1.1.2.2 Тектоника

В тектоническом отношении поле шахты приурочено к моноклинально погружающемуся северо-восточному крылу Бахмутской котловины. Падение пород юго-западное под углами от 12° до 36°. Пологие углы падения характерны для более глубоких горизонтов. Кроме того, в пределах месторождения развита мелкоамплитудная тектоника, которая прослеживается горными работами.

1.1.2.3 Гидрогеологическая характеристика

а) Водоносный горизонт аллювиальных отложений приурочен к пойме и надпойменным терассам реки Северский Донец. Литологический состав аллювиальных отложений представлен мелко и среднезернистыми песчаниками, в основании которого залегает маломощный слой гравия и мелкой гальки.

б) Воды каменноугольных отложений играют основную роль в обводнении шахты. Водосодержащими породами являются известняки и песчаники, сланцы служат водоупорами.

1.1.3 Характеристика угольных пластов

В пределах поля шахты промышленное значение имеют угольные пласты: m₃^b, m₃^н, l₈, l₆, l₅, l₄, l₃, l₁, k₉, k₈^н, k₈, i₃.

Краткая характеристика угольных пластов, разрабатываемых в пределах шахты им. Г.Г. Капустина в данное время.

Пласт l₁¹.

По данным горных работ пласт l₁¹ имеет невыдержанную мощность в пределах 0.8-1.15 м. Породный прослой мощностью 0.04-0.25 м представлен аргиллитом. В верхней пачки угля местами встречаются линзы известняка мощностью 0.10-0.15 м и аргиллита углисто-известковистого мощностью до 0.25 м. Зольность пласта 27-29%. Угол падения – 12-20°.

Пласт К₈^н.

Пласт К₈^н отрабатывается на западном крыле шахтного поля, имеет простое строение мощностью от 0.8 до 1.1 м. Повсеместно распространена ложная кровля мощностью 0.35-0.7 м. Основная кровля труднообрушаемая, непосредственная-неустойчивый, слабый аргиллит. Зольность пласта 23-29%. Угол падения – 15-25°.

1.1.4 Инженерно-геологические условия залегания пластов

Физико-мезанические свойства и технологические характеристики вмещающих пород

Физико-мезанические свойства пород кровли и почвы угольных пластов изучались по лабораторным исследованиям образцов керна, скважин, пробуренных по оцениваемой площади отобранных из горных выработок, и наблюдения за поведением кровли и почвы угольных пластов в горных выработках.

Количество скважин, в которых производится отбор пробна определение физико-мезанических свойств по участку шахты «Новодружеская» - 10% от общего числа скважин в период доразведки.

Результаты физико-механических исследований проб, отобранных из разведочных скважин и горных выработок, сведены в таблицы и вынесены на металло-прочностные карты.

При испытании физико-мезанических свойств горных пород лабораторией треста «Ворошиловградгеология» определились следующие показатели:

1. Кажущаяся и истинная плотность

2. Пористость расчетная

3. Водопоглащение

4. Предел просности на сжатие, кг/см² в естественном и водонасыщенном состоянии.

5. Предел прочности на разрыв, кг/см² параллельно и перпендикулярно наслоению.

6. Твердость по шталепу, кг/см².

7. Условный предел текучести, кг/мм².

8. Коэффициент пластичности.

9. Коэффициент насыщенности

10. . Коэффициент размягчения.

11. Угол внутреннего трения, град.

12. Теплоемкость и теплопроводность.

ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД И ПРОГНОЗ УСТОЙЧИВОСТИ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Характеристика углевмещающих пород проводится на основании данных горных и геологоразведочных работ в результате изучения литологических особенностей и физико-механических свойств углевмещающих пород по керну, разведочных скважин.

Угольные пласты M₃^н, L_6, L₄, L₃, L₂¹, L₁¹, K₈^н отрабатывались шахтой «Привольнянская», поэтому для прогноза устойчивости использован опыт отработки этих пластов по данным геолого-маркшейдерской документации и детального подземного структурно-геологического картирования действеющих горных выработок в период проведения доразведки.

Для характеристики боковых пород по пластам M₃^н, L_6, L₄, L₃, L₂¹, L₁¹, K₈^н – построены литолого-прочностные карты пород кровли и почвы, на которые вынесены результаты физико-механических исследований горных выработок, контуры распространения «ложной» кровли, устойчивость и обрушаемость пород кровли и почвы.

Пласт L₂¹ – отработан горными работами до отметки минус 645.2 м.

Непосредственная кровля представлена известняком 55% и аргиллитом 45%.

