Раптовий викид
 | Стаття не входить до енциклопедії. |
Рапто́вий ви́кид — небезпечне, іноді катастрофічне динамічне (газодинамічне) явище, що спостерігається при веденні гірничих робіт на копальнях в умовах великого газонасичення гірських порід або при бурінні гірського масиву на нафту та природний газ.
Зміст
Раптовий викид при видобуванні твердих корисних копалин
Являє собою викид газу, твердої корисної копалини (вугілля, солі тощо) або порід, що її вміщують, в підземну гірничу виробку з вибою або привибійної зони гірського масиву; тривалість раптового викиду — до декількох секунд.
Перший раптовий викид (вугілля та газу) зареєстрований у 1834 році у Франції на шахті «Ісаак» у басейні Луара. На території України перший раптовий викид вугілля і газу відмічений в 1906 на шахті «Нова Смолянка» (Донбас; пласт «Смоляниновський», глибина 711 м), перший раптовий викид породи — в 1955 на шахті № 1-5 «Кочегарка» (Донбас) при проходці головного квершлагу на горизонті 750 м.
Зі збільшенням глибини розробки зростають частота і сила раптового викиду, які відбуваються часто через кілька хвилин після припинення робіт у вибої гірничої виробки (у разі вибухової відбійки запізнювання після вибуху — кілька секунд, рідше — кілька десятків хвилин). У процесі раптового викиду в пласті корисної копалини або у масиві гірських порід утворюється порожнина зазвичай грушоподібної або каверноподібної (іноді більш складної) форми об'ємом до декількох тисяч м³; між порожниною викиду у вугільному пласті і площиною вибою іноді залишається цілик товщиною 2–4 м. Гірська виробка заповнюється роздробленою масою корисної копалини або породи, природним газом. При цьому часто відбувається руйнування привибійного кріплення, шахтного устаткування.
Раптовий викид вугілля та газу
Раптовий викид вугілля та газу — самочинне миттєве руйнування частини гірського масиву поблизу вуглевидобувного вибою, що супроводжується викидом вугілля або/та бокової породи й інтенсивним виділенням газу (метану). Тривалість раптового викиду вугілля та газу — до декількох секунд.
Раптовий викид є наслідком гірничого удару – миттєвого перетворення в кінетичну енергію накопиченої в масиві потенційної енергії пружного стиснення масиву та пружних деформацій вмісних порід.
Перед раптовим викидом спостерігається значне підвищення акустичної або сейсмоакустичної активності масиву; затримка віджиму пласта і зближення бічних порід попереду вибою; лущення та «стріляння» порід (берґшляґ) на поверхні виробки; збільшення інтенсивності газовиділення і виходу штибу при бурінні шпурів, розділення вибурених кернів на диски опукло-увігнутої форми.
Деякі статистичні дані показують зв'язок раптових викидів з планетарними процесами (зокрема положенням Місяця, припливними процесами в земній корі).
Найбільша частина викинутої маси — частинки розміром від декількох мм до десятків мм; серед роздробленої маси зустрічаються окремі великі брили породи або корисної копалини. Для раптових викидів у вугільних пластах характерне також утворення тонкого вугільного пилу, так званого «скаженого борошна», яке покриває основну масу викинутого вугілля. Інтенсивністьраптових викидів оцінюється кількістю викинутої корисної копалини та породи.
Відомі раптові викиди інтенсивністю від декількох десятків кг до декількох тисяч т. Раптові викиди інтенсивністю 5–50 т складають близько 65-70 % всіх випадків. Кількість викинутого газу найчастіше складає декілька десятків м3. Найбільший з відомих у світі раптових викидів — 14 тис. т викинутої маси вугілля і близько 600 тис. м3 метану стався у 1968 в Україні на Донбасі (шахта ім. Ю.Гагаріна). При цьому було повністю засипано квершлаґ довжиною 650 м, а товщина шару «скаженого борошна» досягала 40 — 50 см. Великий викид вугілля (близько 2 тис.т гірничої маси) стався на ш. «Мушкетівська-Заперевальна» № 1 ВО «Пролетарськвугілля» у 1970-х.
Раптові викиди вугілля та газу відбуваються в основному на глибині понад 250 м на пластах потужністю 0,5–2,5 м, найчастіше у пластах вугілля марок Ж, К, П; рідше марок А, Г. Всі вугільні пласти, на яких реєструються раптові викиди, мають порівняно високу газоносність (10–30 м3/т). На пластах зі сталим тиском газу менше 0,6 МПа (6 атм) в контрольних свердловинах раптові викиди не спостерігаються. Розроблений комплекс заходів щодо прогнозу раптових викидів; розрізнюють види прогнозу: регіональний, локальний і поточний. Основні заходи щодо забезпечення безпечної і ефективної розробки вугільних пластів, небезпечних за раптовими викидами: випереджувальна відробка захисних пластів; профілактична дегазація вугільного масиву; зволоження нагнітанням води в пласт; стовпова система розробки; щитова, стругова і комбайнова вузькозахопна виїмка вугілля; комбайнове проведення підготовчих виробок; повне обвалення на пологих пластах і повне закладання на крутих; гідровідтиск вугілля; гідровимивання випереджальних порожнин і щілин; буріння випереджальних свердловин; камуфлетне висадження; утворення розвантажувальних щілин; застосування випереджального кріплення.
