Предотвращение горных ударов и выбросов

Борьба с горными ударами и выбросами осуществляется в направле­нии снижения напряженного состояния приконтурного массива путем управления горным давлением и изменения свойств горных пород и пере­вода их в потенциально неудароопасное состояние. При этом можно выде­лить следующие основные методы.

Технологические методы состоят в выборе таких параметров разра­ботки месторождений, которые в максимальной степени нейтрализуют опасные последствия горного давления. К ним можно отнести: примене­ние специальных систем и порядка разработки, не допускающих значи­тельную концентрацию напряжений; максимально возможное уменьшение площади обнажений горных пород; учет тектонических нарушений и зон опорного давления соседних выработок; использование специальных форм сечения выработок и др.

Камуфлетное взрывание представляет собой взрывание заряда внут­реннего действия без выброса породы. При этом в массиве образуется зона трещиноватости, параметры которой определяются конструкцией и вели­чиной камуфлетного заряда. Вследствие развития трещин значительно уменьшается прочность и упругость массива, что, в общем случае, благо­приятствует процессам разработки пород. Чаще всего камуфлетное взры­вание используется для снятия напряжений при борьбе с горными ударами и выбросами. В этом случае накопленная массивом упругая энергия расходуется на смыкание образовавшихся трещин, т.е. на необратимую пла­стическую деформацию, тем самым предотвращая последующий горный удар.

Для предотвращения горного удара в момент взрыва инициация заря­да в шпурах или скважинах производится с определенным замедлением последовательно от шпура к шпуру. Образование зоны трещиноватости может неблагоприятно сказаться на последующей устойчивости пород на контуре горной выработки. Поэтому целесообразно камуфлетные скважи­ны располагать в один ряд (горизонтальный или вертикальный) с тем, чтобы образующаяся зона трещиноватости не выходила за проектный контур горной выработки.

Организация разгрузочной щели производится в забое или стенках горной выработки путем резания пород или бурения ряда скважин без ос­тавления целиков между ними. Образующаяся щель дает возможность горному массиву деформироваться в сторону ее смыкания, что уменьшает накопленную в массиве упругую энергию (разгружает массив) и, следова­тельно, снижает напряженное состояние массива в зоне разгрузки.

Увлажнение горных пород путем предварительного нагнетания воды в удароопасный массив. Жидкость, проникая в трещины, оказывает рас­клинивающий эффект, способствуя их дальнейшему развитию. Однако пе­ренапряженный удароопасный массив, как правило, не имеет открытых трещин, и проникновение воды в него практически невозможно. В этом случае используют гидроразрыв пород по контактам пластов за счет очень высокого давления нагнетания. Применение данного метода возможно только в слоистом массиве, например, на контакте угольного пласта и вмещающих пород.

Использование поверхностно-активных веществ. Благодаря высо­кой проникающей способности молекул ПАВ увлажнение массива проис­ходит достаточно эффективно. При этом развитие трещиноватости и уве­личение общей нарушенности массива под действием ПАВ существенно (в 2-3 раза) активизирует процессы ползучести горных пород. В пересчете на процесс релаксации, т.е. процесс уменьшения напряжений во времени при постоянной деформации, это эквивалентно снижению напряжений в приконтурном массиве в 1,5-2 раза. При этом пик напряжений смещается вглубь массива и не может участвовать в формировании горных ударов или выбросов. Кроме того, изменяется само состояние горных пород. За счет увеличения их пластичности заметно снижается доля упругих деформаций и горная порода переходит в неудароопасное состояние.

Для предотвращения внезапных выбросов угля и газа, кроме указан­ных методов, используют ряд мероприятий, направленных на дегазацию угольного пласта. К ним относятся: бурение передовой дегазационной скважины; термическая обработка угольного пласта, повышающая его способность адсорбировать (связывать) молекулы метана; использование специальных бактерий, активно пожирающих метан, и др.