Источник: Salter
Многообразие взглядов на природу и механизм внезапных выбросов угля и газа, песчаника и газа, соли и газа свидетельствует о том, что явление это недостаточно изучено и в конкретных условиях может проявляться нетрадиционно. Возможность проявления выбросов зависит от комплекса факторов: горного давления, газоносности и газового давления, прочностных и упругих свойств, строения и состава пород, технологии горных работ и т.д. [I].
Закономерность увеличения интенсивности выброса соли и газа с возрастанием горного давления строго не доказана. Начиная с некоторой глубины, характер и интенсивность протекания процесса могут оказаться одинаковыми на разных глубинах. Вместе с тем очевидно, что величина горного давления влияет на накопление породой потенциальной 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, проявляющееся в саморазрушении породы при внезапном выбросе? Предлагаемую гипотезу этого механизма строим путем строгого логического обоснования. Известные гипотезы говорят о трех-четырех стадиях протекания выброса [2,3] . Процесс внезапного выброса, описанный Проскуряковым Н.М., как последовательное разрушение одного слоя за другим [3] , не объясняет внезапную остановку процесса разрушения (например, из-за повышенной прочности породы), незаполнение образовавшейся при отрыве очередного слоя трещины газом или низкий перепад давления газе перед очистным забоем и позади него, хотя именно это приводит к остановке выброса. Полостей выброса со сферической гладкой поверхностью слоя диаметром 1-3 м в тупиковой части не существует.
Еще в 1973 г. авторами данной статьи при участии Н.Ф. Красюка были изучены полости нескольких внезапных выбросов и, в частности, характер трещиноватости их стенок. Выяснено, что поверхности трещин, расположенные под углом 90° у устья полости выброса, постепенно "разворачиваются" и в тупике полости представляют собой касательные к контуру тупика. В общем разворот происходит почти на 90° и, что важно, имеется общая направленность трещин в сторону тупика.
Скорость протекания выброса очень высока. К моменту окончания разрушения породы выбросоопасной зоны концентрическими трещинами каждая трещина является каналом, по которому идет мощный поток газа из прилегающего массива.
Газ из области высокого давления (массива) устремляется в область низкого давления (полость) - к центру полости и ее тупику. Такое движение потока в аэродинамике рассматривается как движение потока текучего с "точечным стоком", и должно иметь вращательную форму. Вращение газового потока будет тем стабильнее и мощнее, чем больше выделяется газа, чем больше перепад давления и чем шире и глубже полость выброса.
Если учесть, что в момент образования концентрических трещин перепад давления газа может составлять несколько десятков атмосфер, а объем выделяющегося газа сотни и тысячи кубометров, то при определенных размерах выброса аэродинамический процесс в полости может приобрести характер смерча, разрушающего породу выбросоопасной зоны и способствующего дополнительному развитию концентрических трещин, измельчению породы, расширению размеров полости выброса.
Породно-газовый поток, выполняя одновременно роль пневмотранспорта и направляясь первоначально в тупик полости, приобретает затем вращательное движение, при этом происходит соударение и истирание кусков породы. Становится понятным, почему даже такие прочные породы, как песчаники, способны в процессе внезапного выброса разрушаться до песка и пылевидного состояния.
Если в процессе образования полости встретится участок с локальным высоким скоплением газа, отличающийся по своему строению от первоначального участка, то может начаться следующий выброс с другим направлением газового потока, образующий полости сложной конфигурации. При достижении участка массива с повышенной прочностью и пониженной газоносностью процесс выброса затухает, чему способствует и нарушение вращения потока из-за отложения разрушенной породы в горловине полости выброса.