Äkilliset kivien ja kaasun purkaukset ( englanniksi sudden outburst ; saksaksi plotzlicher Ausbruch ) - nopeat purkaukset kivimassasta , joka on tuhoutunut kiinteiden kivikappaleiden tai murskatun kivimassan, kaasujen ja nesteiden virtauksen seurauksena . Hiilen, kaliumsuolojen, aleurien, mutakivien, erilaisten liuskeiden, hiekkakivien, kalkkikivien, kvartsiittien ja muiden kivien ja mineraalien päästöt tunnetaan.
Klassisen käsitteen mukaan syrjäytyminen tapahtuu, kun kimmojännitykset ylittävät kivimassan vetolujuuden lumivyörynä mineraalikerroksen reunaosan tai minkä tahansa tuen tai ulokepaineen alaisen kivilohkon stabiilisuuden menettämisen seurauksena. , mikä johtaa sen hauraaseen murtumaan. Olemassa olevat hypoteesit päästöjen alkuperästä ovat ristiriitaisia. Jotkut viittaavat päärooliin puristetun kaasun voimien työn poistoprosessissa, jotka aiheuttavat ylipainetta kallion onteloissa, kun taas toiset, vaikka he tunnustavat kaasun roolin, antavat sille passiivisen, toissijaisen roolin. On olemassa hypoteeseja, jotka tasoittavat jännitysten paikat kivimassassa ja kaasun paineessa [1] .
Kiven ja kaasun päästöjen kinetiikasta ja mekanismista on olemassa useita nykyaikaisia tutkimuksia, joissa näitä prosesseja ei tarkastella elastisen kappaleen mekaniikan ja kaasujen hydrodynamiikan lakien, vaan sähködynamiikan, atomien välisten vuorovaikutusvoimien ja kvanttifysiikka [2] [3] .
Erota maa- ja maanalaiset päästöt.
Laukaisevat ulostyönät tapahtuvat, kun seismisten tapahtumien iskuaallot vaikuttavat jo jännittyneisiin kiviin elastisten värähtelyjen kautta. Tässä tapauksessa seisminen energia toimii laukaisijana purskeprosessille, ja tällaisia purskeprosesseja kutsutaan seismisiksi tapahtumiksi. Toisessa tapauksessa äkillisiä purkauksia synnyttävät vain kivien sisäiset, luontaiset murtojännitykset, jotka purkauksen aikana muodostavat seismisiä aaltoja kivimassaan. Tässä tapauksessa äkillisten purkausten prosesseja kutsutaan kaivosdynamiikkaiksi ilmiöiksi.
Äkillisen purkauksen kvantitatiivinen ominaisuus on sen intensiteetti, mitattuna sinkoutuneen kivimassan määrällä ja ejektioetäisyydellä energiaparametreiksi muunnettuna. Äkilliset päästöt vuoristossa johtavat laaksojen ja vuoristojokien tukkeutumiseen ja maanalaisten päästöjen tapauksessa kaasuttumiseen ja kaivostoiminnan tuhoutumiseen. Tulivuorten valtavat kivimassan purkaukset johtavat maailmanluokan katastrofeihin. Sinkoutuneiden kivien määrä nousi joissakin tapauksissa miljardi tonniin ja kaasu jopa miljoona kuutiometriä tai enemmän [6] .
Ruiskutettavia kaasuja edustavat metaani, typpi, vety, hiilidioksidi ja niiden seokset. Päästöprosesseihin osallistuvat kivet eroavat merkittävästi fysikaalisista, kemiallisista ja mekaanisista ominaisuuksistaan.
Esimerkki maan äkillisestä kivien sinkoutumisesta on romahdus , joka tapahtui 18. helmikuuta 1911 Pamirissa , kun vuoristossa äkillisen impulssin seurauksena 1,3 - 1,5 km³ tilavuudeltaan kivilohkare, Usoy-vuoren huipulta revittynä, lensi kaltevaa kaaria pitkin yli 5 km. Vapautumisen energian vapautuminen vastasi 2 000 Hiroshimaan pudotettua atomipommia .
Vieläkin voimakkaampi kivien sinkoutuminen tapahtui Mount St. Helensin purkauksen aikana 18. toukokuuta 1980 [7] . Tulivuoren rungosta poistettiin vain kiviä, ottamatta huomioon tuhkan massaa, noin 2,7 km³.
Vuonna 1812 Tambora-tulivuori sinkoutui noin 180 km³ tefraa, ja sen energian vapautuminen oli noin 800 Mt TNT :tä [8] .
23. elokuuta 2020 Scarborough Bluffs romahti Kanadassa. Romahdusta edelsi räjähdys vuoristossa ja erittäin hienojakoisen pölypilven muodostuminen, mikä on osoitus kiven sinkoutumisesta [9] . Elektronimikroskoopeilla tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että jokaisen tällaisen pölyrakeen koko vaihtelee useista mikroneista useisiin nanometriin [10] . Kaivoskirjallisuudessa on lukuisia kuvauksia "hullun jauhon" vapautumisesta äkillisten kivenpurkausten aikana. Esimerkiksi 12. marraskuuta 2007 Ainserin pohjoispuolella Sikstuksen dolomiiteilla (Italia) tapahtuneen sortumisen seurauksena dokumentoitiin, että romahdusmassa ja sitä ympäröivä alue peittyivät noin 10 cm:n kerroksella raivotautijauhoa. paksu [11] .
Maanalaisia äkillisiä hiilen ja kaasun purkauksia tapahtuu monissa maailman maissa erilaisissa kaivos- ja geologisissa olosuhteissa erilaisissa kivissä. Maanalaiset purkaukset uhkaavat kaivostyöläisten henkeä. Yksi vaarallisimmista alueista Kaivosgeomekaniikan ja kaivostutkimuksen tutkimuslaitoksen mukaan on Kuzbass , jonka hiili- ja malmikaivoksissa rekisteröitiin 5470 dynaamista ja kaasudynaamista ilmiötä ajanjaksolla alkaen. 1943-2005, mukaan lukien: 207 purskahdusta, 222 kallio- ja vuoristotektonista törmäystä, 42 mikroiskua, 3599 työntöä ja yli 1400 laukausta. Vuosina 1951–2005 Ukrainan kaivoksissa tapahtui 7 230 äkillistä räjähdystä, ja 259 kaivostyöntekijää kuoli vuosina 1971–1980.
Maailman ensimmäinen maanalainen äkillinen kiven ja kaasun purkautuminen tapahtui Ranskan Iisakin kaivoksessa vuonna 1834 [12] .
Voimakkain maanalainen kivi- ja kaasupäästö on 14 tuhannen tonnin hiiltä ja noin 600 tuhatta kuutiometriä metaania, joka tapahtui vuonna 1969 Ukrainassa. Tunnetaan yli miljoonan kuutiometrin äkillinen metaania vapautuminen Sanhuban kaivoksella Kiinassa [13] , mikä vastaa noin päivittäistä virtausnopeutta erittäin tuottavassa kaivossa runsaissa palavien kaasujen kerrostumissa.