Анализ горно-геологических условий разработки поля шахты им.С.М.Кирова

Средняя мощность пласта 1,4 м, угол падения 18-22^о, гипсометрия простая, слегка волнистая, строение сложное. В нижней и верней частях прослеживаются два прослойка углистого аргиллита мощностью до 0,02 м. Иногда в средней части пласта встречаются включения очень слабых "колчеданов" размерами – мощность 0,1-0,2 м, длина 0,5-1,0 м. Крепость угля f=1,5.

Непосредственная  кровля пласта представлена переслаивающимися  светло-серым аргиллитом и алевролитом  общей мощностью до 3,5-5,0 м.

Пласт Брусницинский имеет рабочее значение лишь в северной части, где он подсчитывается отдельно от пласта Майеровского и имеет преимущественно выдержанное строение. Состоит из двух пачек. Нижняя пачка мощностью      0,20-0,50 м на юге отделяется на значительное расстояние и пласт приобретает простое строение при мощности 0,80-0,90 м. На Центральном поле пласт отрабатывался шахтами им. С.М. Кирова и "Комсомолец". Однако из-за высокой зольности большая часть запасов в контуре горных работ списана. На участке Заинском Сводном мощность пласта уменьшается до нерабочей на двух небольших изолированных участках.

Пласт Болдыревский залегает в 28-30м ниже пласта Брусницынского, выдержанный, чаще имеет сложное строение. Общая мощность пласта изменяется от 1,3 до 3,56м.

Пласт состоит из двух, реже из трех угольных пачек. Прослои приурочены один к кровле, другой- к почве  пласта. Непосредственная кровля сложена  алевролитами разнозернистыми. Мощность которых изменяется от 1,0 до 5,0-8,0м. Кровля, в основном, средней устойчивости, вблизи нарушений приобретает неустойчивый характер. В пределах зон повышенной трещиноватости возможно куполение пород кровли. По данным единичных скважин в центральной части проектируемого выемочного поля выделены небольшие площади с устойчивой кровлей, представленной песчаником, которые выделены из состава активной кровли, как основная. При удалении таких песчаников более чем на 8м, кровля пласта будет труднообрушаемой, могут возникнуть трудности в управлении горным давлением. Учитывая этот фактор, требуется применение специальных мер, направленных на предотвращение резких осадок кровли и снижение горного давления. При незначительной мощности песчаников основной кровли, либо отдалении их от поверхности пласта более чем на пятикратную мощность, когда непосредственная кровля представлена алевролитами, управление кровлей трудностей не вызовет. Местами наблюдается распространение легкообрушаемой "ложной" кровли мощностью 0,17-0,50м, представленной углистыми породами. В почве пласта характерно наличие сидеритовых включений, что создает определенные трудности при отработке пласта. Породы почвы представлены алевролитами различной мощности, склонными к пучению.

Пласт Промежуточный, несмотря на незначительную мощность               (1,10-1,60 м), имеет сложное строение, содержит до четырех породных прослоев. Нижняя пачка несколько большей мощности (0,50-0,60 м). Верхняя часть пласта более сложного строения, отделена от нижней прослоем аргиллита мощностью от 0,15 до 0,45 м. Отмечается более устойчивое строение пласта на юго-востоке шахтного поля. На юго-западе пласт высокой зольности. Здесь же выделяются единичные подсечения нерабочей мощности.

Пласт Поленовский простого строения характеризуется довольно выдержанной мощностью, которая по данным горных работ изменяется в проектируемом выемочном поле следующим образом:

• в северном крыле Ленинской синклинали мощность пласта варьируется от 1,52 до 1,85 м при средней мощности 1,7м;
• в южном крыле Ленинской антиклинали мощность пласта варьируется от 1,9м до 2,3м при среднем значении 2,1м.

Постоянным можно считать прослой  аргиллита мощностью 0,02-0,05 м, который  чаще проявляется в средней части  пласта. На некоторых участках в  почве пласта встречается прослой углистого аргиллита мощностью до 0,10 м и сидеритовые включения до 0,4-0,6м.

Непосредственная кровля пласта сложена  неустойчивыми алевролитами незначительной мощности 2-3м средней крепости f=3.0, которые легко отслаиваются по угольным скоплениям на толщину слоя 0,15-0,20 м. Основная кровля представлена преимущественно песчаниками мелкозернистыми крепким мощностью до 15-25 м. Кровля относится к среднеустойчивой. Ложная кровля мощностью 0,05-0,20м отмечается на отдельных участках и распространена совместно с алевролитами. Отработка пласта с подобными типами кровель, а также учитывая значительную глубину отработки по проектируемому выемочному полю должна производиться механизированными комплексами с повышенной несущей способностью. Это должно обеспечить поддержание рабочего пространства лавы и управление кровлей полным обрушением вслед за передвижением секций крепи.

