Внезапный выброс


ВНЕЗАПНЫЙ ВЫБРОС (а. sudden outburst; н. plotzlicher Ausbruch; ф. degagement instantane; и. desprendimiento instantaneo, irrupcion instantanea) -- самопроизвольный выброс газа, твердого 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 объемом до несколько тысяч м (например, при проходке тоннеля Арпа -- Севан свыше 2500 м3); между полостью выброса в угольном пласте и плоскостью забоя иногда остается 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 напряженного 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. Причем, 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 объем 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 шахтеров, 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 тяжелых 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

Страна

Шахта

Количество выброшенного угля, т

Количество выделившегося газа, мі

Австралия

Коллинсвил

800

140000

Великобритания

Корвей

2500

70000

Германия

Иббенбюрен

2500

4700

Канада

Моррисей

3500

60000

Китай

Санхуба

12780

1000000

Польша

Нова Руда

3000

820000

СССР

Им. Гагарина

14500

>250000

Турция

Козлу

1100

110000

Франция

Фонтэн

5600

100000

Япония

Юбари Шин

4000

600000

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 растет 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 надежными 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.

Похожие статьи




Внезапный выброс

Предыдущая | Следующая