|
ВНЕЗАПНЫЙ ВЫБРОС УГЛЯ И ГАЗА И ЯВЛЕНИЕ « КРУГИ НА ПОЛЯХ » ВЫЗВАНЫ АНАЛОГИЧНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ, ВОЗНИКАЮЩИМИ В ГОРНОЙ ПОРОДЕ.
comments (2)
02.09.2007
1.Введение. Внезапный выброс горной породы (газоносные уголь, песчаник, калийные соли и другие) и газа является наиболее сложным динамическим явлением возникающим при ведении горных работ. Внезапный выброс породы и газа часто вызывает гибель людей и уничтожение горного оборудования.
Горным породам, в которых происходят внезапные выбросы породы и газа, присущи высокая газоносность, высокое давление газа в породе, пренебрежимо малая газопроницаемость, внезапность и кратковременность (1-2 сек.) процесса выброса горной породы и газа (1).
В горных породах, подвергнутых воздействию ручного, буровзрывного или механизированного способов разработки, мгновенно изменяются механические напряжения.
Мгновенное изменение механических напряжений в горной породе сопровождается мгновенным возникновением, раскрытием и закрытием микротрещин и трещин, дроблением породы.
При мгновенном образовании, раскрытии и закрытии микротрещин и трещин и при дроблении горной породы возникают электрические токи, формируются электромагнитные поля, излучаются электромагнитные волны в широком диапазоне частот.
Трещины рассекают горные породы на большие части - монолиты.
Характерные продольные линейные размеры трещины сопоставимы с характерными линейными размерами, по крайней мере, одного из монолитов, имеющего общую поверхность с трещиной.
Монолит горной породы разрушается (дробится) при увеличении (росте) линейных размеров одной или нескольких микротрещин до размеров трещины. При превращении растущей микротрещины в трещину одна или несколько замкнутых линий на поверхности растущей микротрещины совпадают с замкнутыми линиями на внешней поверхности монолита горной породы.
2.Микроструктура газоносной горной породы.
Гетерогенную микроструктуру монолитов газоносных горных пород образуют микрочастицы твёрдой компоненты, микроплёнки капиллярно-разобщённой воды и множество полостей микроячеек, упорядоченно или частично упорядоченно распределённых между микрочастицами твёрдой компоненты и микроплёнками капиллярно-разобщённой воды, а также полости микротрещин.
Полости микроячеек заполнены газом (метаном), давление (Pм) которого может превышать 40 атмосфер (2).
Характерная величина поперечного сечения полостей микроячеек в монолите горной породы на два (и более) порядка меньше характерной величины поперечного сечения полостей трещин, пронизывающих горную породу. Изменение напряжений в локальной области монолита газоносной горной породы может порождать мгновенный (микросекунда и менее) разрыв гетерогенной микроструктуры монолита. При мгновенном разрыве гетерогенной микроструктуры монолита в ней мгновенно возникает полость микротрещины.
Условия в полости мгновенно возникающей микротрещины близки к условиям вакуума.
Мгновенное возникновение полости микротрещины, с условиями близкими к вакууму, мгновенно создаёт мгновенный скачок давления газа на противоположных поверхностях участка газонепроницаемой стенки, отделяющего полость образующейся микротрещины от полости соседней микроячейки (3).
Мгновенное возникновение скачка давления на противоположных поверхностях участка газонепроницаемой стенки создает на этом участке стенки ударную волну, которая (при определённых величинах скачка давления и соответствующего ему малого (мгновенного) промежутка времени способна вызвать разрушение стенки на этом участке и создать сквозной микропроход (пробой) в полость соседней микроячейки или микротрещины.
Полость мгновенно образовавшейся микротрещины в дальнейшем заполняется газом, который, в процессе физической и химической десорбции, выделяется в полость из стенок микротрещины, а также газом, который может поступать в полость микротрещины из полостей микроячеек, если они соединены микропроходами с полостью микротрещины.
|