Почва пласта представлена алевролитами, мощностью 1-4м средней устойчивочтис  коэффициентом крепости f=3-6. В почве  пласта имеется прослой углистого  аргиллита мощностью 0,05-0,10м и сидеритовые включения, наличие которых дает завышенные показатели прочности до 130МПа при средних значениях 66-74МПа.

Пласт Максимовский характеризуется исключительным непостоянством строения. Состоит, в основном, из трех пачек. Выделяется собственно пласт Максимовский, имеющий мощность от нерабочей (0,51 м) до 1-1,15 м, верхняя пачка нерабочей мощности (в среднем 0,62 м) и нижняя до 1 м и более.              В зависимости от сочетания всех пачек пласт меняет свою мощность от 0,51 до 2,77 м. Расщепление пласта Максимовского подчиняется закону, при котором суммарная мощность части свиты от кровли верхней пачки до почвы нижней является более менее постоянной.

Пласт А состоит из двух, реже трех пачек угля, мощностью 0,86-0,15 м, разделенных одним или двумя прослоями, залегающими в нижней части пласта. В подсчет обычно принимается верхняя пачка, последняя довольно хорошо выдерживается, но иногда теряет рабочее значение.

Пласт Б пласт невыдержанный, рабочей мощности достигает местами. Пласт в основном сложного строения имеет до двух породных прослоев. Мощность пласта изменяется от 0,26 м до 1,12м. Рабочей мощности пласт достигает чаще всего на северо-западной части шахтного поля. В кровле и почве пласта залегают алевролиты, редко аргиллиты.

Пласт Веретеновский-1 представляет промышленный интерес на участке Заинском Сводном и частично на Центральном поле. Строение его в основном простое, иногда один-два тонких прослоя мощностью 0,05-0,20 м и в центральной или нижней части пласта. На участке Проектном Северном пласт утрачивает рабочее значение, приобретая сложное строение при резкой изменчивой мощности от нерабочей до двух метров. выше кровли пласта на расстоянии 1-2 м постоянно залегает проводник угля мощностью до 0,40 м.

Пласт Г преимущественно сложного строения, в кровле прослой аргиллита мощностью 0,05-0,10м, иногда прослой исчезает и пласт приобретает простое строение. На Центральном поле в районе 3 Городской разведочной линии пласт выклинивается. Н Проектном Северном он увеличивает мощность до 1,2 м и становится более сложного строения. Промышленный интерес могут представлять запасы в центральной части участка Заинского Сводного и на участке Проектном Северном.

Пласт Д имеет простое строение, иногда содержит 1-2 прослоя, залегающие в кровле пласта. Мощность изменяется в пределах от нерабочей до 1,86м. Представляет интерес лишь в центральной части участка Заинского Сводного, где его мощность находится в пределах кондиционной (0,7-0,9м) при преимущественно простом строении.

Пласт Веретеновский-2 в основном распространен на Центральном поле. Строение его в основном простое, иногда один - два тонких прослоя мощностью 0,01-0,1 м. На значительных площадях имеет мощность менее 0,5 м.                    На Центральном поле мощность изменяется от 0,5 до 0,65м. В кровле и почве пласта залегают алевролиты

 

3.4.Характеристика качества углей

 

Оценка качества углей и их технологических  свойств дается на основании материалов детальной разведки, доразведки, научно-исследовательских институтов ВостНИИ, ВУХИН, КузНИИУглеобогащения.

По своему петрографическому составу  угли шахты являются типичными представителями углей кольчугинской серии. Угли месторождения характеризуются высоким содержанием витринита (87-94%). Содержание инертинита, определяющего отощающие свойства угля, составляет 3-8%, содержание семивитринита 1%.

Определяющим фактором при распределении  углей по маркам на проектируемом  выемочном поле является степень  их метаморфизма. Разделение углей  на стадии метаморфизма и классы выполнено по отражательной способности витринита согласно ГОСТа 21489-76. Все угольные пласты шахтного поля по своим химико-технологическим свойствам относятся к газовым (Г) и газовым жирным (ГЖ). Изменение степени метаморфизма по пластам Болдыревскому и Поленовскому происходит вкрест простирания следующим образом:

• на северном крыле Ленинской синклинали угли относятся к марке ГЖ, группе 1ГЖ;
• на южном крыле Ленинской синклинали угли пластов имеют меньшую степень метаморфизма и относятся к марке Г, группе 2Г.

Угли пластов отмечены низким содержанием серы 0,32-0,35%. Теплота сгорания угля (высшая) составляет около 8200 ккал/кг. Толщина пластического слоя по пластам в среднем составляет более 13мм. Влажность добываемого угля ожидается на уровне фактической 7,6%.

