В СССР явления внезапных выбросов угля и метана распространены в Донбассе, Кузбассе, Печорском, Карагандинском бассейнах. Внезапные выбросы калийной соли и газа происходят на .шахтах Старобинского месторождения.
В ПНР происходят внезапные выбросы угля и углекислого таза.
Эти явления происходят в разных странах и в разных бассейнах, начиная с разных глубин. В СССР они происходят с глубины 300—400 м.
Масштабы обычных выбросов характеризуются сотнями тонн угля и тысячами кубометров газа. Соотношение выброшенного газа и угля изменяется в пределах 10—1000 м3/т.
Единичные выбросы достигали иногда весьма крупных масштабов. Так, в Бельгии и Франции выбросы достигали 400 т угля и 250—500 тыс.м3 газа, а на шахте «Аграпп» в 1907 г. (Бельгия) -было выброшено до 3000 т угля и 500 тыс. м3 газа; пылегазовое облако поднялось над стволом на высоту до 200 м, земная поверхность около ствола была усеяна угольной мелочью на площади до 20 га. На одной из шахт Донбасса при глубине работ 710 м было выброшено угольной мелочи около 14 тыс. т и более 250 тыс. м3 метана, угольной мелочью были заполнены выработки протяженностью около 880 м [29].
Природа внезапных выбросов угля и газа, их физико-химическая сущность изучены крайне недостаточно.
В числе ученых, которые одними из первых занимались изучением этих вопросов, следует назвать М. И. Быкова, Я. Э. Некрасовского и других. Многое в изучении этих вопросов сделали институты ДГИ, ЛГИ, МакНИИ, ВНИМИ и др.
Существенным является вопрос о состоянии газа, находящегося в угле. По некоторым гипотезам в зонах выбросов газ находится в свободной фазе, по другим — в сорбированном состоянии, 310 третьим — в кристаллогидратном. Большинство исследователей склонны считать, что выбросы приурочены к нарушенным зонам, мелкоамплитудным нарушениям, зонам с пониженными прочност-яыми свойствами угля, с наличием в угольном пласте своеобразных пачек, как бы заранее подготовленных к выбросу «препарированных», характеризующихся повышенной скоростью газоотдачи.
С точки зрения гипотезы сорбированного газа и гипотезы неравномерности естественного напряженного состояния сущность внезапного выброса схематично можно описать следующим образом. Наиболее распространено предположение, что, внезапный выброс является результатом взаимодействия горного давления и газа, содержащегося в угле в сорбированном — присоединенном состоянии. Естественное напряженное состояние характеризуется неравномерностью (см. предыдущий параграф), произвольным распределением зон повышенных, нормальных и пониженных напряжений. При проведении выработки возникают зоны опорного давления—зоны повышенной концентрации напряжений, а также—разгрузки. Эти зоны налагаются на зоны естественного поля напряжений, что приводит к образованию произвольно расположенных зон резкой концентрации напряжений и разгрузки именно вблизи выработок.
Метан в сорбированном состоянии не создает давления, не обладает внутренней энергией, которая может быстро перейти в кинетическую.
При внезапных повышениях или понижениях нагрузок и переходах из одних зон в другие происходит сначала десорбция газа в свободное состояние; одновременно с этим потенциальная энергия упругих деформаций горных пород и угля превращается в энергию разрушения угля и кинетическую энергию угля и газа. Это приводит к выбросу угля и отбросу его в выработку совместно с потоком газа.
Полость внезапного выброса отличается весьма большой глубиной сравнительно с шириной ее устья; нередко она имеет характерную форму (рис. 70), однако эта форма наблюдается не всегда; формы полостей в целом — весьма разнообразны.
Рис. 70. Схема полости, образовавшейся во время внезапного выброса угля и газа на шахте «Юный коммунар» (Донбасс)
Угольные пласты по опасности проявлений внезапных выбросов угля и газа делятся на неопасные, угрожаемые и выбросоопасные. В отдельных случаях выделяются особо выбросоопасные шахтопласты и участки. Опасные и угрожаемые пласты называют часто склонными к внезапным выбросам угля и газа.
Выбросоопасным является такой шахтопласт, на котором был хотя бы один выброс. С этого момента и начиная с данного горизонта пласт считается Выбросоопасным на данном крыле или в пределах данного шахтного поля.
Угрожаемым пластом считается такой, на котором в пределах соседнего шахтного поля по простиранию, на том же горизонте был хотя бы один выброс [13].
Предупредительными признаками внезапных выбросов являются удары, щелчки, треск в массиве, отскакивания мелких кусочков угля, шелушение забоя, усиленное давление на крепь, резкое возрастание газовыделения, появление пылевого облака, зажатие буровых штанг, выброс газа и штыба при бурении шпуров и скважин.
К внезапным выбросам относят также внезапные выдавливания угля в забое при условии усиленного газовыделения, а также высыпания угля с усиленным газовыделением.
Рис. 71. Схема полости, образованной внезапным выбросом впереди потолкоуступного очистного забоя на крутом пласте
Внезапное выдавливание характеризуется перемещением части угольного пласта в выработку, образованием полости малой глубины сравнительно с ее устьем, наличием открытых трещин в выдавленном угле.
Внезапное высыпание угля (точнее — обрушение) обычно происходит в очистных забоях пластов крутого падения, в уступах, характеризуется образованием полости, ось которой ориентируется обычно по восстанию пласта (рис. 71).
Внезапные выбросы происходят наиболее часто в зонах тектонических нарушений, в периоды ведения горных работ: при бурении скважин, вскрытии выбросоопасных пластов, проходке выработок, очистных работах. Но в ряде случаев внезапные выбросы угля и газа происходят со значительным запаздыванием.
Необходимо хорошо помнить, что при разработке свит пластов зонами резких повышений горного давления являются области под целиками и краевыми зонами, под горными выработками, пройденными по верхнему пласту.
Внезапные выбросы могут быть спровоцированы горными ударами, выдавливаниями угля, землетрясениями, сейсмическими волнами от взрывных работ, даже проводимых в достаточном удалении.
Во всех случаях, когда явления выбросов угля спровоцированы преднамеренно, например сотрясательным взрыванием, они не являются внезапными.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.