Анализ горно-геологических условий разработки поля шахты "Распадская"

Как видно из приведенного описания, почти все угольные пласты, в кровле и почве, перекрыты толщей слабо проницаемых  алевролитов. Исключением является лишь несколько пластов, в т.ч. 5, 9 и 11, у которых кровля пласта на значительной площади поля представлена песчаником.

Учитывая малую пористость алевролитов (4,1%) и высокую (от 5 -7 до 19%) песчаников, можно предположить, что в газовом балансе шахты основная масса газа будет сосредоточена в песчаниках, меньше в алевролитах. В результате этого, в пределах шахтного поля, создается  неодинаковые условии для миграции газов по простиранию одного и того же пласта.

Проведенные наблюдения показали большую скорость метановыделения  из угольных пластов. Так, например, за 50 минут пласт 6-6а отдает около 30 % метана (без вакуума), а пласт 7 –лишь 11%. Пласт 10, за 55 мин. выделил около 29 %метана, а пласт 5, за 70 мин.- около 4%.

В период строительства  шахты, при проходке путевого уклона по пласту 7, было зафиксировано два  взрыва газа. Первый выброс был зафиксирован 21 февраля 1964 г., на расстоянии 643 м от устья, в забое уклона, после отпалки. Уклон был загазован высокой  концентрацией газа. При замере метана после 20 мин. простоя за отпалкой, в куполе, была установлена концентрация метана свыше 6%, в забое – 3%, а в 20 м, 80 м, 160 м от забоя -  по 2%.

Ровно через месяц 20 марта 1964 г. в пульповыдачном уклоне, на расстоянии примерно 480 м от устья, произошел новый, более сильный выброс. После взрыва выделилось большое количество метана (до 13,8%), которым уклон на протяжении нескольких метров по восстановлению был загазован до концентрации 0,6 %. Оба взрыва произошли при встрече нарушений. [8]

По проекту шахта  относится к сверхкатегорной, что подтверждается выполненным институтом Сибгипрошахт прогнозом газообильности шахты, согласованным ВостНИИ 30 июля 1966г.

В настоящее время, прослеживается выделение метана по пласту 6-6а из уклонной части бремсбергового поля. В конвейерном людском уклонах, в 125 м ниже вспомогательного вертикального ствола, при постоянном проветривании вентилятором СВМ-6, концентрация метана удерживается в пределах от 0,75 до 1,0%.

В выработках, расположенных  выше горизонта подсечения пласта стволом, выделение метана не наблюдается. По пласту 7,в уклонах, в 70 м ниже вспомогательного ствола наблюдается выделение метана 0,2 - 0,5 %. По пласту 9 выделение метана не наблюдается.

Самовозгораемость, пылеопасность, взрывоопасность.

Угли шахтного поля представлены, в основном, блестящими разностями, которые, при механической разработке, склонны к образованию большого количества угольной пыли. Ввиду значительного содержания летучих, угли шахты относятся к взрывоопасным по пыли.

Угли пластов склонны  к самовозгоранию. Вмещающие боковые породы силикозоопасны.

В соответствии с принятой схемой вскрытия, все остальные вышележащие  пласты шахтой Распадская-1 не разрабатываются, коэффициент рабочей угленосности шахтного поля составляет 5,5 % . [10]

 

3.4 Характеристика  качества углей. 

Шахтой намечается разработка, в первую очередь, пластов 3,5,6-6а,7,9 и  в дальнейшем пластов 13,12,11,10 и 1,2 в пределах геологических участков Распадских XIV, XIII, IV, III, II и X.

Изучение качества углей производилось, по каждому пласту, трестом Кузбассуглегеология, Восточным научно-исследовательским углехимическим институтом и Сибгипрошахтом, по данным опробования из разведочных скважин и специальных разведывательских выработок (уклонов, штолен).

Качественные показатели сведены в таблицу №1.

Угли Распадского месторождения представлены, в основном, блестящими и полублестящими разностями с содержанием до 85% витрена. Характерно в углях присутствие фюзена, содержание которого по пластам  составляет 10-12%.

Угли пластов от 1 до 6-6а и нижняя пачка пласта 7, с  содержанием летучих 36-38% и толщиной пластического слоя 27-32 мм, относятся к группе IЖ-26 марки жирных углей. Указанные пласты имеют сложное строение. Наибольшее количество прослев у пласта 6-6а и 7(достигает семи). Угли характерны содержанием серы от 0,85 до 1,9 % и являются многофосфорными. Содержание фосфора колеблется от 0,042 до 0,090 % (достигается для угля пласта 3 - 0,13 %).

