CC BY
43
---------------------------------------------- © С.М. Миронюк, 2005
УДК 504.06.; 622.33 С.М. Миронюк
ЛИКВИДАЦИЯ ШАХТ РОССИЙСКОГО ДОНБАССА И ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОГО ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ
Семинар № 7
ту ыполнен анализ горнотехниче-
X# ских и гидрогеологических условий, а также причин повлекших техногенную аварию, связанную с затоплением шахты «Западная» ООО «Компании Рос-товуголь»
В процессе ведения подземных горных работ в толще горных массивов образуются пустоты, которые расположены под водоносными горизонтами. По естественным трещинам и трещинам, образованным вследствие сдвижения пород, вода дренирует в подземные горные выработки. Величина притока воды в шахту зависит от гидрогеологических, климатических, гидрофизических условий месторождения, а также от систем вскрытия, подготовки и технологии отработки.
Практика работы шахт показывает, что экологические последствия добычи угля в каждом регионе различны. С точки зрения гидрогеологических последствий на биосфере, Донецкий угольный регион до последнего десятилетия ничем особенным не отличался. Однако в последнее время, в связи с резким закрытием угольных шахт, негативные явления экологического характера стали активно проявляться не только воздействием на окружающую среду, но и проявились в виде техногенных катастроф. Так 1 февраля 2003 года в 15 часов 15 минут на шахте «Западная» ПТК «Западный» ООО «Компании «Ростовуголь» произошла авария, связанная с прорывом воды в горные выработки, вследст-
вие чего работу довольно перспективной шахты пришлось остановить.
Поле шахты «Западная» расположено на территории г. Новошахтинска и Октябрьского района Ростовской области в пределах Шахтинско-Несветаевского угленосного района Донбасса. Шахта сдана в эксплуатацию в 1938 году. В период временной оккупации в годы Великой Отечественной войны шахта была затоплена. Восстановлена в 1945 году. Отрабатывала пласты К'2; Кс2; Кн2 Несветаев-ской свиты С62.
В 1968 году в связи с отработкой запасов пластов Несветаевской свиты произведена реконструкция шахты. На действующей промплощадке шахты пройдены главный и вспомогательный стволы № 2 до пластов Степановской свиты 1н3 и 1в3, расположенных стратиграфически ниже Несветаевской свиты на 350400 м. Производственная мощность шахты после реконструкции - 1300 тыс. т угля в год, производственная мощность шахты на момент аварии - 800 тыс. т угля в год.
Район расположен в пределах Шах-тинско-Несветаевской синклинали,
представляющий собой ассиметричную складку, шарнир которой погружается в юго-восточном направлении под углом 1-50. Южное крыло складки пологое (15250), на северном крыле преобладают углы падения 30-450.
Несветаевская свита С52 представлена:
• рабочим пластом К:2 мощностью 1,6-1,8 м;
• пластами Кс2 и Кн2 мощностью 0,65-0,80 м (рабочую мощность эти пласты имеют на локальных участках), расположенными стратиграфически ниже пласта К:2 на 80-85 м.
Степановская свита С42 представлена:
• пластом Р3 (работы по пласту в настоящее время не ведутся) мощностью 0,7-0,9 м, имеет рабочую мощность и кондиционные по зольности запасы на локальных участках;
• пластом !Н3 мощностью 0,6-1,3 м, который залегает на 15-18 м стратиграфически ниже пласта Р3 и является основным рабочим пластом;
• пластом !1в3 мощностью 0,65-0,9 м, вскрытым на поле шахты «Западная» двумя квершлагами и блоковым вентиляционным стволом № 1 (очистные работы по пласту не велись).
