Estado de la investigación del mecanismo de explosión-explosión del carbón

La explosión es un fenómeno dinámico en el que la energía de deformación elástica acumulada en el carbón y el macizo rocoso se libera repentinamente bajo ciertas condiciones bajo la acción de una tensión concentrada, lo que provoca que el carbón y el macizo rocoso se destruyan rápidamente y se arrojen al espacio minero. Según numerosos ejemplos, el rockburst es un fenómeno provocado por la destrucción repentina de carbón y roca. El carbón en el sentido tradicional se refiere al fenómeno en el que el carbón y la roca destruyen repentinamente la roca circundante y son vibrados y arrojados bajo la influencia de la minería. Es causada por la interacción del techo, la roca de carbón y el piso. La presión de impacto del techo en la mina se caracteriza por un gran volumen y una alta fuerza destructiva, lo que representa una seria amenaza para la producción y la seguridad de las minas de carbón. Las condiciones para la aparición de desprendimientos de rocas en las minas de carbón de mi país son extremadamente complejas. La intensidad, la frecuencia y el grado de los desastres de los desprendimientos de rocas también varían ampliamente. La comprensión teórica de sus mecanismos de formación también está en constante desarrollo, lo que puede resumirse como teoría de la fuerza. teoría de la energía, teoría de la rigidez, teoría de la tendencia al impacto y teoría de la inestabilidad de las rocas de impacto.

6.1.2.1 Criterios de la teoría de la resistencia

Basándonos en la observación de la situación real del rockburst, creemos intuitiva y empíricamente que el rockburst es un fenómeno relacionado con la ruptura repentina de las vetas de carbón. Es la destrucción repentina del carbón y la roca cuando la tensión alcanza la resistencia máxima y se utiliza como criterio para determinar si se produce un estallido de la roca. De hecho, la tensión de la roca circundante en los frentes de trabajo de excavación y minería de carbón a menudo se encuentra en estado de deformación después de que el macizo de carbón y roca alcanza su resistencia máxima. Sólo se producen unos pocos estallidos de roca, lo que indica que es un factor que influye, pero no. el principal factor de control sólo el carbón. La teoría de la resistencia del macizo rocoso es insuficiente como criterio.

6.1.2.2 Criterios de la teoría energética

A mediados de la década de 1960, Cook y otros propusieron una teoría energética basada en un resumen de 15 años de experiencia en investigación y prevención de explosiones de rocas en Sudáfrica. Se señala que cuando se destruye el estado de equilibrio mecánico del sistema rocoso circundante de un yacimiento, si la energía liberada es mayor que la energía consumida, se producirá un estallido de roca. Considere el impacto de la interacción entre la roca circundante y el yacimiento en el estallido de la roca. Con base en la ley de conservación de la energía, la ecuación del balance de energía se expresa analíticamente para explicar el problema energético del estallido de rocas. En la actualidad, Buhoyino, BuGaerthe y Ribovin propusieron una fórmula de criterio de energía relativamente completa, a saber

Aplicación de la mecánica de rocas de deformación reactiva en ingeniería

Donde: WR es la roca circundante La energía liberada; α es el coeficiente efectivo de liberación de energía de la roca circundante; we es la energía liberada por el carbón y la roca λ es el coeficiente efectivo de liberación de energía de la roca de carbón; Wd es la energía consumida en la unión de la roca de carbón y la roca circundante; Cuando se destruye la roca de carbón, la resistencia debe superarse. Si es mayor que 1, se producirá un terremoto de mina.

A partir de los antecedentes macrogeológicos y las características de la situación, aclarar las características de distribución del campo de tensión y del campo de tensión secundario en la región, calibrar correctamente los valores de WR y Wd y considerar el efecto espacial puede ser una buena solución. contribución.

