Лекция 18.
1 час
Газодинамические проявления горного давления в массивах пород. Внезапные выбросы пород и газа.
18. 1. Общие положения.
Как и горные удары, внезапные выбросы пород и газа также являются динамическими проявлениями горного давления, которые могут быть классифицированы как газодинамические явления.
Сущность их состоит во внезапном отделении от забоя пород и их дроблении при одновременном выделении значительных количеств газа. Потоком газа, выделяемого при выбросе, порода или полезное ископаемое отбрасывается от забоя, а в массиве впереди забоя возникает полость, заполненная большей частью раздробленным материалом. Продолжительность процесса внезапного выброса составляет обычно от долей до нескольких секунд; в отдельных случаях она может достигать нескольких минут.
Таким образом, внезапный выброс можно определить как явление быстрого разрушения некоторого призабойного участке массива, сопровождающегося интенсивным дроблением и измельчением разрушаемой породы и отбрасыванием её в выработку с одновременным выделением значительных количеств газа.
Общими характеристиками и признаками внезапных выбросов являются:
образование мелко дробленной породы, выбрасываемой на большие расстояния от забоя;
образование языкообразной полости, заполненной дробленной породой;
большое количество выделяемого при выбросе газа;
относительно небольшое, по сравнению с горными ударами, повреждение крепи и пород вне пределов полости выброса.
Внезапные выбросы происходят при ведении горных работ в угольных пластах, в каменных, калийных и магниевых солях, а также при проведении выработок во вмещающих породах каменноугольных месторождений, в большинстве случаев, в крепких песчаниках.
Основными газами, выделяемыми при внезапных выбросах, являются метан, углекислый газ и азот. В одних случаях выделяется преимущественно какой-либо один из этих газов, в других - их смесь.
Полости, образуемые впереди забоя в результате внезапного выброса, бывают разнообразной формы, чаще всего удлиненные груше- или кармановидные, но иногда близкие к сферической, разветвленные, сложной и неправильной конфигурации. Как правило, горловина полости бывает значительно более узкой, чем поперечный размер центральной ее части.
Силу или масштаб внезапного выброса оценивают по поперечным размерам и объёму образуемых полостей, количеству выброшенной породы в тоннах и количеству выделенного газа в кубических метрах. Кроме того, часто устанавливают коэффициент газовыделения, представляющий собой отношение количества газа в кубических метрах, выделившегося при выбросе, к количеству раздробленного и выброшенного породного материала в тоннах
С ростом масштаба выброса коэффициент газовыделения возрастает
Представляет интерес также интенсивность внезапного выброса по породе или по газу, т. е. отношение количества выброшенного материала или выделившегося газа к длительности процесса выброса
По характеру проявления различают концентрированные и рассеянные внезапные выбросы.
Концентрированные выбросы проявляются в пределах шахтного поля или разрабатываемого пласта в той или иной степени систематично, на более или менее постоянных расстояниях друг от друга по мере проведения выработок. Эти расстояния называют в таком случае шагом выбросов.
Рассеянные выбросы проявляются неравномерно по площади шахтного поля или по простиранию пласта.
Число выбросов на данной шахте или руднике, либо в течение года, либо приходящееся на 1 млн. т добытого полезного ископаемого, либо на 100 000 м3 отработанной площади называют частотой внезапных выбросов.