Инженерно-геологические условия Печорского угольного бассейна » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Инженерно-геологические условия Печорского угольного бассейна

24.05.2021

Прогнозирование устойчивости кровли и почвы угольных пластов, а также вопросы управляемости кровлей при эксплуатации шахт Интинского месторождения в настоящей работе рассматриваются ранее. В нем приводятся данные об особенностях и условиях проходки горных выработок и добычи угля подземным способом. Сообщаются также соответствующие краткие сведения о горно-геологических условиях разработки части угольных месторождений и участков, не освоенных промышленностью.

Ниже демонстрируется таблица 7.1.1, в которой характеризуются физико-механические свойства углевмещающих пород Усинского и Сейдинского месторождений, а также центральной части Воркутского района (Воргашорского и Воркутского месторождений) с целью сравнения с соответствующими данными по Интинскому месторождению. Материалы для таблицы 7.1.1, касающиеся Воркутского угленосного района, заимствованы из книги коллектива авторов под редакцией В.А. Дедеева, Ю. В. Степанова «Воркутский угленосный геолого-промышленный район». Данные таблицы 7.1.1. дают основание заключить, что горно-геологические условия Интинского района во многом сходны с условиями подземной разработки в Воркутском районе. Некоторые отличия физикомеханических свойств углевмещающих пород по крепости (литификации), по текстурным и структурным особенностям и гранулометрическому составу не являются препятствием и не вызывают существенных осложнений при выемке угля (например, по значительному участию крупных линейно-вытянутых линзовидных мощных тел песчаника, образующих труднообрушаемые кровли, а также наличию ярко выраженных слоев почвенно-элювиальных образований, склонных к пучению).

Практически, содержание, доказательства, нормативы и рекомендации, изложенные в вышеупомянутой книге, главе одиннадцать «Горно-геологические и горно-технические условия разработки месторождений», могут служить ценным пособием для углеразведчиков и горняков при прогнозе инженерно-геологических условий, а также при разработке угольных месторождений Интинского района.

Геологической службой АО «Интауголь» прогнозирование инженерно-геологических условий производится по рекомендации «Временных указаний по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м с углом падения до 35°». Ниже приводятся определения некоторых применяемых при этом терминов.

Под устойчивостью кровли подразумевается способность нижних слоев пород кровли (общей мощностью до 1 м) сохранять целостность и не выпадать в подкрепное пространство очистной выработки.

«Обрушаемость» в горном деле определяет способность отдельных слоев и пачек той или иной мощности к свободному обрушению за поддерживаемым пространством очистной выработки (после передвижки, переноса или извлечения крепи).

Нагрузочные свойства кровли — это проявление и величина внешней активной нагрузки, которая должна быть уравновешена крепями для предотвращения их зажатия, частичных и полных завалов очистных забоев.

Нагрузочные свойства кровли зависят от мощности легкообрушающихся пород, залегающих непосредственно над угольными пластами, от мощности и шага обрушения труднообрушающихся пород.

Понятие «управляемость кровли» означает способность кровли подвергаться воздействию комплекса практических мероприятий, предотвращающих выпадение пород в подкрепное пространство, зажатие крепей, завалы очистных забоев и обеспечивающих безопасность труда, бесперебойную работу очистных забоев. Управляемость кровли зависит от ее устойчивости и нагрузочных свойств.

Для прогноза устойчивости кровли и почвы угольных пластов углеразведкой производится изучение физико-механических свойств горных пород. В промышленной угленосной толще Интинского месторождения, вмещающей одиннадцать номенклатурных угольных пластов (II—1), подвергается опробованию разрез пород, равный пятикратной мощности пласта в ранней стадии и десятикратной в последней стадии разведки — для кровли и, соответственно, трехметровая и пятикратная мощность пласта — для почвы.

Наиболее важным в практическом отношении является изучение пределов прочности на разрыв и сжатие горных пород, их объемного и удельного веса, пористости и влажности. Они в значительной мере характеризуют горно-геологические особенности вмещающих пород, используются для расчетов крепления горных выработок. Кроме того, все эти свойства связаны с крепостью пород. Поэтому данный показатель является неотъемлемой частью комплексной характеристики горно-геологических условий. Средние значения показателей физико-механических свойств горных пород приведены в таблице 7.1.1, составленной для сопоставления соответствующих показателей Интинского месторождения с данными Воркутского угленосного района.

