в) Техногенное землетрясение – мгновенная подвижка пород по тектоническому нарушению или прорастание крупной трещины в массиве, в том числе с образованием систем оперяющих трещин. Само явление или его сейсмическое воздействие вызывает хрупкое разрушение пород на контуре горных выработок в виде горных ударов, вывалов пород, падения заколов, разрушения целиков и крепи, вспучивания почвы на значительных площадях в подземных горных выработках, а также повреждения и разрушения на земной поверхности. Техногенное землетрясение сопровождается сильным сотрясением массива и поверхности, резким звуком или гулом.
Другая классификация позволяет выделять различные классы динамических проявлений горного давления по энергетическому признаку - количеству выделяющейся сейсмической энергии, и соответственно по степени и объему разрушения при этом полезного ископаемого и пород, крепи, оборудования и т. д. По энергетическому признаку целесообразно различать шесть классов динамических проявлений:
- микроудары;
- слабые горные удары;
- средние горные удары;
- сильные горные удары;
- катастрофические горные удары;
- техногенные землетрясения.
В табл. 11.1 приведены энергетические характеристики динамических проявлений каждого класса.
В класс микроударов при близких значениях энергетических параметров входят стреляние - локальное поверхностное разрушение и толчок—локальное разрушение в глубине массива.
Энергетические характеристики динамических проявлений
горного давления
Таблица 11.1
Класс динамических проявлений горного давления | Сейсмическая энергия, Дж | Уровень сейсмичности в эпицентре, балл |
Микроудары (стреляние, толчки) | <10 | <1 |
Слабые горные удары | 10 - 102 | 1 - 2 |
Средние горные удары | 102 - 104 | 2 - 3.5 |
Сильные горные удары | 104 - 105 | 3.5 - 5 |
Катастрофические горные удары | 105 - 109 | |
Техногенные землетрясения | >109 |
Слабый горный удар - это локальное разрушение и незначительный выброс полезного ископаемого в выработку с ощутимым звуковым и сейсмическим эффектом, возможным образованием пыли, но без существенного нарушения крепи и без повреждения машин и оборудования
Средний горный удар представляет собой быстрое хрупкое разрушение и выброс или выдавливание в выработку уже значительного объема полезного ископаемого или породы с большим количеством пыли, образование воздушной волны, нарушение крепи и завал выработок на участке длиной до нескольких метров, смещение и повреждение машин и оборудования.
Сильный горный удар приводит к нарушениям крепи и завалам выработок с повреждением машин и оборудования на участке протяженностью до нескольких десятков метров, что требует больших объемов восстановительных работ.
При катастрофических горных ударах происходит спонтанное, разрушение ряда целиков в форме цепной реакции, завал выработок в пределах целого участка или горизонта рудника или шахты, в отдельных случаях разрушение охватывает все основные выработки рудника, приводя к его гибели. Площадь горных выработок, разрушаемых при таком ударе, иногда достигает многих сотен тысяч квадратных метров.
Техногенное землетрясение вызывает разрушение пород и вывалы на значительных площадях в горных выработках, а также разрушения на поверхности.
В третьей классификации виды динамических проявлений горного давления различают по топологическому признаку - месту возникновения динамических проявлений, которое фактически характеризует условия нагружения рудного тела, пласта или пород, в частности, вследствие эффекта действия опорного давления. Здесь различают горные удары в целиках, в краевых частях массива, в выработках, пройденных по полезному ископаемому и в полевых выработках, а также выделяют горно-тектонические удары, приуроченные к тектоническим нарушениям.
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 п, представляющий собой отношение количества газа N в кубических метрах, выделившегося при выбросе, к количеству раздробленного и выброшенного породного материала Q в тоннах
п = N/ Q (11.1)
С ростом масштаба выброса коэффициент газовыделения возрастает
В практике для характеристики внезапных выбросов используют также такой показатель как интенсивность внезапного выброса (I) по породе или по газу, т. е. отношение количества выброшенного материала Q или выделившегося газа N к длительности t процесса выброса
Iп = Q / t ; (11.2)
Iг = N / t (11.3)
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.