6.1.2.3 Teoría de la rigidez

La teoría de la rigidez se origina en la prensa rígida, que compara la relación entre el pilar de mineral y la roca circundante con la relación entre la muestra y la máquina de prueba. La condición de rigidez en la que las muestras de carbón y roca fallan repentinamente después de alcanzar su resistencia máxima se considera la condición para que se produzca un estallido de roca en un pilar de una mina. En la década de 1970, Blake perfeccionó esta teoría y la utilizó para analizar los problemas de rotura de rocas en la mina Galena en Estados Unidos. Consideraba el yacimiento y la roca circundante como dos medios con diferentes rigideces, y creía que el hecho de que la rigidez del pilar de mineral fuera mayor que la rigidez de la roca circundante era una condición necesaria para el estallido de la roca. Basados ​​en el principio de la máquina de ensayo rígida, algunos investigadores de nuestro país han propuesto el índice de influencia de la rigidez KCF = km/│KS \

6.1.2.4 Tendencia de influencia

La geopresión de impacto El medio tiene algunas características especiales. Propiedades físicas y mecánicas, por lo tanto, se puede usar uno o un conjunto de indicadores para medir la capacidad potencial del medio de carbón y roca para producir impacto o daño. La tendencia al impacto se mide mediante múltiples parámetros, incluido el índice de energía de deformación elástica, el índice de fragilidad, el coeficiente de falla frágil, el índice de energía de impacto efectiva, la relación de energía última, la relación de rigidez última, el índice de velocidad de falla, el índice característico de tiempo de tensión-deformación y la velocidad máxima de deformación plástica. etc. Al comparar y juzgar el carbón de diferentes vetas de carbón a través de estos parámetros, se puede estimar aproximadamente de antemano el peligro de que las vetas de carbón afecten la presión del suelo. La condición para la tendencia al impacto de la explosión de roca es que la tendencia real al impacto de la masa de carbón sea mayor que el valor límite especificado. Esta teoría es muy popular en el sector minero del carbón polaco.

Es imperfecto juzgar si se producirá un estallido de roca basándose únicamente en las propiedades físicas y mecánicas del carbón y la roca, y es difícil lograr los resultados esperados porque el entorno geológico y las condiciones mineras tienen un gran impacto. Una simple combinación de estándares establecidos desde diferentes puntos de vista, sin base física ni conexión intrínseca.

6.1.2.5 Teoría de la inestabilidad del estallido de rocas

Antes de la extracción de la veta de carbón, la veta de carbón y el techo y el piso están en un estado de equilibrio. La minería rompe el equilibrio original y establece uno nuevo. balance. Por ejemplo, si la transición de estado es continua y equilibrada, es un estado estable y no se producirá ninguna explosión de roca. Los estallidos de rocas pueden ocurrir cuando un impacto salta repentinamente de un estado de equilibrio a un nuevo estado de equilibrio. Si salta a un nuevo estado de equilibrio, la energía potencial es grande. Cuando se vuelve inestable, pequeñas perturbaciones harán que el estado de equilibrio del sistema salte repentinamente, provocando la explosión de una roca. Es necesario utilizar el principio de la energía potencial para juzgar la estabilidad del estado de equilibrio del sistema, y ​​basta con utilizar el criterio de la energía para juzgar la estabilidad del proceso dinámico. Las teorías de la inestabilidad son formalmente similares a las teorías combinatorias e incluyen todas las teorías que tienen una porción razonable de la misma base física. Por ejemplo, el criterio de inestabilidad en un proceso dinámico es un criterio propuesto por la teoría de la energía, pero se limita a un punto adicional, es decir, el proceso de inestabilidad dinámica sólo ocurrirá cuando el estado de equilibrio del sistema sea inestable.

El rockburst está estrechamente relacionado con el fondo geológico y las características de la situación. Su estado de tensión es el factor clave principal, y el estado de tensión depende de la situación del techo, la rigidez de la capa de roca del techo y la flexión. y características de deflexión del techo. En los últimos años, los estudiosos han prestado atención y estudiado el mecanismo de presión de los tejados en grandes superficies, y también ha seguido la relación entre los estallidos de rocas y las propiedades del tejado. Los resultados de la investigación de los casos de rotura de rocas en mi país muestran que las propiedades de la roca circundante son los principales factores que afectan la rotura de las vetas de carbón. Este es un avance importante en el mecanismo de formación del estallido de vetas de carbón. Proporciona una guía correcta para la predicción y prevención en la extracción de minerales, y también proporciona buenas contramedidas para la gestión.