Основные источники обводнения горных выработок по рабочим пластам -водоносные горизонты карбона, которые ввиду незначительной мощности и низких фильтрационных свойств не оказывают влияния на обводнение горных выработок. Глинистые сланцы практически водонепроницаемы и служат водоупора-ми для водоносных горизонтов карбона. Водоносные горизонты частично сдре-нированы горными выработками пластов К:2; Кс2; Кн2. Здесь образовался техногенный водоносный горизонт. Водовмещающими являются отработанные пласты и трещиноватые породы зоны выше отработанного пространства. Мощность этой зоны изменяется от 56 до 80 м. Представлена она обрушенными породами кровли (техногенные отложения) в зоне заполнения отработанного пространства и интенсивно трещиноватыми породами выше зоны обрушения.
Подземные воды преимущественно сульфато-гидрокарбонатные, слабоминерализованные. Бактериологическое состояние шахтных вод крайне неудовлетворительное. Сброс шахтных вод в гидросеть без предварительного обеззараживания недопустим.
Пласты !Н3 и !В3 вскрыты двумя вертикальными центрально-сдвоенными стволами, пройденными с действующей на период отработки вышележащих пластов Несветаевской свиты. Диаметр стволов -6,5 м - закреплены железобетонными тюбингами. В 1985 г. в центральной части шахтного поля пройден блоковый вентиляционный ствол № 1, диаметром 6 м, крепление монолитный бетон. Ствол оборудован двухклетевым подъемом и предназначен для выдачи исходящей струи воздуха, спуска - подъема людей и оборудования. Глубина ствола 810 м.
В конце 70-х годов работы по пластам Кс2 и Кн2 были полностью прекращены в связи с отработкой запасов и началось затопление горных выработок. После полного затопления выработок этих пластов вода через гезенк, расположенный на людском ходке восточного уклона шахты «Западная», вышла на пласт К12 в начале 80-х годов.
Пласт К:2 отрабатывали шахты «За-падная-капитальная», «Коминтерновская», им. Горького, им. Ленина, № 5 «Несвета-евская», им. Кирова и множество мелких шахт на выходах пласта под наносы. Работы велись с 1928 по 1994 год до ликвидации шахты им. Кирова. Все шахты сбиты между собой с целью перепуска воды на построенный групповой водоотлив «Кош-кинский», расположенный в нижней части Несветаевской синклинали на отметке -162 м, в околоствольном дворе вентиляционного ствола № 1 шахты им Ленина. Приток воды в этот водоотлив составлял; средний 1700 м3/час, в период паводка 2300 м3/час.
С 4 апреля 1999 года в результате аварии на водоотливе «Кошкинский» началось затопление пласта К12. Затапливаемый пласт пересекают 7 вертикальных стволов действующих шахт «Западная» (4 ствола), им. Ленина (3 ствола) и большое количество геологоразведочных скважин, имеющих неудовлетворительный тампонаж.
С целью недопущения перетока воды с затапливаемого пласта К:2 в действующие
выработки нижележащих пластов Степа-новской свиты в зависимости от скорости подъема уровня воды, был разработан график очередности создания вокруг стволов тампонажных завес и тампонирования скважин.
Затопление пласта К:2 завершилось 02.01.2002 года, вода вышла через специально пробуренные скважины в балке Аю-та на поверхность. Был затоплен бассейн с размерами примерно 6x18 км. Объем воды в затопленном пласте составил по расчету 28-30 млн. м3, уровень затопления + 62 : +66 м.
Приток воды в шахту «Западная» изменился за 2002 год с 340 м3/ час до 535 м3/час. Увеличение водопритока произошло в основном за счет перетока воды из затопленного пласта К:2 по вертикальным стволам.
Строительство блокового вентиляционного ствола № 1 велось в 1980-85 гг. При этом его проходка осуществлялась после предварительного тампона-жа пород. В 1983 г. на глубине 292,7 м было вскрыто зеркало подземных вод связанное с подтоплением горных выработок пласта К:2. Для откачки воды была сооружена временная камера водоотлива которая после окончания тампонажных работ была изолирована от ствола бетонитовой перемычкой. При эксплуатации ствола средний приток составлял от 4 до 6 м3/час.
