16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х icon

16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х




Скачати 79.34 Kb.
Назва16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х
Дата22.06.2012
Розмір79.34 Kb.
ТипДокументи

ПЕТРОСЯН А.Э. (Тема 16104, 1984) - Науч. сообщ./ Ин-т горн.дела им.А.А.Скочинского, 1985,вып.242. Борьба с внезапными выбросами, с.3-10 ИССН 0540-939Х


ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ. ЕЕ МЕСТО В НАУКЕ

О ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ

И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Первые внезапные выбросы угля и газа, происшедшие в конце прошлого века на угольных пахтах Франции и Бельгии, сразу же были восприняты горными инженерами и научными работниками как весьма сложные процессы, в возникновении и развитии которых предполагалось участие многих факторов. При этом отмечались сле­дующие причины и характерные особенности выбросов угля и газа:

высокая газоносность угольных 'пластов, подверженных газоди­намическим явлениям;

большая мощность выбросов при участии углекислого газа, чем при участии метана;

связь сорбционных и фильтрационных свойств угля с газонос­ностью угольных ппастов и скоростью газовыделения при выбросах;

возрастание опасности, -частоты и мощности газодинамических явлений с увеличением глубины разработки угольных пластов, т.е. с повышением давления^горных пород;

приуроченность внезапных.выбросов к месторождениям и тгайонгг. со сложной геологической- струдау-рой с <|олыиими и резкими измене­ниями элементов залегания!;-- «^частности «углов падения пластов;

повышенная частота газодин'агЛичйСкичс явлений в зонах геологи­ческих нарушений;

приуроченность внезапных выбросов к пластам с углем понл"".ен-ной прочности, повышенной трещиноватости и перемятым в результа­те тектонических процессов;

повышенная опасность возникновения газодинамических явлений на участках с высокопрочными и труднообрушаемыми породами кровли;

необычно большие количества выбрасываемых при динамических явлениях газа и угля, указывающие на значительную величину дей­ствующих сил и расходуемой при этом энергии.

По мере увеличения глубины разработки на шахтгх Донецкого бассейна начали проявляться и учащаться те же явления, что и в угольных бассейнах Франции и Бельгии. Поскольку в этих бассей­нах имеются элементы сходства геологических структур, газоносно­сти и газодинамического режима, можно было предположить, что и закономерности проявления газодинамических явлений сходны. В этом аспекте основным вопросом интерпретации физической сущно­сти этих мощных явлений представлялись источники энергии в зоне, казалось бы, равновесного состояния угольного пласта и вмещающих пород, внезапно превращащейся в огромную работу внезапного вы­броса угля и газа. Исходя из сопоставления характерных особенно­стей проявления газодинамических явлений и мест их вЪзникнове-ния следовало ожидать участия в этих явлениях сил и источников энергии различной физической природа (потенциальная энергия де­формации угля и пород, энергия положения, внутренняя энергия газообразного метана или углекислого газа, энергия сорбционных процессов, энергия твплоЕых процессов, химических реакций, коле­баний электрического и магнитного полей). В нашей стране иссле­дования в этой области горной науки были начаты А.А.Скочинским, Н.Н.Чврницын-jM, Л.Н.Быковым.

Энергетическая теория внезапных выбросов разрабатывалась В.В.Ходотом в качестве первой попытки вскрыть механизм внезап­ного выброса угля и газа на основе современных представлений механики угольного пласта, его прочностных и коллекторских свойств, напряженного состояния и газодинамического режима при-забойной зоны горного массива. Она обобщена в его широко извест­ной книге "Внезапные выбросы угля и газа", изданной Госгортех-издатом в 1961 г.

Достоверность выводов энергетической теории могла быть обес­печена только при условии достаточно широкого экспериментального базиса, включающего результаты как шахтных наблюдений разнооб­разных реакций угольного пласта на проведение горных выработок, так и лабораторных опытов определения структурных, механических,

физико-химических, петрографических, химических свойств углей выбросоопасных угольных пластов и моделирования газодинамических явлений.

Наиболее полные шахтные наблюдения внезапных выбросов угля и газа были проведены сотрудниками Макеевского научно-исследова­тельского института по безопасности горных работ под руководст­вом И.В.Боброва и Р.М.Кричевского. Они обследовали около полуто­ра тысяч случаев газодинамических явлений в семи районах Донец­кого бассейна и дали описание геологических условий залегания выбросоопасных пластов, их структур, элементов залагания, горно­технических условий разработки, крепления горных выработок и управления кровлей, характеристик смежных пластов и вмещающих горных пород, газоносности пяастов и газообильности шахт и выра­боток, мероприятий по предупреждению внезапных выбросов, условий возникновения газодинамических явлений с учетом предупредитель­ных признаков, форм и размеров каверн выбросов, количеств я рас­пределения выброшенных угля и газа.

