Физико-механические свойства коренных пород и угля Кузнецкого угольного бассейна

26.03.2020

По гранулометрическому составу и механическим свойствам все породы угленосной толщи делятся на три основные группы; аргиллиты с размером частиц от 2*10в-4 до 4*10в-3 мм, алевролиты от 4*10в-3 до 6*10в-2 мм и песчаники от 6*10в-2 до 1 мм. Все эти породы представляют собой скальные образования различной крепости и устойчивости (табл. 63).

Породы, вмещающие угольные пласты, как видно из табл. 63, характеризуются значительной крепостью и в нормальных условиях хорошей устойчивостью в выработках. Тем не менее, поведение кровли и почвы пластов при добыче угля в лавах самое разнообразное. Как справедливо отмечено П.К. Куликовым, степень устойчивости боковых пород в добычных забоях зависит не столько от состава, сколько от их состояния — нарушенности, трещиноватости и наличия поверхностей ослабления на контактах слоев. Обычно непосредственные почва и кровля пластов сложены в различной мере трещиноватыми слоями глинистых пород: алевролитами, аргиллитами и углистыми аргиллитами мощностью от 2—3 до 5—6 м, выше и ниже которых следуют более мощные и менее трещиноватые слои песчаников и других пород. Нередко угольные пласты, особенно со стороны кровли, сопровождаются более мелким переслаиванием, создающим ложную кровлю. Значительно реже кровля представлена однородными породами большой мощности. В районах со сложным тектоническим строением на устойчивости боковых пород существенно сказывается степень нарушенности их.

Таким образом, по соотношению слоев различного литологического состава, трещиноватости и нарушенности встречаются самые различные типы кровли угольных пластов, влияющие на управление кровлей в условиях эксплуатации. Наиболее характерные из них следующие.

1. Непосредственная кровля имеет значительную (3—6 м) мощность и однородное сложение. Трещины небольшой протяженности и редко пересекаются между собой, благодаря чему сохраняется монолитность породы. Такая кровля в нормальных условиях наиболее управляема.

2. Кровля сложена переслаивающимися породами различного литологического состава с одной или несколькими тонкими угольными пачками. Тонкие слои глинистых пород и прослойки угля выше основного пласта сильно трещиноваты, контакты по слоям ослаблены. Такая кровля также относительно легко поддается управлению при небольшом (6—10 м.) шаге посадки. Ho, как правило, прослой породы между основным пластом угля и угольной пачкой в кровле характеризуется слабой устойчивостью, и для обеспечения нормальной работы в добычной выработке требуется оставлять под кровлей слой угля от основного пласта мощностью 0,5—0,8 м.

3. Кровля сильно нарушена. Породы разбиты на ряд кусков различной формы и размеров настолько сильно, что физико-механические свойства их приближаются к свойствам сыпучих тел. Применяется сокращенный по сравнению с нормальным шаг посадки или закладки.

4. Кровля представлена слоем большой мощности обычно крепких и нетрещиноватых песчаников. Управление такой кровлей вызывает значительные осложнения. Длительное зависание кровли часто приводит к большим авариям в лавах.

Осложнения встречаются также при управлении почвой угольных пластов, особенно при крутом залегании толщи. Существенное значение имеют текстурные признаки пород почвы, имеющей в большинстве случаев комковатый облик. Почти всегда непосредственная почва содержит сеть вертикальных корней ископаемой растительности, при которой при смачивании шахтными водами происходит растрескивание и скорлуповатость пород с последующим сползанием почвы и крепи. На крутопадающих слоях при наличии развитой согласной кососекущей трещиноватости нередко со стороны почвы происходит сползание значительных массивов угля и пород, часто приводящих к надработкам и подработкам выше- и нижележащих сближенных пластов угля.

К настоящему времени около 70% шахт комбината «Кузбассуголь» перешли на отработку углей из второго или более нижних горизонтов, отличающихся повышенным горным давлением, появлением вспучивания почвы горных выработок и увеличением газообильности. Особенно сильное увеличение горного давления на крепь, по данным В.Ф. Крылов, наблюдается при отработке замковых частей складок, на системах разработки пластов щитами с обрушением, при выемке сближенного нижележащего пласта после отработки вышележащего и при доработке двухкрылых выемочных участков, когда горное давление приводит даже к раздавливанию угля в предохранительном целике над центральным кваршлагом.

При таком разнообразии условий залегания пластов, многообразии проявления форм тектоники и изменения горно-геологических условий отработки с глубиной управления боковыми породами при добыче требует непрерывного совершенствования применительно к конкретным условиям. В настоящее время на шахтах Кузнецкого бассейна применяется свыше 20 различных систем разработок угольных пластов. Из них за последние 5 лет, по данным В.Ф. Крылова, чаще применяются длинные столбы (55%), щиты (20%), сплошная (6,5%), наклонные слои (7,3%), комбинированная с гибким перекрытием (КГП) (2%), камерная (2,4%). Системами с обрушением отрабатывается около 97,5% углей и системами с закладкой 2,5%. В ближайшие годы предполагается более широко применить закладку выработанного пространства, особенно в Прокопьевско-Киселевском районе.

Угли различных пластов и свит также отличаются по крепости и условиям отбойки. Угли кольчугинской серии являются наиболее хрупкими и сильно трещиноватыми, что в совокупности приводит к получению товарного угля преимущественно мелких классов (см. главу девятую). Наибольшей прочностью и выходом крупных классов характеризуются угли Томь-Усинского района, затем угли пластов Мощного, Горелого, Волковского и некоторых других в Прокопьевско-Киселевском и Кемеровском районах.

Данные по характеристике временного сопротивления углей бассейна сжатию единичны и получение этого показателя вследствие большой трещиноватости угля очень затруднено. Поэтому для оценки крепости углей бассейна используется метод толчения, разработанный М.М. Протодьяконовым. Величины показателя крепости (f) по методу толчения в сопоставлении с данными временного сопротивления углей сжатию по материалам КузНИУИ приведены в табл. 64.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна