Предотвращение динамических явлений в геомеханически аномальных условиях разработки пласта «Верхний» Баренцбургского месторождения угля

М.В. Шванкин, (ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук)

Ю.Я. Минин, (старший научный сотрудник, кандидат технических наук)

М.В. Никулин, (старший научный сотрудник, кандидат технических наук)

Э.Н. Работа, (старший научный сотрудник, кандидат технических наук)

Л.М. Панова, (научный сотрудник, Научный центр геомеханики и проблем горного производства при СПГГИ (ТУ),

Санкт-Петербург)

 
Журнал Маркшейдерия и Недропользование

Район Баренцбургского месторождения на острове Западный Шпицберген представлен гористым горным рельефом с превышением вершин над уровнем моря до 400-530 м и переходом к равнинному плато у его берегов.

Угленосная толща месторождения мощностью 200-280 м содержит два рабочих пласта угля – «Нижний» и «Верхний». В настоящее время разрабатывается только пласт «Верхний». Он состоит из 2-3-х угольных пачек различной мощности. Пачки разделяются прослоями аргиллита, углистого аргиллита и алевролита. Мощность прослоев 0,5-0,6 м. Средняя мощность пласта «Верхний» 1,5 м, угол падения 6÷13°, коэффициент крепости угля по шкале проф. М.М. Протодьяконова 0,8÷1,2. Глубина залегания пласта 560-610 м. Вмещающие пласт породы представлены песчаниками, алевролитами и аргиллитами.

Месторождение располагается на территории сплошного распространения многолетней мерзлоты с изменением ее толщи от десятков до сотен метров и с возрастанием в местах повышенных гипсометрических отметок рельефа. Мерзлые породы представлены, в основном, прочными песчаниками и алевролитами, а заполняющая трещины и пустоты влага при замерзании только усиливает в них сцепление, и уже при начальных минусовых температурах, начиная от прилегающей к поверхности толщи, образуются крупные связанные монолитные блоки.

Разработка пласта «Верхний» ведется с применением механизированного комплекса 1КМ-138К с комбайном РКУ-10. Система разработки – длинными столбами по простиранию с выемкой пласта в нисходящем порядке и подвиганием очистных забоев от границ панели к центральным уклонам.

Наиболее опасными формами горного давления при разработке месторождения являются геодинамические явления в форме горных ударов, в том числе с разломом почвы пласта, проявления которых сопровождаются созданием аварийных ситуаций. Проблема борьбы с ними на Баренцбургском месторождении существует около 40 лет с большей или меньшей степенью нарастания актуальности на разных этапах освоения месторождения.

При разработке пласта «Верхний» опасность геодинамических явлений нарастала постепенно. Первые ее признаки проявились при подготовке шахтного поля и были сопряжены с проведением одиночных горно-капитальных и подготовительных выработок. Затем они возникли и в очистных забоях, и категория «ОПАСНО» по статусу «Инструкции …» [1] стала регистрироваться практически постоянно во всех южных и северных лавах от 26 до 30-й. Отмечаются также территориальная приуроченность нарастания интенсивности и частоты геодинамических явлений к участкам наличия толщи мерзлых пород мощностью более первой сотни метров [2].

Для борьбы с геодинамическими явлениями широко использовались гидроотжим со стороны очистного забоя, опережающее увлажнение пласта из оконтуривающих штреков, а затем переход на технологические варианты разработки с оставлением на границе с выработанным пространством опорных целиков. Указанные меры позволили на протяжении длительного времени вести выемку пласта «Верхний» серией столбов с последовательным подвиганием фронта по падению, однако полного исключения геодинамических явлений достигнуто не было и актуальность борьбы с ними сохраняется.

Читать далее

© М.В. Шванкин, Ю.Я. Минин, М.В. Никулин, Э.Н. Работа, Л.М. Панова, "Маркшейдерия и недропользование" № 2 - 2010г.