В Институте горного дела им.А.А.Скочияского были подвергнуты разностороннему сравнительному анализу опасные и не опасные по выбросам угли Донецкого и Кузнецкого бассейнов с целью изуче­ния их тонкой структуры, пористости в качестве характеристики, определяющей сорбционные, фильтрационные, прочностные свойства; трещиноватости, упругости (реакции на внешние нагрузка); харак­тера связи метана с углем, термодинамики адсорбционных процес­сов; влияния на общую и адсорбционную газоемкость давления метана в газовой фазе, температуры, влажности, зольности и дав­ления горных пород; коэффициентов фильтрации, проницаемости и диффузии газов, определяющих кинетику дегазации углей в нетро­нутом горными работами массиве и в процессе разрушения при дина­мическом явлении; механических характеристик - угла внутреннего трения, сопротивления сдвигу и отрыву, глубины и скорости разру­шения угля при приложении распределенной нагрузки, изменения коллекторских свойств угля при его сжатии и декомпрессии.

Сопоставление обширного статистического материала шахтных наблюдений с результатами исследования свойств и состояний газо­носного угля привело к следующим выводам, легшим в основу энер­гетической теории.

Горный массив с включенными в него пластами угля представ­ляет собой в энергетическом смысле трехкомпонентнуго среду, со­ставляющие которой существенно различаются по массе, запасам

ста при сдвижениях и обрушениях пород кровли. При мощности ниже критической подвигание горной выработки вызывает лишь обычное перераспределение напряжений вокруг движущегося забоя; при мощ­ности выше критической скорость разрушения второго рода пре­восходит скорость распространения разрушений первого рода, т.е. скорость перехода в предельно-напряженное состояние, и, раз на­чавшись, этот процесс должен был бы распространяться неограни­ченно во времени и пространстве, если бы этому не препятствовал выбрасываемый в выработку уголь, осуществляющий самоподбучивание угольного пласта, тормозящее дальнейшее разрушение. Таким обра­зом, для возникновения и развития такого газодинамического явле­ния, как внезапный выброс угля и газа, достаточный запас потен­циальной энергии угля и заключенного в нем метана и скорость реализации этой энергии выше критической являются условиями необходимыми, но не достаточными; последним и достаточным для развития выброса условием является измельчение в процессе разру­шения угля, обеспечивающее выход газа в количествах и со ско­ростью, достаточными для работы отброса разрушенного угля от фронта разрушения.

Приведенные представления о причинах и механизме внезапных выбросов были проверены при моделировании газодинамического явления на лабораторном стенде. Это позволило с большей уверен­ностью перейти к решению ряда частных задач, необходимому для формулирования основных положений энергетической теории. К этим задачам относятся математическое моделирование напряженного со­стояния угольного пласта в призабойной зоне, определение тех изменений, которые вносит в напряженное состояние пласта наличие в порах и трещинах угля метана в газообразном и сорбированном состояниях, вычисление работы . разрушения и измельчения угля и соответствующего этому измельчению газовыдаления, рассмотрение процессов реализации потенциальной энергии газоносного угольного пласта при различных реакциях угольного пласта на внедрение гор­ной выработки.

Хотя большая часть методов прогноза и предупреждения внезап­ных выбросов угля и газа разработана на эмпирической основе и использовании практического опыта, энергетическая теория по­зволила внести большую ясность в разъяснение физической сущности этих явлений и научно обосновать применяемые методы прогноза и предотвращения выбросов. Например, геофизический прогноз вн-бросоопасности, использущий в качестве показателя частоту

сейсмоакустических импульсов, по существу, устанавливает связь между мощностью процессов разрушения угольного пласта и опасно­стью газодинамического явления. Комплексные показатели выбросо-опасности, включающие частные показатели горного давления (глу­бины разработки), газоносности или давления газа, прочностных параметров или сопротивления разрушению, основаны на представле­ниях о балансе энергии, накопленной в газоносном угольном пласте и реализуемой в формах работы (мощности) разрушения угля и дис­сипации энергии в угольном пласте, вмещающих породах и газовом потоке.

