4. Горный удар. Механизм горного удара. Локальные и региональные меры борьбы с горными ударами.

Горный удар - мгновенное хрупкое разрушение целика или лриконтурной части выработки, проявляющееся в виде выброса руды (породы) в подземные выработки с нарушением крепи, смещением машин, механизмов, оборудования и вызывающее нарушение технологического процесса. Горный удар сопровождается резким звуком, сотрясением массива, образованием пыли и воздушной волной.

Горные удары локального происхождения разделяются на микроудары и горные удары, им предшествуют стреляние, динамическое заколообразование и шелушение на контуре выработок и в целиках. Эти горные удары представляют собой процесс хрупкого разрушения (трещинообразования) в локальной области приконтурного массива пород или в целике.

Причинами их являются высокая концентрация напряжений вследствие действия естественных напряжений в массиве пород, влияния геологических неоднородностей, очистных пространств или сближенных горных выработок, а также динамических напряжений от сейсмической волны взрывов или горно-тектонических ударов и техногенных землетрясений.

Микроудар – мгновенное хрупкое разрушение целика или части массива горных пород с выбросом породы в горные выработки без нарушения технологического процесса. Сопровождается звуком и сотрясением массива с образованием пыли.

Горный удар – мгновенное хрупкое разрушение целика или приконтурной части выработки, проявляющееся в виде выброса руды (породы) в подземные выработки с нарушением крепи, смещением машин, механизмов, оборудования и вызывающее нарушение технологического процесса. Горный удар сопровождается резким звуком, сотрясением массива, образованием пыли и воздушной волной.

Сопутствующими признаками удароопасности являются стреляние, динамическое заколообразование и шелушение пород.

а) Стреляние пород – отскакивание с поверхности обнажения массива пластин пород различных размеров со звуком, напоминающим выстрел.

б) Динамическое заколообразование – явление аналогичное стрелянию пород, но с постепенным прорастанием трещин. Образование и отделение заколов происходит в течение длительного времени после отпала и вслед за оборкой, сопровождаемое треском и звуками, напоминающими выстрел. Это явление чаще всего происходит по ненарушенному массиву и не связано напрямую с трещиноватостью и слоистостью, образующиеся пластины повторяют по форме контур выработки.

в) Шелушение – постепенное разрушение и разделение пород на отдельные пластинки на поверхности обнажения, из-за отслоения пластинок места шелушения всегда выглядят «свежими» (не запыленными).

Горные удары регионального происхождения по вызванным ими разрушениям пород подразделяются на толчки, горно-тектонические удары и техногенные землетрясения.

Горным ударам этого типа предшествует рост сейсмичности массива горных пород (форшоки), а также наблюдается длительное сохранение повышенной сейсмичности района после основного события (афтершоковые серии сейсмических событий). Инициирование может происходить под воздействием массовых взрывов. С физической точки зрения – это либо срыв зацепления по границе блоков и резкая подвижка тектонических блоков друг относительно друга, либо лавинообразное прорастание новой трещины внутри этих блоков.

Причинами этих явлений являются перераспределение напряжений на больших площадях, вследствие выемки и перемещения больших масс горных пород и других длительных техногенных воздействий.

В результате происходит либо вывод из равновесия крупных тектонических блоков, слагающих массив, либо разрушение самих этих блоков при возможности прорастания новой трещины на свободную поверхность очистного пространства или вспарывание барьера между близко расположенными геологическими нарушениями, сближенными очистными пространствами или очистным пространством и геологическим нарушением.

а) Толчок – мгновенное разрушение пород в глубине массива в виде прорастания трещин без выброса пород в горную выработку. При толчке возникает звук и сотрясение массива пород. Возможно образование трещин в бетонной крепи и обрушение заколов на локальном участке контура выработки. Если толчок происходит в процессе действия рабочего органа горной машины, например бара врубовой машины или долота бурового станка, то он ощущается именно как толчок на инструмент.

б) Горно-тектонический удар – мгновенная подвижка пород по тектоническому нарушению или прорастание крупной трещины в массиве, в том числе с образованием систем оперяющих трещин, сейсмическое воздействие от которых вызывает хрупкое разрушение пород на контуре горных выработок в виде горных ударов, вывалов пород, падения заколов, разрушения целиков и крепи на большой площади или на отдельных удаленных друг от друга участках выработок. Горно-тектонический удар может сопровождается сильным сотрясением массива, резким звуком, а иногда образованием пыли и воздушной волны в горных выработках.

в) Техногенное землетрясение – мгновенная подвижка пород по тектоническому нарушению или прорастание крупной трещины в массиве, в том числе с образованием систем оперяющих трещин. Само явление или его сейсмическое воздействие вызывает хрупкое разрушение пород на контуре горных выработок в виде горных ударов, вывалов пород, падения заколов, разрушения целиков и крепи, вспучивания почвы на значительных площадях в подземных горных выработках, а также повреждения и разрушения на земной поверхности. Техногенное землетрясение сопровождается сильным сотрясением массива и поверхности, резким звуком или гулом.

Прогноз удароопасности определяет состояние массива как опасное или неопасное. Прогноз удароопасности подразделяется на региональный и локальный.

Региональный прогноз осуществляют в целях выявления геодинамически опасных зон непрерывно в пределах шахтного поля или месторождений с помощью сейсмостанций.

Локальный прогноз служит для определения удароопасности на конкретных участках пластов, примыкающих к горным выработкам. Локальный прогноз выполняет служба прогноза горных ударов шахт.

В качестве профилактических мер для борьбы с горными ударами следует выполнять мероприятия регионального или локального характера.

К региональным профилактическим мерам относятся опережающая отработка защитных пластов и нагнетание воды в скважины, пробуренные на пласт, обеспечивающие надежную герметизацию и значительный радиус увлажнения.

В качестве локальных применяются следующие меры борьбы с горными ударами:

при категории ОПАСНО - бурение разгрузочных скважин большого диаметра, нагнетание воды в различных режимах и камуфлетное взрывание;

комбинированные способы борьбы с горными ударами (скважины большого диаметра с камуфлетным взрыванием, камуфлетное взрывание с нагнетанием воды), параметры которых шахта уточняет опытным путем на основании результатов контроля эффективности.