Совершенствование разработки калийных месторождений

Рве. 2. Законы распределения геометрических параметров очистных камер, пройденных по пластам "Красный П" и В

В местах выступов кровли появляются растягивающие напряжения, которые увеличиваются по абсолютной величине во времени, что при­ водит к появлению трещин и уменьшению времени устойчивого со с -

Q ( ? 3 *

По результатам исследований построены усредненные (типичные) контуры очистных камер пластов "Красный П" и В (рис. 3 ), а также наиболее неблагоприятные с точки зрения их устойчивости (рис. 4 ). Для количественной оценки влияния отклонения фактического сечения камер, пройденных буровзрывным способом, от проектных на их устой­ чивость должен быть проведен численный эксперимент с применением ЭВМ. В решении соответствующих краевых задач механики горных пород должны быть учтены наиболее существенные физико-механические свой­ ства соляных пород и приведенные выше результаты.

УДК 622.831.327

И.В. Челышев, Г.Д. Полянина

К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ ВНЕЗАПНОГО ВЫБРОСА

соляной порода и газа

(Второе Соликамское рудоуправление, Пермский политехнический институт)

Многообразие взглядов на природу и механизм внезапных выбро­ сов угля и газа, песчаника и газа, соли и газа свидетельствует о том, что явление это недостаточно изучено и в конкретных условиях мохет проявляться нетрадиционно. Возможность проявления выбросов зависит от комплекса факторов: горного давления, газоносности и газового давления, прочностных и упругих свойств, строения и сос­ тава пород, технологии горных работ и т .д . [ I ] .

Закономерность увеличения интенсивности выброса соли и газа с возрастанием горного давления строго не доказана. Начиная с не­ которой глубины, характер и интенсивность протекания процесса мо­

гут оказаться одинаковыми на разных глубинах. Вместе с тем очевид­ но, что величина горного давления влияет на накопление породой по­ тенциальной энергии, необходимой для развязывания и протекания выброса. Накопленная энергия породы будет тем больше, чем больше упругость и газоносность породы. Соотношение прочности породы и накопленной ею величины энергии и предопределяет возможность выброса, формирование потенциально выбросоопасной зоны еще в нетронутом горными работами массиве.

Каким же образом происходит освобождение энергии, проявляюще­ еся в саморазрушении породы при внезапном выбросе? Предлагаемую гипотезу этого механизма строим путем строгого логического обос­

ся при отрыве очередного слоя трещины газом илинизкий перепад давления газа перед очистным забоем и позади него, хотя именно это приводит к остановке выброса. Полостей выброса со сферической глад­ кой поверхностью слоя диаметром 1-3 м в тупиковой части не сущест­ вует.

росов и, в частности, характер трещиноватости их стенок. Выяснено, что поверхности трещин, расположенные под углом 90° у устья полос­ ти выброса, постепенно "разворачиваются" и в тупике полости пред­ ставляют собой касательные к контуру тупика (рис. I ) . В общем раз­ ворот происходит почти на 90° и, что важно, имеется общая направ­ ленность трещин в сторону тупика.

горн& я. б ы р есб п х а .

Рис. 2. Направление газовых потоков из концентрических трещин в полости выброса

давления (массива) устремляется в область низкого давления (по­ лость) - к центру полости и ее тупику. Такое движение потока в аэродинамике рассматривается как движение потока текучего с "то -

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Полянина Г.Д. Динамические явления и меры борьбы с ними / / Технология подземной разработки калийных руд. - М.: Недра, 1977. -

С.239-259.

2.Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. - М.: Недра, 1977. - 159 с.

3.Проскуряков Н.М. Внезапные выбросы породы и газа в калий­ ных рудниках. - М.: Недра, I960. - 264 с .

УДК 622.401.652

Е.Г. Нвлимова, Г.Д. Полянина

ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ НА СОРБЦИОННУЮ ЕМКОСТЬ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

(Пермский политехнический институт)

Изучение сорбции газов калийными солями необходимо для понимания целого ряда процессов и явлений, происходящих в калийных шахтах. Способность калийных солей сорбировать вредные примеси,при­ сутствующие в атмосфере выработок, отмечена в работах Г 1 - 5 ] . Авторы работы [ 6 ] полагают, что поглощение газов сводится к адсорб­ ции токсичных газов на поверхности солей, сопровождающейся химичес­

ким взаимодействием. Роль паров воды, содержащихся в породе, практи­ чески игнорируется.