Известняк мощностью от 0.1 до 1.93 – темно серый глинистый с обильными отпечатками фауны, с трещинами, заполненными углистым, или глинистым материалом.

Предел прочности на сжатие в естественном состоянии от 358 до 709 при среднем 473 кгс/см². На водопоглащение образцы не исследовались.

По данным горных работ известняк аналогичен вышеописанному, трещиноват в нижней части слоя с включениями прожилков угля, характеризуется не выдержанной мощностью. Обрушение известняка отмечены при его мощности 0.50 м и менее в тех случаях, когда выше них залегают тонкослойные аргиллиты с развитой пластовой отдельностью по наслоению.

На основании вышеуказанного известняк будет устойчивым (Б₅).

При мощности его до 0.50 м и менее – не устойчив (Б₂).

Аргиллит мощностью от 0.26 до 9.95 м – темно-серый, горизонтально-слоистый с мощностью слойков 0.10-0.25 м, с отпечатками растительных остатков и остатками фауны, полицепод.

На основании данных разведочного бурения, физико-механических свойств и опыта, обработки пласта аргиллита будет не устойчивым (Б₁).

Прочностные показатели аргиллита – от 194 до 241, при среднем 216 кгс/см², после водопоглащения образцы расслоились.

На основании данных разведочного бурения, , физико-механических свойств и опыта отработки пласта породы основной кровли отнесены к среднеобрушаемым (А₂) и легкообрушаемым (А₁). В случаях когда непосредственно над пласом залегают мощные известняки (более 1 м) основная кровля будет плавноопускающейся (А₄1) и весьма труднообрушаемой (А₄).

Алевролит мощностю от 2.32 до 20.29 м – серый, тонкозернистый, в верхней части слоя, мощностью 1.2 м, с отпечатками стигмарий («кучерявчик»), комковатый в средней части слоя слоистность волнистая, с отпечатками растительных остатков.

Предел прочности на сжатие в естественном состоянии – от 112 до 218 кгс/см², после водопоглащения – от 78 до 211 кгс/см², при среднем 158 кгс/см².

На основании данных разведочных работ физико-механических свойств и опыта отработки пласта алевролит будет среднеустойчивым (П₂), а при увлажнении – не устойчивым (П₁).

Аргиллит мощностью от 0.60 м до 12.32 м – темно-серый, комковатой текстуры мощностью до 0.60 м, с отметками углефицированной флоры.

Предел прочности на сжатие в естественном состоянии – от 193 до 229, при среднем 212 кгс/см², после водопоглащения образцы расслоились.

На основании данных разведочного бурения, , физико-механических свойств и опыта отработки пласта аргиллит будет не устойчивый (П₁).

Основная почва представлена вышеописанными литологическими разностями, охарактеризованными выше.

Горно-геологические условия отработки пласта следует считать благоприятными на площадях распространения в непосредственной кровле известняка мощностью 0.50 м.

Осложнения при ведении очистных и подготовительных работ будут вызывать неустойчивая и весьма неустойчивая непосредственная кровля, представленная аргиллитами, склонными к образованию «ложной» кровли, обрушающаяся кровля в местах замещения известняка аргиллитом, неустойчивая почва, представленная аргиллитом и алевролитом, обладающая свойствами при увлажнении.

Пласт К₈^н горные работы достигли отметки -900 м.

Непосредственная кровля представлена аргиллитом (90%) и алевролитом (10%).

Аргиллит мощностью от 0.29 м до 5.01 м, темно-серый с горизонтальной слоистостью через 0.2-0.3 м, часто с плитчатым расколом, «зеркалами» скольжения и большим количеством углефицированных растительных остатков.

На основании данных разведочных работ и опыта отработки пласта аргиллит отнесен к категории неустойчивых (Б₂) и весьма неустойчивых (Б₁).

По данным горных работ шаг обрушения основной кровли , представленной алевролитом, составляет 30-35 м.

Таким образом, на основании данных разведочного бурения, физико-механических свойств и опыта горных работ породы основной кровли отнесены к кагории среднеобрушаемых (А₂) и легкообрушаемых (А₁).

Непосредственная почва представлена песчаником (88%), а алевролитом (11%) и аргиллитом (1%).

Предел прочности на сжатие в естественном состоянии изменяется от 257 до 457 при среднем 387 кгс/см², после водопоглащения от 143 до 160, при среднем 152 кгс/см².

Исходя из вышеизложенного,песчаник будет устойчивым (П₃) и среднеустойчивым (П₂).

