CC BY
14
© A.B. Никифоров, 2013
УДК 622.272.62 А.В. Никифоров
ОСОБЕННОСТИ ВОСХОДЯЩЕГО ПОРЯДКА ОТРАБОТКИ СВИТЫ ПДАСТОВ, ОСДОЖНЕННОЙ ДИЗЪЮНКТИВНЫМИ ГЕОДОГИЧЕСКИМИ НАРУШЕНИЯМИ ДДЯ УСДОВИЙ ШАХТЫ «РАСПАДСКАЯ-КОКСОВАЯ»
Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием дизъюнктивных геологических нарушений на напряжения в массиве при разработке сближенных пологих угольных пластов.
Ключевые слова: сближенные пласты, разрывные нарушения.
В настоящее время начинается интенсивная отработка участков месторождений, отличающихся большими глубинами, значительной геологической нарушенностью, обводненностью и другими негативными факторами.
С увеличением глубины горных работ в условиях больших глубин возникают дополнительные осложняющие факторы:
- повышение метаноносности угольных пластов и массива вмещающих пород;
- повышение напряженного состояния горного массива и возникающие из этого проблемы, связанные с устойчивостью выработок и безопасностью работников.
При разработке свит сближенных пластов к числу наиболее эффективных способов разгрузки горного массива от повышенных напряжений и дегазации угольных пластов относится опережающая отработка нижерасположенных защитных пластов.
Отработка защитного пласта позволяет снизить содержание метана в подрабатываемом пласте в несколько раз и существенно улучшить условия
ведения очистных работ и поддержания подготовительных выработок, пройденных по подрабатываемым пластам.
Решение задачи эффективного использования защитных пластов и определения порядка работ - восходящего или нисходящего осложняется при отработке участков шахтных полей с дизъюнктивными геологическими нарушениями. Для шахты «Распад-ская-Коксовая» рассматривается восходящий порядок отработки пластов в свите.
Общая схема подработки верхнего пласта нижним в среднем сечении лавы по простиранию представлена на рис. 1.
Подработка допустима, когда подрабатываемый пласт не попадает в зону интенсивного дробления и не будет испорчен для последующей выемки.
В результате сложного режима на-гружений и разломов пласта и пород междупластья при подработке происходят частичный дренаж газа и осушение пласта и пород.
Кроме того, предварительные разломы основной кровли верхнего пласта приводят к резкому сглаживанию
пиковых нагрузок на крепь лавы при последующей выемке защищаемого пласта.
Совокупность этих явлений приводит к тому, что пласты, являвшиеся опасными по внезапным выбросам и горным ударам, после их подработки становятся неопасными.
В этом заключается одно из полезных действий подработки [1].
В подработанной части по мере удаления вверх от разрабатываемого пласта происходит уменьшение степени влияния. Однако радиусы интенсивного влияния подработки весьма сильно превосходят радиусы интенсивного влияния при надработке.
Необходимо так же сказать о влиянии подработки на газовое давление в пластах свиты.
Разуплотнение массива горных пород при защитной выемке существенно сказывается на давлении газа в подрабатываемых пластах, поскольку вдоль контактов слоев образуется система фильтрующих открытых трещин, значительно повышающих газопроницаемость массива. При этом
наличие поперечных трещин, ориентированных в сторону выработанного пространства, обеспечивает дегазацию подработанных пород. Размеры зоны, в которой происходит снижение давления газа по отношению к первоначальному (до подработки), намного превышают размеры зон обрушения и интенсивного трещинооб-разования. Расстояние до границы зоны дегазации при пологом залегании часто превышает 100-кратную мощность вынимаемого пласта и 80-кратную — при крутом залегании [2].
Для условий шахты «Распадская-Коксовая» было проведено моделирование ситуации, сложившейся на поле №2, работы на котором затруднены сложной геологической ситуацией. Задачей являлось определение возможности расположения лав по пласту III. Так как пласт имеет очень высокую газоносность, то предварительно планируется его подработка пластом VI.
