Обоснование параметров технологических схем отработки свит сближенных пластов в зонах влияния дизъюнктивных геологических нарушений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Никифоров, Александр Владимирович

• Никифоров, Александр Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Никифоров, Александр Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОТРАБОТКИ СБЛИЖЕННЫХ ПЛАСТОВ НА ШАХТЕ «РАСПАДСКАЯ-КОКСОВАЯ»

1.1 Общая характеристика Ольжерасского месторождения

1.2 Оценка специфики геологического и тектонического строения поля шахты «Распадская-Коксовая»

1.3 Анализ фактического состояния и перспектив развития горных работ на шахте «Распадская-Коксовая»

1.4 Выводы по главе 1

2 АНАЛИЗ ПРАКТИЧЕСКОГО ОПЫТА ОТРАБОТКИ СВИТ ПОЛОГИХ СБЛИЖЕННЫХ ПЛАСТОВ

2.1 Факторы, влияющие на параметры совместной отработки

2.1.1 Критерии, используемые при определении границ зон влияния сближенных пластов при надработке (подработке)

2.1.2 Факторы, влияющие на величину опережения очистных работ в защитном пласте

2.2 Особенности проектирования технологических схем отработки сближенных пластов в нисходящем порядке

2.3 Технологические схемы отработки сближенных пластов в восходящем порядке

2.4 Выводы по главе 2

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИЗЪЮНКТИВНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ НА ПАРАМЕТРЫ ЗАЩИЩЕННЫХ ЗОН

3.1 Выбор и обоснование метода исследований

3.2 Обоснование расчетных схем для определения параметров напряженно-деформированного состояния массива горных пород в исследуемых зонах

3.3 Выбор критерия влияния подработки

3.4 Результаты численного моделирования

3.5 Привязка результатов моделирования к условиям шахтного поля «Распадская-Коксовая»

3.6 Выводы по главе 3

4 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА СОВМЕСТНОЙ

ОТРАБОТКИ СБЛИЖЕННЫХ ПЛАСТОВ III И VI В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ «РАСПАДСКАЯ-КОКСОВАЯ»

4.1 Разделение шахтного поля на блоки. Выбор очистного оборудования

4.2 Календарные планы горных работ по пластам III и VI при их совместной отработке

4.3 Технико-экономическая оценка рекомендованных способов

4.3.1 Методика технико-экономической оценки

4.3.2 Результаты оценки эффективности рекомендованных схем

4.4 Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров технологических схем отработки свит сближенных пластов в зонах влияния дизъюнктивных геологических нарушений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. С развитием металлургической промышленности потребность в коксующихся углях марок К и КО, относящихся к числу дефицитных, возрастает. Вместе с тем их доля в общих запасах угля в Кузнецком бассейне составляет около 18%.

Существенное увеличение объемов добычи углей марок К и КО возможно при вовлечении в отработку свиты сближенных пластов Ольжерасского месторождения, ранее не отрабатывавшихся по фактору «безопасность горных работ».

Практическое значение вопросов, связанных с повышением эффективности отработки сближенных пластов, всегда привлекало внимание как отдельных ученых, так и крупных научных коллективов, таких как ВНИМИ, ИГД им. A.A. Скочинского, ДонУГИ, МГГУ и других. Значительный вклад в решение задач, связанных с исследованием параметров и совершенствованием технологий совместной отработки сближенных угольных пластов, внесли A.A. Борисов, Н.П. Бажин, Н.К. Гринько, М.П. Зборщик, В.П. Зубов, О.В. Ковалев, A.M. Линьков, И.М. Петухов, В.В. Зубков, Т.Ф. Горбачев, Э.Ф. Мельников, О. Якоби, А. Роберте и др.

Вместе с тем изученность рассматриваемых вопросов не позволяет эффективно и безопасно отрабатывать сближенные угольные пласты на газовых шахтах в пределах участков шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями. Как правило, при использовании на данных участках технологических схем, основанных на прогрессивных системах разработки пластов длинными столбами по простиранию, технико-экономические показатели угледобычи существенно снижаются.

Цель работы. Обоснование технологических схем совместной отработки в восходящем порядке сближенных пластов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями, позволяющей повысить технико-экономические показатели шахт при использовании прогрессивных систем разработки длинными столбами.

Идея работы. При использовании технологических схем, основанных на прогрессивных системах разработки пластов длинными столбами, последовательность отработки столбов и их расположение в пределах выемочных блоков следует принимать с учетом влияния дизъюнктивных геологических нарушений на параметры зон разгрузки горного массива, формирующихся над выработанным пространством лав.

Основные задачи исследований:

- оценка перспектив использования прогрессивных технологических схем отработки сближенных пластов на газовых шахтах;

исследование влияния очередности отработки столбов по подрабатывающему пласту на параметры защищенных зон в вышерасположенном пласте;

- обоснование требований к технологиям отработки свит сближенных пластов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями, при использовании систем разработки длинными столбами;

- разработка технологических схем и календарных планов совместной отработки свит сближенных пластов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями;

- определение параметров технологических схем совместной отработки свит сближенных пластов в зонах влияния дизъюнктивных геологических нарушений.

Методы исследований. При выполнении работы принят комплексный метод исследований, включающий: анализ и научное обобщение ранее опубликованных работ по вопросам отработки свит сближенных пластов в восходящем порядке; систематизацию типовых дизъюнктивных геологических нарушений, характерных для угольных месторождений; шахтные исследования влияния дизъюнктивных нарушений на ведение горных работ; аналитические исследования влияния геологических и горнотехнических факторов на параметры зон пониженных напряжений.