Алевролит мощностью от 1.08 м до 17.82 м, темно-серый, слюдистый, тонкозернистый, перемятый, с отпечатками стигмарий («кучерявчик») мощностью до 0.5 м. Сгоризонтальной, местами с прерывистой слоистостью, с отпечатками мелкого углефицированного растительного дитрита. По наслоению местами переслаивается с тонкими прослоями глинистого сланца.

На основании разведочных данных и опыта отработки пласта алевролит отнесен к среднеустойчивым (П₂) и неустойчивым (П₁).

Аргиллит мощностью от 0.56 до 21.26 м – темно-серый до черного, комковатой текстуры, обусловленной наличием разноориентированных следов смытия, с отпечатками углефицированной флоры и примазками угля.

По данным микроскопического описания, аргиллит будет среднеустойчивым (П₂), а при мощности менее 1 м и при обводненности – не устойчивым (П₁).

Осложнения в ведении очистных и подготовительных работ будут вызывать наличие «ложной» кровли, а также неустойчивая кровля, представленная аргиллитом, который часто обрушается в виде куполов, неустойчивая кровля, приуроченная к местам смены литотипов, проявляющих лучащие свойства при увлажнении.

СИЛЕКОЗООПАСНОСТЬ

Силикозоопасными выработками считаются те, у которых содержание в породе свободной двуокиси кремня свыше 10%. Среднее содержание двуокиси кремня в процентах по митологическим разностям следует:

- извистняк – 5.2%

- аргиллит – 6.4%

- песчаный аргиллит – 13.3%

- алевролит – 5.7%

- песчаник – 52.3%

На шахте забой всех подготовительных выработок силекозоопасны, за исключением пройденных по аргеллитам, известнякам и углю.

Опасность по внезапным выбросам

Прогноз выбросоопасности угольных пластов и песчаников приведен в геологическом отчете «О переоценке запасов каменного угля поля шахты им. Г.Г. Капустина».

Согласно этому прогнозу все оцениваемые пласты в границах шахты им. Г.Г. Капустина сложены углями марки Д и Г с выходом летучих газов более 35%.

Песчаник не выбросоопасен, так как показатель отражательной способности R° менее 0.75% и содержание углерода С₀⁰ менее 84%.

1.1.5 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗАПАСЫ

Оставшиеся промышленные запасы шахтного поля составляют 19500 тыс. тонн на 01.01.09 года. Оставшиеся балансовые запасы шахтного поля составляют 27300 тыс. тонн.

1.2 ГОРНЫЕ РАБОТЫ

1.2.1 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ МОЩНОСТЬ И СРОК СЛУЖБЫ ШАХТЫ

Срок службы шахты определяется по формуле:

Т₀ = Z_пром / А_ш.г. + t_зат (1.1)

где:

А_ш.г. – производственная мощность шахты, А_ш.г. = 650 тыс. тонн

Z_пром – промышленные запасы шахтного поля

t_зат - время на затухание добычи угля

Т₀ = 19500/650 + 3 = 33 года.

1.2.2 ПРОЕКТ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

На шахте для разработки пласта К₈^н применяется прогрессивная столбовая система разработки длинными столбами по простиранию.

Столбовая система разработки применяется при различных схемах подготовки шахтного поля: этажной, панельной, погоризонтной.

Достоинствами столбовой системы разработки являются:

- хорошее состояние выемочных выработок, поддерживаемых в массиве угля или в зоне установившегося горного давления, и малые затраты на их поддержание;

- исключение взаимных помех в работе по проведению выемочных выработок и очистной выемки, что позволяет эффективно использовать высокопроизводительную технику для очистных работ и подготовительных;

- детальная разведка пласта в период подготовки столбов об условиях его залегания и возможность своевременного выявления геологических нарушений и принятия необходимых мер при пересечении их очистными забоями или подготовка новых забоев за нарушениями;

- возможность погашения выемочных выработок частями по мере надвигания очистных забоев, что позволяет регулировать извлечение металлической крепи;

- при возникновении пожара от самовозгорания оставшегося в выработанном пространстве угля возможность заизолировать его возведением герметичных перемычек в выемочных выработках, пройти новую разрезную печь и продолжить очистные работы без длительных перерывов.

Недостатки столбовых систем разработки следующие:

- проведение большого объема подготовительных выработок до начала очистных работ, что удлиняет срок ввода шахты в эксплуатацию;

- трудность проветривания подготовительных забоев в период проведения выработок;

- ограниченные нагрузки на очистной забой по газовому фактору;

- необходимость поддержания подготовительных выработок как в период их проветривания, так и во время производства очистных работ.

Учитывая горно-геологические условия залегания пласта, а также достоинства и недостатки столбовой системы разработки, окончательно в проекте принимаю прогрессивную столбовую систему разработки длинными столбами по простиранию.