень рас­пространения и параметры тектонических нарушений, раздроблен­ных и перемятых зон, пликативных нарушений, пережимов, разду­вов и выклиниваний, а также изменение относительной мощности и механических характеристик отдельных пачек пород. Выявляется наличие в массиве прочных слоев или пластов пород, способных зависать над очистным пространством, создавая высокие концен­трации напряжений вблизи забоя.

Изучаются коллекторские свойства массива, устанавливаются показатели газоносности, газонасыщенности пород, величины дав­лений в них газов. Внезапные выбросы в угольных пластах могут происходить при минимальном давлении газа 0,2—0,3 МПа. Если давление газа достигает 1 — 1,5 МПа, выбросы обычно сопровожда­ются заполнением выработок газом, в подготовительных выработ­ках происходит уплотнение выброшенных пород.

Большое внимание уделяется анализу гидрогеологических усло­вий. С увеличением содержания влаги в породе выбросоопасность снижается, поскольку в первую очередь возрастает способность по­роды к пластическим деформациям и снижается способность к хрупкому разрушению. Кроме того, адсорбирование влаги ведет к понижению сорбционной емкости породы по газу. Увлажнение пород сверх предела их адсорбционного насыщения в смеси с газом (для каменных углей разных марок этот предел составляет от 4 до 7 %) приводит к обводнению этих пород. При этом помимо адсорбции происходит капиллярная конденсация воды. Приточная и капил­лярная влага закупоривает тонкие поры горных пород, препятствуя десорбции газа. При увеличении водопритока вода может запол­нять также более крупные поры и трещины, еще более затрудняя фильтрацию газа.

По результатам анализа керна геологоразведочных скважин де­лают первые выводы и о характере напряженного состояния масси­ва. В частности, разрушение керна на диски (дискование) или ори­ентированные разрушения контуров сечений скважин указывает на наличие повышенных напряжений и позволяет судить о направле­нии их действия в массиве пород.

Если разведку и изыскания ведут на месторождении или в бас­сейне, где уже осуществляют разработку, то для оценки удароопас-ности пород данного объекта существенное значение имеет анализ и сравнение горно-геологических условий этого объекта и объектов уже действующих, т. е. использование метода аналогий.

В тех случаях, когда разведку или инженерно-геологические изыскания ведут с проходкой не только скважин, но и горных вы­работок, следует выполнять измерения тензора напряжений в натур­ных условиях, а также определение свойств пород с учетом низких порядков структурных неоднородностей.

Оценка удароопасности пород на стадии разведки и изысканий носит обычно предварительный характер и уточняется на стадиях строительства и эксплуатации объекта, при проходке выработок и ведении добычных работ для целей локального прогноза состояния конкретных участков массива.

При этом объективными признаками удароопасности и выбро-соопасности, предвестниками горных ударов и выбросов являются:

• интенсивное разделение породных кернов на диски (при кер-новом бурении опережающих прогнозных скважин);

• изменение крупности штыба при бурении шпуров и скважин (в перенапряженных участках увеличивается до 10 раз и более с возрастанием крупности);

• возрастание коэффициента использования шпуров до едини­цы и более;

• увеличение дальности отброса от забоя и степени измельче­ния пород при взрывании;

• изменение блеска угля;

• образование облачка пыли у забоя;

• похолодание воздуха у забоя;

• усиление газовыделения;

• появление чешуйчатости пород и отделение от забоя вкрест наслоению пород тонких породных пластин (толщиной от не­скольких миллиметров до 1—2 см);

• стреляние, толчки на буровой инструмент и зажатие штанг, слабые горные удары, сопутствующие производственным процес­сам (бурению и взрыванию шпуров и скважин, работе врубовых машин, комбайнов и т. п.).

Метод прогноза удароопасности массива по дискованию керна яв­ляется базовым. Другие существующие и новые методы, методики и критерии оценки удароопасности должны сверяться на сходи­мость с результатами базового метода.

Опыт разработки удароопасных месторождений в СНГ и других странах показал, что склонность руд (пород) к накоплению упру­гой потенциальной энергии и к хрупкому разрушению, а также близость уровня действующих напряжений к пределу прочности пород надежно определяются по эффекту деления керна породы (руды) на выпукло-вогнутые диски при бурении скважин кольцевы­ми коронками (рис. 19.1). Причем выпуклость дисков направлена от выработки в глубь массива.