Научная новизна:

- установлено, что при отработке защитного пласта в лежачем боку дизъюнктивного геологического нарушения увеличение угла падения сместителя геологического нарушения в пределах от 5° до 20° приводит к уменьшению величины неснижаемого опережения очистных работ в сближенных пластах;

- установлена зависимость неснижаемого опережения очистных работ в защитном пласте, отрабатываемом с использованием систем разработки длинными столбами, от последовательности отработки столбов между геологическими нарушениями.

Основные защищаемые положения:

1. Повышение эффективности использования прогрессивных систем разработки длинными столбами при опережающей выемке защитного подрабатывающего пласта на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями, достигается при расположении выемочных столбов параллельно геологическим нарушениям.

2. При восходящем порядке выемки сближенных пластов и использовании систем разработки длинными столбами календарные планы ведения работ по подрабатываемому пласту необходимо принимать с учетом угла падения сместителя дизъюнктивного геологического нарушения, последовательности отработки выемочных столбов в защитном пласте между смежными геологическими нарушениями и реализуемого варианта системы разработки.

3. Использование рекомендуемых технологических схем совместной разработки в восходящем порядке свит сближенных угольных пластов позволяет повысить эффект защитного воздействия на вышерасположенный пласт опережающей выемки подрабатывающего пласта, а также минимизировать сроки ввода в экономически эффективную отработку защищаемого вышерасположенного пласта.

Практическая значимость работы:

- обоснована последовательность отработки столбов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями,

обеспечивающая получение максимального защитного эффекта при опережающей выемке нижерасположенного пласта;

установлено влияние на параметры защищенных зон по подрабатываемому пласту угла падения сместителя дизъюнктивного геологического нарушения;

- разработан календарный план отработки сближенных угольных пластов III и VI, реализация которого позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели шахты «Распадская-Коксовая» и повысить объемы добычи углей дефицитных марок К и КО.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций обеспечивается использованием апробированных аналитических методов при исследовании влияния геологических и горнотехнических факторов на параметры защищенных зон по подрабатываемому пласту; подтверждением основных выводов и рекомендаций фактическими данными, полученными при проведении шахтных исследований; использованием современных методов обработки полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодной Международной конференции на базе Краковской горно-металлургической академии (г. Краков, Польша, 2012 г.); Международном научном симпозиуме «Неделя горняка - 2012» (Москва, 2012 г.); Международной конференции на базе Фрайбергского технического университета (г. Фрайберг, Германия, 2013 г.); научных семинарах кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Личный вклад автора. Обоснованы основные задачи исследований, проведены шахтные и аналитические исследования, сформулированы защищаемые положения и выводы.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах, в том числе 2 - в изданиях Перечня, рекомендуемого ВАК

Минобрнауки России, получено положительное решение по заявке на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 150 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 83 источников, включает 99 рисунков и 12 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. В.П. Зубову за помощь в определении общей идеи работы и интерпретации полученных данных, сотрудникам кафедры разработки месторождений полезных ископаемых за ценные замечания при выполнении работы; инженерно-техническим работникам шахты «Распадская-Коксовая» за оказанную помощь при проведении шахтных исследований.

1 АНАЛИЗ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОТРАБОТКИ СБЛИЖЕННЫХ ПЛАСТОВ НА ШАХТЕ

«РАСПАДСКАЯ-КОКСОВАЯ»

В ходе работы над диссертацией были предприняты шахтные исследования, направленные на изучение текущего состояния горных работ на шахте «Распадская-Коксовая» и перспектив их развития. В процессе проведения исследований была изучена геологическая, маркшейдерская и технологическая информация, предоставленная инженерно-техническими работниками шахты. Особое внимание было уделено фактам проявления влияния геологических нарушений на ведение горных работ. В результате натурных наблюдений была отмечена особенность, характерная для нарушений, образовавшихся в массивах, сложенных преимущественно песчаниками. Зона раздробленных пород практически отсутствует, она представлена сместителем нарушения и милонитизированными породами в пределах нескольких десятков сантиметров. Ниже рассмотрены особенности геологического строения месторождения, специфика шахтного поля и технологические схемы ведения горных работ на поле шахты «Распадская-Коксовая»

\Л Общая характеристика Ольжерасского месторождения

Стратиграфия и литология

Поле шахты «Распадская-Коксовая» расположено в левобережье р. Ольжерас [61] и относится к Ольжерасскому месторождению Томь-Усинского горнопромышленного района. В геологическом строении участвуют отложения нижней перми (рисунок 1.1). Промышленная угленосность приурочена к отложениям кемеровской свиты (Рхкг).

2ZZ2

r'/yy 5

VT VI*. IV*

222

242

2ZZ2

SS

222

gl

ZZZ

Ш

та

v.v/y^

VI«-IX

VII-XIII

xvj

XVII

XXI»)

XXIV XXIV*

SSf,

XXVII

XXV (I XXVin

XXIX

XXX XXX»

1Ш У

>!j)j\ 2> mv?

xxx tx

XL

Х1Л-

XL.II

XLI1I

XLV XLVI

Ш

UV

LVI LVII

vvlll MX

LXIII

txiv

Й82

Vi

Z350

23Z

ж

ТГ7

та

д

0.3

Ио.5

шш.

