5.4.4 Газодинамические явления – быстрое разрушение газоносных пластов углей и пород призабойной части выработок с выделением газа и выбросом горной массы.

Горные породы содержат – метан, углекислый газ, азот, водород, окись углерода, сероводород и инертные газы.

Газовыделения: обыкновенное – медленно и непрерывно из трещин и пор; суфлярное – местное выделение газа из трещин с дебитом болем 1м³/мин на участке до 20м и внезапное – местное интенсивное выделение больших количеств газа в короткий промежуток времени с разрушением призабойной части угольного пласта (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6 – Схема внезапного выброса угля и газа из забоя в подготовительную выработку

При этом в горную выработку выносится н – н100 тыс.т угля на расстояние до 40-500 м и от н10-100тыс. м³ газа.

Внезапные выбросы угля и газа происходят на глубинах более 250 м, на пластах 0,5-2,5м, с глубиной частота и сила их возрастает. Установлена также неравномерность в распределении газов в угленосной толще. Выделяются (сверху вниз): зона газового выветривания, зона азотно-углекислых газов и углекисло-азотных газов (практически не содержат метана), зоны метаново-азотные и азотно-метановые (с газообильностью выработок 2-3 м³/т с.д., иногда 10-15 м³/т с.д.). Ниже располагается зона метановых газов. Газовые шахты разделяются по метану на 4 категории (таблица 5.2).

Предупредительные признаки внезапных выбросов угля и газа - выжимание угля и породы из забоя, повышенное горное давление, удары и треск, шелушение забоя, появление пылевого облака и усиленное газовыделение.

Таблица 5.2

Категория по газу (метану)	Количество метана м3/т с.д. Угля
I II III Сверхкатегорийная	До 5 От 5 до 10 От 10 до 15 Более 15 м3, а также шахты, разрабатывающие пласты, опасные по выбросам и суфлярам

Внезапные выбросы газа и угля зависят от степени газоносности углей и пород, давления газа, мощности угольных пластов, марки углей (ПЖ, К, ОС и Т, реже А и Г), необводненности пород.

Относительная газообильность – объем выделяющегося газа в горные выработки в единицу времени, отнесенный к одной тонне среднесуточной добычи угля (м³/т с.д.).

Предупреждение развития газодинамических явлений - дегазация скважинами, опережающая отработка защитных пластов; нагнетание воды в пласт; столбовая система разработки, полное обрушение на пологих пластах и полная закладку на крутых; гидровымывание опережающих полостей и щелей, применение опережающей крепи.

Обрушение пород – сдвижение с вывалом в выработку пород. Обрушение бывает принудительным (взрыв) или долговременным - действием подземных вод, температуры, выветривания, из-за толчков, вызванных горными ударами, внезапными выбросами угля и газа, пород.

Непосредственная кровля – слой (-и) небольшой мощности, залегающие в кровле выработок на пласте угля, обрушаются, если убрать крепление.

Ложная кровля – слои непосредственной кровли, обрушаются сразу после выемки угля. (0,6-1,0м, аргиллиты).

Основная кровля – слои над непосредственной кровлей или на слое угля, обрушается после большой их подработке.

где 1 – основная кровля;

2 – непосредственная кровля;

3 – ложная кровля;

4 – угольный пласт;

5 – выработанное пространство;

6 – пути движения подземных вод

Рисунок 5 7 – Осадка и зависание основной кровли (по Б.В. Смирнову)

Обрушение кровли может произойти из-за их нарушенности трещинами. На устойчивость пород влияет угол встречи линии простирания трещин и линии забоя (должен превышать 10-15 %).

Устойчивость кровли определяется структурой и физико-механическими свойствами пород, величиной возникающих в них напряжений.

Выделяют породы весьма устойчивые – допускают большие площади обнажения без крепления; устойчивые – допускают значительные обнажения (12м²) и требуют локальное крепление; средней устойчивости - допускают кратковременное обнажение на большой площади (6-12м²) без поддержания вслед за выемкой; неустойчивые породы – допускают небольшие обнажения (6м²) и требуют крепления сразу за выемкой; весьма неустойчивые – не допускают обнажение без крепления.

