и представления об их механизме. Условия возникновения внезапных выбросов крайне многообразны

Условия возникновения внезапных выбросов крайне многообразны. В качестве общих тенденций можно отметить, что опасность проявления внезапных выбросов, их частота и сила возрастают с увеличением глубины горных работ и давления газа, угла падения пород и мощности разрабатываемых пластов и залежей, а также при приближении горных работ к тектоническим нарушениям.

Сила внезапных выбросов в очистных выработках обычно бывает большей, чем в подготовительных. Но наибольшую силу имеют выбросы, происходящие при вскрытии выбросоопасных пластов или залежей шахтными стволами и квершлагами.

Отмечено, что внезапные выбросы с участием углекислого газа, как правило, превосходят по силе выбросы с участием метана. В то же время между давлением газа в пласте или слое породы и его опасностью по внезапным выбросам нет непосредственной связи. Так, угольные пласты с давлением газа 25—30 кгс/см² не давали внезапных выбросов, тогда как на пластах с давлением газа 2—3 кгс/см² выбросы происходили.

В подавляющем большинстве случаев развитие внезапных выбросов связано с непосредственным механическим воздействием на полезное ископаемое или породу: производством взрывных работ, воздействием на забой добычного механизма или инструмента. При этом с увеличением степени воздействия опасность выброса возрастает.

Обычно выбросы происходят через несколько секунд после динамического воздействия на забой. Однако случаются и “запоздалые” выбросы, происходящие через более длительные промежутки времени после динамического воздействия, от нескольких минут до нескольких часов. В отдельных случаях выбросы происходят и при отсутствии работ в забое или даже при длительной его остановке.

Относительно причин и вероятного механизма внезапных выбросов высказывались различные точки зрения. Крайние из них состоят в том, что одни исследователи приписывают главенствующую роль газовому фактору (давлению газов, заключенных в порах выбросоопасных пород), другие - горному давлению.

В результате обобщения обширных наблюдений за внезапными выбросами в различных горно-геологических условиях, а также проведения экспериментальных и теоретических исследований профессор В. В. Ходот выдвинул, обосновал и развил энергетическую теорию внезапных выбросов, получившую широкое признание специалистов.

Согласно этой теории внезапный выброс является следствием скачкообразного изменения напряженного состояния участка массива полезного ископаемого или вмещающей горной породы. Такое изменение может произойти в результате действия различных факторов:

- взрывной отбойки,

- сотрясательного взрывания,

- механического внедрения в массив рабочего органа,

- подхода выработки к тектоническому нарушению,

- вскрытия забоем выработки пласта или слоя, резко отличного по своим деформационным и прочностным характеристикам,

- динамической нагрузки в призабойной части массива в связи с обрушением зависших горных пород и пр.

Выброс начинается с частичного разрушения и растрескивания участка массива. Поскольку полезное ископаемое или порода насыщены газом, находящимся под давлением, из трещин, развивающихся при частичном разрушении, происходит быстрое выделение газа. Устремляясь в сторону пониженного давления и расширяясь, газ увеличивает разрушение участка массива и развитие трещин. В свою очередь, этот процесс способствует десорбции газа из макро- и микропор.

С точки зрения прогнозных оценок условий возникновения внезапных выбросов перспективной является теория выбросов, созданная профессором И. М. Петуховым и докт. физ.-мат. наук А. М. Линьковым. Согласно этой теории условия возникновения выброса определяются преимущественно силами, вызывающими рост трещин и отделение частиц от массива, независимо от энергии источников этих сил, а характер и последствия выброса — общим энергетическим балансом системы.

Процесс внезапного выброса связан как с действием горного давления, т. е. с переходом потенциальной упругой энергии сжатия горных пород, находящихся в условиях предельного напряженного состояния, в кинетическую энергию хрупкого разрушения, так и с дробящим и метательным действием расширяющихся газов, насыщавших под давлением разрушаемый участок массива.

Вместе с тем, как показал профессор А. Э. Петросян, на выбросоопасность влияет не только давление газа, но и количество свободного газа, находящегося под этим давлением.

Специальные исследования показали, что при внезапных выбросах прочных газонасыщенных песчаников в Донбассе основной их причиной являются большие тектонические напряжения, зарегистрированные непосредственными измерениями.

Сравнение динамических явлений разрушения участков массива — горных ударов и внезапных выбросов — показывает, что они имеют ряд общих черт - нахождение участка массива накануне разрушения в напряженном состоянии, близком к предельному; лавинообразный характер развития процесса разрушения; хрупкая форма разрушения горной породы при горном ударе и внезапном выбросе.

В то же время эти явления имеют и существенные различия. Характерно, что горные удары на угольных месторождениях приурочены к прочным углям, а внезапные выбросы—преимущественно к непрочным. Ширина зоны хрупкого разрушения при внезапных выбросах больше, чем при горных ударах. Этим обусловлен разрыв во времени между началом хрупкого разрушения участка массива и выбросом разрушенной массы в выработку, т е. значительно большая длительность внезапных выбросов по сравнению с горными ударами. При выбросе происходит значительно более интенсивный и далекий вынос измельченной массы, чем при ударе. Дальность отброса потока измельченного угля, взвешенного в газе, достигает сотен метров.

В то же время при горных ударах происходят более сильные повреждения выработок, чем при выбросах, поскольку разрушающие напряжения в первом случае более высоки. Об этом свидетельствует более высокий частотный спектр упругих колебаний массива при горных ударах, чем при внезапных выбросах.