Угли пласта 7 (верхняя  пачка),9,10 и 11 с выходом летучих 37-38% и с пластическим слоем 16-23 мм, относятся к газовым углям технологической группы Г-17. Содержание серы  для этих пластов пониженное и составляет 0,38-0,65 %, содержание фосфора 0,023 – 0,076 %.

Угли верхних пластов 12 и 13, имеют худший петрографический  состав, характеризуются к газовым жирным углям (ГЖ). Содержание фосфора у них значительно меньше: 0,018 – 0,03 %.

Некоторой особенностью отличается уголь пласта 9. Он находится на стадии метаморфизма газовой высокой, выход летучих: 38-39%, но по спекающимся свойствам, он несколько уступает типично жирным углям. Поэтому его следует считать переходным от газовых Г-17 к жирным  ГЖ – 26.

Теплотворная способность углей Распадского  месторождения производилось по пластам 3,5,6-6а и 7.

Учитывая близкие показатели коксуемости углей двух групп, по согласованию с ВУХННом проектом принята одна шахтовыдача.

 

Ситовой состав смеси  углей.

 

Классы - в мм	Выход %	Ас %
+100	3Б7	29,7
50-100	12,5	28,8
25-50	16,3	19,6
13-25	21,3	14,5
6-13	19,1	11,3
3-6	12	10,2
1-3	9,0	10,4
0,5-1	6,1	10,6
Всего:	100	16,2

 

Суммарный фракционный  состав (кл. 0,5-100 мм) по исследованиям (с  исключением шлама), выражается в  следующем:

• для фракций с удельным весом до 1,4 – выход концентрата составляет 71,2 % с зольностью 4,9 %;
• для фракций с удельным весом 1,4 -1,5 – выход концентрата составляет 4,1 % и смеси с зольностью 21,9 %;
• для фракций с удельным весом 1,5-1,8 -  выход концентрата составляет 6,6 % с зольностью 37,4 %;
• а для фракций с уд. весом выше 1,8 – выход составляет 10,3 % с зольностью 71,8 %.

Зольность рядового угля по пластам определилась:

по пласту 6-6а – 26,7 %

по пласту 7 – 17,2 %

по пласту 5 – 15,7 %

по пласту 3 – 18,8 %. [2]

 

3.5. Гидрогеологические условия разработки.

Все шахтное поле перекрыто  четвертичными отложениями. В отложениях выделяются аллювиальные и элювиально-делювиальные комплексы пород. Наибольшее распространение  аллювиальных отложений наблюдается в районе блока 4, где они слагают пойму I, II, III  и IV надпойменные террасы реки Ольжерас.

Элювиально-делювиальные осадки покрывают сплошным чехлом всю остальную площадь.

Аллювиальные отложения  отличаются плохой сортировкой обломочного  материала. Они представлены слоями, которые состоят из галечников, гравия, различных песков, глин и илов, смешанных  в различных пропорциях.

Выдержанных слоев того или иного состава нет. Водоносные свойства этих отложений различны - удельные дебиты изменяются от сотых  долей до 0,4 м/с.

Элювиально-делювиальные отложения представлены обломочно-суглинистым  материалом. К ним приурочены верховодка и элювиально-делювиальные воды, которые практически не окажут влияния на водопритоки в горные выработки.

К коренным породам Ильинской свиты приурочены пластово-трещинные воды. Породы характеризуются  небольшой степенью водообильности и имеют следующие величины:

 

Горизонт	Коэффициент фильтрации в м/сутки	Радиус влияния в  м
+200	0,864	2000
+100	0,0864	800
0	0,0345	500

 

Эксплуатация углей  пермского возраста под юрой, особых затруднений не вызывает.

Юрские отложения, благодаря фациальной изменчивости своих осадков и большому проценту содержания песчано-глинистого цемента, цементирующего поры и пустоты в породах, характеризуются сравнительно невысокой степенью обводненности (средние удельные расходы и водопоглощение равны 0,1 – 0,7 л.с.)

Располагаясь, в основном, выше местного базиса эрозии, породы юры, в значительной степени осушены, а в дальнейшем, при развитии горных работ, дренаж этих отложений будет постоянно увеличиваться, что приведет к полному их осушению (до отметки 265 – 300м).

С целью предотвращения возможности внезапных прорывов юрских вод в горные выработки, при эксплуатационных работах под юрой, необходимо предусмотреть ряд охранных мероприятий. В частности, в пониженных обводненных участках, рекомендуется бурение опережающих забой, дренажных скважин, разработку углей, непосредственно под юрой, необходимо вести, с закладкой выработанного пространства.

