АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ НА ШАХТАХ КАРАГАНДИНСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА
(д. т.н., профессор кафедры МДиГ КарГТУ, Караганда)
(горный инженер - маркшейдер)
(к. т.н., доцент кафедры МДиГ КарГТУ, Караганда)
(маги-странт кафедры МДиГ КарГТУ, Караганда)
Горные удары представляют собой критические проявления процесса перераспределения напряжений в зонах повышенного горного давления (ПГД) и резкого изменения механического состояния массива в некоторой его области. Они часто происходят при ведении горных работ в прочных породах при подземной разработке угольных и рудных месторождений. На угольных месторождениях горные удары происходят в самых различных горно-геологических условиях, при разных значениях мощности пластов угля и углов их падения. Принципиально важным является то обстоятельство, чтобы между разрабатываемым пластом и земной поверхностью были крепкие слои пород.
В разное время было предложено множество классификаций горных ударов по различным признакам: месту проявления; удаленности очага удара от обнажения; силе проявления (энергии) горных ударов. Ни одна из существующих классификаций не отражает в полной мере всего многообразия условий и характера проявления горных ударов. Однако дальнейшее развитие классификаций в обозначенных направлениях позволит более тщательно изучить механизм горных ударов и разработать способы их предупреждения.
По силе проявления горные удары подразделяют на стреляния, толчки, микроудары и собственно горные удары [1]. Последние проявляются в краевых частях угольных пластов и в целиках.
Собственно горный удар представляет собой быстро протекающее разрушение целика или части массива угля, проявляющее в виде выброса угля в подземные выработки. Горный удар сопровождается резким звуком, образованием большого количества пыли, воздушной волной и сотрясением массива.
Обрушения монолитных пород-мостов в кровле выработанного пространства должны быть квалифицированы как горные удары, причем первичные, которые могут спровоцировать вторичные удары, которые рассмотрены далее.
Горные удары в краевой части угольного массива чаще всего происходят при ведении очистных работ. Наиболее опасным местом в лавах при нисходящем порядке отработки этажей является средняя часть лавы, если работы ведутся с оставлением целиков угля в районе вентиляционного горизонта; верхняя часть лавы, если работы ведутся без целиков; нижняя или верхняя часть лавы, если имеются передовые штреки, проведенные по углю.
Классификация вторичных горных ударов по месту проявления включает 7 групп [1]:
в сплошных целиках; в целиках, прорезанных выработками; в целиках, отделенных от массива выработками; в краевой части угольного пласта; в выработке, проведенной по углю; в выработках, проведенных по породе; в выработках, с разрушением почвы или кровли пласта.Горные удары в выработке, проведенной в угольном
массиве, возникают в наиболее сложных условиях, когда выработка проводится на выработанное пространство, в районах, расположенных под или над границами влияния целиков или краевых частей массива угля соседних пластов (зоны ПГД).
Укажем на некоторые общие черты горных ударов при проведении выработок по мощным пластам угля. Практически во всех случаях проведение выработки сопровождается многочисленными проявлениями толчков и микроударов. Они совпадают, как правило, с моментом взрыва в шпурах, и подчас остаются незамеченными. В отдельных случаях горняки регистрируют лишь повышенную эффективность взрывных работ, при которой коэффициент полезного действия шпуров нередко становится больше единицы [2].
Подавляющее большинство горных ударов происходит в момент взрыва зарядов в шпурах или при рассечке ниш, камер, расширении и перекреплении выработок. Направление развития разрушения определяется местоположением выработки относительно боковых пород и отдельных пачек угля, имеющих различные механические свойства. При прочих равных условиях разрушение обычно распространяется вверх. Существенное влияние на локализацию горных ударов и на направление его развития оказывает крепь выработки.
Яркими примерами горных ударов при проходке выработки по углю служат события, произошедшие в течение 1982 года на шахте им. на конвейерном бремсберге 23-Д6-1в [3].
В таблице 1 приведены сведения о ГДЯ, происходивших в течение 1982 г.
Важно отметить, что все перечисленные в таблице 1 ГДЯ произошли во время работы проходческого комбайна.
Для анализа событий в пространстве и времени рассмотрим выкопировку с плана горных работ по пласту Д-6 (рисунок 1). Из плана видно, что единственным источником внешнего воздействия могла быть только действующая на тот момент лава 22-Д6-1в, при подвигании которой происходили периодические обрушения залегающих в кровле крепких и мощных слоев песчаника.
На выкопировке нанесены места и даты ГДЯ в забое конвейерного бремсберга 23-Д6-1в, а также линиями показаны положения лавы на эти даты.
Таким образом, с достаточно высокой вероятностью можно утверждать, что одной из основных причин произошедших ГДЯ служило влияние очистных работ в лаве 22-Д6-1в, конкретно - первичные горные удары в виде обрушений основной и непосредственной кровли. Основная кровля представлена мощным слоем песчаника (22 м), а непосредственная достаточно мощным слоем переслаивающихся алевролитов и аргиллитов (12 м), механическое поведение которых играет самостоятельную значительную роль в процессе сдвижения. Вычисленные значения вторичных шагов обрушения по лаве 22-Д6-1в составляют: для непосредственной кровли 5,5 - 5,7 м; для основной кровли 21,0 - 23,0 м
Список литературы:
1. Горные удары на угольных шахтах. - М.:Недра, 1972. - 229 с.
2. Расчеты горного давления в лавах пологих пластов. - М, «Недра», 1964.
3. Обстоятельства и причины аварий, произошедших на шахтах Карагандинского угольного бассейна (1978 - 2004 гг). - Караганда, ЦНТИ, 2004.
