РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ОЧАГОВ САМОвозгорания угля В ЗОНАХ
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ, вскрытых ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ
2.1. Методика исследований
Исследованию проблемы борьбы с эндогенными пожарами, возникающими в зонах
геологических нарушений, посвящены труды украинских исследователей: Г.М.
Алейниковой, А.Я. Бовсуновской, С.П. Грекова, Б.А. Грядущего, В.К. Костенко,
П.С. Пашковского, И.А. Шайтана и др. Вопросы изучения структурного строения
горного массива нашли отражение в работах таких ученых как Иванов Г.А., Кошелев
К.В., Ланда А.И., Ржевский В.В.,. Свержевский В.Л., Субботин В.П. и др.
Из наблюдений следует, что очаги самовозгорания возникают в геологических
нарушениях различного генезиса: тектонических, седиментационных и техногенных.
Характерные места возникновения очагов самонагревания и самовозгорания
находятся на участках наибольшей нарушенности трещинами угольных пластов (рис.
2.1).
В разрывных нарушениях это плоскость сместителя (см. рис. 2.1.а) и примыкающие
к ней участки пласта, в пликативных нарушениях – это места перегибов пласта,
т.е. вершины и основания складок (см. рис. 2.1.б). Отмечено, что при
образовании вторичной складчатости, например синклиналей на фоне антиклиналей
большего порядка вероятность образования пожароопасных зон существенно
увеличивается [49]. В седиментационных нарушениях очаги возникают на участках
изменения характера осадконакопления (см. рис. 2.1.в). Некоторые авторы
отмечают, что происходящие при разработке угольных месторождений процессы
сдвижения горных массивов приводят к значительным структурным изменениям пород,
что подобно действию тектонических сил. В так называемых техногенных нарушениях
(оконтуренные угольные целики шириной меньше удвоенной длины зоны опорного
давления, краевые части угольного массива) на участках, где приложена
вентиляционная депрессия также вероятно возникновение ПОЗ (см. рис. 2.1.г).
Однако остается неизвестным механизм образования последних в этих условиях.
а)
б)
г)
Рис. 2.1. Характерные места возникновения очагов эндогенных пожаров в зонах
геологических нарушений угольных пластов: а – разрывных; б – складчатых; в –
седиментационных; г – техногенных.
Анализ литературных источников показал необходимость дальнейшего рассмотрения
особенностей структурного строения угольного пласта в местах пересечения
геологических нарушений горными выработками, а также изучения термодинамических
процессов, происходящих в трещиноватом угольном пласте, приводящих к
образованию пожароопасных зон.
Задачи шахтных исследований состояли в установлении особенностей структуры
угольного пласта в местах пересечения геологических нарушений горными
выработками. Сравнительная оценка эффективности различных способов оценки
трещиноватости горных пород показала принципиальную пригодность любого из них.
При этом применение двух- трех способов повышает достоверность получаемых
результатов. Однако наиболее предпочтительными по техническому исполнению
является реометрический способ в комплексе с просмотром скважин оптическими
приборами типа РВП, замерами зияния трещин горным компасом и изучением кернов
буровых скважин с помощью микроскопа.
Для определения параметров трещиноватости на стенках выработок чаще всего
использовали горный компас. При помощи линейки на его корпусе определяли
количество трещин, приходящихся на единицу длины. Число трещин считали
визуально, с помощью отвеса компаса определяли углы их падения. Нередко
фотографировали фрагмент трещиноватой стенки выработки и на увеличенном
изображении определяли элементы трещиноватости: частоту, ширину раскрытия,
протяженность трещин.
Кроме того, определялся магнитный азимут простирания трещин, при этом иногда
использовали щупы плоские и цилиндрические, которые вставляли в трещины.
Системы трещин определяли позднее при анализе числа трещин и их ориентировки.
На основании усреднения и обобщения данных были составлены приведенные ниже
таблицы характеристик трещиноватого массива горных пород.
Реометрический способ заключается в бурении скважин по контуру выработки в
исследуемых местах, а затем в последовательной герметизации участков скважин на
различной глубине и определении проницаемости пород с помощью сжатого воздуха.
Прибор для исследования трещиноватости по указанной методике (рис. 2.2) состоит
из резервуара для сжатого воздуха 1 и герметизирующего воздухонапорного
устройства 2, соединяемых шлангом 3. Резервуар, оборудованный контрольным
манометром 4, впускным и выпускным вентилями 5, заполняется сжатым воздухом из
шахтной сети 6.
С целью контроля результатов замеров пробуренные скважины использовались для
оценки нарушенности массива с помощью оптического перископа РВП- 456 [50]. Для
этого последовательным перемещением объектива перископа вдоль скважины
определяется состояние ее внутренней поверхности и фиксируется вид нарушенности
(трещина, сдвиг и т.п.), удаление ее от устья скважины, размеры, ориентировка
по отношению к забою выработки и элементам залегания сместителя. Применение
оптического перископа, кроме визуального обследования, позволяет производить
фотографирование внутренней поверхности скважины. Последнее особенно важно для
изучения микротрещин.
Рис. 2.2. Реометрический способ определения трещиноватости горных пород в
массиве: 1- резервуар для сжатого воздуха; 2- герметизирующее воздухонапорное
устройство; 3- соединительные шланги; 4- контрольный манометр; 5- впускной и
выпускной вентили; 6- шахтная сеть сжатого воздуха.
2.2. Структура угольного пласта в местах пересечения геологических нарушени
- Киев+380960830922