S&T (Super Tehnology)

При добыче угля и проведении подготовительных выработок на шахтах опасных по внезапным выбросам особое значение приобретает обеспечение безопасности работ. Одной из наиболее острых проблем в настоящее время является прогнозирование и предотвращение газодинамических явлений (ГДЯ) , и, в частности, внезапных выбросов угля (породы) и газа при проведении выработок.

Данная проблема может быть решена на основе общности природы выбросоопасности и механизма возникновения и протекания выбросов.

Именно этот методический подход позволил создать целый ряд новых способов прогноза выбросоопасности не только для угольных пластов и песчаников Донбасса (осадочных горных пород), но и порфиритов (изверженных горных пород).

При расследовании ГДЯ дополнительным признаком внезапного выброса угля и газа является наличие тонкой угольной пыли на откосе выброшенной угля (массы) и на крепи, а отличительными признаками выброса породы и газа является расслоение породы на тонкие чешуеобразные пластинки и дробление значительной части породы до размеров крупнозернистого песка.

Однако механизм образования в массиве и распространение в выработках мелких фракций угля, породы и газа в достаточной мере не изучен.

Целью данной работы является установление возможности разрушения горных пород на мельчайшие частицы: углей до пылевидного состояния (бешенной муки), а песчаников, солей и порфиритов до размеров крупно, средне и мелкозернистого песка при возникновении и протекании выбросов.

Задачами работы являются:

1. Определение механизма внезапных выбросов угля, породы и
газа.

2. Доказательство возможности разрыхления горных пород в процессе их газонасыщения и разгрузки.

Анализ публикаций показывает, что механизмом выбросов угля и метана, песчаника и метана процесс разрушения угольного (породного) массива рассматривается в настоящее время в трех основных теоретических моделях.

1. Возникновение волны дробления выделяющимся газом, вследствии быстрого обнажения свободной поверхности и разгрузки (ИПМ АН СССР, ИГД им. А.А. Скочинского, ВНИМИ).

2. Разрушение угля фильтрующимся газом (МакНИИ, ИГД им. А.А. Скочинского).

3. Лавинное разрушение угля под совместным действием механических напряжений и давления газа (ИГД им. А.А. Скочинского, ИГТМ АН Украины, ВНИМИ, МакНИИ, ИПМ АН СССР).

В МакНИИ, а затем ДонНТУ, развивается теория механизма выбросов горных пород, основанная на совместном действии горного давления на газонасыщенный горный массив. Разрушение горных пород при этом рассматривается как результат появления деформаций упругого восстановления, упругого последействия и обратной ползучести взятый нами, за основу в данных исследованиях. Однако и этот механизм не раскрывает факта разрушения горных пород до мелких частиц. Появление мелких фракций связывается с истиранием раздробленных частиц угля при его транспортировании газом по выработке.

Не исключаем наличия истирания угольных частиц при их транспортировании по выработке газом. Однако основная масса мелко раздробленного угольного вещества или дробление песчаника, порфирита, до мелких фракций может происходить в процессе развития роста трещин и при отделении частиц горной массы от массива с последующим выносом их в выработку.