Існує декілька уявлень про механізм раптових викидів вугілля і газу. Відрізняються вони оцінкою участі в раптовому викиді газу, напружено-деформованого стану масиву, а також фізико-механічних і фізико-хімічних властивостей корисної копалини або породи.
Раптовий викид породи і газу
Раптовий викид породи і газу — лавиноподібний процес руйнування породного масиву з виносом і переміщенням породи по виробці потоком газу, що виділяється. Породний масив руйнується по контуру виробки. Частина відкинутої від вибою породи дробиться до розмірів грубозернистого піску. Порожнина, що утворилася оконтурена породою, що розшарувалася на тонкі лускаті пластинки. Спостерігається підвищене у порівнянні зі звичайним газовиділення у виробку, повітряний поштовх, струс масиву. Кут укосу викинутої породи менший від природного. Порушення технологічного процесу пов'язане з пошкодженням машин, кріплення, руйнуванням лінії діючого вибою.
Типові умови виникнення явища: газонасичені високопористі пісковики. Проведення виробок буропідривним способом. Геологічні порушення. Розвиток явища визначають гірничий тиск та фізико-механічні властивості газоносних порід.
Попереджувальні ознаки: ділення керна на опукло-увігнуті диски. Раптові викиди породи і газу відбуваються в основному на глибині більше 400 м (пісковиків — більше 700 м).
Раптовий прорив вод і пливунів
Раптовий прорив вод і пливунів — посилене надходження в гірничу виробку води або пухких водонасичених порід з пливунними властивостями.
Раптовий прорив вод і пливунів відбувається внаслідок самочинного або примусового руйнування водотривких порід у виробці. Спостерігається частіше за все на початковій стадії освоєння обводнених родовищ, наприклад, на шахтах при проходженні стовбурів, підготовчих виробок тощо; на кар'єрах — при проходці в'їзних і розрізних траншей. Найбільшу небезпеку такі прориви являють при проходженні похилих і крутопадаючих виробок. Тривалість раптового прориву пливунів становить декілька хвилин (рідше — години), тривалість раптового прориву води — декілька діб або місяців. Кількість винесеного матеріалу може досягати дек. тис. м3, дебіт води — дек. тис. м3/год, що зумовлює часткове затоплення, замулення або повне «закриття» гірничої виробки на відстані до сотень м, «поховання» механізмів і машин, утворення пустот у масиві гірських порід, провалів або мульд осідання на земній поверхні. Недостатня вивченість механізму і різноманіття чинників, які зумовлюють такі раптові викиди, ускладнюють прогноз проривів і розробку запобіжних заходів. При проходженні шахтних стовбурів для попередження раптових проривів вод і пливунів застосовують заморожування пухких піщаних порід або водозниження, а при проходженні горизонтальних підземних виробок — дренаж. У шахтах, небезпечних за проривом вод, передбачають водозбірники, що забезпечують роботу головних водовідливів протягом 8 год. нормального припливу, для дільничних — 4 год. нормального припливу; як аварійні ємкості можуть використовуватися старі виробки.
Раптовий викид при видобуванні рідких і газових корисних копалин
Викид нафти і газу — раптовий самочинний витік (виверження) із свердловини нафти і (або) газу в процесі буріння.
Відбувається після виникнення позитивної різниці між тиском у нафтогазовому пласті, розкритому свердловиною, і тиском стовпа бурового розчину у свердловині на рівні цього пласта. Часто починається з нафтогазопрояву, який швидко переходить у відкрите (в атмосферу) або закрите (по трубопроводах у запасні ємності) фонтанування. Під час відкритого фонтанування можливе викидання із свердловини бурильного інструменту, руйнування гирлового обладнання струменем бурового розчину, змішаного з нафтою і (або) газом (особливо обважненого гематитом чи баритом), в окремих випадках — виникнення пожежі. Причини викиду — непередбачене поглинання бурового розчину в породах; насичення бурового розчину у свердловині газом, що надходить з пластів і знижує густину розчину; зниження або підвищення гідродинамічного тиску на вибої, який утворюється буровим розчином при великій швидкості опускання або піднімання бурильного інструменту (т. зв. поршневий ефект); несвоєчасне доливання свердловини буровим розчином під час піднімання бурильних труб; недотримання вимог щодо технологічного режиму буріння, густини і рецептури бурового розчину. Найпоширенішим джерелом викиду є зони замкнених об'ємів порід (особливо глинистих) з аномально високим пластовим або поровим тиском.