По химическому составу, подземные воды угленосных отложений, относятся к гидрокарбонатно-натриевому типу, с обычным содержанием гидрокарбонатов 90- 98 экв. % и натрия 80-98 экв. %, с высокой минерализацией 300-600 мг/л. Но в зоне дренажа, где интенсивность циркуляции вод увеличивается, особенно весной, воды приобретают гидрокабонатно-кальциовую минерализацию, с содержанием кальция до 60 экв. % [4]

Реакция воды по большинству анализов нейтральная, или слегка щелочная, жесткость обычно невысокая и равна, в среднем, 6-20 нем. градусов.

По отношению к бетону и железу пермские воды будут слабо  агрессивными, благодаря малому содержанию агрессивной углекислоты и сульфатов, при жесткости выше 6 нем. градусов. В большинстве случаев воды определяются как не агрессивные.

По степени обводненности  шахта Распадская – 1  относится  к слабо обводненным. Пользуясь  методом аналогии, можно принять, что средне годовой коэффициент водообильности не будет превышать 1,0 воды на тонну добытого угля. В весеннее время, приток несомненно будет возрастать и коэффициент водообильности может возрасти до 4.

По результатам  расчетов:

• наибольший водопиток на горизонте +200 м – около 250-300 м3/ч;
• на горизонте +100 м ожидаемая величина притока воды составляет около 100 – 160 м3/ч;
• на горизонте 0 – порядка 50-90 м3/ч

При проведении горных работ, в процессе строительства шахты, наблюдались следующие притоки воды по горным выработкам:

• уклоны по пластам – от 3,0 до 40-50 м3/ч
• при нарезке лав – от 7,3 до 36,0 м3/ч
• вспомогательный вертикальный ствол – до 10 м3/ч
• наклонные стволы - от 6 до 14 м3/ч

В настоящее время  общего водопритока на шахте нет. Откачка шахтовых вод производится по каждому пласту раздельными насосами 5 НС -10 с производительностью 100 м3/ч. [6]

 

3.7. Горнотехнические условия разработки.

Кровля и почва пластов угля представлены обычно крепкими алевролитами или, реже, песчаниками V – VII  категории, и является достаточно устойчивыми.

Случаев обрушения кровли при проходке глубоких горных выработок (уклонов, штолен), даже без крепления  – не наблюдались. Но имели место  случаи вспучивания почвы пластов  угля. Вмещающие породы также являются устойчивыми, трещиноватость и рассланцовка пород наблюдается редко. По категориям крепости (по Протодьяконову), породы разбиваются следующим образом:

• песчаники – VI ,VII категории,
• алевролиты – IV, V, VI категории,
• гравелиты и конгломераты – VII – VIII категории,
• угли – IV-V категории.

Случаев самовозгорания отвалов угля не было, хотя некоторые отвалы угля сохраняются с 1950 года. Не было также обнаружено, при проведении детальных разведочных работ, признаков древних угольных пожаров. Однако, судя по опыту эксплуатации Байдаевского месторождения, на котором разрабатываются аналогичные по качеству угли, подземные пожары могут иметь место, особенно при разработке мощных пластов угля, без закладки выработанного пространства.

На Байдаевском месторождении  имелись случаи самовозгорания угля в выработках, даже сравнительно небольшого размера, при хранении их свыше 2-3 месяцев.

Изучение газононости  углей на поле шахты Распадская 1проводилось геолого-разведочной экспедицией треста «Кузбассуглегеология», результаты которого сведены в отчет – «Материалы по изучению газоносности пластов угля шахты Распкадская 1 в Томь – Усинском районе Кузбасса» (по состоянию на 01.02.69 г.)

По данным отчета, наибольшей газоносностью на шахтном поле характеризуется  пласт 3, максимальная газоносность его  на нулевом уровне равна 20 – 21 м3/т. Все угольные пласты шахтного поля, по газоносности, можно разделить на две группы.

К первой группе относятся  пласты угля 1,2,3,5,6,6-6а,7 с содержанием  витринизированнного вещества до 88 – 90 %, распределение газоносности с глубиной залегания, по которым выражается в следующем:

• на горизонте +300 – 0-4 м3/т
• на горизонте +200 – 6-10 м3/т
• на горизонте +100 – 11-15 м3/т
• на нулевом горизонте  – 16-18 м3/т. [7]