Горнякам давно известно, что порода начинает «говорить», и в ней проявляются горные удары в результате изменения напряжений, вызванных горными работами. Эти предвестники различным образом используются для определения степени безопасности работ. Хорошо известно, что когда порода подвергается напряжениям, приближающимся к пределу ее прочности, внутри породы возникают небольшие нарушения механической стабильности, вызывающие микросейсмические колебания. Было обнаружено, что степень микросейсмической активности колеблется в широких пределах, что указывает на непрерывное изменение напряжений в породах. При этом большинству взрывных явлений предшествует значительное усиление микросейсмической активности. Именно это иногда использовалось для их предсказания. В участках, где разрушения скорее являются исключением, чем правилом, микросейсмическая активность служит индикатором исключительно высоких напряжений или слабости породы. В таких местах она может быть использована для прослеживания развития разрушения.
Разрушение породы и сейсмическая активность — неизбежные спутники обширных, заложенных глубоко под землей горных выработок. Для горных ударов и толчков характерно, что землетрясения происходят тем чаще, чем меньше их величина. Накоплен большой материал, свидетельствующий о реальном существовании в верхних горизонтах земной коры значительных по величине естественных напряжений. Показателями их являются трещины разгрузки или трещины отпора, аномально высокие пластовые давления, «стреляние» пород, горные удары на рудниках и шахтах и др. Горный удар — наиболее яркое проявление горного давления. Все сопровождающие его явления представляют собой серьезное бедствие при горных работах. Горный удар — землетрясение, сотрясения от которого регистрируются сейсмостанциями на огромных расстояниях (сотни километров). В основе сейсмической реакции горных пород лежит характер напряженного состояния. Выделяют два его типа: 1) геостатическое поле напряжений; 2) геодинамическое, в котором помимо гравитации (давления вышележащих пород) напряжения создаются накопленными тектоническими силами, внутри-породными процессами и неотектоническими движениями, играющими часто определяющую роль. При наличии геостатических полей напряжений сжатие по вертикальному направлению в нетронутом массиве равно давлению, обусловленному тяжестью вышележащих масс горных пород. Сжатие по горизонтальным направлениям зависит от степени однородности механических свойств различных пород, концентрации напряжений в зонах разломов и других причин.
При создании горных выработок ранее установившееся состояние равновесия в массиве горных пород нарушается. Вблизи выработок основной перепад давлений, порождающий перемещение вещества и движения, равен разности между гидростатическим давлением в породах на данной глубине, в условиях ненарушенного массива, и атмосферному давлению, подводимому сюда горной выработкой. Происходит нарушение равновесного состояния, перераспределение напряжений, которое концентрируется, становится большим, чем в случае, если бы выработки не было. Возникают сдвиговые напряжения, растягивающие усилия, деформации. Проявляющееся около выработок непрерывное пластическое течение, называемое квазипластическим, сопровождается трещинообразованием и разрывами разной величины. Разрушение породы на участках концентраций напряжений вблизи краев выработки — неизбежный спутник горных разработок. Образуются трещины почти параллельно внешнему абрису забоя; непрерывное трещинообразование приводит к потрескиванию породы и сейсмической активности.
Установлено, что подземные толчки зависят от характера технической деятельности человека. Количество их увеличивается при взрывных работах и снижается, когда горные работы вообще не производятся. При остановке горных работ трещинообразование и сейсмическая активность в течение нескольких дней приближаются к нулю.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.