EZ3/

Рисунок 1.1 — Стратиграфический разрез Томь-Усинского района. 1 -гравелиты, 2 - песчаник, 3,4- алевролиты, 3 - крупнозернистые алевролиты, 4 -мелкозернистые алевролиты, 5 - переслаивание песчаника с алевролитом, 6 -

уголь, 7 - долерит, диабаз

Кемеровская свита (рисунок 1.2) включает в себя верхние горизонты верхебалахонской подсерии. Верхней границей свиты является пласт I. За нижнюю границу принята почва пласта XVII . Мощность свиты от 230 до 300 м. Свита включает одиннадцать пластов рабочей мощности, два из которых (III и IV-V) являются самыми мощными (9-10 м), суммарная мощность пластов в свите -42,1 м. Коэффициент угленосности - 15,5%.

Ч»*Э1ПГММ(-.КЯ% Р * >1 п .

Рисунок 1.2 - Стратиграфический разрез Кемеровской свиты в пределах поля шахты «Распадская-Коксовая»

Породы, вмещающие угольные пласты, представлены аргиллитами, алевролитами, реже песчаниками и конгломератами и характеризуются высокой механической прочностью. Коэффициент крепости пород по шкале М. М. Протодьяконова - песчаников 7-14, алевролитов 4-7, конгломератов 9-14, породных прослоев 1,6-3,8 , углистых аргиллитов 1,5-1,8, углей 1-2.

Продуктивная толща и перекрывающие ее осадки залегают моноклинально, имея северо-западное падение с азимутом 3 00-340 □. Углы падения пластов угля пологие и изменяются от 8 до 12 градусов.

Тектоника

В тектоническом отношении поле шахты «Распадская-Коксовая» и глубокие горизонты Ольжерасского месторождения приурочены к главному моноклиналу Томусинского района.

Продуктивная толща и перекрывающие ее отложения кузнецкой свиты залегают моноклинально, имея северо-западное падение с азимутом 300-340 □. Углы падения пластов угля изменчивы, причем отмечаются две закономерности:

1. Углы падения увеличиваются от верхних пластов к нижним. Так, в пределах горизонта +260 м (абс.) углы падения по пластам III, IV-V, VI не превышают 18-22°, по нижним пластам XII - XVII углы падения увеличиваются до 25-28°, в отдельных случаях до 30° и более. На северо-восточном фланге шахтного поля угол падения пластов достигает на выходах (на ограниченной площади) 50-60°.

2. Углы падения всех пластов уменьшаются с глубиной от выходов пластов под наносы. Так углы падения на горизонте +260 м (абс.) колеблются от 18-22° до 25-30°, с увеличением глубины залегания углы падения пластов выполаживаются и уменьшаются до 5-10° (по верхним пластам) и 10-15° - по нижней группе пластов.

Общее моноклинальное залегание пород осложнено четырьмя складками: Усинской, Сосновской, Ольжерасской и Кузнецкой. Кроме названных крупных складок в пределах главного моноклинала наблюдается дополнительная складчатость, выраженная в виде волнистости и мелких пологих складок.

Разрывные нарушения в данном районе различны по масштабу — от едва заметных трещин до региональных разломов протяженностью более 100 км и амплитудой до 2-3 км, иногда и более. Почти все крупные и подавляющее большинство средпеамплитудных разрывов представлены взбросами и надвигами.

Крупные разрывные нарушения образуют четыре четко ориентированные региональные системы. Мелкие нарушения отличаются разнообразной морфологией и беспорядочной ориентировкой. Наряду со взбросами и надвигами встречаются сбросы, сдвиги и комбинированные формы.

Основные типы дизъюнктивных геологических нарушений на Ольжерасском месторождении — надвиги и взбросы. На площадях с четко выраженной складчатостью развиты надвиги с вертикальной амплитудой смешения от нескольких метров до 70 м. Сместители этих надвигов залегают более полого относительно пластов пород и смяты в складки вместе с

нарушенными толщами. Угол встречи сместителей с поверхностями напластования составляет от 5 до 15°.

В породах разного гранулометрического состава зона сместителя проявляется разными способами. В песчаниках сместитель представлен узкой зоной или только плоскостью смещения. В алевролитах и переслаиваниях алевролитов с песчаниками сместитель выражен широкой зоной интенсивно трещиноватых и перемятых пород с наличием систем трещин, параллельных сместителю.

Дизъюнктивные геологические нарушения можно классифицировать по нескольким признакам. Одним из основных признаков для классификации является угол падения сместителя. Для Ольжерасского месторождения распределение имеет вид, представленный на рисунке 1.3:

Угол падения сместителя, грд

Рисунок 1.3 - Распределение разрывных нарушений в зависимости от угла

падения

Можно сделать вывод, что на Ольжерасском месторождении преобладают геологические нарушения с углом падения сместителя до 30°, то есть надвиги. Их доля составляет около 80%, что позволяет говорить о них, как о преобладающих на данном месторождении.

Любое геологическое нарушение имеет свою зону влияния, в которой свойства горных пород изменены вследствие тектонического воздействия. В

окрестностях дизъюнктивных геологических нарушений можно выделить [53] три категории зон трещиноватости:

1. Зона интенсивной тектонической трещиноватости, которая обычно сопровождает нарушения. Непосредственно у сместителей горные породы раздроблены многочисленными трещинами с зеркалами скольжения. При нарушениях типа взбросов и сдвигов зона интенсивной трещиноватости проявлена в большей степени

2. Зона заметной трещиноватости, окаймляющая зону интенсивной трещиноватости. Мощность данной зоны также зависит от литологического состава пород и амплитуды геологического нарушения.

3. Зона слабой трещиноватости, развитая на участках, где отсутствуют тектонические нарушения и пликативные формы дислокаций.

