2. Горно-геологические и горнотехнические условия эксплуатации

2.1 Физико-механические свойства пород

Углевмещающие породы шахтного поля представлены в основном алевролитами мелко- и среднезернистыми, реже крупнозернистыми, песчаниками мелкозернистыми и алевритовыми, реже крупнозернистыми. Подчиненное значение в разрезе толщи коренных пород имеют аргиллиты и углистые разности пород.

Физико-механические свойства пород изучались по керну скважин при разведке геологических участков «Поле шахты Полысаевской 1» и «Поле шахты Полысаевской 3».

По образцам керна определялись такие параметры как удельный и объемный вес, предел прочности на сжатие, коэффициет крепости (методом толчения0), влажность, пористость, водопоглощение, размокание, класс абразивности.

Полученные результаты подтверждают, что физико-механические свойства коренных пород, вмещающие угольные пласты, изменяются в зависимости от литологического, петрографического состава и глубины их залегания.

В зоне выветривания (до глубины 100м) грубозернистые породы – песчаники характеризуются невысоким временным пределом прочности на сжатие 275-440 кг/см². Повышенной пористостью – 13,43% и водопоглощением 6,6%. Алевролиты крупно- и среднезернистые имеют коэффициент крепости 2,2-4,5, влажность до 3%, пористость до 8% и водопоглощением до 3%, абразивность весьма малая или средняя. По классификации М.М. Протодьяконова породы в зоне выветривания относятся к V, Va,VI категориям крепости и неустойчивым. Предел прочности на растяжение по песчаникам составляет 15-24 кг/см², алевролитам 2-13 кг/см². В водной среде и те и другие распадаются до мелких кусочков или щебенки. На воздухе при подсыхании алевролиты образуют мелкую щебенку.

Ниже зоны выветривания до глубины 250 м. Предел прочности на сжатие в песчаниках достигает 1000 кг/см², (реже немногим более), водопоглощение снижается до 1,75%, пористость – 6-7%, влажность – 0,5%; алевролиты характеризуются коэффициентом крепости 4-6, пористостью 7%, водопоглощением 2,8%.

Предел прочность на растяжение возрастает для песчаников до 24-33 кг/см², алевролитов до 25 кг/см². Породы в этой зоне относятся к III-Ivкатегории крепости и среднеустойчивым.

Породы залегающие ниже глубины 250 м, обладают повышенным пределом прочности на сжатие – для песчаников 1990 кг/см². Водопоглощением песчаников уменьшается до 4%, влажность до 0,5%, пористость до 5%, предел прочности на растяжение до 75 кг/см². Песчаники становятся устойчивыми. Алевролиты обладают средней крепостью и устойчивостью. Характеризуются временным сопротивлением сжатию до 800 кг/см², прочностью на разрыв до 36 кг/см². По крепости все породы ниже 250 м относятся к III-IIIa категориям.

Общая закономерность нарастания прочностных свойств с глубиной не выдерживается для алевролитов мелкозернистых и аргиллитов, которые чаще независимо от глубины – слабоустойчивые, плохо скалываются. В водной среде размокают полностью. По классификации М.М. Протодьяконова их можно отнести к V и Va категориям крепости.

Параметры	Песчаники			Алевролиты крупно- и среднезернистые
	в зоне выветривания	до глубины 250м.	ниже 250м.	в зоне выветри-вания	до глубины 205м.	ниже 250м.
Предел прочности на сжатие, кг/см2	275-440	1000	1990		600-700	800
Водопоглощением,%	6,6	1,75	4	3	2,8
Пористость,%	13,43	6-7	5	8	7
Влажность,%		0,5	0,5	3
Коэф. Крепости				2,2-4,5	4-6
Предел прочности на растяжение, кг/см2	15-24	24-33	75	2-13	25	36
Абразивность		средняя	Выше средней	Малая, средняя	средняя
Категория по М.М.Протодьяконову	V неустойчивые	III устой-чивые	III-IIIa устой-чивые	VI неустой-чивые	IV средне-устойчивые	III-IIIa устой-чивые

Таблица 2.1 (Средние показатели физико-механических свойств пород)

Петрографический состав пород практически однороден. Песчаники кварцево-полевошпатовые с карбонатным и глинисто-карбонатным цементом. Алевролиты состоят из обломков кварца, полевых шпатов и алевро-пелитовых частиц. Цемент алевролитов преимущественно глинистый. По типу цемент поровый наблюдается в крупнозернистых литологических разностях: песчаниках и крупных алевролитах. В мелкозернистых разностях алевролитах и аргиллитах преобладает базальный тип цемента. Породы с карбонатным цементом характеризуются повышенными значениями предела прочтности на сжатие по сравнению с породами на глинистом цементе. В породах с большим содержанием кварцевых зерен δ сж. также увеличивается.