Разработка способа повышения эффективности проведения горных выработок по выбросоопасным песчаникам (на примере Красноармейского района Донбасса)

• Автор: Большинский, Игорь Матвеевич
• Шифр специальности: 05.15.02, 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ . II

3. ИЗУЧЕНИЕ ПЕСЧАНИКОВ КРАСНОАРМЕЙСКОГО РАЙОНА ДОНБАССА. .

3.1. Общие положения.

3.2. Горногеологические условия залегания песчаников Красноармейского района .

3.3. Петрографические характеристики и минеральный состав песчаников

3.4. Предел прочности песчаников при растяжении

3.4.1. Планирование эксперимента .

3.4.2. Определение предела прочности при растяжении

3.5. Изучение естественной влажности песчаников

3.5.1. Определение степени увлажненности песчаников
3.5.2. Химический состав влаги в горных породах. .
Выводы
4. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫЕРОСООПАСНОСТИ ПЕСЧАНИКОВ
4.1. Общие положения.
4.2. Анализ влияния влажности на выбросоопасность песчаников .
4.2.1. Влияние влажности на источники накопления
потенциальной энергии в массиве горных пород
4.2.2. Влияние влажности на условия реализации потенциальной энергии в массиве горных пород
4.2.3. Исследование влияния влажности на процесс разделения кернов на диски
4.3, Выбор показателей выбросоопасности песчаников . .
4.3.1. Коэффициент неупругого сопротивления и модуль деформируемости
4.3.2. Коэффициент затухания упругих колебаний . .
4.3.3. Коэффициенты хрупкости
Выводы.
5. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ
ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПО ВЫБРОСООПАСНЫМ ПЕСЧАНИКАМНО
5.1. Общие положения.ПО
5.2. Исследование влияния влажности на показатели выбросоопасности песчаниковIII
5.2.1. Влияние влажности на прочностные свойства песчаниковIII
5.2.2. Влияние влажности на коэффициент неупругого сопротивления и модуль деформируемости . .
5.2.3. Влияние влажности на склонность пород к хрупкому разрушению
5.2.4. Исследование влияния влажности на коэффициент затухания упругих колебаний
5.2.5. Виды связи влаги в твердом веществе и способы ее определения.
5.2.6. Определение критических значений показателей выбросоопасности .
5.2.7. Методы определения выбросоопасности песча
ников.
Выводы
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПО ВЫБРОСООПАСНЫМ ПЕСЧАНИКАМ
6.1. Экспериментальная проверка способа повышения эффективности проведения горных выработок .
6.2. Экономическая оценка способа повышения эсгфектшв
ности проведения горных выработок
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


На первом этапе происходит воздействие взрыва на массив, на втором -развитие деформаций и разгрузка массива. На первом этапе у забоя вновь образовавшейся выработки происходит разрушение пород и отделение части массива, при котором разрушенные частицы приобретают некоторые скорости вследствие взрывного импульса. На первой стадии перемещения у забоя выработки образуется зона растягивающих напряжений, за которой следует зона сжимающих напряжений, затем, на второй стадии, у забоя образуется область сжатия, а за ней - область растяжений. Физико-механические свойства пород и напряженное состояние определяют величину и характер деформирования и разрушения массива. Чем меньше порода обладает упругиг/и свойствами, тем меньше вероятность хрупкого динамического ее разрушения. Выброс породы может произойти лишь в том случае, если величина динамических или статических напряжений больше или равна пределу на разрыв или сжатие в рассмотренных зонах. Разрушение породы происходит в результате совместного действия нормальных и касательных напряжений, первые из которых приводят к отрыву, а вторые - к скалыванию породы в виде пластинок. Роль газа сводится к отрыву и перемещению частиц породы. Затухание выброса происходит в том случае, когда образовавшаяся полость выброса примет наиболее устойчивую форму, каковой в равнокомпонентном поле напряжений является сфера, а в неравнокомпонентном - эллипсоид вращения [] . И.М. Возникает новая обнаженная поверхность и процесс многократно повторяется - вглубь массива распространяется фронт дробления, а по выработке движется расширяющийся газ и оторвавшиеся частицы. Некоторые участки, обогнутые волной дробления, разрушаются под действием горного давления или сил тяжести, что также приводит к обнажению поверхностей, на которых возникают волны дробления. Большая энергия расширяющегося газа и его малая вязкость позволяют ему и оторвавшимся частицам распространяться по выработке на большие расстояния. Остановка волны разрушения и окончание выброса может происходить в силу возникновения подпора со стороны разрушенного материала, образования достаточно устойчивой формы полости, вхождения волны дробления в зоны, где ее распространение затруднено, повышения давления за фронтом волны и его медленного падения [ , ] . М.И. Большинский считает, что разрушение горных пород во время выбросов происходит вследствие изменения вида напряженного состояния призабойной части пласта при отторжении части массива (выемки его). Разрушение происходит под воздействием растягивающих напряжений призабойной части массива, возникающих при переходе из объемного напряженного состояния в одно-или двухосное, и свободного газа, находящегося в трещиннопоровом пространстве, в сторону обнаженной поверхности. Величина деформаций растяжения зависит от величины напряжений, газоносности массива, скорости изменения напряженно-деформированного состояния горных пород, их физико-механических свойств. Разрушение породного массива при выбросе происходит вследствие роста трещин, расположенных преимущественно параллельно обнаженной поверхности, и представляет собой процесс хрупкого послойного самоподдерживающегося разрушения []. После раскрытия трещин и поступления в них газа дальнейший рост трещин происходит вследствие совокупной реализации энергии упругого деформирования массива и энергии свободного газа []. Исходя из этих положений была разработана единая теория выбросов угля, породы и газа. Несмотря на имеющиеся некоторые различия в объяснении природы и механизма выбросов породы, в целом можно считать,что разработанная единая теория выбросов угля, породы и газа позволяет решать практические задачи прогнозирования и борьбы с выбросами породы и газа. Исходя из сформировавшихся представлений о природе и механизме выбросов породы и газа, разрабатывались способы борьбы с выбросами, эффективность которых постоянно повышалась по мере углубления изученности проблемы. Создание способов борьбы с выбросами породы и газа велось по двум направлениям: разработка способов предотвращения и способов локализации выбросов.