Коптіков В.П., Євдокимова В.П., Южанин І.А., Акчурін В.А.
Встановлено, що визначальним фактором виникнення раптових видавлювання вугілля є зміна режиму навантаження крайової частини пласта породами покрівлі, яке охарактеризовано параметрами амплітудно-частотного спектра акустичного сигналу, ініційованого в гірському масиві. На основі зміни параметрів акустичного сигналу розроблено прогноз небезпеки за раптовими видавлювання вугілля.
Із збільшенням глибини розробки вугільних пластів у Донбасі зростає рівень прояву раптових видавлювання вугілля по відношенню до інших видів газодинамічних явищ (ГДЯ). Підвищенню рівня сприяло широке поширення, починаючи з 70-х років минулого сторіччя, розробки крутих пластів широкими смугами по падінню за допомогою щитових агрегатів, при якій в забої виключається сила тяжіння нависаючого вугілля, і раптові викиди вугілля і газу не реалізуються повною мірою, а зупиняються на стадії раптових видавлювання вугілля. У період найбільшого застосування щитових агрегатів 75% всіх відбуваються ГДЯ кваліфікувалося як раптові видавлювання вугілля.
До теперішнього часу раптові видавлювання вугілля залишаються найменш вивченим видом ГДЯ порівняно з раптовими викидами вугілля і газу, гірськими ударами, раптовими обваленнями вугілля. У галузевому стандарті СОУ 10.1.00174088.005-2004 [1], що регламентує питання безпечної розробки пластів, схильних до раптових видавлювання вугілля (що увійшло складовою частиною в єдиний документ по ГДЯ - СОУ 10.1.00174088.011-2005 [2]), деякі положення не відповідають сучасному науково-технічному рівню розвитку. Це стосується в першу чергу до прогнозу небезпеки за раптовими видавлювання. У розробленому методі прогнозу використовуються формальні характеристики спектра акустичного сигналу, що не має під собою фізичного обгрунтування, що відбивається на якості прогнозу.
Автори поставили перед собою мету - охарактеризувати спектр акустичного сигналу математичними функціями, що мають фізичний зміст, і по їх зміні в період, що передує раптового видавлювання, прогнозувати небезпеку виникнення цього виду ГДЯ.
Науковою основою прогнозу послужили наступні особливості прояву раптових видавлювання вугілля, встановлені в результаті проведених МакНДІ досліджень [3, 4].
Раптове видавлювання ініціюється на певній відстані від вибою - у зоні максимуму опорного тиску. Згідно розробленої моделі раптове видавлювання є наслідком переходу пласта на вказаній ділянці в позамежне стан. За рахунок розширення (ділатансіі) пласта, супроводжуючого це явище, відбувається руйнування останнього у вигляді істотного його розпушення і висунення (видавлювання) його в призабойное простору із збереженням природної структури.
Причиною, що викликає перехід пласта в позамежне стан, є зміна режиму навантаження крайової частини пласта, а саме - пригрузка її породами покрівлі. Привантаження відбувається в результаті пружного відновлення порід покрівлі або їх розшарування.
Перший процес характерний для очисних вибоїв, коли після досягнення граничного прольоту порід покрівлі відбувається облом їх консолі. При цьому облому консолі передує розшарування порід.
Другий процес реалізується в підготовчих виробках, в яких, як відомо, протягом певного проміжку часу спостерігається рівновага між породами покрівлі і вугільним пластом (період т.зв. «затримки деформацій»). При досягненні граничного прольоту відбувається розшарування п...
