CC BY
26
С.Ю. Левкина
ВЫБОР И ОЦЕНКА ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПРИ СОЗДАНИИ МОНИТОРИНГА МНОГОЦЕЛЕВОГО ОСВОЕНИЯ ТЕХНОГЕННОЙ СРЕДЫ
~П данный момент в горной промышленности одной из ос-X-# новных проблем является проблема освоения техногенной среды. Существует проблема полостей, образовавшихся в техногенной среде после выемки полезного ископаемого, потому что дальше отработанное горное пространство больше никак не используется. Исследования показали, что подземные горные выработки не участвующие в технологическом процессе добычи на работающих угольных шахтах, в целях рационального использования недр и сохранения земной поверхности, целесообразно использовать вторично.
На сегодняшний день, необходимо решить задачу оптимального использования отработанных подземных горных выработок, что напрямую будет связанно с доходом, который получит предприятие, от использования данного выработанного горного пространства.
На территории России подземные пространства, не используемые для добычи полезных ископаемых, подвергаются обрушению или затоплению. Горные выработки используются лишь в технологических циклах при добыче минеральных ресурсов. Завершение технологического цикла предрешало судьбу горной выработки [2].
Однако, мировой опыт развития угольной промышленности показывает на нецелесообразность закрытия подземных угольных шахт после завершения технологического цикла под предлогом нерентабельности. Необходимо использовать отработанные горные выработки вторично.
Нерентабельное, с точки зрения добычи, отработанное горное пространство, может принести большой доход, в некоторых случаях, превышающий стоимость добытого в нем полезного ископаемого.
Вторичная эксплуатация подземных горных выработок может существенно изменить ситуацию с прибылью предприятий горнодобывающей промышленности в лучшую сторону.
Здесь встает вопрос о том, как оценить пригодность той или иной выработки для вторичного использования, что оценивать и какие критерии использовать при оценке.
В результате маркшейдерского обследования подземных горных выработок были выявлены критерии оценки для определения пригодности подземных горных выработок при их вторичном использовании. На основании дальнейших исследований было определено влияние каждого из критериев оценки на пригодность или непригодность горной выработки для вторичной эксплуатации в процентном соотношении (табл. 1).
Уточним, что это достаточно общая оценка. Применительно к каждому из случаев, для определения наиболее оптимального варианта использования отработанного горного пространства делается анализ взаимодействия этих факторов между собой. На основании этого анализа и будет осуществляться выбор оптимального использования данного пространства. Поэтому важен каждый из факторов, потому что даже с итоговой оценкой влияния в 1,5 % (на-
пример, такой как Параметры систем разработки шахтного поля) при анализе взаимодействия всех факторов, он может оказать наибольшее влияние на выбор оптимального метода использования отработанного пространства.
На основании данной оценки, можно сказать, что наибольшее влияние на пригодность выработки для вторичного использования определяется следующими 5 фактарами:
Во-первых это гидрогеологические показатели и факторы освоения месторождений полезных ископаемых определяются строением геологического массива, составом слагающих его пород, их обводненностью, мероприятиями, необходимыми для борьбы с ней, а так же способами организации водопользования строящихся и эксплуатируемых на базе этих месторождений горных предприятий.
Обводненность месторождений полезных ископаемых может быть охарактеризована: коэффициентом водообильности, показывающим какое количество воды требуется откачать, чтобы добыть 1 т полезного ископаемого (1 т/м3); водопритоком в шахту (карьер) на момент полного развития горных пород (м3/ч);
Таблица 1
Основные критерии горно-геологических факторов для определения направления вторичного использования подземных горных выработок угольных шахт
Данные шахтного поля Итоговая оценка, %
1. Геологическая характеристика месторождения 5
2. Тектонические нарушения 1,5
3. Гидрогеологические условия 8
4. Мощность потолочины, литологический состав и мощность слоев пород кровли и почвы 4
5. Физико-механические и свойства вмещающих пород и полезного ископаемого 8,5
6. Структурно-механические особенности вмещающих пород 4
7. Характеристики разрабатываемых пластов 1,5
8. Параметры систем разработки шахтного поля 1,5
9. Категория по газу и пыли 8,5
10. Геомеханическое состояние породного массива 5
Данные подземных горных выработок:
11. Характеристика вскрывающих, капитальных и подготовительных выработок 6
12. Перечень и характеристика поддерживаемых вырабо- 3,5
ток
13. работок Размеры, форма, протяженность, площадь и объем вы- 8,5
14. Паспорт крепления и характеристика крепи 6
15. Изменение несущей способности крепи во времени 8,5
16. План погашения выработок 1
17. Размеры целиков, степень их устойчивости 3,5
18. Нарушение пород кровли и почвы выработок 6
19. Температурно-влажностные условия в выработках 6
20. Характеристика систем энергоснабжения, транспорта, вентиляции и водоотлива 3,5
числом водоносных горизонтов, участвующих в обводненности их гидрогеологическими характеристиками; удельными водопротоками - притоками, приходящимися на единицу пройденной выработки или единицу отработанной площади после выемки полезного ископаемого. В качестве показателя, характеризующего гидрогеологические условия, был выбран водоприток:
Типы месторождений по показателю водопритока классифицируются на следующие категории: слабоводообильные
(<100 м3/ч); средневодообильные (100-300 м3/ч); высоко-Таблица2
Категории шахт по метанообильности
Категория шахт по метану Относительная метанообильность, м3/т
1 до 5
2 от 5 до 10
3 от 10 до 15
Сверхкатегорные 15 и более; суфлярные выделения
Опасные по внезапным вы- Пласты, опасные по внезапным выбросам угля и
бросам газа, а так же выбросоопасные породы.
