Обґрунтування вибору показників ступеня метаморфізму вугілля для прогнозу небезпечних властивостей шахтопластів

Анотація

Розглянуто залежність прояви будь якої небезпечної властивості вугільних шахтопластів при веденні гірничих робіт від впливаючих факторів трьох блоків. У загальному випадку до найбільш небезпечних властивостей вугільних пластів відносяться виділення вибухових та легкозаймистих газів, раптові викиди вугілля і газу, схильність до самозаймання і виникнення ендогенних пожеж, підвищене пилоутворення, вибуховість вугільного пилу та інші негативні явища. Для запобігання виникнення аварійних ситуацій при веденні гірничих робіт необхідно в комплексі враховувати вплив факторів всіх трьох блоків.
Фактори першого блоку визначають генетичну схильність шахтопластів до появи небезпечних властивостей під впливом геологічних процесів і метаморфічного перетворення вихідної речовини. До факторів другого блоку належить гірничо-геологічні умови залягання вугільних шахтопластів. На підставі даних про параметри перших двох блоків на стадіях проектування і експлуатації вугільного підприємства закладаються гірничотехнічні показники третього блоку чинників.
На відміну від гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов другого блоку найменш вивченими і не завжди достовірно встановленими є чинники першого блоку. Вони повинні визначати під впливом метаморфізму зміни хімічного складу, структури і фізичних властивостей вугілля в надрах Землі, переважно під впливом підвищеної температури та тиску.
На даний час відомо більш тридцяти факторів, які з різних боків характеризують метаморфічні перетворювання вихідної речовини. Склалася практика коли у нормативних документах для характеристики ступеня метаморфічних перетворень пластів в переважній більшості випадків використовується один показник - вихід летких речовин при термічному розкладанні вугілля без доступу повітря. Один показник не може одночасно і з усіх боків характеризувати вміст, структуру, хімічні і фізико-механічні властивості органічної маси вугілля і мінеральних домішок. Необхідно виходити з положення, що кожна небезпечна властивість шахтопласта залежить від певного впливу декількох чинників метаморфізму.
Дослідження показали, що вміст вуглецю та показник відбиття вітриніту в ряду ранжирування вугілля по їх ступеню метаморфічних перетворень мають достовірне кількісне визначення, що дозволяє використовувати їх при встановленні небезпечних властивостей шахтопластів в якості основних класифікаційних показників. В цьому випадку вміст вуглецю безпосередньо контролює в цілому зміну суми основних складових органічної маси (водень, азот, сірка, кисень), а показник відбиття вітриніту - відображає структурні зміни у петрографічному складі. На хімічну активність вугілля також впливаю присутність вологи в різному стані, склад і властивості мінеральних домішок. Застосування кожного допоміжного показника повинно бути обґрунтовано з урахуванням мети застосування і методики його визначення. Це дозволяє на основі вмісту вуглецю та показника відбиття вітриніту розробити загальні принципи наукового обґрунтування методу прогнозу небезпечних властивостей вугільних шахтопластів у сукупності з гірничо-геологічними та гірничотехнічними умовами ведення робіт.