17 января 2003 года на 2 м ниже бывшей камеры водоотлива был обнаружен вывал крепи 0,25^0,25 м и приток на этом участке увеличился до 30 м3/час. Бетон крепи в месте вывала был низкой прочности, крошился в руках и способен был размываться потоком воды. С целью недопущения дальнейшего разрушения крепи, вначале в месте прорыва была установлена труба диаметром 159 мм, раскрепленная деревянными клиньями, затем вокруг нее установили металлический пластырь. Водоприток в трубе постоянно увеличивался, при этом отмечался изливом воды желтоватого
цвета и выносом частиц угля и породы до 2-3 мм.
1 февраля в 15 часов выше установленного пластыря вывалился кусок бетонной крепи размером 0,6*0,6 м и появилась трещина длиной 2,3 м, раскрытием до 3 см. Общий приток по стволу зафиксирован в количестве 500 м3/час.
3 февраля на 14 часов был зафиксирован максимальный водоприток достигающий 30000 м3/час. С целью спасения шахты от полного затопления, на наш взгляд, было принято единственно правильное техническое решение по засыпке ствола крупнокусковатым песчаником с размерами кусков от 0,5 до 2,0 м. Уровень шахтных вод в несветаевских пластах упал до минимальной отметки +41 м.
К счастью обошлось без человеческих жертв. Ликвидация последствий была произведена силами и средствами объединения без притока государственного финансирования. Шахту удалось сохранить и вновь возобновить работы по добыче угля.
Однако 23 октября в 16 часов 45 минут уже в главный скиповой ствол шахты «Западная», где в тот момент находился 71 человек из второй смены, хлынул мощный водяной поток с водопри-током 50000 м3/час. Об этой аварии уже узнала вся страна и с тревогой ждала развязки событий по вызволению из затопления 46 горняков отрезанных от поверхности водной стихией.
Работы велись по двум направлениям. Во-первых, с целью снижения притока воды в шахту интенсивно велась засыпка скипового ствола по уже отработанной технологии и во-вторых, срочно велась сбойка через барьерный целик с шахтой «им. газеты Комсомольская правда» -для создания второго запасного выхода и возможности прохода горноспасателей к пострадавшим. К счастью все закончилось благополучно, если не считать, что авария унесла жизни двух горняков, и то, что о дальнейшем возобновлении работы шахты «Западная» не может быть и речи. Что же касается шахт «им. Лени-
на» и «Комсомольской правды», расположенных по соседству, то учитывая сложнейшую гидрогеологическую обстановку в регионе, с аналогичными гидрогеологическими условиями, дальнейшая их судьба также весьма проблематична, во избежания повторения техногенных катастроф.
На наш взгляд непосредственной причиной этих техногенных катастроф и аварийного прорыва воды, явился размыв глинисто-цементного заполнителя горных выработок шахтными водами, поступающими из затопленных выработок под давлением около 18 атмосфер по трещиноватому незатомпанированному массиву в кровле пласта К:2.
Это явление было предопределено следующими факторами:
• аварийный выход из строя (04.04.99 г.) водоотливного комплекса «Кошкинский», вследствие чего произошло затопление выработанного про-
странства пласта К:2, в том числе в границах поля шахты «Западная»;
• неблагоприятное место заложения вентиляционного ствола № 1, вследствие чего при его проходке были пересечены горные выработки, ранее пройденные по пласту К:2 и впоследствии затопленные;
• горные выработки, вскрытые при проходке ствола, не были должным образом ликвидированы;
• низкое качество бетонной крепи из-за применения несульфатостойкого цемента;
• низкая эффективность тампонаж-ных работ для ликвидации горных выработок при невозможности возведения упорных перемычек;
• отсутствие должного финансирования для ведения работ связанных с безопасностью и ликвидацией последствий массового закрытия соседних шахт.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------
Миронюк С.М. - кандидат технических наук, доцент кафедры «Промышленная и экологическая безопасность», Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института).
------Ф
^------
------------------------------------- © В.Г. Ефимов, 2005
УДК 502.3 В.Г. Ефимов
ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОМ ПОДХОДЕ К РЕШЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ДОНЕЦКОЙ
