Тектонические нарушения

Факторы, осложняющие устойчивость пород непосредственной кровли.

Определение непосредственной кровли

После выемки угля и передвижки крепи в выработанном пространстве происходит обрушение пород кровли.

По опыту горных работ и визуальным наблюдениям за характером сдвижения пород в выработанном пространстве условно выделяются следующие зоны: «беспорядочного» обрушения, составляющая 2,5-3,5 м и упорядоченного обрушения, в которой происходит оседание пород кровли с полным разрывом сплошности, мощностью 1,5-2,5 м.

Эти зоны условно принимаются за непосредственную кровлю, мощность которой составляет 5,0-6,0 м.

Верхняя часть этой зоны, состоящая из толщи аргиллитов мощностью 4,0-5,0 м, в которой породы кровли оседают плавно с опорой на обрушившиеся породы, сохраняя подобие сплошности, условно относится к основной кровле.

Крупные и средние тектонические нарушения дизъюнктивного и пликативного характера с амплитудами свыше 30 м, (как правило, выявляются на стадии геологоразведочных работ и их местоположение надежно определено на гипсометрических планах Калининский, Поперечный надвиги и надвиг «Д»), находятся за пределами выемочного участка.

Среднеамплитудные нарушения с амплитудами смещений свыше 3 м являются апофизами крупных и средних нарушений, их положение определено при отработке пласта на вышележащих отработанных горизонтах.

Мелкоамплитудные нарушения с амплитудой смещения 1,0-3,0 м, как правило, заранее не прогнозируются и вскрываются подготовительными или очистными выработками.

По данным горных работ 4-й восточной лавы, опережающей очистные работы 2-й восточной лавы, вскрытие мелкоамплитудных нарушений верхней частью лавы не ожидается.

Очистными работами 4-й восточной лавы гор. 1070м и 1-й восточной ЦПУ, расположенными выше 2-й восточной лавы, вскрыта и прослежена на протяжении 1700м слабовыраженная синклинальная складка с амплитудой (глубиной погружения в осевой части) 8-10м, ядро которой осложнено флексурным изгибом, что обуславливает изменение углов падения пласта на участке 45-50м от 26^о до 32^о с последующим выполаживанием до 24-19^о.

В замковой части складки породы кровли и почвы деформированы, имели место развитие совокупности трещин, нарушающих сплошность массива горных пород – повышенная трещиноватость, что обуславливала снижение устойчивости пород кровли в забое лав на участках шириной до 50м (по линии забоя) в зоне максимальных углов падения (30-32^о) и переходных участках – породы кровли ослаблены до неустойчивых (Б₂).

Очистные работы в 1-й восточной лаве ЦПУ были временно прекращены из-за невозможности обеспечения безопасных условий при выемке угля в зоне распространения складки, где породы кровли обрушались на высоту до 2,5-4,0м, низкой производительности труда и высокой зольности.

При отработке пласта h₁₀ 2-й восточной лавой ЦПУ в 1999-2008г.г. была вскрыта и прослежена флексурная складка, в зоне распространения которой наблюдается изменение углов падения от 15^о до 30^о с последующим уменьшением до 25-22^о вверх по лаве. В замковой части складки (по фактическим данным) породы, вмещающие угольный пласт, дислоцированы, осложнены повышенной экзогенной трещиноватостью, что обуславливает неустойчивость нижнего слоя аргиллитов на участке протяженностью 45-50м и обрушением вдоль очистного забоя на высоту 0,50-2,00м. В связи с ухудшением горно-геологических условий отработки нижней части лавы в зоне нижнего шарнира флексурной складки и отсутствием на шахте эффективных технических, технологических средств и способов по переходу очистным забоем геологических нарушений с весьма неустойчивыми породами кровли и невозможностью обеспечить безопасную выемку угля из-за неудовлетворительного состояния несущей способности крепи в июне 2007г. было произведено сокращение очистного забоя до 173м, а затем 07.03.2008г. очистные работы были остановлены для демонтажа оборудования.

Программой развития горных работ в 2011г. намечен перемонтаж очистного забоя 2-й восточной лавы ЦПУ пл.h₁₀ комплексом 2КД-90. На момент перемонтажа флексурная складка находится в нижней части 2-й восточной лавы ЦПУ.

Шарнир складки погружается в северо-восточном направлении (азимут 65^о). Угол встречи оси шарнира с направлением движения лавы (простиранием пласта) составляет 15-20^о, что определяет плавное смещение складки вниз по лаве.

В связи с тем, что складка разведочными скважинами на нижележащем горизонте не выявлена, а на участке 450-500м, где она прослежена подготовительными и очистными работами не притерпела значительных изменений в сторону увеличения амплитуды и ширины зоны распространения, следует ожидать, что при определенных организационно-технических мероприятиях, обеспечивающих упрочнение пород неустойчивой кровли и недопущения значительных обрушений нижнего слоя в зоне распространения флексурного перегиба, при создании подвигания очистных работ со скоростью не ниже 20м/месяц возможна отработка запасов угля 2-й восточной лавой ЦПУ пл. h₁₀. При этом возможно увеличение трудоемкости, ухудшения качества угля и снижение производительности.

