книги из ГПНТБ / Ониани, Ш. И. Тепловой режим глубоких шахт при гидравлической закладке выработанного пространства и сложном рельефе поверхности
.pdfDO байо'оа. Более поздней вторичной складкой является Тки- ••бульская куполообразная антиклиналь, находящаяся на се верном крыле Бзиаурокой антиклинали. Безугольный, проме жуточный участок Ткибульшого района месторождения за нимает сводовую часть Тмибульокой антиклинали, а запад ный и восточный участки расположены соответственно на се
веро-западном и юго-восточном крыльях этой |
.антиклинали. |
|||
Углы падения крыльев около овода |
составляют 40—50 граду |
|||
сов, а в уходящих под Накаральский |
хребет крыльях они зна |
|||
чительно уменьшаются. ,К северо-востоку Твдибульекая |
анти |
|||
клиналь постепенно переходит в Тгаибули-Шаороюую |
брахи- |
|||
аин.клинальную депрессию, представляющую |
основную об |
|||
ласть |
угленакоплания [21]. |
|
|
|
В |
районе Ткибули-Шаорокого каменноугольного |
место - |
||
рождения помимо складчатости проявляется и разрывная те ктоника. Из нарушений дам елового возраста крупнейшим яв ляется .Сабиласурский сброс, простирающийся в шпротном направлении от Накеральского хребта в 'Сторону Ткибульокой котловины. Это нарушение имеет апмлитуду до 450 м; южное крыло опущено.
Кроме -отмеченных крупных тектонических нарушений в пределах рассматриваемого месторождения наблюдается це лый ряд мелких разломов с амплитудой от 1 до 70 м.
§ 4. Гидрогеология
Влажный климат и значительное количество атмосфер ных осадков способствуют образованию водоносных горизон тов. Однако, вследствие сложного рельефа поверхности и боль шого количества глинистых компонентов в литолопическам составе отложений, слагающих .месторождение, в Ткибулыском районе основная часть выпадающих осадков образует по верхностный сток. Инфильтрация осадков имеет подчиненное значение. В результате этого даже незначительные осадки вы зывают резкое повышение уровня рак.
Совершенно противоположная картина наблюдается на Шаорской угленосной площади. Здесь карбонатные породы верхнего мела, обнажающиеся на гооюархности, имеют чаше20
образную форму с отметками 1100—1700 м .и характеризуются
атаЧИТеЛЬНОЙ ЗакарСТОВа.ННОСТЫО.
•Благоприятный рельеф, наличие большого количества карстовых воронок и трещиноватость способствуют инфильт рации значительной части атмосферных осадков и образова нию подземных вод. Кроме того, в этом районе густой рас тительный покров препятствует созданию более или менее зна чительного поверхностного стока.
Наиболее водоносной является карбонатная толща, сла гающая обширное шаорское плато. По замерам уровня воды в разведочных скважинах, а также расположению родников и гипсометрическим отметкам их выходов видно, что зеркало подземных вод в известняках имеет значительный уклон в сторону Шаорското плато (Шаорекюго водохранилища), где в виде карстовых родников происходит разгрузка водоносного горизонта.
Наиболее мощные карстовые источники втекают непос редственно в Шаорокое водохранилище в пределах отметок 1125—1130 м.
В основании водоносного .комплекса карбонатных отло жений залегают водонепроницаемые песчаники нижнего нео кома. В пестроцветной свите водоносные горизонты также от сутствуют.
.Водопроя.влени.я не наблюдались и в угленосной свите и сгаите листоватый сланцев. Таким об.равом, в пределах Шаор1око.й угленосной площади водоносными являются только чет вертичные отложения и отложении карбонатного .мела. Все остальные овиты стратиграфического разреза практически являются водонепроницаемьшн. Между угольной толщей и юодонаоным горизонтам залегают водонепроницаемые ком плексы пород нижнего неокома, пестр ответной шиты и подсвиты верхних песчаников. Поэтому горные выработки буду щих шахт месторождения должны быть безводными. Это под тверждается наблюдениями в выработках строящихся шахт «•Комсомольская» и «Западаая-2».
§ 5. (Вскрытие месторождения
Все шахтные тюля Ткибульокой части месторождения вскрыты штольнями, ниже горизонта штолен — слепыми ство лами 1и капитальными квершлагами. От капитальных кверш лагов на расстоянии 20—25 м от угольной толщи проведены волевые штреки. Нарезка шахтных полей осуществлена груп повыми окатами, лодэтажными квершлагами и штреками но 'каждому пласту (рис. 6) [28].
•На Шаорокой угленосной площади участок Восточный-2, разработка которого в ближайшее время начнется шахтой
Рис. 6. |
ьхема вскрытия |
шахты |
т(. Ленина |
|
||||
«'Комсомольская», |
вскрывается |
также |
парными |
штольнями, |
||||
слепыми стволами |
и этажными |
.капитальными |
квершлагами. |
|||||
Длина штолен |
— 3068 м; глубина |
слепых |
стволов |
•— 581 м. |
||||
Участок Западный-2 вскрывается |
парными |
капитальными |
||||||
квершлагами |
и капитальными |
уклонами |
(рис. 113). Кверш |
|||||
лаги задаются |
от выработок руддвора |
|
горизонта |
+300 м |
||||
шахты «Западная». Все действующие в настоящее время вы работки этой шакты, начиная от устья штолен до начала ка питал ыиых ишаршлагов, будут обслуживать и шахту «Запад на я-2».
