Горнотехнические условия эксплуатации Майкюбенского бассейна

Горнотехнические условия Майкюбенского бассейна позволяют проектировать разработку открытым способом всех его месторождений. К особенно благоприятным в этом смысле факторам относятся пологое падение и значительная мощность угольных пластов, небольшая глубина их залегания, малый коэффициент вскрыши, отсутствие на карьерных участках разрывных нарушений, низкая обводненность продуктивной толщи и невысокая крепость пород вскрыши. Углы падения угольных горизонтов на основных месторождениях бассейна обычно не превышают 3—5° и редко достигают 10°; таким образом, по условиям залегания все запасы бассейна относятся к одной группе пологопадающих пластов. По мощности 90% балансовых запасов относятся к мощным пластам и лишь 10% —к пластам средней мощности. Из забалансовых по горнотехническим условиям к мощным пластам принадлежит 47% запасов и средним —53%. Неблагоприятным фактором является расщепление угольных пластов, которое приурочено, однако, к определенным зонам и подчиняется четким закономерностям, а пласты в пределах зон расщепления являются достаточно выдержанными.



Физико-механические свойства пород, слагающих карьерные поля бассейна, изучены Карагандинским политехническим институтом. В составе продуктивной толщи преобладают рыхлые породы с временным сопротивлением сжатию от 100 до 200 кгс/см2. Сюда относятся все породы, включая конгломераты, до глубины 200 м, а также аргиллиты и угли, независимо от глубины их залегания. Повышенной прочностью (200—400 кгс/см2) обладают алевролиты, песчаники и конгломераты на песчано-глинистом цементе на глубинах более 200 м. Прочность сидеритизированных аргиллитов, а также песчаников и конгломератов на известково-глинистом цементе возрастает до 700 кгс/см2.

Наибольшей естественной влажностью отличаются аргиллиты и алевролиты на глубинах до 100—120 м (5—6%); влажность песчаников и конгломератов здесь колеблется от 1,5 до 3,5%. На глубине 180—200 м и более влажность аргиллитов и алевролитов снижается до 2— 3%, а более грубых пород — до 0,3—2,6%.

Пористость всех пород на всех глубинах практически одинакова и составляет 15—20%. Только в песчаниках отмечается некоторое уменьшение ее с глубиной —от 21% вблизи поверхности до 14,4% на глубине 200—250 м.

Средние значения объемного и удельного веса приведены в табл. 46.

Объемный вес песчаников увеличивается с глубиной — от 2,09 г/см3 вблизи поверхности до 2,35 г/см3 на глубине 270—300 м.

Размокаемость алевролитов, песчаников и конгломератов преимущественно средняя и трудная. К легкоразмокаемым относятся аргиллиты на всех глубинах и песчаники до глубины 30 м.

Абразивность аргиллитов и алевролитов колеблется от 0,7 до 4,2 мг (I класс), песчаников от 1,0 до 24,1 мг (I—IV классы), конгломератов от 26,9 до 71,7 мг (IV—VII классы).

Изложенные данные по физико-механической характеристике пород продуктивной толщи послужили основанием для определения ряда параметров проектируемого карьера.



Действующий карьер располагается в восточной части месторождения Шоптыколь в зоне интенсивного расщепления угольных пластов, которые несмотря на это в пределах карьера являются вполне выдержанными, так же как и прослои разделяющих их пород. Это говорит о том, что расщепление пластов не так сильно осложняет их отработку на площади Майкюбенского бассейна, как можно было бы ожидать.

Карьер функционирует с 1941 г. В 1968 г. протяженность его составила 900 м, а годовая добыча 77 тыс. т. В нем вскрывается нижняя часть угольного горизонта I—Ш; объектом разработки является пласт I—Ш5 мощностью 7 м. Выемка вскрыши и угольного пласта ведется с применением буровзрывных работ, с погрузкой экскаваторами в автомашины. Вскрыта осуществляется уступами высотой до 10 м, разработка угольного пласта — двумя уступами высотой 3—4 м с селективной выемкой группы породных прослоев в средней части пласта. Углы откосов бортов карьера 60—70°, а во вскрышных уступах 80°. Приток воды в карьер 100 м3/сут. Себестоимость 1 т добытого угля в 1968 г. составила 4 р. 78 к. при плановой 5 р. 41 к.



Практически половина учтенных запасов углей Майкюбенского бассейна (1805 млн. т из 3648 млн. т) пригодна для карьерной разработки при коэффициенте вскрыши не более 8,5 м3/т. He подлежит сомнению, что часть прогнозных запасов на малоизученных площадях и на глубоких горизонтах основных месторождений тоже окажется пригодной для открытой отработки. В целом с коэффициентом вскрыши до 10 м3/т, вероятно, может быть отработано в бассейне не менее 2,0—2,5 млрд. т угля, а с коэффициентом вскрыши до 20 м3/т — еще порядка 1 млрд т.

Сравнительная характеристика месторождений бассейна по условиям отработки приведена в табл. 47. Наиболее благоприятны условия отработки месторождений Шоптыколь и Сарыколь. Глубина намечаемых карьеров на этих месторождениях соответственно 250 и 70 м. В составе пород вскрыши 13—17% составляют конгломераты, 47—48% песчаники, 16—22% алевролиты, 14% аргиллиты, 0,3—0,7% сидериты, 4% уголь и углистые породы.

Во время эксплуатации месторождений большое значение будет иметь вопрос селективной отработки угольных пластов. Так, при отработке наиболее мощного угольного горизонта I—Ш, заключающего основные запасы месторождения, в случае селективной выемки пластов мощностью 0,5 м и более можно будет получить товарный уголь с зольностью 23,9%, при селективной отработке пластов мощностью более 1 м товарная зольность составит 25,2%, при селективной отработке 2-метровых пластов — 28,2%, 4-метровых — 33,7% и, наконец, при валовой выемке — 48,6%. В зоне расщепления пластов товарная зольность будет на 1—3% выше.



Зона газового выветривания в пределах основных карьерных полей бассейна достигает 200 м. Газоносность на этой глубине составляет 5,4 м3/т. Содержание метана в газе 0,01—1,3%. В целом газоносность углей бассейна изучена недостаточно.