На Ольжерасском месторождении размеры зон влияния изменяются от 2 до 25 метров, в зависимости от состава вмещающих пород. В пределах поля шахты «Распадская-Коксовая» вмещающие породы представлены преимущественно песчаниками и гравелитами, что обеспечивает малый размер зон влияния нарушений. В большинстве случаев зоны влияния представлены плоскостями скольжения. В таких горно-геологических условиях важное значение приобретает такой классификационный признак, как амплитуда геологических нарушений. Распределение нарушений в зависимости от их амплитуд представлено на рисунке 1.4:

30- 100

Рисунок 1.4 - Распределение нарушений на Ольжерасском месторождении в

зависимости от амплитуд

Таким образом на Ольжерасском месторождении, а, следовательно и на поле шахты «Распадская-Коксовая» преобладает мало- и среднеамплитудная нарушенность.

Газоносность

Метаноносность зависит от тектонической структуры, стратиграфического положения пластов, петрографического состава и метаморфизма углей, состава вмещающих пород, мощности и состава покровных отложений, гидрогеологических условии и влияния магматических интрузий. Для углей кузнецкой серии характерен резкий переход от зоны газового выветривания к зоне метановых газов и увеличение метаноносности с глубиной. С глубиной нарастание метаноносности заметно снижается, а затем метаноносность стабилизируется. С повышением степени метаморфизма метаноносность углей возрастает [61].

Важную роль в распределении газа в угольных пластах играют безугольные отложения нижней части кузнецкой подсерии. Этот интервал, представленный переслаиванием алевролитов и песчаников, перекрывает угленосную толщу и затрудняет дегазацию угольных пластов.

Основным компонентом угольных газов является (в %) метан (76,0-96,3), азот (2,2-12,1), углекислый газ (0,4-7,7), и тяжелые углеводороды: этан (1-10,3),

пропан (0,1-1,6), бутан (до 0,1) и водород. Содержание тяжелых углеводородов закономерно увеличивается с глубиной.

Доля тяжелых углеводородов в породах изменяется в следующих соотношениях: этана - от 0,1 до 10,3%, пропана - от 0,1 до 2,0%, бутана - от 0 до 0,4%. Наличие водорода в газах, извлеченных из пород, изменяется от 0,1 до 12,6%, каких-либо закономерностей в его изменениях не наблюдается. Повышенное содержание азота отмечается в основном в диабазах и песчаниках в пробах с минимальным количеством метана.

Все пласты угля Томь-Усинского района отнесены к выбросоопасным. Разведанные участки относятся к сверхкатегорийным по газу.

1.2 Оценка специфики геологического и тектонического строения поля

шахты «Распадская-Коксовая» В горный отвод шахты «Распадская-Коксовая» входят пласты III, IV, V, IV-V, VI, которые залегают в верхних горизонтах кемеровской свиты верхнебалахонской подсерии балахонской серии нижней перми. Их краткие характеристики [61] приведены ниже:

Пласт III имеет сложное строение, относительно выдержан по мощности, содержит от одного до девяти прослоев аргиллитов и алевролитов мощностью 0,05-0,50 м. Общая мощность пласта изменяется от 8,20 м до 12,35 м. В районе пересечения наклонными стволами мощность пласта составляет 10,1 м. Мощность угольных пачек 9,05 м. Углы падения пласта составляют 8-12°.

Породы непосредственной кровли пласта III представлены преимущественно алевролитами различной зернистости. Коэффициент крепости непосредственной кровли f = 5-6, прочность непосредственной кровли на сжатие <*сж.= 42-71 МПа и являются устойчивыми и среднеустойчивыми. Мощность алевролитов 7,7-11,6м. На значительной площади имеется ложная кровля — аргиллит углистый мощностью 0,10-1,0 м.

Основная кровля представлена песчаниками различной зернистости с коэффициентом крепости f = 9-11, осж. = 64-194 МПа, реже переслаивающимися

песчаниками и алевролитами. Мощность пород основной кровли составляет от 14,5 до 40 м. Кровля труднообрушающаяся, тяжёлая и средняя.

Природная газоносность пласта III оценивается в 11 -24м /т.

Пласт IV-V, выдержан по мощности, имеет сложное строение, содержит 111 прослоев аргиллитов и алевролитов мощностью от 0,05 до 0,50 м. Общая мощность пласта колеблется от 9,4 м до 11,05 м. Средняя мощность пласта составляет 10,30 м. Мощность угольных пачек 8,85 м. Углы падения пласта составляют 9-13°.

На всей площади пласта IV-V в непосредственной кровле залегают песчаники, часто с прослоями гравелитов и конгломератов. Породы непосредственной кровли имеют коэффициент крепости f=7-9, осж = 75-96 МПа. Песчаники слагают практически всю мощность междупластья между пластом IV-V и вышележащим пластом III. Мощность междупластья постепенно уменьшается в направлении с юго-запада на северо-восток. В непосредственной кровле иногда отмечается пачка крупнозернистых алевролитов, коэффициент крепости f = 5-6, осж.=60 МПа.

Природная газоносность пласта IV-V оценивается в 17,2-24 м /т.

Пласт IV имеет сложное строение и содержит от 1 до 3-4 прослоев аргиллитов и алевролитов. Мощность породных прослоев колеблется от 0,02 до 0,20 м, литологически представленных алевролитом, реже углистыми аргиллитами. Средняя суммарная мощность угольных пачек - 1,85 м. Основная кровля пласта сложена песчаниками, непосредственная - конгломератами. Редко встречается ложная кровля мощностью от 0,20 м до 1,0 м, представленная углистыми породами. По мощности и строению пласт относится к относительно выдержанным.