Прогноз устойчивости кровли рабочих угольных пластов производится с учетом требований и рекомендаций ВНИМИ. Согласно единой Отраслевой классификации крjвли угольных пластов, как уже отмечено ранее, делятся на 4 типа:

1. Устойчивая.

2. Среднеустойчивая.

3. Неустойчивая.

4. Весьма неустойчивая.

Весьма неустойчивую кровлю мощностью не более 0,5 принято называть ложной кровлей. Основным критерием разделения кровли на типы по нагрузочным свойствам является отношение суммарной мощности пачки слоев легкообрушающихся пород Нло, залегающих непосредственно над угольным пластом, к вынимаемой мощности угольного пласта Мв.

Классы по управляемости представляют собой сочетание типов кровли по устойчивости и по нагрузочным свойствам.

Единая классификация кровли угольных пластов приводится в таблице 7.1.2.

В первой строке таблицы 7.1.2. указаны номера и наименования классов кровли по управляемости, во второй строке приведен полный индекс кровли. В полном индексе первая цифра означает номер класса кровли по управляемости, вторая — номер типа кровли по устойчивости, третья — номер типа кровли по нагрузочным свойствам.

Прогнозирование условий разработки угля по данным разведки выполняется методом составления литолого-прочностных карт угольных пластов. На Интинском месторождении такие карты составляются с 1968 года (Шуреков, Отчет по шахтному полю 16) и продолжают составляться до сих пор. На литолого-прочностных картах 1968 года проводилось выделение границ труднообрушаемых кровель над угольными пластами 5 и 10. Линзовидная форма их строения в разрезе, линейно-извилистая протяженность в плане, песчаниковый (редко конгломератовый) состав, залегание на подстилающих породах с размывом, материалы детального исследования углеразведчиками, а также шахтными геологами труднообрушаемых кровель до 1968 и в последующие годы — в совокупности свидетельствовали и доказывали речной их генезис.

При построении литолого-прочностных карт границы (контуры) труднообрушаемой кровли наносились по опыту работ при следующей экстраполяции: при расстоянии между скважинами до 350 м на 0,5 расстояния, при 350-500 м — на 1/3 расстояния, при 500 и более — исходя из максимальной ширины полосы тяжелой кровли. По некоторым скважинам, примыкающим к контуру труднообрушаемых песчаников или находящимся в этом контуре, мощность которых ненамного меньше 4 Мв, кровля дается как тяжелая.

На литолого-прочностных картах кровли наносятся литологические колонки с указанием состава вскрытых в разрезе пород с обозначением нормальной мощности слоев, среднего значения предела прочности на сжатие (осж), временного сопротивления растяжению (ор), объемного веса (dа), коэффициента сцепления (Kсц), угла внутреннего трения (р), а также контуры распространения литотипов и контуры ложной кровли.

Выделение на литолого-прочностных картах границ труднообрушаемых кровель в условиях Интинского месторождения (кстати, и на других месторождениях!), по нашему мнению, является делом важным и принципиальным. Названные кровли, как правило, сложены мощными песчаниками, редко конгломератами, имеющими, как указывалось выше, аллювиальный генезис. Одно реальное представление этого факта намного расширяет возможности прогнозирования труднообрушаемых кровель при определении их простирания или отклонения на площади шахты. Дело в том, что такие кровли доказывают пространственное распространение погребенной речной системы в разрезе каждого элементарного угленосного цикла. Нередко на месторождении линзы и пласты погребенного аллювия вертикально располагаются друг над другом, унаследованно повторяясь в одном определенном разрезе угленосной толщи (например, над пластом 5 и над пластом 4 на шахте «Глубокая»). Пионерами признания мощных песчаников (которые теперь именуем труднообрушаемой кровлей) как осадочных залежей, возникших в «каналах размыва», являлись Г.А. Дмитриев и Ю.Н. Приходько, работавшие шахтными геологами в Инте.