22
Вскрытие угольной толщи производится участковыми квершлагами, задаваемьши из полевых штреков. Верхней границей шахтного поля является изогипса +250 м.
§ 6. Климат
На тепловые параметры вентиляционной струи, проходя щей по горным выработкам, существенное влияние оказывает
характер сезонного изменения |
атмосферных условий воздуха |
||
на дневной поверхности. |
Это |
влияние, |
максимальное около |
устья воздук опадающего |
ствола или |
штольни, уменьшается |
|
по пути движения вентиляционной струи, и в очистных и на резных выработках глубоких шахт, при большой протяжен ности откаточных выработок рабочего горизонта, становится настолько незначительным, что им можно пренебречь. В шах тах малой и средней глубины, и в глубоких шахтах, при ве дении очистных работ вблизи рудничного двора, влияние из менения температуры (иногда и влажности) атмосферного воздуха имеет место почти на всем протяжении движения вентиляционной струи, вплоть до ее выхода на поверхность.
Таким образом, при постоянном периоде колебания, из-,
менение метеорологических параметров |
рудничного |
воздуха |
по пути движения вентиляционной струи |
постепенно |
затуха |
ет. Протяженность вентиляционной сети |
от устья выработки |
|
до места практически полного затухания колебания метеоро логических параметров рудничного воздуха зависит от мно гих факторов: амплитуды годовых колебаний температуры и влажности атмосферного воздуха, термического режима по род, окружающих горные выработки и их теплофизических свойств, услозий теплообмена, продолжительности и режима проветривания и др. Следует отметить, что вследствие обзоц,- ненности горных выработок, особенно при гидравлической заклатке выработанного пространства, колебание влажности рудничного воздуха в годовом разрезе затухает быстрее тем пературных колебаний.
Из сказанного видно, что при исследовании тепловых ат мосферных условий в шахтных выработках за исходный па раметр в первую очередь следует брать климатическую ха-
23
рактеристику поверхности. Штольни, вскрывающие участки
Восточный-2 и Западный-2, заданы |
соответственно с |
отметок |
+ 570 и +630 м и в непосредственной близости от метеостан |
||
ции Ткибули. Но по этим штольням |
будет проходить |
около |
50—70% общешахтного количества воздуха. Остальное коли
чество |
воздуха |
намечается |
подавать |
по |
пульпоспускному |
шурфу |
(шахта |
«Комсомольская») или |
по |
вентиляционному |
|
стволу, |
имеющему выход на |
южный |
склон Накеральского |
||
хребта |
(шахта |
«Западная-2). |
|
|
|
Таким образом, для температурной и влажностной ха рактеристики поступающего в рассматриваемые шахты ат мосферного воздуха можно руководствоваться данными ме теостанций Ткибули и Херга. Последняя расположена на Шаорском нагорье недалеко от поселка Хариствали на от метке + 1131 м.
На рис. 7 и 8 представлены графики годового колебания среднемесячной температуры и относительной влажности в
Рис. 7. График годового колебания многолетней (19+1—1965 гг.) среднемесячной температуры атмосферного воздуха: 1 — по данным метеостанции Ткибули; 2 — по данным метеостанции Херга; 3 —
по расчету с помощью выражения (1.1)
Ткибули и Херга. |
Рис. 7 подтверждает общепринятое мнение |
о гармоническом |
годовом колебании температуры атмосфер |
ного воздуха, а данные, приведенные на рис. 8, наоборот—от- 24
рицают существование аналогичной закономерности для сре днемесячной относительной влажности воздуха. Из этих гра фиков видно, что в Ткибули климат влажный -и теплый. Мно голетняя среднегодовая температура составляет 12,1°С, а .от носительная влажность — 72%. Климат Шаорской угленосной площади умеренно холодный и более влажный. Многолетняя.
до
76
ре
ев
64
1
60 |
и |
т |
iv |
v |
vi |
vii |
vui а х |
|
и |
т |
|
||
XII I |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
песты |
|
|
|
|
|
|
Рис. 8. Годовое колебание |
многолетней (1950—1965 гг.) |
средне |
|||||||||||
месячной относительной влажности воздуха: 1—по |
данным |
метео |
|||||||||||
станции Ткибули; 2—по данным |
метеостанции Херга |
|
|||||||||||
среднегодовая |
температура — |
6,7°С |
выше нуля, |
относитель |
|||||||||
ная влажность |
— |
77%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитическое выражение |
гармонического |
годового |
коле^- |
||||||||||
бания среднемесячной |
температуры |
tcp.M |
имеет |
вид |
|
|
|||||||
|
|
*ср.м = hP- |
г - |
Acos (2тс to х - ф ) , |
|
|
(1.1) |
||||||
где tcp. г —многолетняя среднегодовая |
температура; |
|
|
|
|||||||||
А —амплитуда |
годового |
колебания |
среднемесячной |
темпе |
|||||||||
ратуры (для Ткибули А = 9, 2, |
для |
Херга |
А = |
П°С);. |
|||||||||
to—частота колебания |
температуры, ш = |
^ |
|
• ; |
|
||||||||
ф—отставание |
по фазе |
оси |
симметрии |
впадины от |
нача |
||||||||
ла |
кривой (рис. 7); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
т—время в сутках от начала колебания, |
соответствующее^ |
||||||||||||
минимальному значению |
среднемесячной |
температуры- |
|||||||||||
25.
Из ipmic. 7 видно, что кривая годовых колебаний средне месячной температуры воздуха, построенная по выражению (пунктирная кривая) хорошо согласуется с опытной. Поэтому зависимость (1.1) можно использовать для опреде ления среднемесячной температуры рудничного воздуха лю бого участка вентиляционной сети, при известной среднегодо вой температуре воздушного потока и амплитуде ее (колеба
ний.
При тепловом (расчете вентиляции шахты искомой вели чиной является температура рудничного воздуха в каждой ха рактерной точке вентиляционной сети. Но при определении этой величины необходимо предварительно иметь данные о характере изменения относительной влажности воздуха по направлению движения вентиляционной струи. С целью полу чения этих и других характерных для микроклимата шахт данных, нами по известной методике [147, 148] был изучен микроклимат действующих ша,хт месторождения [31]. В ре зультате были установлены 'Некоторые закономерности, отра жающие динамику относительной влажности рудничного воз духа по (Направлению движения вентиляционной струи.
1.Относительная влажность рудничного воздуха, незави симо от времени года и протяженности выработок, по направ лению движения свежей вентиляционной струп неуклонно ра стет и в очистных выработках, несмотря /на благоприятные гидрогеологические условия (все выработки являются практи чески безводными), достигает 95—98%. Причиной этого, оче видно, является сильное обводнение воздухоподающих гор ных выработок вследствие ведения гндрозакладочных (работ и интенсивного орошения очистных забоев.
2.Удельное приращение относительной влажности в лет
ние месяцы в стволах и нарезных выработкам, в среднем, в три раза, а в очистных выработках в 4—6 раз выше, чем в горизонтальных выработках (штольнях, капитальных кверш-
.лапах, полевых штреках).
3. Нижние горизонты месторождения совершенно лише ны воды. Но при разработке глубоких горизонтов будущих гшахт предусматривается полная гидравлическая закладка выработанного пространства, что увеличит обводненность гор-
J26
ных, особенно очистных и нарезных выработок. Поэтому счи таем, что влажностная характеристика рудничного воздуха в выработках глубоких шахт будет последовательно соответст вовать выработкам действующих шахт.
На основе изложенного, удельное приращение относи тельной влажности следует подобрать таким образом, чтобы относительная влажность в .конце каждой выработки рассмат риваемой шахты была равной относительной влажности соот ветствующей точки действующей шахты и в -конце очистной выработки достигала бы 95—98%.
§ 7. Технология выемки угля
По последним геологоразведочным данным на большей части Шаорской угленосной площади пласт I I (размыт и про мышленное значение имеет только на периферийных участках месторождения, залегающих на сравнительно малой глубине. Поэтому средний разрез угольной толщи для строящихся шахт принимает вид, представленный .на рис. 9. Мощность всей угольной толщи на шахте «Комсомольская» составляет 29,6 м,
а |
на шахте «За!падная-2» — 19,2 м (на последней пласты |
«7/4» |
и |
«0,90» отсутствуют и средняя .мощность пластов IV и |
«0,90 |
бис» значительно меньше, а пласта I I I -— больше по сравне нию с теми же пластами на шахте «Комсомольская»).
Шахтное поле на всех шахтах делится на этажи с нак лонной высотой 150—200 м. Во всех проектах предусматрива ется полевая блочная подготовка шахтных полей. Последова тельность отработки блоков — прямая. Длина блока 250 —• 300 м.
Система разработки •— слоевая, с выемкой угля лавами по восстанию. При угле падения пластов до 20° длина лав со ставляет 125—150 м. Бели угол падения пластов превышает 20°, то выемка угля предусматривается короткими лавами длиной 45—60 м, при тех же размерах блоков. В последнее «время, из-за имевших место горных ударов в действующих шахтах месторождения (намечается пересмотр принятых .сис тем разработай, в частности, предполагается замена лав по восстанию лавами по простиранию. (Однако, такая корректи-
27
ровка проекта для прогноза и регулирования теплового режи ма глубоких горизонтов существенного значения не имеет).
Очерёдность
слое*
* I -г 3 г
///
в, 90 I 6нс"
IV
а
Рис. 9. Нормальная средняя колонка угольной толщи: -шахта «Западная-2»; б—шахта «Комсомольская»
Каждый пл.аст принимается отдельной угольной пачкой,, состоящей из нескольких наклонных слоев. Мощность одного (Слоя 2—3 м. Исключение составляет наиболее продуктивный пласт IV, который делится на отдельные пачки. Выемка па28