Пласт V на площади шахтного поля имеет среднюю мощность угольных пачек 6,0 м. В юго-западной части - простого строения, а в северо-восточной части появляются 2-3, реже 3-7 прослоев породы мощностью от 0,05 м до 0,30 м, сложенных алевролитами, реже углистыми аргиллитами. Прослои породы имеют линзовидный характер. Непосредственная кровля - алевролит. Ложная кровля -

углистый аргиллит и тонкие угольные слойки. Почва пласта — алевролит, иногда разной зернистости. По мощности и строению пласт относится к выдержанным.

Пласт VI имеет сложное строение, относительно выдержанный по мощности, содержит 0-7 прослоев алевролитов мощностью от 0,05 м до 0,50 м. Общая мощность пласта колеблется от 2,7 м до 5,25 м. В районе пересечения наклонными стволами мощность пласта составляет 3,40 м. Средняя мощность угольных пачек 2,90 м. Углы падения пласта составляют 4-15°. Непосредственная кровля представлена разнозернистыми алевролитами. Породы непосредственной кровли имеют коэффициент крепости f=4-6, осж,=40-60 МПа. Природная

л

газоносность пласта VI оценивается в 17,4-24,2 м /т.

В таблице 1.1 приведены основные характеристики пластов, отрабатываемых шахтой «Распадская-Коксовая».

Таблица 1.1- Характеристика пластов свиты

№ Пласт Угол падения пласта, град. Мощность пласта, м Расстояние от вышележащего пласта, м

1 III 8-11 6.16-12,05 9,93 -

2 1У-У 8-10 8,2-12,0 10,7 30,0

3 VI 8-12 2.7-5.25 3,97 38-40,0

Шахтное поле сильно осложнено дизъюнктивными геологическими нарушениями. Расположение основных нарушений в пределах поля шахты «Распадская-Коксовая» представлено на рисунке 1.5. Их тип и амплитуда приведены в таблице 1.2.

Ю

Рисунок 1.5 - Расположение основных дизъюнктивных геологических нарушений на участках № 1 и №2 поля шахты «Распадская-Коксовая»

Таблица 1.2 - Характеристика основных прослеженных геологических нарушений

Номера Тип Амплитуда, м (вертикальная)

нарушений нарушения

от до

2 надвиг 2 36

35 надвиг 42 100

А-А взброс 3 8

32 надвиг 4 20

1,46, 10, 18,

14, 9,108, 23, надвиг 10 18

24, 15, 26

Наиболее крупные нарушения требуют более подробного описания. Надвиг 35 (рисунок 1.6) стратиграфической амплитудой до 100 м является наиболее крупным разрывным нарушением поля шахты «Распадская-Коксовая». Этот дизъюнктив относится ко И-му типу для разрывов шахтного поля, т.е. его вертикальная амплитуда увеличивается с глубиной. Надвиг 35 имеет сместитель с

различными азимутами падения от 330° до 100°. Так на горизонте +260 м (абс.) пласты III, IV-V, VI пересекаются нарушениями с азимутами падения 40-127°.

Рисунок 1.6 - Расположение надвига 35 в пределах шахтного поля

Надвиг 32 (рисунок 1.7) довольно хорошо прослеживается горными выработками по пласту III от выхода его на дневную поверхность между разведочными линиями IV-V и V до горизонта +260 м (абс). Плоскость сместителя надвига 32 имеет азимут падения 0-330° и углы падения 2-12°. Амплитуда изменяется от 4 м до 20 м.

Рисунок 1.7 - Расположение надвига 32 в пределах шахтного поля

Сместитель представлен волнистой поверхностью в крепких породах, а в слабых неустойчивых породах - зоной милонитизированных пород, мощность которых достигает 10-30 м.

Надвиг 2 (рисунок 1.8) с вертикальной амплитудой до 36 м представлен двумя трещинами, отстоящими одна от другой на расстоянии 10-26 м. Обособленным тектонический блок пород, заключенный между трещинами, представляет собой зону интенсивно нарушенных и раздробленных пород. Углы падения изменяются от 5° до 90°.

Надвиги 1, 46, 10, 18, 14, 9, 108, 23, 24, 15, 26 имеют амплитуды смещения от 10 до 18 м, пересекают пласты углей III, 1У-У и VI.

Вследствие неоднородности физико-механических свойств вмещающих пород, поверхности указанных сместителей обнаруживают волнистость, что может приводить к изменчивости направлений пересечений пластов нарушениями. Все надвиги, входящие в данную группу, имеют углы падения 2-10° и азимуты падения 60-90°. На рисунке 1.9 приведено расположение надвига 18 в массиве пород на шахтном поле.

дм!» Ж • • ' -í-fc-

Рисунок 1.9 - Расположение надвига 18 в пределах шахтного поля

Взброс А-А (рисунок 1.10) прослежен горными выработками и отмечается на разведочных линиях IV, Промежуточной и профиле А. Плоскость его сместителя в разрезе разведочных линий имеет падение под углом 20°. Нарушение прослеживается по азимуту 90-110° и почти перпендикулярно осям складки. Амплитуда выражается величинами от 3 до 8 м.

Рисунок 1.10- Расположение взброса А-А в пределах шахтного поля

При дальнейшем развитии горных работ геологической службой предприятия прогнозируется появление надвигов с амплитудой 3-5 ми протяженностью 500-700 м с тенденцией затухания на глубоких горизонтах.