Обогатимость углей в соответствии с ГОСТ 10100-84 определена для класса +3мм- средняя, для класса 0,1-3мм (шламов) по данным различных исследований колеблется от легкой до тяжелой. Содержание токсичных и потенциально токсичных элементов в углях не превышает потенциально опасных концентраций (ПОК).

Качественная характеристика пластов  угля приведена в табл.1

 

 

2.7. Зольность и обогатимость  углей

 

Зольность угля пластов поля шахты  им. Кирова оценивалась по пробам из горных выработок верхнего горизонта +30 м (пласты Майеровский, Бреевский, Толмачевский, Емельяновский, Снятковский и Поленовский) и пробам из разведочных скважин, дающим информацию по остальной площади, включая и глубокие горизонты. Расчет средней зольности по каждому пласту (с учетом технологической группы) проведен средневзвешенным способом.

Зольность угля большинства пластов  относительно невысокая 6-9%. Зольностью свыше 9% обладают пласты Бреевский  – 11,6%, Толмачевский – 9,3%, Емельяновский  – 9,9%, Снятковский – 9,2% и "Г"  – 9,8%.

Согласно классификации углей  Кузбасса по зольности, уголь пластов шахтного поля преимущественно относится к I, II и III группам, и только пласта Бреевского – к IV группе.

Пласты углей в основном имеют  сложное строение. Внутрипластовые  породные прослои представлены преимущественно  алевролитами, аргиллитами, реже песчаниками и углистыми аргиллитами. Зольность породных прослоев колеблется от 33,2 до 94,2%. Значительным распространением на шахтном поле в пластах сложного строения Бреевском, Поленовском пользуются внутриформационные включения – угольные пачки – ("колчеданы") с зольностью от 41,8 до 57,5%.

При отработке пластов зольность  угля повышается за счет породных прослоев и включений "колчеданов". Проведенные расчеты по имеющимся пластово-дифференциальным пробам керна из скважин и данные пластово-промышленных проб из горных выработок показывают, что средние значения пластовой зольности сложных пластов не превышают допустимого кондициями предела – 30%.

Изучением обогатимости углей занимались на всех этапах геологоразведочных и  эксплуатационных работ. В геологических отчетах приведены данные исследований обогатимости опытным путем. Пневматическому обогащению на обогатительной фабрике шахты им. Кирова подвергался только класс 6-50 мм. Угли пластов Брусницинского, Промежуточного отнесены по содержанию фракций – 1,5:1,8 к трудной степени обогатимости, Бреевского и Серебрениковского к средней, все остальные к легкой.

Определялась обогатимость углей  пластов по керновым пробам методом  фракционного анализа микропетрографическим способом. Испытания проводились в Центральной химлаборатории треста "Кузбассуглегеология".    По данным фракционного анализа легкую степень обогатимости имеют угли пласта Бреевского, среднюю – Майеровского, Брусницинского, Болдыревского и трудную – Толмачевского. По микропетрографическим исследованиям угли всех пластов имеют легкую и среднюю степень обогатимости.

Проведение исследования на обогатимость по эксплуатационным пробам подтвердили степень обогатимости, установленную в более ранние периоды разведок угля пластов Бреевского, Серебренниковского, Поленовского. По пласту Майеровскому установлена легкая степень обогатимости вместо средней, по Брусницинскому, очень трудная вместо трудной. Из приведенного сравнения можно сделать вывод, что обогатимость углей одноименных пластов по всему полю шахты резко не меняется и ее значение будет однозначно как по простиранию пластов, так и на глубину.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5. Гидрогеологические условия разработ

Гидрогеологические условия поля шахты им. С.М.Кирова изучаются начиная с 1938 года по сегодняшний день.

   Рыхлые четвертичные отложения поля шахты им. С.М.Кирова представлены покровными суглинками, слагающими водораздельную площадь, и аллювиальными образованиями долины реки Ини. Общая мощность рыхлых отложений на поле шахты изменяется от 4-8 мдо 50-60 м. Наибольшая мощность рыхлых отложений установлена на водораздельной площади, уменьшение ее наблюдается от водораздела в сторону рек амышной, Камышанки и более постепенное – к реке Ине.

По материалам инженерно-гидрогеологических исследований в аллювиальных отложениях долины реки Ини выделяется два водоносных горизонта, первый – типа "верховодки" - имеет линзообразный характер и приурочен к лессовидным и пылеватым суглинкам. "Верховодка"  по условиям залегания и режиму питания является крайне невыдержанным водоносным горизонтом. Питание ее осуществляется исключительно за счет инфильтрации атмосферных осадков. На возвышенных площадях верховодка практически не встречается.