Горнотехнические условия эксплуатации Норильского угленосного района
В настоящее время добыча углей ведется на месторождениях горы Шмидта и Кайерканском. К факторам, затрудняющим эксплуатацию этих месторождений, относятся: 1) сложный состав пластов угля и неустойчивость ложной кровли, 2) дизъюнктивные нарушения, 3) присутствие интрузий и даек, 4) местные размывы пластов с замещением углей породами, 5) содержание метана и угольной пыли, 6) способность углей к самовозгоранию; положительным для эксплуатации является то, что выработки проходятся в толще многолетней мерзлоты.
Условия разработки углей на Кайерканском месторождении характеризуются, по Д.Ф. Браженко, следующими особенностями. Разработка основного пласта (I) месторождения производится камерно-столбовой системой с повышенными параметрами. Ширина камеры, проходимой в нижней пачке пласта, 3—4 а; ширина столба, вынимаемого из камеры, равна 15—25 м (зависит от геологических условий); высота подэтажа по наклону 50 м. После разрезки камеры в ней устанавливаются скребковый конвейер и погрузочная машина.
При очистных работах применяются врубовые машины. Навалка угля производится непосредственно на транспортеры СКР-30 (до 50%); около 40% погрузочных работ производится машиной С-153 и до 10% вручную.
Расход леса на 1 т добычи угля из очистных выработок равен 0,016 м3, (или 0,25 стойки на 1 м2).
Содержание метана в воздухе по штольне 18 Кайерканского месторождения колеблется от 1 до 4,5%, чаще же равно 1—1,5%. С глубиной количество метана возрастает. Наблюдались случаи суфлярного выделения метана.
Угольная пыль, образующаяся при разработке, является взрывоопасной. Борьба с ней ведется путем применения инертной пыли и устройства специальных заслонов. По наличию метана и угольной пыли штольни относятся к первой категории. На месторождении горы Шмидта отмечаются случаи самовозгорания углей на выработанных площадях.
Участки, пригодные для открытой разработки углей, имеются на Кайерканском месторождении, а также по западной окраине плато Сыверма, восточной и юго-восточной окраинам Норильского плато.
Условия рельефа и пологое залегание пород благоприятствуют организации штольневой добычи углей на всех трех площадях: на склонах плато Норильского, Караелак и Сыверма. Ширина полос, пригодная для штольневых работ, достигает 0,8—1,5 км. Глубина залегания пластов от поверхности на этих участках не превышает 300 а. Остальные же месторождения должны разрабатываться вертикальными шахтами, так как пласты погружаются в сторону повышения рельефа и находятся на глубинах свыше 300 а. В настоящее время в основном разрабатываются пласты углей мощностью 3—5 а.
О газоносности и ее зональности имеются сведения лишь по Кайер-канскому месторождению, которые приводятся ниже. Д.Ф. Браженко выделяет три зоны распространения газов: 1) деметанизированную (метан отсутствует), 2) промежуточную (до 80,% метана), 3) метановую (метана свыше 80%).
К первой зоне относятся горизонты, находящиеся недалеко от поверхности и вблизи тектонических нарушений. Наблюдения в штольне 18 показывают, что по мере продвижения выработок от выходов пластов вглубь пересекается промежуточная зона, где газоносность (примерно в 40 м от выхода пласта на дневную поверхность) достигает 2,4 м3/т, и затем метановая зона. Последняя распространена в 800 м от выхода пласта I или на глубинах свыше 300 м от дневной поверхности. С глубиной газоносность углей в этой зоне быстро повышается от 1,8—2,5 до 7—8 м3/т; в наиболее глубоких выработках количество метана достигает 15—20 м3/т.
При выходе из зоны многолетней мерзлоты в зону непостоянных и положительных температур резко возрастает количество суфлярных выделений газа. Подобные выделения наблюдались в штольне 18 и в уклоне 9, где газ выходил одновременно с водой.
Состав природных газов, по данным опробования разведочных скважин на площади Кайерканского месторождения, более или менее постоянный. Содержание отдельных компонентов изменяется в следующих пределах: метан — от 0 до 100%; азот — от 0 до 100%; углекислый газ — от 0 до 100%; водород — от 0 до 95,4%; окись углерода — от 0 до 7,3%; кислород — от 0 до 16,8%.
Основные компоненты газов — метан и азот, причем первый из них встречается чаще и количество его в углях значительно больше, чем в осадочных породах. В самих пластах угля, как отмечает Д.Ф. Браженко, максимальное количество метана приурочено к кровле пласта. Так, в скв. У-372 в пробе из кровли пласта содержалось 9,9 м3/т метана, а в пробе из средней части пласта — всего 3 м3/т.