Шахта «Распадская-Коксовая» отрабатывает свиту пластов III, IV-V, VI. Породы, вмещающие угольные пла-
Характеристика пластов свиты
№№ пп Пласт Угол падения пласта, град. Мощность пласта, м от - до сред. Расстояние от вышележащего пласта, м
1 III 8-23 6.16-12.05 9.93 -
2 1У-У 8-24 8.2-12,0 10.7 30.0
5 VI 8-27 2.7-5,25 3.97 38-40.0
/О
........^'Г > Р
"Участок №1 шахты "Распадская-Коксовая" (до 1993 года поле шахты им. Шевякова)*
Шу Ж "ЛГ .......¿в ]
Участок №2 шахты "Распадская-Коксовая
а = 8-15'
3000
М 1:20000
Рис. 2. Расположение основных разрывных геологических нарушений в пределах горного отвода шахты «Распадская-Коксовая»
сты, представлены аргиллитами, алевролитами, реже песчаниками и конгломератами и характеризуются высокой прочностью. Расположение горного отвода и основных геологических нарушений показано на рис. 2.
Горно-геологические характеристики отрабатываемых пластов свиты в пределах полей №1 и №2, приведена в таблице.
Залегание пластов осложнено четырьмя крупными пликативными
складками. Кроме этих складок, в пределах шахтного поля наблюдается дополнительная складчатость, выраженная в виде волнистости и мелких пологих складок.
Главным типом дизъюнктивных геологических нарушений являются пологие дизъюнктивы, преимущественно с восточным и северо-восточным падением сместителей - несогласные взбросы и надвиги. Вертикальная амплитуда смещения всех ус-
Рис. 3. Напряженное состояние ненарушенного массива (1- пласт VI, 2 - пласт III)
тановленных на поле шахты разрывых нарушений составляет в основном 525 м, за исключением двух надвигов, максимальные амплитуды которых достигают 40-100 м.
Вначале была смоделирована ситуация, сложившаяся бы в массиве, обладающем характеристиками, аналогичными массиву, в котором расположена свита пластов, отрабатываемых шахтой «Распадская-Коксовая» при отсутствии на площади горного отвода шахты дизъюнктивных геологических нарушений. В данном случае на пласте III наблюдается пониженное напряжение, которое может способствовать дегазации массива вмещающих пород и самого пласта III.
Расчёты производились для восходящего порядка отработки при длине лав на пласте VI 200 м с оставлением целиков, шириной 30 м.
В центральной области лав по пласту 6 создаются области пониженного горного давления (30 МПа), которые, развиваясь в направлении к поверхности, составят на пласте III 65 МПа, что меньше, чем напряжения до нача-
ла работ. Напряжения в целиках повышены относительно напряжений вокруг очистных забоев
Как видно из результатов моделирования, приведенных на рис. 4. в результате работ по пласту VI на пласте III в неперемещенной части массива образуется разгруженная зона, величиной 120 м, в которой величина напряжений составляет 0 МПа и в которой, благодаря пониженным напряжениям и образовавшейся техногенной трещиноватости массива вследствие подработки, может произойдет снижение газового давления. В той части массива, которая испытала перемещение, напряжения повышены, если сравнивать с ненарушенным массивом, в 10 раз, что может привести к различным отрицательным последствиям, например к обрушениям в выработках и очистном забое. Также, если говорить о возможности дегазации массива и пласта III в результате подработки, то в условиях проявления повышенного напряжения она будет проблематичной, либо будет отсутствовать.
Рис. 4. Напряженное состояние нарушенного массива (1- пласт VI, 2 - перемешенное крыло пласта VI, 3 - пласт III, 4 - перемешенное крыло пласта III, 5 -дизъюнктивное геологическое нарушение)
Выводы
1. В неперемещенной части пласта III наблюдается зона разгрузки, в которой возможен процесс дегазации пласта и массива вмещающих пород;
2. В перемещенном крыле пласта III наблюдается область повышен-
ных напряжений, в условиях которых, возможно, не будет происходить дегазация массива и пласта. Кроме того возможны отрицательные влияния, связанные с обрушениями в выработках и очистном забое.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Борисов A.A. Механика горных пород 2. Черняк И.Л., Ярунин С.А. Управле-и массивов. - М.: Недра, 1980. ние состоянием массива горных пород. -
М.: Недра, 1995. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Никифоров Александр Владимирович - аспирант кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, alexzandrn@mail.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
А