Информация, получаемая по дискованию керна, является ком­плексной характеристикой состояния массива. Она отражает и прочностные свойства руды, и степень ее хрупкости, и величину напряжений, действующих в массиве. Свойство разрушения керна на диски определяет склонность руд (пород) к хрупкому разруше­нию, а толщина дисков — уровень напряженности массива.

Толщина дисков t, на которые разру­шается керн диаметром d, зависит от ве­личины напряжений о, действующих в массиве по нормали к оси скважины, и диаметра керна. Чем больше действую­щие напряжения, тем интенсивнее про­цесс образования дисков, тем меньше толщина дисков керна. При равных на­пряжениях толщина дисков больше у кер­на большего диаметра (рис. 19.1).

Рис. 19.1. Дискование керна.

Величину действующих в массиве напряжений а определяют в долях от прочности породы на одноосное сжатие [σ_сж] по соотно­шению толщины дисков к диаметру керна t/d по диаграмме, приве­денной на рис. 19.2. Она является универсальной для всех типов пород, склонных к горным ударам.

Как правило, массив горных пород на контуре выработки и вблизи него оказывается нарушенным взрывными работами и ста­тическими напряжениями. Величины действующих напряжений в частично разрушенных породах невелики. Поэтому дискования керна вблизи контура выработки обычно не наблюдается. Данную зону называют защитной. Максимальные напряжения σ_тах действу­ют не на контуре выработки, а на некотором удалении от него на расстояние Х_тлх за пределы нарушенной зоны.

Рис. 19.2. Диаграмма для определения максималь­ных напряжений,

действующих в массиве, по диско­ванию керна.

Прогноз удароопасности массива вокруг выработки выполняет­ся исходя из величины действующих максимальных напряжений σ_mах и расстояния Х_тах от обнажения до точки, где действующие на­пряжения достигают своего максимума. Положение в массиве точ­ки с максимальными действующими напряжениями σ_mах определя­ется по глубине Х_тах, на которой наблюдается минимальная толщи­на дисков керна t_min (рис. 19.3).

Категорию удароопасности определяют по критерию, приве­денному на рис. 19.4, в следующем порядке:

• по минимальной толщине дисков t_min устанавливают глубину Х_mах, на которой в массиве действуют максимальные напряжения σ_mах;

• по минимальной толщине дисков, отнесенной к диаметру керна t_min /d, с помощью диаграммы на рис. 19.2 находят макси­мальную величину относительных напряжений σ_mаx /[σ_сж]» дейст­вующих в массиве вблизи контура вы-

работки;

Рис. 19.3. Определение глубины распо­ложения максимальных действующих напряжений от контура выработки по дискованию керна:

/ — защитная зона нарушенных пород вбли­зи контура выработки, где нет дискования керна; 2— интервал, где наблюдается диско­вание керна; 3— контрольная скважина

• по параметрам X_max /h (где h — высота выработки) и о_тах/[а_Сж] наносят точку на диаграмму. Найденная точка может оказаться выше или ниже кривой, являющейся критерием удароопасности;

• если найденная точка оказалась выше кривой, массиву при­сваивается категория «Опасно»; если найденная точка лежит в об­ласти ниже кривой, то категория массива — «Неопасно».

Обычно ситуация является опасной, если высокие напряжения действуют на контуре выработки или в непосредственной близости от него.

Примечательно, что стреляние, толчки и слабые горные удары, если они в данной ситуации стали проявляться, как правило, пред­ставляют собой не единичные явления, а серии однохарактерных явлений, сопутствующие определенным добычным процессам. На­пример, стреляние в проходческих забоях обычно начинается сразу же после взрывания очередного вруба и представляет собой отска­кивание плиток породы, происходящее с короткими интервалами из наиболее напряженного участка приконтурного массива.

Рис. 19.4. Критерий удароопасности.

Предвестником горных ударов и других динамических проявле­ний, причем наиболее изученным, является изменение сейсмоакустической активности массива, т. е. изменение числа естественных сейсмоакустических (преимущественно звуковых) импульсов в массиве горных пород, связанных с микроразрушениями под влия­нием возрастающих напряжений в соответствующих частях масси­ва. На регистрации и анализе этих импульсов основаны сейсмоаку-стические методы прогноза горных ударов и выбросов.

