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"

На гл. страницу персонального сайта Saltera

Пишите мне - Saltery И.В.


Hosted by uCoz