Внезапный выброс

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВНЕЗАПНЫЙ ВЫБРОС (а. sudden outburst; н. plotzlicher Ausbruch; ф. degagement instantane; и. desprendimiento instantaneo, irrupcion instantanea) -- самопроизвольный выброс газа, твёрдого полезного ископаемого (уголь, соль) или вмещающей породы в подземную горную выработку из забоя или призабойной зоны массива; продолжительность внезапного выброса -- до нескольких секунд.

Первый внезапный выброс (угля и газа) зарегистрирован в 1834 во Франции на шахте "Исаак" бассейны Луара, затем в Бельгии в 1847, к концу 19 в. отмечались в бассейнах Pypa, Нижней Силезии, Южного Уэльса, а также в Венгрии и Канаде. На территории CCCP первый внезапный выброс угля и газа отмечен в 1906 на шахте "Новая Смолянка" (Донбасс; пласт "Смоляниновский", глубина 711 м), первый внезапный выброс породы -- в 1955 на шахте № 1-5 "Кочегарка" (Донбасс) при проходке главного квершлага на горизонте 750 м. С увеличением глубины разработки возрастают частота и сила внезапного выброса, которые происходят часто через несколько минут после прекращения работ в забое горной выработки (в случае взрывной отбойки запаздывание после взрыва -- несколько секунд, реже -- несколько десятков минут). В процессе внезапного выброса в пласте полезных ископаемых или в массиве горных пород образуется полость обычно грушевидной (рис.) или кавернообразной (иногда более сложной) формы объёмом до несколько тысяч м (например, при проходке тоннеля Арпа -- Севан свыше 2500 м³); между полостью выброса в угольном пласте и плоскостью забоя иногда остаётся целик толщиной 2-4 м. Горная выработка заполняется раздробленной массой полезных ископаемых или породы, природным газом. При этом часто происходит разрушение призабойной крепи, шахтного оборудования.

Внезапный выброс -- газодинамическое явление, возникающее вследствие быстрого изменения напряжённого состояния краевой части газоносного пласта вблизи горной выработки, как правило, при вскрытии пласта/пропластка, из груди подготовительного или очистного забоя. Различают внезапные выбросы угля и газа, породы и газа. Сопровождается частичным или полным разрушением забоя, бурным выделением газа и образованием потока угля или породы, взвешенного в газе. Причём, осмотр забоев после выброса показал, что взвесь имеет такой тонкий "помол", что наводит на мысль, что горный массив разрушился не только от напряжения горного массива, но и по причине выброса внутримолекулярного, прежде связанного, газа. Стоит отметить, что природа внезапных выбросов до сих пор не понятна до конца, а существующие теории горного давления в массиве, не могут объяснить суть явления.

Во многих странах мира на шахтах происходят внезапные выбросы угля и газа, песчаников и газа, калийных солей и газа, а при сооружении тоннеля Арпа-Севан в Армении имели место выбросы порфиритов и газа. Уголь, песчаники, калийные соли и порфириты существенно различаются по своим физико-механическим свойствам. Общим для всех взрывоопасных пород и угля являются высокие упругие свойства и наличие газа в поровом пространстве.

Характеристикой внезапного выброса является его интенсивность, измеряемая количеством выброшенной горной массы и дальностью его отброса. Количество выбрасываемой горной массы внезапным выбросом составляет от нескольких тонн до тысяч тонн, а объём выделяющегося газа -- от нескольких мі до сотен тысяч мі. Горные выработки при этом заваливаются горной массой на десятки метров и заполняются газом, а в массиве образуется полость или каверна, которая на крутых пластах часто имеет грушевидную форму. При наиболее крупных выбросах выделялось 0,6--1,2 млн. мі газа и выбрасывалось до 12--14 тысяч тонн угля. Они сопровождались ударной воздушной волной, особенно сильной при выбросах, вызванных сотрясательным взрыванием. Воздушная волна усиливала, останавливала или опрокидывала вентиляционную струю, а также нарушала крепь в призабойной части части выработки, повреждала рельсовые пути и оборудование.

Угли пластов, опасных по внезапным выбросам, в большинстве случаев отличаются пониженной прочностью в отдельных сильно нарушенных пачках, перемятостью, отсутствием ясно выраженного кливажа и развитием трещин тектонического происхождения. Выбросы угля и газа чаще всего происходят у зон мелкой нарушенности угольных пластов (разрывные формы микротектоники, мелкая пликативная складчатость). Разработка опасных по внезапным выбросам угольных пластов связана с высокой степенью опасности для шахтёров, так как крупные внезапные выбросы газа нередко переходят в подземные взрывы газа с большим числом погибших. Выброшенный газ, обычно представлен метаном (CH₄), реже -- двуокисью углерода (CO₂), смесью CH₄ и CO₂, может содержать примеси тяжёлых углеводородов.

Первый выброс угля и газа произошел на шахте «Исаак» во Франции в бассейне Лауры. В дальнейшем выбросы происходили на шахтах Бельгии, Германии, Англии.

В Донбассе первый внезапный выброс произошел на шахте «Новая Смолянка» на горизонте 706 м при вскрытии пласта h₇ «Смоляниновский» квершлагом, проводимого с помощью буровзрывных работ. Этот выброс был описан в книге пионера горноспасательного дела России Н.Н. Черницына, вышедшей из печати за несколько дней до трагической гибели автора во время горноспасательных работ на шахте №1 в г. Горловка. Самый крупный выброс угля и газа в мировой практике при подземной разработке угольных пластов подземным произошел в Донбассе на шахте им. Ю. А. Гагарина ПО «Артемуголь» при вскрытии квершлагом угольного пласта 1₃ «Мазурка» на горизонте 710 м. При этом было выброшено 14 тыс. т угля и выделилось по различным данным от 7500 до 250 тыс. м³ метана.

Выбросы угля и газа имеют место в России, Польше, Китае, Казахстане, Чехии и других странах. Минимальная глубина, на которой происходили выбросы угля и газа составляет 120--150 метров.

Наиболее крупные выбросы угля и газа на угольных шахтах

Выбросы угля и газа могут происходить при выемке угля и пород в выработках любого, самого различного назначения: от стволов до очистных забоев (лав) при всех существующих способах выемки: обушками, отбойными молотками, комбайнами (добычными или проходческими),стругами, при бурении скважин и шпуров, при продувке шпуров сжатым воздухом, при разрушении углепородного массива буровзрывным способом, при оборке забоя, при разрушении угольного пласта водяными струями. внезапный выброс уголь газ

Предупредительные признаки внезапного выброса

§ усиленное давление на крепь

§ усиленное газовыделение

§ шелушение угля

§ запотевание забоя

§ удары и треск в массиве

§ заклинивание бура в шпуре

Однако выброс может произойти и неожиданно. С увеличением глубины разработки угольных пластов растёт давление горных пород и газа, увеличиваются частота и сила внезапных выбросов. Разработан комплекс мероприятий по прогнозу и предупреждению внезапных выбросов. Различают несколько видов прогноза: региональный (оценка опасности выброса по данным геологической разведки), локальный (определение опасности по данным обследования механических, фильтрационных, сорбционных, петрографических свойств, структуры угля и пласта в целом) и текущий (улавливание предупредительных признаков или предвестников внезапного выброса, в том числе сейсмоакустическими методами).

Наиболее надёжными способами предупреждения внезапного выброса являются:

§ опережающая разработка защитных пластов,

§ бурение дегазационных и увлажнительных скважин из штреков для заблаговременного снижения давления газа и увлажнения участка пласта, намеченного к выемке.

Размещено на Allbest.ru