Применительно к различным породам количественные крите­рии сейсмоакустической активности (критическая интенсивность микроразрушений), свидетельствующие об удароопасности и вы-бросоопасности, могут быть существенно различны. Например, для условий различных шахт и пластов Кизеловского бассейна уста­новлено, что пласты следует считать удароопасными, если при бу­рении скважины диаметром 42—45 мм, общая длина которой равна тройной мощности пласта, среднее число сейсмоакустических им­пульсов, отнесенное к 1 м скважины, превышает 2—5 импульсов.

Сейсмоакустические наблюдения позволяют оценить интенсив­ность микроразрушений, определить местоположение очагов наи­более интенсивного микроразрушения и трещинообразования, вы­явить наличие удароопасных и выбросоопасных зон по критиче­ской скорости трещинообразования.

Варьирование сейсмоакустической активности соответствует из­менению напряженного состояния пород. Обычно перед горным уда­ром сеисмоакустическая активность резко возрастает, а затем, за 30—40 минут до удара, практически исчезает. Степень снижения сейсмоакустической активности позволяет также оценивать эффектив­ность мероприятий, направленных на устранение опасной ситуации.

Следует, однако, иметь в виду, что аномальное возрастание сейсмоакустической активности (шумности) участка массива не всегда свидетельствует об удароопасной или выбросоопасной си­туации. В определенных случаях оно предшествует внезапным осадкам кровли, высыпаниям и другим явлениям в породном мас­сиве, не представляющим опасности. Поэтому сейсмоакустический прогноз не всегда обеспечивает 100 %-ную надежность и в таких случаях требует дополнения другими методами.

Для регистрации и прогноза горных ударов применяют также сейсмические методы. Сейсмические станции, создаваемые в рай­онах проявления горных ударов, наряду с сейсмоакустической ап­паратурой оснащают чувствительными сейсмографами и наклоно­мерами. Располагая пункты сейсмических наблюдений в различ­ных точках шахтного поля, периодически составляют карты микросейсморайонирования, позволяющие выделять на определенные периоды сейсмически активные зоны, в пределах которых наибо­лее вероятно проявление горных ударов.

В случае горного удара сейсмические наблюдения позволяют определить координаты в глубину гипоцентра, т. е. очага горного удара, оценить количество сейсмической энергии, установить час­тотный спектр, длительность, амплитуду и другие параметры воз­никших сейсмических колебаний.

Поскольку во многих случаях горные удары происходят в цели­ках, оставленных в выработанном пространстве, на отработанных горизонтах, пластах, жилах, куда нет непосредственного доступа, такие наблюдения позволяют оценивать не только параметры про­исходящих горных ударов, но и уровень накопленной потенциаль­ной энергии (а следовательно, и удароопасной ситуации) на раз­личных участках шахтного поля.

Новые принципы прогнозирования выбросоопасности и опре­деления безопасной зоны в призабойной части угольного пласта разработаны в Институте проблем комплексного освоения недр (ИПКОН РАН) под руководством проф. А.Т. Айруни. В их основе лежит оценка динамики состояния системы «уголь — метан — при­родная влага» в зависимости от внешних воздействий, связанных с различными природными и технологическими процессами.

Так, установлено, что природная газопроницаемость выбросо­опасных пластов в 1,5—2,5 раза выше природной газопроницаемо­сти невыбросоопасных пластов, в то же время природная газопро­ницаемость выбросоопаоных зон на 1—2 порядка ниже, чем у не­выбросоопасных зон одного и того же пласта. Восстановление дав­ления метана до природного значения в выбросоопасных зонах происходит в 5—10 раз медленнее, а абсолютное значение на 60—70 % выше, чем в невыбросоопасных зонах.

Уголь выбросоопасных пластов в опасных зонах характеризует­ся тектонической перемятостью и нарушенностью, имеет зоны пе­реизмельченного угольного вещества с размером зерен менее 1 мкм, которое заполняет первичные трещины и задерживает газ в угле при незначительных дополнительных нагрузках. Это ведет к накоплению газа впереди движущегося забоя, который выделяется с большой скоростью при возникновении сравнительно малых на­рушений сплошности.

Дата добавления: 2014-12-07