Характерной особенностью разрывов является изменчивость их амплитуд как по падению, так и по простиранию сместителя и преимущественная приуроченность к определенным стратиграфическим горизонтам. Большинство нарушений максимальную амплитуду имеют в верхних горизонтах свиты, а на нижних разрывы постепенно затухают.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Никифоров, Александр Владимирович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аман, И. П., Шаманский Г. П., Егоров П. В., Баженов А. И. Влияние подработки пластов на их механические свойства / И.П. Аман, Т.П. Шаманский, П.В. Егоров, А.И. Баженов // Технология добычи угля подземным способом. -1969.-№ 1 (25).-С. 34-35.

2. Аносов, О.С. Управление горным давлением при разработке угольных пластов. Справочное пособие / О.С. Аносов, Н.С. Кузьменко, Г.В. Кудравец и др. Донецк.: Донбасс, 1990. - 304 с.

3. Балабанов, H.A. Опыт работы по геометризации разрывных нарушений в шахтной геологии / H.A. Балабанов. - М.: ЦНИЭИуголь, 1974. - 18 с.

4. Бенерджи, П. Методы граничных элементов в прикладных науках / П. Бенерджи, Р. Баттерфилд; Перевод с английского языка М.:Мир., 1984. - 493 с.

5. Борисов, A.A. Расчет горного давления в лавах пологих пластов /A.A. Борисов. - М.: Недра, 1964. - 279 с.

6. Борисов, A.A. Управление горным давлением / A.A. Борисов, В.И. Матанцев, Б.П. Овчаренко. - М.: Недра, 1983. - 168 с.

7. Борисов, A.A. Механика горных пород и массивов / A.A. Борисов. -М. : Недра, 1980.-473 с.

8. Вайсман, А. М., Соснина Э. Г., Змиева А. А. О взаимном влиянии выработок при совместной разработке двух сближенных пластов / A.M. Вайсман, Э.Г. Соснина, А.А.Змиева. - Алма-Ата. - 1965. - 239 с.

9. Горбачёв, Т.Ф. Разработка свиты пластов Кузбасса в восходящем порядке./ Т.Ф. Горбачев, А.П. Западинский. М.: Углетехиздат, 1955. - 184 с.

10. Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984-1991 - с. 306

11. Горное давление, горные удары и сдвижение массива : сб. науч. тр. / Д.В.Яковлев и др. - СПб. : ВНИМИ, 1996. - 247 с.

12. Господариков, А.П. Применение метода граничных элементов при расчете параметров напряженно-деформированного состояния массива горных

пород в окрестности выработок различного очертания. / А. П. Господариков, JI. А. Беспалов // Записки Горного института, т.173, 2007. - С. 217-220.

13. Господариков, А.П. Применение прямого варианта метода граничных элементов при решении геомеханических задач для условий Старобинского месторождения. / А. П. Господариков, JI. А. Беспалов // Записки Горного института, т. 182, 2008. - С. 234-237.

14. Григорьев, A.A. Влияние геологических факторов на устойчиость пород в подготовительных выработках / A.A. Григорьев, H.A. Муратов, Ю.И. Жигалин// Труды Дальневосточного государственного технического университета, выпуск 111. — Владивосток, 1993.

15. Грицко, Г.И. Горное давление при групповой разработке пластов / Г.И. Грицко, В.А. Шалауров // Наука. Сиб. отд. -1978. - 94 с.

16. Егоров, П.В. Исследование проявлений горного давления в районах дизъюнктивных нарушений / П.В. Егоров // Технология добычи угля подземным способом. - 1967. - № 1. - С. 51 -55.

г.«

17. Елькин, B.C. Оценка потенциальных возможностей бесцеликовой системы разработки мощных пологих пластов/ B.C. Елькин // Горная Промышленность. 2011. - №3(97). - С. 46-50

18. Защитные пласты / Петухов И.М. и др. - JL: Недра. 1972. - 423 с.

19. Зборщик, М.П. Геомеханика подземной разработки угольных пластов / М.П. Зборщик, М.А. Ильяшов. - Донецк. - Изд-во ДонНТУ. - 2007. - 262 с.

20. Земисев, В.Н. Расчеты деформаций горного массива / В.Н.Земисев. -М.: Недра, 1973.- 145 с.

21. Зубков, В.В. Расчет зон эффективной дегазации при отработке свит угольных пластов. / В.В. Зубков // Маркшейдерия и недропользование №3(65). — С. 54-57

22. Зубов, В.П. Методические рекомендации по предотвращению вывалов пород из кровли в лавах, отрабатываемых на больших глубинах в условиях шахт Восточного района Донбасса / В.П. Зубов, К.Н. Лазченко, А.Д. Мельков. -Шахты. 1986.-36 с.

23. Зубов, В.П. Оценка максимально допустимых нагрузок на лаву при бесцеликовых технологиях отработки пластов на шахтах с повышенным выделением метана / В.П. Зубов, B.C. Елькин // Журнал Газовая промышленность. Метан угольных шахт - 2012. №6. - С. 37-39.

24. Зубов, В.П., Козовой Г.И., Зайденварг В.Е. Способ разработки пластов полезных ископаемых. Заявка на изобретение №97100392/03 от 10.08.2005.

25. Зубов, В.П. Влияние неполной надработки на устойчивость работы очистных забоев / В.П. Зубов // Новые исследования в горном деле. — 1973. -Вып. 6.-С. 33-38.

