Геологические условия внезапных выбросов угля и газа

07.11.2020

Внезапным выбросом угля и газа считается явление лавинно нарастающего смещения угля с обнаженной поверхности угольного пласта в выработках под действием горного давления и заключенного в угле газа, сопровождающееся отбросом угля и тонким его измельчением, необычно большим выделением газа в короткое время и образованием характерной полости в пласте.

При проектировании новых угольных шахт и развитии эксплуатационных работ на действующих шахтах очень важное значение имеет предварительное определение влияния геологических и гидрогеологических условий газоносности угольных пластов и пород, их вмещающих, обусловливающих внезапные выбросы угля и газа. Предварительное определение газоносности, а также выявление пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа, позволяет выбрать наиболее рациональную в данных конкретных горно-геологических условиях систему разработки и определить методы эффективной борьбы с газовыделениями вообще и внезапными выбросами угля к газа в частности.

На основании описанных выше основных геологических факторов, обусловивших газоносность угольных пластов к вмещающих пород, установлено, что химизм подземных вод может являться индикатором, указывающим на принадлежность их к той или иной газовой зоне, а следовательно, и зону, где угольные пласты подвержены внезапным выбросам угля и газа. Можно определенно сказать, что до зоны сульфатно-натриевых вод включительно угольный пласты, как правило, не должны иметь склонности к внезапным выбросам угля и газа.

Метанообильность шахт и внезапные выбросы угля и газа чаще всего обусловливаются скоростью газоотдачи угольных пластов, а газоотдача в большинстве случаев зависит от степени метаморфизма и петрографического состава угля. Она увеличивается с уменьшением метаморфизма и от матовых углей к блестящим. Длиннопламенные и газовые угли обладают более высокой газоотдачей, чем мирные угли. Жирные угли, в свою очередь, легче отдают метан, чем угли тощие или антрациты. Наиболее высокой газоотдачей обладают угли, состоящие в значительной степени из блестящих (витрен-клареновых) петрографических разностей. Такие пласты и являются наиболее опасными по внезапным выбросам угля и газа.

Современная метаноносность угленосных толщ бассейнов есть результат всей истории геологического развития бассейнов в целой и отдельных его районов в частности. Поэтому требуется проведение детальных геологических и гидрогеологических исследований по выявлению районов, участков и отдельных угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа, а затем уже, исходя из конкретной геологической обстановки, намечать те или иные профилактические мероприятия, устраняющие внезапные выбросы.

Дегазация угольных пластов и вмещающих пород в значительной степени исключит внезапные выбросы угля и газа. Борьба с этим явлением в угольных шахтах до настоящего времени является одной из самых сложных проблем горного дела. Внезапные выбросы обусловливаются рядом одновременно действующих факторов, главнейшими из которых являются геологические и гидрогеологические условия, определяющие характер газонасыщенности, а именно: давление газа, напряженное состояние угольного массива и физико-механические свойства угля.

Предварительное определение геологических условий газоносности и внезапных выбросов угля и газа поможет выбрать наиболее рациональную систему разработки и определить методы эффективной борьбы с газовыделениями и внезапными выбросами угля и газа.

Несмотря на обилие и разнообразие собранного фактического и опытного материала, проблема борьбы с внезапными выбросами до настоящего времени остается неразрешенной. Общепризнанной теории внезапных выбросов угля и газа нет и природа их не установлена, а методы борьбы не могут гарантировать устранения этих грозных природных явлений в различных геологических условиях.

Внезапные выделения метана с выбросами того или иного количества угля могут быть объяснены только совокупностью многих факторов. В газоносных пластах основными факторами можно считать следующие: степень тектонической нарушенности, изменение физических свойств угля — всего пласта по мощности или же отдельных его пачек; изменение мощности пласта как по падению, так и по простиранию; изменение характера залегания и свойств боковых пород; петрографический состав угля; степень метаморфизма углей.

Длительными наблюдениями установлено, что изменению физико-химических свойств угля сопутствуют изменения геологических особенностей окружающих пород.

Скопление метана в рыхлом угле некоторые справедливо называют «потенциальной энергией метана в связанном с углем его состоянии», что благодаря целому ряду обстоятельств и приводит к выбросам (как говорят «газ совершает работу»).

Под потенциальной энергией в угольном массиве следует понимать скопление метана в тех местах, где условия залегания угля для этого особенно благоприятны. Обычно в плотном угле с ровной поверхностью (зеркальной поверхностью в изломе) редко можно встретить такое скопление метана, которое способно к выбросу большого количества угля. Наличие же струйчатости в угле с ярко выраженными трещинами кливажа и соответствующим петрографическим составом угля (блестящие разности) указывает на склонность этого участка, зоны или целого поля к выбросу угля и газа, ибо в этом случае имеются наиболее благоприятные условия, способствующие накоплению в угольном массиве метана. Изменение мощности пласта как по простиранию, так и по падению способствует выбросу того или иного количества угля при бурном выделении метана.

Многолетние систематические наблюдения и подробные описания всех фактов, которые влияют на степень газоносности пласта, дают основание считать, что зоны максимального сосредоточения выбросов угля, как правило, соответствуют:

1) зонам пликативных нарушений углей и боковых пород (флексуры) с характерной их трещиноватостью;

2) уменьшению или увеличению мощности пластов;

3) изменению физических свойств угля;

4) гидрогеологическим условиям;

5) петрографическому составу углей.

Изменение характера залегания и свойств окружающих пород является одним из лучших предвестников будущих выбросов или исчезновения таковых. Te шахты или участки, которые приурочены к местам большого количества нарушений преимущественно пликативного характера, всегда подвержены внезапным выбросам метана и угля. Это подтверждено практическими наблюдениями по шахтам Донбасса.

Резюмируя все изложенное, следует сказать, что только зная закономерности изменения газового режима угольного пласта, можно правильно спроектировать системы разработки и обеспечить xopошее проветривание на весь период работы шахты.

Для успешного решении проблемы дегазации угольных пластов и вмещающих пород, а тем самым борьбы с внезапными выбросами угля и газа необходимо объединить усилия широкого круга ученых и специалистов производства; геологов, горняков и физико-химиков. Только при этих условиях может быть успешно решена очень важная для народного хозяйства проблема разработки газов угольных месторождений и борьбы с внезапными выбросами угля и газа.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна