УДК 622.831.327
И.В. Salter, Г.Д. Полянина
К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ ВНЕЗАПНОГО
ВЫБРОСА СОЛЯНОЙ ПОРОДЫ И ГАЗА
(Второе Соликамское рудоуправление,
Пермский политехнический институт)
Многообразие взглядов на природу и механизм внезапных выбросов угля и газа,
песчаника и газа, соли и газа свидетельствует о том, что явление это
недостаточно изучено и в конкретных условиях может проявляться нетрадиционно.
Возможность проявления выбросов зависит от комплекса факторов: горного
давления, газоносности и газового давления, прочностных и упругих свойств,
строения и состава пород, технологии горных работ и т.д. [I].
|
Типичная полость ГДЯ на карналлитовом пласте Вк
Закономерность увеличения интенсивности выброса соли и газа с возрастанием
горного давления строго не доказана. Начиная с некоторой глубины, характер
и интенсивность протекания процесса могут оказаться одинаковыми на разных
глубинах. Вместе с тем очевидно, что величина горного давления влияет на
накопление породой потенциальной энергии, необходимой для развязывания и
протекания выброса. Накопленная энергия породы будет тем больше, чем больше
упругость и газоносность породы. Соотношение прочности породы и накопленной
ею величины энергии и предопределяет возможность выброса, формирование
потенциально выбросоопасной зоны еще в нетронутом горными работами массиве.
Каким же образом происходит освобождение энергии, проявляющееся в саморазрушении
породы при внезапном выбросе? Предлагаемую гипотезу этого механизма строим путем
строгого логического обоснования.
Известные гипотезы говорят о трех-четырех стадиях протекания выброса [2,3] .
Процесс внезапного выброса, описанный Проскуряковым Н.М., как последовательное
разрушение одного слоя за другим [3] , не объясняет внезапную остановку процесса
разрушения (например, из-за повышенной прочности породы), незаполнение
образовавшейся при отрыве очередного слоя трещины газом или низкий перепад
давления газе перед очистным забоем и позади него, хотя именно это приводит
к остановке выброса. Полостей выброса со сферической гладкой поверхностью
слоя диаметром 1-3 м в тупиковой части не существует.
Еще в 1973 г. авторами данной статьи при участии Н.Ф. Красюка были изучены
полости нескольких внезапных выбросов и, в частности, характер трещиноватости
их стенок. Выяснено, что поверхности трещин, расположенные под углом 90° у
устья полости выброса, постепенно "разворачиваются" и в тупике полости
представляют собой касательные к контуру тупика (рис. 1.). В общем разворот
происходит почти на 90° и, что важно, имеется общая направленность трещин в
сторону тупика.
 |
Рис. 1. Изменение направления концентрических трещин от устья к тупику полости
выброса (вектор А - направление плоскостей концентрических трещин в сторону тупика)
Скорость протекания выброса очень высока. К моменту окончания разрушения
породы выбросоопасной зоны концентрическими трещинами каждая трещина является
каналом, по которому идет мощный поток газа из прилегающего массива (рис. 2).
 |
Рис. 2. Направление газовых потоков из концентрических трещин в полости выброса
Газ из области высокого давления (массива) устремляется в область низкого давления (полость) - к центру полости и ее тупику. Такое движение потока в аэродинамике рассматривается как движение потока текучего с "точечным стоком", и должно иметь вращательную форму. Вращение газового потока будет тем стабильнее и мощнее, чем больше выделяется газа, чем больше перепад давления и чем шире и глубже полость выброса.
Если учесть, что в момент образования концентрических трещин перепад давления газа может составлять несколько десятков атмосфер, а объем выделяющегося газа сотни и тысячи кубометров, то при определенных размерах выброса аэродинамический процесс в полости может приобрести характер смерча, разрушающего породу выбросоопасной зоны и способствующего дополнительному развитию концентрических трещин, измельчению породы, расширению размеров полости выброса.
Породно-газовый поток, выполняя одновременно роль пневмотранспорта и направляясь первоначально в тупик полости, приобретает затем вращательное движение, при этом происходит соударение и истирание кусков породы. Становится понятным, почему даже такие прочные породы, как песчаники, способны в процессе внезапного выброса разрушаться до песка и пылевидного состояния.
 |
Рис. 3. Формирование полостей выброса простой и сложной конфигурации вращающимся
газовым потоком
Если в процессе образования полости встретится участок с локальным высоким
скоплением газа, отличающийся по своему строению от первоначального участка,
то может начаться следующий выброс с другим направлением газового потока,
образующий полости сложной конфигурации (рис. 3). При достижении участка
массива с повышенной прочностью и пониженной газоносностью процесс выброса
затухает, чему способствует и нарушение вращения потока из-за отложения
разрушенной породы в горловине полости выброса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Полянина Г.Д.
Динамические явления и меры борьбы с ними //' Технология
подземной разработки калийных руд. - М.: Недра, 1977. -С. 239-259.
2. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к
внезапным выбросам угля, породы и газа. - М.: Недра, 1977. - 159 с.
3. Проскуряков Н.М. Внезапные выбросы породы и газа в калийных рудниках. -
М.: Недра, 1980. - 264 с.
Производитель морской соли "Ахиллес"
- ОАО "Сильвинит"
На главную страницу морской соли "Ахиллес"
