Отжим горных пород и горные удары

Если в кровле пласта развиты породы, допускающие прогиб без видимого нарушения сплошности, или породы опускаются крупными блоками, то происходит явление отжима пород угля. Отжим начинается со слабых прослойков угля или породы. Прочные породные прослои и включения, например в угольном пласте, резко снижают отжимаемость. Снижают отжимаемость и слабые породы кровли. Очевидно, что отжимаемости будут способствовать все факторы, повышающие горное давление на забой.
По исследованиям в Донбассе (В.И. Кравченко) наличие слабых прослойков, расположенных в нижней части пласта, способствует движению верхней пачки угля. Мягкие прослойки или пачки угля в верхней части пласта способны исключить возможность отжима. Отжим наблюдается при разработке как каменных углей, так и антрацитов. Трещины кливажа, образующие плоскости наименьшего сопротивления, способствуют отжиму, особенно в том случае, когда забой расположен по кливажу. Отжим в условиях Донбасса наблюдается на пластах различной мощности как пологого, так и наклонного падения. Однако на крутопадающих пластах величины смещений обычно меньше. В пластах, нарушенных сбросами, пережимами и т. д., отжим не наблюдается. Он проявляется в максимальной степени при условии спокойного залегания пород и угля. Трещины в породах кровли, ориентированные по направлению забоя лавы, уменьшают отжим угля или полностью его исключают. Отжим угля происходит при отсутствии спайности угля с боковыми породами. Гладкие зеркальные поверхности и прослойки глины способствуют отжиму, а «поддувающие» породы почвы препятствуют ему. Минимальная глубина разработок, при которой в Донбассе наблюдается отжим углы, 70 м. Обводнение месторождения ухудшает явления отжима. Из горно-геологических факторов наибольшее влияние на отжим угля оказывают: система разработки и длина лав, взаимное расположение лав и скорость их продвигания, способ управления кровлей. Использование влияния этих факторов на многих шахтах значительно повысило производительность труда при зарубке угля.
Горные удары и внезапные выбросы угля и газа представляют наиболее грозную опасность при горных работах. Разрушение горных пород и угля при этих явлениях носит характер внезапного взрыва, сопровождающегося сильным гулом, сотрясениями и воздушным ударом. В результате крепь выработок повреждается или полностью разрушается, выработки заваливаются выброшенной породой и углем, а породы кровли, ослабленные ударом, теряют свою устойчивость и часто обрушаются, заваливая выработку. Горному удару обычно предшествуют усиление горного давления на целики и крепь выработок, выпучивание почвы, выдавливание целиков и некоторые другие проявления горного давления.
Горные удары возникают при высокой прочности и жесткости вмещающих пород и способности их накапливать энергию упругой деформации. Они наблюдаются на участках максимальных концентраций напряжений и в момент мгновенного перераспределения последних при нарушении сплошности высокопрочных пород кровли, обычно в наиболее расслабленных зонах. Интенсивная дислоцированность пород всегда благоприятствует данным явлениям. Внезапные удары большой силы наблюдаются в калийных рудниках и при извлечении оставленных целиков в угольных шахтах.
Внезапные выбросы угля и газа (метана, углекислого) приурочиваются к призабойным частям угольного пласта. В большинстве случаев они начинаются с глубины 250 м, однако отмечены случаи выбросов и на меньших глубинах.
Геологические нарушения — вздутия и пережимы, флексурообразные перегибы и местные разрывы угольного пласта способствуют появлению внезапных выбросов. Частота внезапных выбросов возрастает в пределах пласта с увеличением углов падения и мощности. Обводненность пород ослабляет явление внезапного выброса угля и газа. Ослабевают они и с повышением газоносности. С увеличением глубины, по-видимому, падает зависимость частоты и интенсивности внезапных выбросов от нарушений угольного пласта.
В настоящее время ведутся исследования с целью использования сил горного давления, проявляющихся при горных ударах, для облегчения безлюдной выемки угля путем искусственного вызова горных ударов.