26. Зубов, В.П. Динамика напряженно-деформированного состояния пород междупластья при работе лав под целиками / В.П. Зубов // Новые исследования в горном деле. - 1974. - Вып. 7. - С. 27-32.

27. Зубов, В.П. Зоны повышенных смещений при неполной надработке подготовительных выработок / В.П. Зубов // Технология добычи угля подземным способом. - 1974. -№ 7. - С. 25-26.

28. Зубов, В.П. Особенности деформирования подготовительных горных выработок в зонах влияния целиков / В.П. Зубов // Новые исследования в горном деле. - 1974. - Вып.1. - С. 52 -57.

29. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля (породы) и газа. (РД05-350-00) М., 2000 г.

30. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам (РД 05-328-99). М., 2004.-96 с.

31. Инструкция по геологическим работам на угольных месторождениях Российской Федерации / И.С. Гарбер и др. - СПб.: ВНИМИ, 1993. - 147с.

32. Бреббия, К. Методы граничных элементов / К. Бреббия, Ж. Теллес, JI. Вроубел. - М.: Мир, 1987. - 524 с.

33. Карпов, Г.Н. Обоснование технологии демонтажа очистных механизированных комплексов при высокой концентрации горных : автореф. дис.

... канд. техн. наук : 25.00.22 / Г.Н. Карпов ; С.-Петербург, гос. горный ун-т. -СПб., 2013.-20 с.

34. Классификации тектонических разрывов угольных пластов по их морфологическим признакам и величинам. - JL: ВНИМИ, 1981. - 22 с.

35. Ковалев, В.В. Финансовый менеджмент: теория и практика. 2-е изд., перераб. и доп / В.В Ковалев. - М.: ТК Велби Проспект, 2007. - 1024 с.

36. Ковалев, О.В. Проектирование комплексной добычи на угольных шахтах / О.В. Ковалев, С.П. Мозер, А.В. Лейсле - Saarbruken; LAMBERT Akademic Publishing, 2013. - 229 е..

37. Ковальский, Е.Р. Обоснование технологических параметров рационального доизвлечения запасов калийных руд Старобинского месторождения из целиков: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2006. — 20 с.

38. Ковальский, Е.Р. Сравнительная характеристика численных методов моделирования горно-геомеханических процессов / Е.Р. Ковальский, А.В. Краснопёрое // Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения: Труды 11-ой Международной научно-практической конференции 11-12 апреля 2013 г. / Воркутинский горный институт (филиал) ФГБ ОУ ВПО «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» - Воркута, 2013-е. 92-96.

39. Крамин, Т.В. Расчет тонкостенных пространственных конструкций сложной формы методом граничных элементов: Автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Казань., 1995. - 21 е..

40. Крауч, С. Методы граничных элементов в механике твердого тела / С. Крауч, А. Старфильд. - М.: Мир, 1987. - 328 с.

41. Кузнецов, С.Т. Влияние глубины на проявления горного давления при разработке свит сближенных пластов Прокопьевского месторождения Кузбасса / С.Т. Кузнецов, К.А. Ардашев, Ю.Е. Тихомиров // Труды ВНИМИ, вып. 2. 1964. С. 17-25

42. Кузнецов, С.Т., Сычев В.В. Прогноз влияния целиков и краевых частей на состояние кровли в очистных забоях надработанных и подработанных пластов / Механика горных пород и горное давление. - Л.: ВНИМИ, 1981. - с.3-7.

43. Кузнецов, В.П. Анализ и планирование защитного действия при разработке свит пластов / В.П. Кузнецов // Уголь. - 1982. - №5. - С. 26-28.

44. Кузнецов, В.П. Региональное управление горным и газовым давлением при разработке свит угольных пластов / В.П. Кузнецов, Н.В. Кротов, A.A. Гребенщиков // Уголь. - 1997. - № 7. - С .6-11.

45. Леонтьев, Н.К. О системе разработки сближенных пластов / Н.К. Леонтьев. - М. : Углетехиздат. - 1962. - 318 с.

46. Любич, Г.А. Методы изучения и оценки тектонической нарушенности угольных пластов при механизированной их отработке / Г.А. Любич, Н.И. Мишин А.Л. Панфилов. - Л:ЛГИ 1990. - 64 с.

47. Мазуренко, В.В. Результаты инструментальных наблюдений за проявлениями горного давления в районах нарушений / В.В. Мазуренко // Труды ВНИМИ. - 1968. - № 64. - С. 91 -101.

48. Мельников, Э.Ф. Управление состоянием массива горных пород: учебное пособие ч.П. / Э.Ф. Мельников. - Кемерово. - Кузбасский политехнический институт, 1978. - 81 с.

49. Методические указания по оценке влияния разрывных нарушений на полноту выемки угля на сильно нарушенных месторождениях / В.Е. Григорьев и др. - Л.: ВНИМИ, 1975. - 68 с.

50. Методические указания по оценке влияния разрывных нарушений на полноту выемки угля на шахтах Кузнецкого и Карагандинского бассейнов / И.С. Гарбер и др. - Л.: ВНИМИ, 1972. - 45 с.

51. Методические указания по прогнозу ударо- и выбросоопасных зон вблизи разрывных нарушений. - Л., 1990. 46 с.

52. Мишин, Н.И. Методические указания по документации и прогнозу дизъюнктивов на угольных шахтах и разрезах / Н.И. Мишин, Ю.Н. Дупак, С.Д. Тихонова. - Л: ВНИМИ, 1975. - 32 с.