Составление литолого-прочностных карт по значительной части Интинского месторождения на сегодня закончено полностью. Картировались все поля действующих шахт, а также шахтные поля, где завершена детальная разведка. На месторождении эти площади располагаются в Интинской синклинали, начиная от реки Черной на юге и кончая северной границей шахтного поля 21. Общая протяженность данной территории равна 35 км. При рассмотрении одиннадцати карт на всю длину детально изученной части Интинской синклинали в пределах шахт и площадей разведок четко выявилось, что выделенные труднообрушаемые кровли оказывались распространенными в форме линейно-протяженных полос с изгибами и ответвлениями. Имея накопленный богатый фактический материал, геологами экспедиции «Интауглеразведка» в зиму 1993—1994 гг. было предпринято изучение архивных и выполняемых теперь геологических документов на шахтах и в углеразведке. Кроме того, были составлены 24 литологических профиля вкрест простирания Интинской синклинали с выделением песчаниковых (конгломератовых) залежей на всю глубину промышленной угленосной толщи. На основе изучения и анализа геологических материалов из документации шахтных геологов и геологических отчетов по разведке полей шахт экспедицией «Интауглеразведка» были составлены палеогеографические карты стадии формирования осадочных образований, отнесенных к труднообрушаемым кровлям. Выявилось, что такие кровли повсюду сложены мощными песчаниковыми (редко конгломератовыми) залежами и непрерывно прослеживаются вдоль синклинали на расстоянии 35 км, т. е. по всей длине изученной территории. Они составлены для всех 11 номенклатурных угольных пластов, входящих в состав 11 элементарных угленосных циклов. Наглядными и убедительными оказались зарисовки шахтными геологами горных выработок, где мощные песчаниковые образования залегают с размывом на породах кровли угольных пластов. Породы в слоях разного гранулометрического состава срезаны эрозией четко и точно, будто мы их наблюдаем в береговых обрывах современных рек.

Выделение границ трудиообрушаемых кровель на вышеуказанных картах в чисто прикладных целях сыграло огромную роль для всей угольной геологии, для теории. Мы убеждены, что мощные песчаники (конгломераты) угленосной толщи представляют собой аллювий. Полемика на эту тему не обещает дать другого умозаключения.

На литолого-прочностных картах почвы угольных пластов указываются границы распространения литотипов. Границы эти проводятся на половине расстояния между скважинами. На кастах почвы также наносятся литологические колонки с указанием литологического состава пород, их нормальной мощности, среднего значения предела прочности на сжатие (осж), временного сопротивления растяжению (ор), коэффициента сцепления (Kcn) и угла временного трения (р).

Для месторождений угля Инти некого угленосного района осложняющим фактором отработки угольных пластов, по аналогии с Воркутой, будет трудность управления кровлей.

Почти все угольные пласты месторождений имеют ложную кровлю. Места распространения линейно-протяженной труднообрушаемой кровли характеризуются тяжелыми нагрузочными свойствами. Почвы угольных пластов имеют свойство подвергаться пластичной деформации. Они под воздействием горного давления, а также влияния на них подземных вод склонны к пучению.

Наличие в угольных пластах кластических жил и даек, тектонических нарушений, а также неоднородность физико-механических свойств вмещающих пород оказывают значительное препятствие в подземной отработке угля. Эти неблагоприятные условия влияют на степень изменчивости класса кровли от 3.3.3. до 2.2.1. (таблица 7.1.2.).

Шахты Интинского месторождения практически считаются неудароопасными. Горные удары не отмечены ни в одной горной выработке. Отнесенный ВНИМИ пласт 5 на шахте «Глубокая» ниже глубины 600 м к угрожаемым по горным ударам на сегодня отработан шахтой до глубины 670 м. Проявления горных ударов не имели места. При отработке пласта 5 ниже 600 м рекомендуется вести соответствующие исследования. Все шахты относятся к силикозоопасным, так как содержание в породах свободной двуокиси кремния превышает 10%.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: