Явление, именуемое горным ударом, заключается в быстром, практически почти мгновенном разрушении краевых зон угольного пласта (иногда пород) по части им по всему периметру контура горных выработок. Оно имеет характер взрыва, вызывает сейсмические волны — сотрясение, производит отброс угля или горных пород в горные выработки, т. е. их частичные завалы, приводит к нарушениям крепи, нередко — к отбросам оборудования, травматизму, сопровождается мощным звуковым эффектом,-образованием воздушной ударной волны, пылеобразованием.
Сейсмические волны, вызванные горным ударом, распространяются в земной коре на многие километры (до 10 км и более).
Горные удары проявляются при разработке ряда угольных и рудных месторождений СССР, ПНР, ГДР, ВНР и др.
Горные удары проявляются в специфических геологических условиях, при достаточно больших глубинах горных работ, на участках месторождений, сложенных высокопрочными породами и полезными ископаемыми.
Так, в СССР горные удары происходят или происходили в бассейнах: Кизеловском, Шаоро-Ткибульском, Шурабском, Кзыл-Кийском и др., в ПНР — в северной части Верхнесилезского бассейна и т. д.
Физическая сущность горных ударов изучалась учеными ряда стран. Из отечественных ученых в числе первых изучали это явление В. Д. Слесарев (ЛГИ), С. Г. Авершин и другие. Большой вклад в изучение этого вопроса внесли сотрудники института ВНИМИ, ЛГИ и ряда других институтов.
Опасным по проявлению горных ударов является участок месторождения, на котором разрабатываемый пласт имеет высокие упругие показатели и залегает в высокопрочных и высокоупругих вмещающих породах на достаточно большой глубине.
Образно говоря, такой пласт представляет своего рода полосу» сжимаемую жесткими давильными плитами мощного пресса.
Такой пласт может накапливать потенциальную энергию упругих деформаций в обратимой форме. Но, как показывают производственный опыт и эксперименты, эта энергия может реализоваться в виде горного удара далеко не по всей площади шахтного поля, а спорадически.
Данное явление можно объяснить на основании исследований А. А. Борисова, которыми показано, что гравитационные напряжения распределяются по шахтному полю неравномерно, вследствие чего образуются произвольно разбросанные зоны нормальных, пониженных и повышенных напряжений. По мере подвигали» забоя выработки поле напряжений опорного давления налагается на поле естественных напряжений, вследствие чего создаются произвольно разбросанные общие зоны резко повышенных нормальных и пониженных напряжений. Динамика этих зон еще более осложняется тем, что интенсивность и характер распределения опорного давления не остаются постоянными, а испытывают периодические изменения. Когда краевые зоны пласта или целики попадают в такие зоны, где нагрузки превышают пределы их прочности, происходит их разрушение — освобождение накопленной упругой энергии.
Горные удары в целиках и краевых зонах пласта у очистных и подготовительных выработок могут также реализоваться в указанных условиях, если нагрузки достаточно близки к предельным, почти на грани разрушения. В этом случае достаточно какого-нибудь внешнего импульса, чтобы произошел удар. В качестве такого импульса может явиться сейсмическая волна, например, от взрывных работ и др.
Состояние пород и угля в горной выработке, близкое к предельному, может вызвать разрушение различной интенсивности: стреляния, толчки, микроудары.
Процесс стреляния горных пород представляет отскакивание кусков разной крупности от массива иногда по всему периметру выработки. В тоннелях наблюдалось отскакивание крупных кусков с большой скоростью и сильным звуковым эффектом.
Толчками называют явление образования трещин в пласте (в массиве), сопровождающееся звуком и сейсмическими волнами, распространяющимися в породах, но без отброса угля и пород.
При микроударах происходят те же явления, что и при горных ударах, но они имеют незначительные масштабы. Четко выраженных предупредительных признаков, предшествующих горному удару, не наблюдается. Иногда горным ударам предшествует увеличение горного давления, шум в массиве, пучение почвы.
Для предотвращения горных ударов применяют опережающую разработку защитных пластов. При ведении горных работ не допускается оставление целиков. Более безопасна сплошная система разработки. Применение столбовой системы при отработке удароопасных пластов допускается как исключение с использованием защитных мероприятий.
При ведении очистных работ на удароопасных пластах не рекомендуется допускать встречное движение очистных забоев, а также опережение нижних подэтажей.
Очистные забои на удароопасных пластах должны быть прямолинейными. Допуск людей в забой разрешается через 25— 30 мин после проведения взрывных работ.
Разработку мощных пластов, опасных по горным ударам, ведут наклонными слоями в нисходящем порядке. При разработке тонких и средней мощности пластов с труднообрушаемыми кровлями желательно применять полную или частичную закладку. При управлении кровлей полным обрушением не допускается зависание пород за посадочной крепью.
Прогноз горных ударов может осуществляться различными методами. В настоящее время наиболее надежной является методика, разработанная Я. А. Бичем [2].
ВНЕЗАПНЫЕ ВЫБРОСЫ УГЛЯ И ГАЗА
Внезапным выбросом называется явление весьма быстрого самопроизвольного разрушения краевой зоны угольного пласта с отбросом и выносом в горную выработку метана или углекислого таза, разрушенного угля с образованием полости впереди обнажения. Оно вызывает отброс оборудования, различные разрушения или, повреждения крепи. Характерным является вынос тонкодисперсной мелочи. Эти явления носят также название газодинамических. Продолжительность выброса оценивается периодом в несколько секунд. В последнее время появилась возможность более точной фиксации продолжительности выброса на основе использования, например, геофонов.
Первый выброс произошел в 1834 г. во Франции на шахте «Иссак». С этого времени до 1970 г. на зарубежных шахтах зафиксировано более 11 000 выбросов. Из них более 6400 — на шахтах Франции. Значительное распространение их имеется на шахтах Бельгии, ФРГ, ПНР и др.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.