Состав атмосферного и шахтного воздуха

Шахтный воздух состоит из трех составных частей: атмосферного воздуха (азот 78,07%, кислород 20,95% , аргон 0,94% , углекислый газ 0,04%); смеси азота и углекислого газа, большей, чем в атмосферном воздухе и активных газов, выделяющихся из пород и ПИ.

Согласно Правилам Безопасности, кислорода должно быть не менее 20%, углекислого газа не более 0,5%.

Рудничный газ

Рудничный газ - это метан, не имеет цвета, запаха и вкуса, горюч и взрывоопасен.

При концентрации 5% сгорает голубым пламенем; при концентрации 5-16% взрывается; наибольшая сила взрыва при 9,5% метана; при концентрации более 16% метан не горит и не взрывается из-за недостатка кислорода. Температура при взрыве – 2150-2650 ⁰С. Возникает воздушная волна, движущаяся с большой скоростью и производящая большие разрушения.

В соответствии с ПБ недопустимо: более 1% метана в исходящей струе из очистной или тупиковой выработки, камеры, выемочного участка

Лекция 7 Динамические проявления горного давления

1. Природа и классификация динамических явлений

Динамические явления влияют на выбор технологических решений при вскрытии, подготовке и разработке месторождений. Отличительная особенность динамических явлений – быстротечность и часто большой объем разрушения части горного массива с катастрофическими последствиями.

Горный удар – мгновенное хрупкое разрушение целика или краевой части массива, находящихся в предельном напряженном состоянии. Сопровождается выбросом породы, резким звуком, сотрясением массива в радиусе от сотен метров до десятков километров, образованием большого количества пыли и воздушной волной.

В мире горные удары известны более 200 лет. В нашей стране первые горные удары произошли в 40-е на угольных и в 60-е – на рудных месторождениях. Усилиями ученых и производственников количество горных ударов сократилось с 80 до 3-5 в год, но считать проблему полностью понятной и решенной пока нет оснований.

Горные удары и техногенные землетрясения случаются во многих крупных горнопромышленных районах мира: США, Канаде, Индии, Германии, Чехии, Польше, ЮАР. При изучении причин возникновения горных ударов большинство исследователей исходят из анализа энергетического баланса. Это стало возможным после многочисленных лабораторных исследований свойств горных пород на так называемых жестких прессах. Ранее считалось, что способностью разрушаться хрупко, в форме горного удара, обладают только определенные виды углей, руд и пород. Испытания на жестких прессах производят разрушение этих «удароопасных» пород в вязком управляемом режиме без признаков динамических явлений, а это убеждает, что характер разрушения зависит не только от свойств разрушающихся пород, но и от энергетического баланса при разрушении.

С энергетических позиций горный удар представляется следующим образом.

Пример удароопасной ситуации представлен на рис.1. Пласт угля зажат между породами кровли и почвы. Краевая часть пласта является удароопасным элементом (УЭ) массива. Этот элемент примыкает к груди забоя очистной или подготовительной выработки и граничит с одной стороны с выработанным пространством.

Р_сж

(вертикальная гравитацион-

ная сила)

кровля (ОП)

выработанное

пространство Р_сдв пласт (ОП)

(горизонтальная тек-

тоническая сила)

почва (ОП)

Р_сж удароопасный

элемент (УЭ)

Под действием силы Р_сж удароопасный элемент (УЭ) может быть разрушен, под действием силы Р_сдв УЭ может быть перемещен (подвинут) в сторону выработанного пространства. Разрушение, перемещение или одновременно разрушение и перемещение (подвижка) УЭ могут происходить в так называемых жестком или мягком режимах разрушения-подвижки. Жесткий или мягкий режим определяет характер энергообмена при разрушении-подвижке: в жестком режиме разрушение и подвижка имеют вязкий характер и энергообмен происходит без динамических эффектов, в мягком режиме характер энергообмена хрупкий и разрушение-подвижка происходят с динамическими эффектами.