CC BY
19
УДК 658.382.2:553.277 В.М. Логачева
ОЦЕНКА ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАДУГОЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ПОРОД НА ПРЕДМЕТПРОРЫВООПАСНОСТИ
А нализ прорывов воды в горные
-¿л. выработки, проведенный по шахтам Подмосковного угольного бассейна показал, что около 97 % прорывов происходит из нарушенных и обводненных зон надугольного комплекса пород и 3 % - из подугольного упинского водоносного горизонта.
Развитие физико-математических направлений прогнозирования геологических нарушений тесно связано с совершенствованием методов определения физических параметров горных пород в их естественном залегании. Реальным решением этой проблемы является использование наземно-скваженных методов электроразведки, т.е. приближение электродов приемно-питающей установки к объекту изучения. Условия шахт Подмосковного бассейна (наличие горных выработок) позволяют проведение подземно-скваженного метода геофизических исследований, основной задачей которых является определение распределения электрического поля при измерении его в горной выработке и на поверхности, заземляя питающие электроды на устья обсадных колонн.
На примере шахты «Подмосковная», выемочный столб лавы № 16 восточной представлены графики подземного электропрофилирования.
Цель работ - оценить причины прорыв воды по штреку № 16 восточному в районе пикетов 34-35 и по штреку № 18 восточному в районе пикетов 88-89, а так же исследовать состояние обводненности окских известняков.
Геологическая характеристика участка - выемочный столб лавы № 16 восточной имеет размеры 100x1380 м, расположен он между отработанными столбами лав № 14 и № 18. На ПК-88 действовал прорыв по штреку № 18, штреки № 16 и 18 были обурены восстающими скважинами в полном объеме; воды из восстающих скважин более 1,0 м3/ч не наблюдалось, действовали водопонижающие скважины на отработанной площади лавы № 18 в районе пикетов 88 и 36, уровень воды в окских известняках фиксировался до 4-х метров. Штреки закреплены металлом и находились в хорошем состоянии. Гипсометрия угольного пласта спокойная.
Объемы геофизических исследований:
- полевые электрометрические измерения выполнены на большей площади выемочного столба (150x980 м) по сетке 10x10 м, а в районе прорыва воды (ПК-88) по сетке 2x2 м. Применялись разносы питающих линий: АВ = 900 м, АВ = 1200 м, АВ = 200 м, АВ = 400 м (последние два в районе прорыва воды на ПК-88 по штреку № 18). Всего выполнено электрометрических наблюдений на 1360 точках. Ток в питающей цепи 1дв = 18 А при напряжении от 360 до 480 В;
- подземные измерения выполнены по штреку № 16 восточному в связи с тем, что по результатам полевых наблюдений отмечались аномальные зоны
Графики электропрофилирования КСППЭ на ш. Подмосковная, штрек 16 восточный: М — измерение разности потенциалов по кровле штрека; Дикрсрск- значениия среднего скользящего по кровле; Дикрср1 - значения среднего геометрического по кровле; Ди" - измерение разности потенциалов по почве штрека. Дипф - значениия среднего скользящего по почве, Дипср г — значения среднего геометрического по почве
именно в районе положения штрека № 16 восточного; электрометрия выполнена комбинированным способом полевой и подземной электрометрии (КСППЭ) при положении приемных электродов по кровле дикр и почве дип (рисунок) с измерителем ИКС-1, питающая линия АВ = 900 м осуществлена через гидронаблюдательные скважины на окский горизонт, 1Ав = 19 А при напряжении 210 В, шаг наблюдений 10 м, заземления МК штыревые.
Измеренные в штреках значения разности потенциалов по кровле и почве горной выработки обрабатывались на ЭВМ по формулам:
• среднего геометрического по трем точкам
диг =д/дигЛ/диг- .дц+7 ,
• среднего скользящего по пяти точкам
ди, = 1 (ди,-2 + ди,-1 + ди, + ди1+1 + +ди1+2).
Эти статистические методы обработки геофизических измерений направлены на уменьшение изрезанности графиков (рисунок), связанной с помехами и для увеличения наглядности при визуальном выделении аномалий, которые коррелируют -ся от профиля к профилю по всей площади исследований.
В результате обработки геофизических материалов, тщательного анализа всех геолого-гидрогеологических предпосылок изучаемого разреза и увязки их с геоэлек-трическими параметрами были
составлены следующие прогнозные рекомендации:
- поток воды к прорыву на ПК-89 штрек № 18 направлен со стороны ПК-85, штрек № 18, о чем дополнительно можно судить по результатам действующей в этом районе водопонижающей скважины с дебитом до 15 м3/ч на подработанной площади. Пробурена скважина в окские известняки, здесь же дополнительно бурилась скважина (ПК-84-85) на окские известняки, но она оказалась безводной, потому что бурилась она около 1,5 месяцев, а за это время уровень воды в окских известняках был сбит прорывом и водопонижающей скважиной до 1,0 м;
- особую опасность представляли зоны геофизических аномалий, отмеченные на ПК-92 и ПК-127 по штреку № 16 по результатам КСППЭ. На пикете 127 была пробурена восстающая скважина (дебит около 1 м3/ч) на вторые надугольные пески с целью их окончательного дренажа (иначе была опасность спровоцировать прорыв воды из окских известняков), а на поверхности из этого района была сооружена специальная водоотводящая канава, на пикете ПК-92 так же была пробурена контрольная восстающая скважина на вторые надугольные пески (рисунок).
Итак, лава № 16 восточная нормально отработана с месячным подвиганием 60-70 м, осложнений из-за воды не отмечалось. Суточная добыча составляла от 170 до 3500 т.
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Логачева В.М. - доцент, кафедра физики, Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева.
