В работы по прогнозу ударов включают:
- изучение свойств руд и пород и оценка их потенциальной удароопасности;
- определение напряженного состояния пород и установление глубины работ, при которых возможно появление горных ударов;
- выявление участков месторождений наиболее вероятных в отношении динамических проявлений горного давления;
- предсказание времени появления горных ударов.
Первоначальное прогнозирование горных ударов может осуществляться на основании изучения структурных и горнотехнических признаков, являющихся предпосылками возникновения динамических проявлений горного давления. Такими признаками являются наличие на месторождении складчатости крупных разрывных нарушений, интрузий, даек и их пересечений с разрывными нарушениями. Возможность горных ударов определяется также характером трещиноватости, контактами между отдельными породами, чередованием мощности слоев.
На основании собранных статистических материалов (в результате обследования месторождения) на геологических картах отдельных участков отмечаются области влияния вышеуказанных структурных и горнотехнических факторов и степень возможности появления горных ударов.
Исследования ВНИМИ показали, что наибольшая частота горных ударов приурочивается к области ядра складки, на участках массива, отстоящих от тектонического разрыва менее, чем на 0,2lбл, (где lбл — средний размер тектонических блоков), вблизи даек, обычно на расстоянии не более 10mд (mд — мощность дайки), в породах интрузивных включений, а также при густоте трещин менее 8 на 1 м и в породах вблизи контакта слоев (на расстоянии от контакта менее 0,25mс, здесь mс — мощность слоя пород).
Из горнотехнических признаков, влияющих на возникновение горных ударов, рекомендуется учитывать стадию развития подготовительных работ (наиболее опасен начальный участок проходки выработки на длину менее 150 м), особенно под углом к контакту слоев более 30°.
Исследования склонности пород к динамическому разрушению, а следовательно к горным ударам, в лабораторных условиях производятся на специальных жестких прессах в условиях одноосного или трехосного сжатия J с диапазоном скоростей деформирования от 10-3 до 10-8 с-1 при нагрузках до 106 Н.
В натурных условиях оценка удароопасности пород производится путем применения скважинных гидравлических приборов БП-18 и МГД.
Принципы действия прибора БП-18 заключаются в статическом вдавливании в забой скважины штампа (пуансона) с помощью гидравлического механизма до момента разрушения породы.
Проводя замеры по мере бурения скважин для прибора БП-18 (от 0,4 до 7м), можно установить степень концентрации напряжений в зоне опорного давления, так как усилие вдавливания штампа зависит от напряженности породы.
По результатам измерений определяют коэффициент концентрации напряжений. Возможное место появления горного удара определяется его при критическом значении.
В случае применения прибора МГД вдавливать пуансон можно в стенки скважин, длина которых достигает 12 м, диаметр — 40—93 мм, через каждые 20-25 см по длине (в случае однородных пород) и через 10 см (при неоднородных). По данным измерений определяется коэффициент хрупкости. Порода относится к удароопасной при Kхр5.
Исследования напряженного состояния пород с целью прогнозирования горных ударов включают использование следующих методов:
- наблюдения за состоянием выбуриваемых кернов и выходящей буровой пыли;
- регистрация сейсмической (акустической) активности пород;
- определение изменений электропроводности пород, электромагнитного излучения и скорости распространения ультразвуковых волн.
Состояние кернов, извлекаемых из пробуренных скважин, может быть наглядным доказательством повышенной напряженности массива по интенсивности разделения кернов на отдельные диски. Чем выше степень дискования кернов, тем больше величина напряжений. Этот способ требует проведения специальных исследований в конкретных условиях, так как выход кернов и деление их на диски зависит от строения и прочности пород, диаметра и угла наклона скважины, соотношения действующих в массиве напряжений и других причин. Поэтому применению данного способа прогнозирования должны предшествовать исследования по определению коэффициента удароопасности пород и выяснению их напряженного состояния.
Напряженное состояние пород но выходу буровой мелочи можно ориентировочно определить в том случае, когда действующие напряжения превышают предел прочности на сжатие в 1,7-3,5 раза.
Сейсмоакустический метод оценки пород, применяемый с целью прогнозирования горных ударов, основан на увеличении скорости распространения упругих волн в породах при повышении их напряженности.
Во ВНИМИ разработаны специальные приборы СБ20 и ШСА1, позволяющие проводить сейсмическое зондирование пород вокруг выработок в зонах опорного давления. Этими приборами можно принимать, регистрировать и определять скорость упругих волн. Исследования показали, что изменение скорости сейсмических волн v качественно совпадает с кривой эпюры опорного давления по мере удаления от выработки.
Электрометрический метод оценки удароопасности пород основан на изменении электрического сопротивления в зависимости от напряженного состояния породы. Обычно сопротивление снижается с увеличением давления в области упругих деформаций и возрастает при уменьшении нагрузок на породу.
Распределение геоэлектрического поля вблизи горной выработки можно пояснить кривой на рис.
Названы причины обрушения шахты под Пластом