53. Мишин, Н.И. Структурная организация рудных полей / Н.И. Мишин, А.Л. Панфилов, З.А. Степина. - СПб.: Полиграфическая фирма Автор. 2007. - 232 с.

54. Мишин, Н.И. Структурно-геометрический анализ разрывных нарушений с применением картографических сеток / Н.И. Мишин. - Л.:ЛГИ, 1987. - 72с.

55. Морарь, Г.А. Метод разрывных решений в механике деформируемых твердых тел / Г.А. Морарь. - Кишинев: Штиинца, 1990. - 130 с.

56. Напряженно-деформированное состояние горных пород при добыче полезных ископаемых и гидротехническом строительстве / И.Т.Айматов и др. -Фрунзе.: Илим, 1973. - 156 с.

s*

57. Пальцев, А.И. Особенности формирования зон повышенного горного давления при интенсивной разработке сближенных пластов на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс» / А.И. Пальцев, В.В. Зубков, Н.В. Кротов //Записки Горного института, - т. 188. -2010. С. 54-57.

58. Перспективные геомеханические схемы регионального управления выбросо- и удароопасным состоянием массива при разработке свит угольных пластов/ Петухов И.М. и др. - Л.: ВНИМИ. 1989. - 28 с.

59. Перспективные геомеханические схемы регионального управления выбросо- и удароопасным состоянием массива при разработке свит угольных пластов на шахтах Карагандинского бассейна / Петухов И.М. и др. - Л., ВНИМИ, 1991.-54 с.

60. Перспективные геомеханические схемы регионального управления выбросо- и удароопасным состоянием массива при разработке свит угольных пластов на шахтах Кузнецкого бассейна / Петухов И.М. и др. - Л., ВНИМИ, 1990. -94 с.

61. Поле шахты им. Шевякова и глубокие горизонты Ольжерасского месторождения в Томь-Усинском районе Кузбасса: геологическое описание и подсчет запасов каменного угля - Ленинск-Кузнецкий : трест Кузбассуглегеология, 1973. - 180 с.

62. Положение о порядке и контроле безопасного ведения горных работ в опасных зонах. - СПб., ВНИМИ, 1993. - 28 с.

63. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях (ПБ 07-269-98).СПб., 1998.-290 с.

64. Прогноз элементов разрывных нарушений на основе анализа круговых диаграмм трещиноватости и геометризации сместителей, Л.: ВНИМИ. 1970. - 56 с.

65. Прокофьев, В. П., Заика К. П. Рациональные способы разработки сближенных пластов / В.П. Прокофьев, К.П. Заика. - М., Углетехиздат, 1959. -105 с.

66. Разрывные нарушения угольных пластов (по материалам шахтной геологии) / И.С. Гарбер и др. - Л.: Недра, 1979. - 190 с.

67. Расчетные методы в механике горных ударов и выбросов. Справочное пособие / Петухов И.М. и др. - М.: Недра, 1992. - 256с.

68. Регламентация порядка перехода на региональное управление выбросо-и удароопасностью свит угольных пластов при проектировании и эксплуатации глубоких шахт. - Л.: ВНИМИ, 1991. - 38 с.

69. Рогачков, A.B. Особенности поддержания подготовительных выработок в зонах повышенного горного давления / A.B. Рогачков // Записки Горного института. - Т 181. - 2010. - С. 72-75.

70. Рогачков, A.B. Обоснование способов обеспечения устойчивости подготовительных выработок в зонах повышенного горного давления при разработке сближенных пластов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.22/ СПГГИ(ТУ) - СПб, 2010. - 20 с.

71. Руководство по управлению горным давлением на выемочных участках шахт Восточного Донбасса. - Шахты.: ПО «Ростовуголь». 1992. - 82 с.

72. Сборник статей по вопросам горного давления и сдвижения горных пород / А.Н.Омельченко и др.; - М.: Госгортехиздат, 1960. - 319 с

73. Слесарев, В. Д. Управление горным давлением при разработке угольных пластов Донецкого бассейна / В.Д. Слесарев. - М.: Углетехиздат, 1967. - 332с.

©j"

74. Теория защитных пластов / Петухов И.М. и др. - М.: Недра, 1976. -

270 с.

75. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых / Бурчаков А.С. и др. - М.: Недра, 1989. -431 с.

76. Турчанинов, И.А. Основы механики горных пород / И.А.Турчанинов, М.А.Иофис, Э.В.Каспарьян. - JL: Недра. Ленингр. отд-ние, 1977. - 503 с.

77. Угольная база России. Том II. Угольные бассейны и месторождения Западной Сибири. М. ООО «Геоинформцентр», 2003. - 354 с.

78. Цимбаревич, П.М. Механика горных пород, изд. 2-е, полностью переработ. / П.М. Цимбаревич. - М.: Углетехиздат, 1948. - 182 с.

79. Цыба, Ф. М. Разработка сближенных пластов / Ф.М. Цыба. - М.: Госгортехиздат. - 1962. - 347с.

80. Черняев, В.И. Расчет напряжений и смещений пород при разработке свиты пластов/ В.И. Черняев. - Киев, Техника. 1987. - 148 с.

81. Черняк, И.Л., Ярунин С.А. Управление состоянием массива горных пород / И.Л. Черняк, С.А. Ярунин. - М.: Недра, 1995. - 395с.

82. Якоби, О. Практика управления горным давлением / О. Якоби; перевод с нем. - М. : Недра, 1987. - 566 с.

83. 2D Stress Analysis for Underground Excavations. URL https://www.rocscience.com/products/ll/Examine2D (дата обращения 25.10.2012)