Анализируя случаи динамических проявлений горного давления в конкретных условиях месторождения, района или бассейна, устанавливают их тип, энергетический класс и топологический вид и намечают комплекс мер по их предупреждению, предотвращению или локализации.
11.3. Условия возникновения динамических проявлений горного давления и представления об их механизме.
Динамические и газодинамические проявления горного давления происходят при определенных сочетаниях естественных геологических и горнотехнических условий. Эти сочетания крайне разнообразны и связаны с влиянием многих факторов, которыми определяется не только само возникновение этих явлений, но также их сила и характер проявления.
К наиболее существенным геологическим факторам, обусловливающим возможность динамических проявлений горного давления, относятся:
n достаточно прочное и упругое полезное ископаемое;
n залегание в кровле и почве полезного ископаемого мощных прочных слоев пород;
n достаточно большая относительная глубина горных работ (при этом критическая глубина неодинакова для полезного ископаемого и окружающих пород разной прочности, что следует из приведенных выше примеров);
n сильная тектоническая нарушенность месторождения или участка и ведение горных работ вблизи дизъюнктивных нарушений и замков складок.
Для газодинамических явлений к перечисленным факторам добавляется фактор наличия газа в пределах пластов или рудных тел. При этом отмечается, что внезапные выбросы с участием углекислого газа, как правило, превосходят по силе выбросы с участием метана. В то же время между давлением газа в пласте или слое породы и его опасностью по внезапным выбросам нет непосредственной связи. Так, угольные пласты с давлением газа 25—30 кгс/см2 не давали внезапных выбросов, тогда как на пластах с давлением газа 2—3 кгс/см2 выбросы происходили.
Среди горнотехнических факторов, подготавливающих динамические проявления горного давления, т. е. создающих условия для их возникновения, наиболее существенны:
* - ведение горных работ с оставлением целиков полезного ископаемого;
* - изрезанность отрабатываемого участка большим числом подготовительных и нарезных выработок;
* ведение работ под целиками, оставленными на смежных пластах или жилах;
* применение камерно-столбовых систем разработки;
* ведение горных работ догоняющими и встречными забоями;
* выемка сильно напряженных целиков;
* дополнительные технологические воздействия на участки массива при ведении добычных и взрывных работ. Особенно это характерно для газодинамических явлений, поскольку в подавляющем большинстве случаев развитие внезапных выбросов связано с непосредственным механическим воздействием на полезное ископаемое или породу: производством взрывных работ, воздействием на забой добычного механизма или инструмента. При этом с увеличением степени воздействия опасность выброса возрастает.
Очагами динамических проявлений горного давления являются участки повышенной концентрации потенциальной энергии упругого сжатия массива горных пород (целики полезного ископаемого и вмещающих пород, в особенности выступающие в очистное пространство; стенки подготовительных выработок и т. п.), находящиеся в условиях предельного напряженного состояния.
Именно предельное напряженное состояние, создающееся в отдельных участках массива и обусловленное действием гравитационных и тектонических сил, а в некоторых случаях и дополнительным влиянием давления напорных вод и газов, является основной причиной динамических явлений.
Существенную роль в развязывании процесса разрушения пород играют импульсные нагрузки, которые могут возникать в предельно напряженном участке массива вследствие разнообразных причин - упругой волны при взрывах, внедрения в полезное ископаемое рабочего органа добычной машины, крупного мгновенного разлома в слое зависшей кровли, мгновенного усиления неравномерности напряженного состояния призабойной части массива при приближении забоя к дизъюнктивному нарушению или к замку складки и т. д. Возникающие импульсные нагрузки приводят к цепной реакции мгновенного хрупкого разрушения участка массива, находившегося в предельном напряженном состоянии, и к переходу накопленной потенциальной энергии в работу разрушения, дробления, смещения части массива.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
Основные порталы (построено редакторами)