В тектоническом плане угольный пласт h₁₀ на участке, намеченном к отработке, в восточном направлении по мере приближения очистных работ к Калининскому надвигу, характеризуется повышенной деформационной сложностью, что обуславливает изменение углов падения с 13 до 30^о, проявление пликативных и дизъюнктивных форм дислокаций сопутствующему Надвигу №1 и осложняют тектоническую структуру участка, намеченного к отработке 2-й восточной лавой.

При отработке угольного пласта h₁₀ в восточной части поля шахты конвейерным штреком 1-й восточной лавы ВПУ были вскрыты не прогнозируемые тектонические нарушения:

- 680м от грузо-людского уклона надвиг с амплитудой смещения -0,46м, который по мере отработки лавы смещался диагонально очистному забою с уменьшением амплитуды и на 150м от конвейерного штрека релаксировался в тектоническую трещину;

- 1030 м от грузо - людского уклона тектоническое нарушение надвигового характера с амплитудой смещения 1,0-1,2м и углом падения сместителя 35^о. По мере отработки лавы надвиг смещался диагонально очистному забою с уменьшением амплитуды до 0,15-0,00м.

Вскрытие этих нарушения в забое конвейерного штрека 1-й восточной лавы ВПУ пл.h₁₀ сопровождалось выбросами угля и газа при сотрясательном взрывании значительной интенсивности.

Эти нарушения являются апофизами Надвига №1, который вскрыт рядом разведочных скважин, имеет юго-восточное направление линии скрещивания, амплитуда смещения которого в этом направлении в точке возможного вскрытия его 2-м восточным конвейерным штреком (на расстоянии 535м, 860м и 1335м от забоя лавы) уменьшается с 40,0м до 3,0–5,0м.

Ожидается вскрытие мелкоамплитудных нарушений верхней частью 2-й восточной лавы, вскрытых горными работами 1-й восточной лавы ВПУ, опережающими очистные работы 2-й восточной лавы и описанными выше.

В связи с вышеизложенным, 2-м восточным конвейерным штреком, проводимым с опережением, и в дальнейшем очистным забоем 2-й восточной лавы, не исключена возможность вскрытия ранее не прогнозируемых (не выявленных) пликативных и дизъюнктивных тектонических нарушений.

Микротектонические нарушения с амплитудой смещения до 1м, как правило, имеют локальный характер распространения (до 200-300м) вскрываются очистным фронтом работ неожиданно, на концевых участках распространения, плавно теряют амплитуду смещения и релаксируются в зону повышенной трещиноватости. Эти нарушения могут быть вскрыты очистным фронтом 2-й восточной лавы, вероятнее нижней частью лавы (в опережении 2-го восточного конвейерного штрека). В зонах распространения нарушений и на участках, прилегающих к ним, на расстоянии 10-15м вверх и вниз по лаве породы кровли неустойчивы, склонны к обрушениям до 2м.

Первыми признаками появления в горных выработках

разрывных нарушений могут быть:

1. Появление в угольном пласте клина пород при увеличении мощности пласта.

2. Уменьшение мощности пласта.

3. Резкое изменение элементов залегания пласта угля и слоев пород, появление мелкой складчатости (гофрировки) в угольном пласте и породах.

4. Появление слоев скольжения по поверхности трещин.

5. Появление кососекущих новых трещин в породах и угле, увеличение интенсивности трещиноватости.

6. Уменьшение крепости угля и пород, снижение их устойчивости.

7. Появление микроразрывов.

8. Вывалы, заколы, куполение и обрушения пород кровли выше элементов крепи.

При отклонении условий проведения выработок от нормальных внезапным проявлением выше приведенных признаков близости геологических нарушений, принять меры по безопасному ведению горных работ как в сложных горно-геологических условиях и немедленно сообщить геологической службе шахты для обследования забоя, документации выявленных изменений горно-геологических условий эксплуатации, внесения необходимых изменений и дополнений в горно-геологический прогноз.

2.1.4.2. Малые русловые размывы

Для пласта h₁₀ характерно проявление малых русловых размывов ручейкового типа, в зоне распространения которых размыта только часть пласта со стороны кровли, породы кровли (аргиллиты) идентичны заполняющим размыв.

Глубина эрозионного вреза изменяется от долей до 0,1-0,3 м, протяженность по падению от 1 до 5 м, реже 10-20м.

Размывы, как правило, существенно затрудняют разработку пласта, имеют локальный характер распространения, а в плане имеют сложные конфигурации и ориентировки, что обуславливает определенные сложности при прогнозировании их положения в очистном забое.

На отработанных площадях размывы занимают сравнительно незначительные площади (5-8%), а площади обрушений высотой свыше 0,5м – приуроченные к ним составляют 15-20%.

В зонах распространения размывов и на участках, прилегающих к ним (от 5 м до 10 м), породы кровли ослаблены за счет подвижек в плоскости напластования, обилия трещин и зеркал скольжения, что обуславливает снижение устойчивости пород нижнего слоя непосредственной кровли от Б_4-3 до Б_2-3.

Дата добавления: 2015-06-26