Горные удары. Прогноз степени удароопасности в горных выработках по напряженному состоянию массива и физико-механическим свойствам пород.

Горный ударпредставляет собой явление хрупкого разрушения предельно напряжённого участка массива, при котором происходят интенсивное дробление, измельчение и выброс породы или разрабатываемого полезного ископаемого в выработку, нарушение крепи и др. Он сопровождается сейсмическими колебаниями, резким звуком, воздушной волной и образованием пыли. Обычно ему предшествует усиление давления на крепь и целики, а после удара усиливается горное давление на смежных участках. Иногда горным ударам сопутствует вспучивание почвы и выдавливание пород в выработку.

Прогноз динамических проявлений горного давления осуществляется на стадии разведки и проектирования горного объекта и на стадии его строительства и эксплуатации. На первой стадии прогноз носит предварительный характер.

На стадии разведки и проектирования осуществляется: оценка физических свойств пород путем испытания кернов (выявление пород, потенциально склонных к горным ударам, следующим закону Гука);

изучение геологического строения толщи пород на наличие в кровле и почве мощных прочных пород;

сравнение условий разработки с действующими руд пиками (метод, аналогии);

- оценка глубин, опасных по возникновению горных ударов по критериям ожидаемых напряжений и прочности пород.

На стадии строительства и эксплуатации дополнительно проводятся:

а) регистрация хрупких микроразрушений в напряженных приконтурных массивах, проявляющихся в виде стреляний, толчков и слабых горных ударов (формально землетрясений - аналогия);

б) регистрация изменения сейсмоакустической активности массива (геофоны, число звуковых импульсов);

в) выход штыба при бурении до 10 раз;

г) регистрация варьирования сейсмоакустической активности.

В сложившейся научной и производственной практике прогноза и профилактики горных ударов и внезапных выбро­сов пород и газа различают два вида мер: региональные и локальные. Региональные меры производятся для выделения удароопасных зон в пределах шахтных полей. Локальные меры производятся для оценки степени удароопасности выделенных потенциально опасных зон и участков массива горных пород и оценки эффективности мер предотвращения горных ударов.

Региональный прогноз горных ударов и внезапных выбросов пород и газа предусматривает создание сети сейсмиче­ских пунктов, связанных в единую систему (сейсмостанцию), которая позволяет выявлять в пределах шахтного поля зоны, опасные по горным ударам на основе непрерывной регистра­ции параметров сейсмической активности.

Региональный прогноз включает:

регистрацию количества сейсмических явлений, их координат и сейсмической энергии;

составление карт сейсмической активности, совме­щенных с планами горных работ;

- определение зон, опасных по горным ударам и знезапным выбросам.

Методы регионального прогноза:

наблюдения за изменением напряженного состояния массива горных порол:

наблюдения за изменением величин деформаций и смещений;

3) расчеты напряженного состояния и удароопасности. Средства проведения регионального прогноза:

а) автоматизированные сейсмические станции для постоянного контроля и фиксирования сейсмических событий;

б) станции наблюдения за деформациями, в том числе станции глубинных реперов;

в) геофизическое оборудование для изучения состояния массива горных пород в пределах шахтного поля;

г) математический аппарат для расчета напряженного состояния и оценки удароопасности.

Региональный прогноз осуществляется службой прогноза горных ударов на действующем предприятии с участием научной организации, ведущей исследования на данном предприятии. На стадии разведки и проектирования разработки месторождения все работы по региональному прогнозу выполняются научными организациями.

Локальный прогноз горных ударов и внезапных выбросов пород и газа осуществляется с применением комплекса методов:

Визуальные наблюдения за разрушением выработок. Проводятся с целью выявления участков с повышенными напряжениями и определения направления действия максимальных напряжений в массиве. При этом фиксируется пространственная ориентировка трещин, разрушений и от­слоений на контурах выработок и в скважинах. Ориентировочные величины напряжений оцениваются по значениям предела прочности пород на одноосное сжатие.

 

#