В работе [ 7 ] приведены результату ряде экспериментов по ад­ сорбции оксидов азота калийными солями непосредственно в руднике. Показано, что увеличение влажности рудничного воздуха приводит к возрастанию скорости адсорбции. Вопрос о природе наблюдаемых явле­ ний в работе не обсуждается.

Авторами данной статьи процесс поглощения газов породами представляется как их абсорбция межкристальным рассолом, чем как адсорбция на поверхности солей, т .е . предполагается, что молекулы токсичных газов растворяются в пленках воды (точнее в растворах солейрапе), имеющихся в большом количестве на поверхности и в объ­

что однозначно свидетельствует о термодинамической невозможности протекания реакции ( I ) . При этом следует учитывать, что сернистая кислота на несколько порядков сильнее, чем, например, азотистая

на выходе из детектора теплопроводности (ДТП) 13 , устанавливается

через систему байпасов может напрямик направляться в ДТП, минуя вбсорбер или испаритель. Продувку всех линий системы заканчивали, когда перо потенциометра КСП-4 выходило на стабильную "нулевую" линию. После чего поворотом крана а гелий пускали через испаритель, соединенный с водяным термостатом. Влажность породы задавали, варь­ ируя влажность гелия, подаваемого в абсорбер. После насыщения соли влагой поворотом четырехходового крана 10 импульсами дозировали ис­ следуемый газ в абсорбер с солью / / .

К настоящему времени на установке по изучению сорбционной спо­ собности калийных солей проведен ряд экспериментов. В первую оче­ редь изучалась сорбция воды, т .е . снимались кривые зависимости кон­ центрации воды на выходе из адсорбера от времени. Условия экспери­ мента были следующими: скорость газового потока 2 л/ч, диаметр аб­ сорбера 5 мм, длина слоя соли 430 мм, зернение образца 0 ,5 -0 ,7 мм, температура 20°С. Насыщение газа-носителя влагой осуществлялось пу­ тем барботажа через воду, благодаря чему достигалась относительная влажность, близкая к I00JS.

Типичная выходная кривая приведена на рис. 2. Важной и четко воспроизводимой особенностью этих кривых является наличие двух го -

об образовании рассолов при увлакРис. 2. Зависимость концентра-

по данным динамического эксперимента выявила их крайне низкие зна­ чения (0 ,2 -0 ,3 $ ). Такая влажность достигается в условиях эксперимен­ та в течение четырех часов, после чего разность концентраций влаги до и после абсорбера становится недоступной для экспериментального определения, т .е . наступает полный проскок по воде. Насыщение вла­ гой того же образца в статике в течение 10 суток дает прирост по массе до 1Ъ%. Очевидно, что абсорбция воды протекает во внутридиффузионном режиме (сравнительно быстро заполняется внешняя поверх­ ность, но медленно идет диффузия адсорбированных молекул вглубь). Данный вывод хорошо согласуется с результатами о распределении влаги в стенках выработок, представленньми в работе С83 . Следо­ вательно, одним из критериев, определяющих пригодность пластов для нейтрализации (поглощения) растворимых газов, является их влагопроницаемость.

Проникновение влаги от стенки выработки в толщу породы яв­ ляется при поглощении влаги лимитирующим этапом. Скорость этого процесса можно оценить, изучая распределение влаги по глубине мас­ сива породы в различное время после проходки данного участка выра­ боток. Можно предположить, что влага в старых выработках проникает дальше и ее будет больше на данной глубине, чем в новых выработках. Аналогично должна распределяться и концентрация.поглощенных техно­ генных и природных гвзов.

В связи с тем, что влажность соли в ходе динамического экспе­ римента оказалась на порядок ниже ожидаемой (по литературным дан­ ным 2-3/£ и более Г10 3 ), для определения характера взаимодействия