3. Явления, обусловленные действием горного давления

Обрушение - сдвижение горных пород с отделением от массива кусков, глыб, блоков и др., наступающее из-за ослабления сил сцепления между отдельными частями массива. Причиной обрушения может быть принудительное /посредством взрыва и др./ воздействие на массив, вызванное длительным влиянием естественных природных факторов /температура, вода, выветривание/ или кратковременным влиянием землетрясений, подземных толчков при горных и внезапных выбросах.

Высыпание наблюдается на крутых угольных пластах с малой механической прочностью при проведении горных работ. В горных выработках появляется незакрепленная поверхность угольного массива, через которую происходит высыпание /рис .74 /. Вначале отдаляется небольшое количество угля, а в дальнейшем, если процесс не остановить, он лавиной продвигается в глубину массива. Конфигурация пустот высыпания грушевидная или в вида вытянутого эллипса, часто с узкой горловиной, выходящей в выработку. Геологическими признаками угольных пластов, предрасположенных к высыпанию, являются падение /более 40-50°/, малая прочность угля на сжатие и растяжение, сильная нарушенносгь, наличие крепких и упругих песчаников во вмещающей толще. При повышенной газоносности угольного пласта высыпание переходит во внезапные выбросы угля и газа.

Рис.74

Отжим - выдавливание угля в массиве в сторону выработанного пространства, сопровождающееся его постепенным разрушением и отслаиванием. Происходит отжим под действием горного давления в краевой части пласта, находящегося в перенапряженном состоянии /рис.75/, и характеризуется мгновенным разряжением напряженного пласта или вмещающих пород, что может сопровождаться отбросом полезного ископаемого типа "горного выстрела". Отжим угля зависит как от условий залегания угольных пластов /прочная и легкопрогибающаяся кровля, прочная почва, хрупкий уголь, явный кливаж/, так и от условий их отработки /длина очистного забоя, способ управления кровлей, конструкция крепи и др./. Движение угля в целике отмечается уже в 10 м от забоя и возрастает при приближении к нему. Общее выдвижение массива угля в призабойное пространство обычно составляет 0,2-0,3 м и более.

Горные удары известны с ХУШ в. Они отмечаются на многих угольных рудных и соляных месторождениях. С этим явлением впервые столкнулись в 30-е гг. в Кизеловском бассейне. В настоящее время они случаются в Донбассе, Кузбассе, на Воркутинском, Сучанском и других месторождениях. Горные удары различны по масштабам - от стреляния горных пород и полезных ископаемых до грандиозных, разрушений горных выработок на площади 1-3 млн. м². По сейсмической энергии они подразделяются на слабые /менее 10 Дж, интенсивность до 2 баллов/, средние /10²-10⁴ Дж, интенсивность 2-3,5 балла/ и сильные /свыше 10⁴ Дж, интенсивность более 3,5 баллов/.

Горные удары возникают не сразу; их начальные признаки проявляются в виде стреляний и толчков в массиве, которые в дальнейшем перерастают в микроудары и собственно горные удары.

Стреляние заключается в отскакивании от напряженного пласта отдельных кусков, сопровождающемся резким звуком.

Рис. 75

Толчок или горный удар внутреннего действия /глубинный удар/, проявляется в разрушении пласта в глубине массива без выброса в горную выработку, сопровождается звуком, сотрясением массива, появлением пыли, осыпанием угля или породы со стенок выработки. Микроудар характеризуется незначительным разрушением и выбросом угля в горную выработку без повреждения крепи и машин, сопровождается резким звуком, образованием пыли и сотрясением массива, а на газоносных пластах - усилением газовыделения.

Горный удар - быстропротекающее разрушение массива угля /породы/, проявляющееся в виде значительного выброса в выработки с нарушением крепи, смещением и разрушением машин и оборудования, сопровождающееся резким звуком, образованием большого количества пыли, воздушной волной и сотрясением массива. Горный удар возникает в результате несоответствия скоростей нагружения пласта. Вследствие расширения сжатых боковых пород /переход потенциальной энергии, накопленной в массиве, в кинетическую/ происходит измельчение угля до пылеобразного состояния, его выдавливание и разрушение краевой части пласта.

Горные удары возникают при определенном сочетании геологических и горнотехнических факторов. Они чаще всего приурочены к разрывным нарушениям в угленосной толще и наблюдаются в пологозалегающих пластах пород и угля с простым однородным строением и изменчивой мощностью /от 0,6 м до десятков метров/ по простиранию и падению. Уголь крепок /сопротивление сжатию 5-25 МПа/ и хрупок /упругие деформации составляют на менее 80%/. Удароопасность возрастает при увеличении мощности пласта, повышении прочности пород непосредственной кровли /почвы/ и. глубины залегания /ниже 300 м/. Наиболее благоприятной для горного удара является непосредственная кровля, сложенная мощными /не менее 10 м/ песчаниками с пределом прочности на сжатие 100-250 МПа. Этому явлению способствуют ведение горных работ с оставлением целиков и встречными забоями, изрезанность пласта угля выработками, применение камерных и камерно-столбовых систем разработки, отработка сильно напряженных целиков.