Приклади викидів нафти та газу
Тяжкий за наслідками газонафтовий викид (дебіт нафти 3200–4700 м3/добу, газу до 0,8 млн м3/добу) стався на морській буровій «1-Джерело» у Мексиці (червень 1979 — березень 1980), що спричинив руйнування гирла свердловини, пожежу, забруднення нафтою великої ділянки морської поверхні і узбережжя Мексики та США.
Аварійний викид нафти, газу та пожежа сталася 1903 у Бібі-Ейбаті, коли полум'я п'яти найбільших свердловин сягало висоти 100 м. Пожежа знищила понад 820 тис. т нафти, що спричинило кризові явища в галузі.
Підводний викид нафти і газу на нафтовій платформі Deepwater Horizon у Мексиканській затоці, 2010 — одна з найбільших техногенних катастроф у світовій історії. В результаті розливу нафти було забруднено 1770 км узбережжя, була введена заборона на рибну ловлю, для промислу були закриті більше третини всієї акваторії Мексиканської затоки. Від нафти постраждали всі штати США, які мають вихід до Мексиканської затоки, найсильніше постраждали штати Луїзіана, Алабама, Міссісіпі і Флорида. Космічні знімки зафіксували деградацію (фрагментування) Гольфстріму, який витікає з Мексиканської затоки.
В Україні найбільший нафтогазовий викид стався 13 червня 1908 р. на свердловині «Ойл-Сіті» в м. Бориславі: дебіт нафти бл. 3000 т/добу, результатом цього викиду стало забруднення басейну р. Дністра, 21-денна пожежа, яку було видно за 50 км. Для попередження раптових викидів нафти та газу гирло свердловини обладнують комплектом превенторів, штуцерною системою, трубопроводами для закачування бурового розчину у свердловину при глушінні фонтану та іншим обладнанням.
Додатково
Раптове видавлювання вугілля з попутним газовиділенням — швидке зміщення вугільного масиву в робочий простір більше ніж на 0,2 м.
Раптове видавлювання вугілля супроводжується утворенням у вугільному пласті порожнини, заповненої зруйнованим великогрудковим вугіллям, глибина якої менша її ширини. Крім того, в порушеному пласті спостерігаються пустоти, зяючі тріщини, часто — щілини між покрівлею і пластом з тонкодисперсним вугільним пилом на поверхні щілини. Видавлений вугільний масив зберігає структуру. Відбувається зміщення кріплення та механізмів. Відносне газовиділення дорівнює або менше різниці між природною газоносністю пласта і залишковою газоносністю видавленого вугілля. Можливе ураження людей внаслідок загазування виробок або механічного притискання і удару зруйнованим вугіллям. Порушення технологічного циклу можливе внаслідок пошкодження кріплення і обладнання, а також пошкодження лінії діючого вибою.
Явище виникає на газоносних пластах, складених пачками різної міцності, в зонах підвищеного гірничого тиску, на ділянках зависання покрівлі. Як правило, протікає в процесі виймання вугілля, але в щитових, стругових і комплексно-механізованих вибоях спостерігалося і при зупиненому виймальному обладнанні. Може передувати раптовим викидам та гірничим ударам. Розвиток явища визначає гірничий тиск, фізико-механічні властивості вугілля та бічних порід. Прямі попереджувальні ознаки відсутні. Побічні — підвищений тиск на привибійне кріплення, підвищене газовиділення, звукові ефекти в масиві, затиснення бурового інструмента.
Література
- E.-U. Reuther: Einführung in den Bergbau. 1 Auflage. Essen : Verlag Glückauf GmbH, 1982.
- W. Bischoff, H. Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Das kleine Bergbaulexikon. 7 Auflage. Essen: Verlag Glückauf GmbH, 1988.
- Faster P, Pošta V. Báńské Záchranářství I. Kompendium pro báňské záchranáře. Ostrava : Montanex, 2000. 485 s.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. Донецьк : Донбас, 2007. Т. 2. 670 с.
- S. Wang, D. Elsworth, J. Liu. Rapid decompression and desorption induced energetic failure in coal. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 7 (3): June 2015. Pp. 345–350.
- Xianzhi S, Dazhao S., Ziwei Q. Classification of coal seam outburst hazards and evaluation of the importance of influencing factors. URL: https://doi.org/10.1515/geo-2017-0024 https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/geo-2017-0024/html
Автор
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 02.12.2022
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
