Методы прогноза удароопасности и выбросоопасности на различных стадиях освоения месторождений.

На стадии разведки месторождения или инженерно-геологических изысканий получают исходные данные для выполнения регионального прогноза удароопасности и выбросоопасности.

При этом способность горных пород к накоплению упругой энергии оцененивают посредством испытаний механических свойств пород с использованием буровых кернов геологоразведочных скважин.

В частности, для пород, потенциально склонных к горным ударам, зависимости «нагрузка—деформация» близки к прямолинейным, т. е. деформирование пород соответствует закону Гука в интервале нагружения образцов, практически, вплоть до их разрушения.

Детально исследуется структура массива пород, степень распространения и параметры тектонических нарушений, раздробленных и перемятых зон, пликативных нарушений, пережимов, раздувов и выклиниваний, а также изменение относительной мощности и механических характеристик отдельных пачек пород. Выявляются наличие в массиве прочных слоев или пластов пород, способных зависать над очистным пространством, создавая высокие концентрации напряжений вблизи забоя.

Изучаются коллекторские свойства массива, устанавливаются показатели газоносности, газонасыщенности пород, величины давлений в них газов. Внезапные выбросы в угольных пластах могут происходить при минимальном давлении газа 2—3 кгс/см². Если давление газа достигает 10—15 кгс/см², выбросы обычно сопровождаются заполнением выработок газом, в подготовительных выработках происходит уплотнение выброшенных пород.

Большое внимание уделяется анализу гидрогеологических условий. С увеличением содержания влаги в породе выбросоопасность снижается, поскольку, в первую очередь, возрастает способность породы к пластическим деформациям и снижается способность к хрупкому разрушению.

По результатам анализа керна геологоразведочных скважин делают первые выводы и о характере напряжённого состояния массива. В частности, разрушение керна на диски (дискование) или ориентированные разрушения контуров сечений скважин указывает на наличие повышенных напряжений позволяет судить о направлении их действия в массиве пород.

В тех случаях, когда разведку или инженерно-геологические изыскания ведут с проходкой не только скважин, но и горных выработок, следует выполнять измерения тензора напряжений в натурных условиях, а также определения свойств пород с учётом низких порядков структурных неоднородностей.

Оценка удароопасности пород на стадии разведки и изысканий носит обычно предварительный характер и уточняется на стадии строительства или эксплуатации объекта, при проходке выработок и ведении добычных работ для целей локального прогноза состояния конкретных участков массива.

При этом объективными признаками удароопасности и выбросоопасности, предвестниками горных ударови выбросов являются:

* интенсивное разделение породных кернов на диски (при керновом бурении опережающих прогнозных скважин);

* изменение крупности штыба при бурении шпуров и скважин (в перенапряженных участках увеличивается до 10 раз и более с возрастанием крупности);

* возрастание коэффициента использования шпуров до единицы и даже более;

* увеличение дальности отброса от забоя и степени измельчения пород при взрывании;

* изменение блеска угля;

* образование облачка пыли у забоя;

* похолодание воздуха у забоя;

* усиление газовыделения;

* появление чешуйчатости пород и отделение от забоя вкрест наслоению пород тонких породных пластин (толщиной от нескольких миллиметров до 1—2 см),

* стреляния, толчки на буровой инструмент и зажатие штанг, слабые горные удары, сопутствующие производственным процессам (бурению и взрыванию шпуров и скважин, работе врубовых машин, комбайнов и т. п.).

Предвестником горных ударов и других динамических проявлений, причем наиболее изученным, является изменение сейсмоакустической активности массива, т е. изменение числа естественных сейсмоакустических (преимущественно звуковых) импульсов в массиве горных пород, связанных с микроразрушениями под влиянием возрастающих напряжений в соответствующих частях массива. На регистрации и анализе этих импульсов основаны сейсмоакустические методы прогноза горных ударов и выбросов.

Для регистрации и прогноза горных ударов применяют также сейсмические методы.

В случае горного удара сейсмические наблюдения позволяют определить координаты и глубину гипоцентра, т. е. очага горного удара, оценить количество сейсмической энергии, установить частотный спектр, длительность, амплитуду и другие параметры возникших сейсмических колебаний.