водообильные(300-1000 м3/ч); весьмаводообильные (>1000 м3/ч)
[3].
Следующим фактором, относящимся к наиболее влиятельным для оценки пригодности угольной шахты для вторичного использования является ее Категория по газу и пыли Для оценки данного фоктора был выбран параметр метанообильности шахты.По метанообильности шахты делятся на газовые и негазовые. Большинство угольных пластов и пропластков содержит метан. По действующим Правилам безопасности в угольных шахтах (ПБ) к шахтам, опасным по газу, относятся такие, в которых хотя бы в одной выработке обнаружен метан. Газообильность шахты обычно принято оцени-
вать отношением общего метановыделения в шахте (м3) к средней ее добыче (т) за определенный период времени (сутки) или так называемой относительной газообильностью. Угольные газовые шахты в зависимости от величины относительной метанообильности и формы выделения метана разделяются на пять категорий (табл. 2) [1].
Один из наиболее значимых факторов для оценки пригодности подземного пространства являются физико-механи-ческие и свойства вмещающих пород и полезного ископаемого. В качестве показателя, характеризующего данный фактор, был выбран Коэффициент крепости горной породы- величина, приближенно характеризующая относительную сопротивляемость породы разрушению при добывании (табл. 3).[1]
Изменение несущей способности крепи во времени так же является одним из основополагающих факторов при оценке горного пространства для вторичного использования.
При оценке состояния крепи выработок и её остаточной несущей способности должны учитываться: фактическое использование в период эксплуатации, размер, протяжённость,
Таблица 3
Категории пород по коэффициенту крепости
Категории пород и их наименование Коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову
Устойчивые(1 категория): крепкие песчаники, известняки, крепкие алевролиты. более 7
Средней устойчивости(2 категория): аргиллиты и алевролиты, песчаник глинистый, песчаник и песчано-глинистые сланцы, крепкий глинистый сланцы. 4-7
Неустойчивые(3 категория): слабые песчаные сланцы, глинистые и углинистые сланцы, антрацит и каменный уголь. до 4
материал крепления, время эксплуатации, частота и объем пере-крепления.
Для вторичной эксплуатации, целесообразно использовать выработки закреплённые бетонной, железобетонной и металлической крепью. Оценка состояния данной крепи должна учитывать: характер её деформирования (наличие трещин и сколов бетона, изменения формы элементов крепи, коррозия и т.п.); остаточную несущую способность (по данным испытаний отдельных элементов крепи);
прогноз оценки изменения несущей способности крепи во времени, при необходимости перекрепления отдельных участков крепи.
Естественно не менее важным фактором является Размеры, форма, протяженность, площадь и объем выработок
Ширина и высота выработок должны обеспечивать безопасность при вторичной эксплуатации подземного пространства, а длина и площадь - экономическую целесообразность их многоцелевого использования. Горные выработки, восстановление которых экономически нецелесообразно подлежат погашению. Погашение этих выработок производится за счет размещения в этих выработках нетоксичных отходов, горных пород получаемых в результате добычи полезного ископаемого, породной массы из хвостохрани-лищ.
Полученный анализ маркшейдерского обследования угольной шахты дает возможность определить направление многоцелевого использования подземного пространства. При выборе направления вторичного использования отработанного горного пространства факторы, описанные в табл. 1, учитываются в комплексе, как уже говорилось ранее. На основании их комплексной оценки мы получаем одно или несколько возможных направлений использования отработанного горного пространства. Однако решающим фактором является экономическая целесообразность использования того или иного метода для решения проблемы использования отработанного горного пространства.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Казаков В.Б. Вскрытие, подготовка и системы разработки пластовых месторождений: Учебное пособие для вузов. 2-ое изд.. перераб. и доп. - М.: 2004, 177 с.
2. Левкин Ю.М. Маркшейдерское обеспечение подземного технологического пространства многоцелевого использования. - М.: Издательство Московского государственного университета, 2003, 215 с.
3. Ермолов В.А. Месторождения полезных ископаемых: учебное пособие /под ред. Ермолова В.А. - М: МГТУ, 2001 - 569с.(553-М53). ШИН
— Коротко об авторе ------------------------------------------------
Левкина С.Ю. - аспирант каф. АСУ, Московский государственный горный университет.
356-----------------------------------------------------------------