5.4.5 Вывалы пород – их выпадение из кровли выработок при наличии зон дробления, слоистости, трещиноватости с образованием в кровле куполообразных пустот высотой 0,5-0,6м.

где а – при сочетании трещин;

б – при сочетании трещин, поверхности слоистости и других

поверхностей и зон ослабления. Тонкие линии – трещины, поверхности слоистости

Рисунок 5.8 – Формирование горного давления при образовании

вывалов в скальных и полускальных породах

5.4.6 Разуплотнение и расслаивание горных пород

Трещины разуплотнения образуются параллельно обнаженной поверхности пород по контуру выработок. Разуплотнение сопровождается расслаиванием, оползанием, обрушением, осыпанием.

Пластовые отдельности могут обрушаться или зависать на расстоянии до 3-4 м от забоя.

5.4.7 Выдавливание (пучение) пород - их смещении в направлении действия силы тяжести.

Пучение почвы пласта - подъем пород почвы после выемки, сопровождается деформацией горных выработок и разрушение крепей. Наблюдается во влажных глинистых породах, в зонах разломов.

По склонности к пучению выделяют породы: 1) весьма устойчивые; 2) устойчивые – пучение за 3 года 0,1 м; 3) относительно устойчивые – 0,3-0,5 м; 4) неустойчивые – 0,5-1,0 м; 5) весьма неустойчивые – более 1,0 м.

На глубинах 600-700 м пучение происходит всегда. Отжим угля и пород в выработанное пространство характерен для глинистых пород и углей.

6 ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ В УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНАХ

Подземная разработка нарушает поверхность, истощает запасы подземных вод, загрязняет атмосферу газами, пылью, загрязняет водоёмы.

Предупредительные – меры по созданию условий для сохранения природного равновесия; активные – действия по предупреждению загрязнения окружающей среды.

Мероприятия по охране подземных вод - предотвращение проникновения загрязняющих веществ в горизонты подземных вод и их дальнейшего распространения благодаря: осуществлению технических и технологических мер многократного использования воды в технологическом цикле, утилизации отходов, разработки эффективных методов очистки и образования отходов, предотвращение проникновения сточных вод с поверхности Земли в подземные воды, уменьшение промышленных выбросов в атмосферу и водные объекты; соблюдение требований к порядку проведения разведки месторождений подземных вод, проектированию, строительству и эксплуатации водозаборных сооружений.

Профилактические меры: контроль за уровнем загрязнения подземных вод, соблюдение зон санитарной охраны участка водозабора; оценка воздействия проектируемого объекта на подземные воды и окружающую среду, создание сети скважин для контроля состояния подземных вод.

Причины изменения окружающей среды - геомеханические, гидрогеологические, физико-механические и термические.

Гидрогеологические - дренирующее воздействие горных работ на массив пород и его деформации.

При плавном сдвижении пород образуются мульды проседания земной поверхности на больших площадях с глубиной распространения до горизонтов очистных работ, что влечет подтопление этих участков, обрушения, обвалы, оползни, разрушают наземные объекты и подземные коммуникации.

В зону сдвижения вовлекаются водоносные горизонты, дренаж которых горными выработками приводит к истощению водных ресурсов, может сопровождаться эндогенными пожарами, что влечет за собой провалы поверхности, загрязнение атмосферы вредными продуктами горения.

Предприятиями горнодобывающей промышленности выносят в атмосферу пыль, окись углерода, сероводород, окислы азота и серы, водовод, происходит накопление в почве и водоемах металлов и минералов.

Громадные депрессионные воронки снижают уровень подземных вод более 50-100 м.

Водоотливные установки шахт Донбасса ежегодно откачивают на поверхность более 800 млн. м³ шахтных вод, которые нуждаются в механической и химической очистке.