В неменьшей степени энергетическая теория может быть исполь­зована для обоснования и разработки•защитных мероприятий, по­скольку их удобно связывать с расчетом действующих сил.

В настоящее время теория газодинамических явлений развивает­ся как по пути уточнения и дополнения энергетической теории, так и по линии математического и физического моделирования законо­мерностей действующих сил.

Значительный вклад в развитие теории газодинамических явле­ний внесли исследования Ф.А.Абрамова, А.Д.Алексеева, М.С.Анцыфе-рова, М.И.Большинского, А.А.Бориренко, В.Е.Забигайло, А.Н.Зори­на, Б.М.Иванова, В.Г.Крупени, А.М.Линькова, В.И.Мурашова, В.И.Ни-колина, И.М.Петухова, А.Э.Петросяна, В.Н.Пузырева, Г.Я.Степано­вича, Г.Н. Фейта, О.И. Чернова, Г.А. Шевелева, М.Ф.Яновской, И.Л.Эттингера и др. Можно отметить следующие основные вопросы, получившие успешное развитие за последние годы: создание теории лавинного разрушения газонасыщенных углей и пород при совместном действии механических напряжений и газа, основанной на методах линейной механики разрушения и физическом моделировании; опреде­ление критериев формирования выбросоопасной ситуации и развязы­вания внезапных выбросов на основе общих подходов теории устойчивости и экспериментальных исследований; определение зако­номерностей движения газоугольной смеси и затухания внезапных выбросов с использованием теории дисперсных потоков; уточнение энергетического участия газа, заключенного в трещинах бокоьых пород, в процессе выброса на основе термодинамических оценок; вопросы управления состоянием призабойной части выбросоопасного пласта. Наряду с энергетической теорией развивалась школа акаде­мика С.А.Христиановича.

Все эти работы легли в основу современной теории внезапных выбросов угля и газа, получившей завершение в совместном труде

институтов Минуглепрома СССР, Академии наук СССР и Академии наук УССР, выполненном в I976-I981 гг.

Современные методы прогноза и предупреждения внезапных вы­бросов в значительной степени базируются на представлениях о ме­ханизме возникновения и развития газодинамических явлений, кото­рые впервые были сформулированы В.В.Ходотом в энергетической теории внезапных выбросов угля и газа.

Таким образом, предложенная четверть века тому назад энерге­тическая теория внезапных выбросов угля и газа открыла перспек­тиву для развития теоретических и экспериментальных исследований газодинамических явлений в угольных шахтах и не потеряла своего направляющего значения и в настоящее время.

Схожі:

16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconБорисенко а. А. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 10-16. Иссн 0540-939Х. Природа внезапных высыпаний угля и основные принципы их предупреждения
Борисенко а. А. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами,...
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconФейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с....
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconТема 01161, 1984 Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1986, вып. 252. Борьба с внезапными выбросами, с. 4-10. Иссн 0540-939Х. Особенности напряженного состояния выбросоопасных угольных пластов
Борисенко а. А. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1986, вып. 252. Борьба с внезапными выбросами,...
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconВлияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов
Малинникова о. Н., Смирнова г. Г. (Тема 01600, 1986)//Вопросы предотвращения внезапных выбросов: Науч сообщ. /Ин-т горн дела им....
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconВ. П. Рудченко
В. В. Ходот. Борьба с внезапными выбросами в угльных шахтах. Сборнык трудов науч техн совершенствования, состоявшегося в Донецке...
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconЗйклрчпвтся в следующем
Кулишов в. М. "Исследование закономерностей разгружающего действия отработки защитных пологих пластов для борьбы с внезапными выбросами...
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconСписок наукових праць
Педагогическая культура учителя. Сб науч трудов. – Вып – Одесса, 1995. – с. 28-29
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconПерелік публікацій кафедри журналістики за 2008 рік
Полифоническая культура Украины: Гуманитарная проблематика Донбасса. Вып. С. 3-5 (сб науч статей)
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconЕ. А. Прокофьева архетип-индульгенция в трагедокомедии
Проблемы изучения русской литературы XVIII века: межвуз сб науч трудов. Вып. 16: Феофан Прокопович и русская литература. От предклассицизма...
16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х iconСтатті у журналах І збірниках праць
Скрипник О.І., Сторчун О. Л. Цифровое моделирование автономных электроэнергетических систем с вентильными преобразователями. – Труды...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи