Структурные особенности углен-х бассейнов
1 основные формы залегания угольных пластов;
А) гориз-е/пологоволнистые
Б)моноклинальные
В) изометричные и вытянутые брахи, формы.
Преимущественны синклинарии вогнутые, куполовидные поднятия…)
Г)зоны, линейная складчатость (комплекс черед-ся крупных , узких, синклинальных и антиклинальных складчатостей)
2 по углам падения пород , угольных пластов:
Пологие до 18
Наклонные 19-35
Крутонаклонные 36-55
Крутые 56-90
3 разрывные нарушения уг.пластов подразделяются:
-сбросы-плоскость сместителя распр-на под углом более 90 градусов
-взбросы-
-надвиги-под углом менее 30 градусов
-сдвиги
Разрывные нарушения принимаются в качестве границ, месторождений, выд-х на них шахт, карьерных полей, границ эксплуатационных участков.
Для горно-геологических условий отработки угля особое значение имеет мало амплитудная нарушенность , преуроченная обычно к просадочным тектоническим впадинам, подверженным к складкообр-ю углен-х толщ.
По степени сложности условий залегания уг.пластов , уг.месторождения могут быть распространены:
Простого строения
-ненарушенное
-горизонтальное
-пологоволнистое
Разрывные нарушения определяют крупно блоковую структуру.
сложного строения
залегание пластов -сложноскладчатое , с резким изменением гипсометрии пластов.
Основными нарушениями, создав-и блоковую структуру, с мелкой складчатостью и разрывами.
Оч.сложное строение
Залегание пород осложнено интенсивными нарушениями(разрывными),, мелкоблоковой, чешуйчатой структурой.
4 Кровля и почва уг. пластов. Вмещаюшие породы.
Вмещающий уг.пласт породы предст-н в основном обломочными, реже известняками.
В зонах выветривания резко снижается прочность пород. Кроме того, при их водонасыщенности прочность уменьшается от 10% до 50%.
Кровли пластов-ложная
-непосредственная
-основная
Ложная кровля имеет небольшую мощность(50-60см),обрушение её происходит с выемкой угля , наход-ся над пластом.
1Породы ложной кровли
1пески ,2 глины ,3 аргиллиты, 4 алевролиты с углен-м материалом
2непосредственная кровля
Толща пород, залег-х над угольным пластом , на ложной кровле. Обрушение её происходит вслед за удалением, передвижением крепи.
Отложения-глинистые, песчано глинистые породы. Их устойчивость снижается от обводненных и интенсивно наруш.пород. а также вблизи ср.разрывных нарушений.
3основная кровля
толща крепких устойчивых пород, залегающих над угольным пластом,, над непосредственной и ложной кровлями, облад-е свойством зависать и обрушиваться при выемке угля на значительной площади.
Основная кровля представлена песчаниками, известняками, крепкими алевролитами.
По литологическим , тектоническим и гидрогеологическим признакам и показателям физических св-в выделяют: легко, средне, трудно обрушаемые типы осн-х форм.
Почвы
-представлены глинистыми,песчано-глинистыми, редко песчаными, карбонатными породами.
Неоднородное строение, наличие остатков корневых систем растительности.
1ложные
2непосредственные
3основные
Пучение-поддувание,склонны к глинистым гидрофильным породам.
Способствуют увлажнению пород, возрастания глубины разработки пластов, наличию почвы, слоистость,трещиноватость и т.д.
Вдавливание стоек крепи в почву происх-т в основном углистых аргиллитах
Этому процессу способствует также наличие труднообрабатываемой основной кровли при осадке которй, резко возрастает давление.
На интенсивность сползания, относительно маломощных (до 1м) при угле падения более 45градусов влияют:
-низкая прочность пород
-наличие прослоек
-увлажнение пород
Горные удары.
Это накопление потенциальной энергии упругого сжатия горных пород и высвобождение ее при быстро протекающем разрушении угольных пластов и вмещающих пород и выражается в «стрелянии», толчках, микро-ударах и сильных ударах.
Сильные горные удары сопровождаются выбросом значительных масс угля и горных пород в горную выработку и возникновением мощной воздушной волны. Эта волна по своей разрушительной силе и внезапности исключительно опасна и требует осуществление прогноза.
Удароопасность тесно связана с прочностью и структурными особенностями перекрывающими уголь отложениями и самого угля, углами их падения, глубиной разработки. Чем ниже прочность угля и углы падения, чем меньше глубина выработки, при которой возникают горные удары.
На большинстве место рождений к удароопасным относятся песчаники, известняки, пластовые жилы изверженных пород с пределом прочности на сжатие не менее 10 МПа и мощности пластов более 10 метров.
Горные удары чаще и с большой силой возникают на пологих пластах.
Удароопасность повышается при наличии разрывных нарушений, разделяющий горный массив на крупные блоки.
Пыленосность и пневмокониозоопасность.
При
бурении шпуров, взрывных работах,
комбайновой разработки в атмосфере
шахт образуется значительное количество
угольной и породной пыли. Угольная пыль
взрывоопасна, взрывоопасность ее
возрастает с выходом летучих веществ
более 10% –
,
и особенно при наличии метана.
В легких человека пыль вызывает пневмокониоз: антракоз от угольной пыли, силикоз – от породной; содержащей свободную кремневую кислоту.
Санитарно-гигиеническая
норма количества в рудничной атмосфере
не должна превышать 2
.
Силикозоопасносные: алевролиты, кварцевые песчаники и другие породы с содержанием свободного SiO2 больше 10%.
Неселекозоопасные: глинистые вещества, известняки и угленистные аргелиты.
Газоопасность.
Природные газы угольного массива:
- метан
- азот
- углекислый газ
Подчиненное значение имеют: водород, оксид углерода, тяжелые углеводороды и инертные газы.
Газы в угольных пластах и вмещающих породах находятся в свободном и сорбированном состоянии.
Свободный газ заполняет поры, трещины и пустоты. В породах газ находится только в свободном состоянии, а в углях в свободном и сорбированном.
Особую опасность при ведении эксплуатационных работ, представляет метан. Он образует в соединении с воздухом взрывчатые горючие смечи, при содержании от 5-6 до 14-16% соответственно.
На угольных месторождениях проявляется четко выраженная вертикальная газовая зональность.
Верхние
зоны (до метановые) это области газового
выветривания, где преобладает углекислый
газ. Верхняя граница метановой зоны
определяется по содержанию метана в
газах более 80%, парциальному давлению
метана 1,0 – 1,5 МПа и относительной
метанообильности более 2
в зависимости от глубины залегания
пластов.
Положение границы метановой зоны изменяется от нескольких метров до километров.
Пример:
Донецкий бассейн: от 50 м – 70 м до 700 м – 1000м.
Кузнецкий бассейн: 50 – 120 м.
Газообильность горных выработок измеряется дебитом газа, выделяющимся в единицу времени. Может измеряться м3/с или м3/сут и называется абсолютной газообильностью.
Газовыделение может быть:
Обыкновенным – непрерывное выделение газа из трещин и пор в угле или породе, происходящее во всей обнаженной поверхности массива.
Суфлярным – местоне выделение газа с большим дебетом из трещин или скважин, иногда в течении продолжительного времени.
Внезапным – это местное интенсивное выделение газа в короткий промежуток времени, сопровождающееся разрушением угля и пород.
Внезапное различают:
- внезапные выбросы угля и газа
- выбросы пород и газа
- выделение газа при отжиме угля; выдавливание его под действием нагнетания через скважину воды под высоким давлением в массив
- выделение газа при обрушении угля
Наиболее опасны внезапные выбросы угля. В горные выработки при этом выносится от нескольких тонн до десятков тысяч тонн угля и от десятков до сотен тысяч газов. Наиболее часто проявляется в Донецком и Партизанском бассейнах и в последние годы и в других бассейнах.
Причины и механизмы внезапных выбросов недостаточно изучены, установлена их связь с повышенной газоностностью, наличием геологических нарушений, трещиноватостью и неоднородностью структуры угля.
Гидрогеологические условия.
Эти условия зависят от климата, гидрогеологии, геологического строения, рельефа и другого.
Наиболее важны характер и степень водоносности пород, количество и мощность водоопасных горизонтов, их фильтрационные свойства, условия питания, величины гидростатического и гидродинамического давления на почву, степень их изоляции водоупорными слоями, химический состав воды.
В большинстве случаев при строительстве угольных шахт и разрезов и ведении эксплуатационных работ проводиться осушительные мероприятия. Для обеспечения остойчивости подготовительных и очистных работ, борьбы с большими притоками воды и прорывов подземных вод.
Существует 3 способа осушения пород.
Поверхностный – путем заложения с поверхности земли водопонижающих, водопоглощающих и разгрузочных скважин, а так же дренажных трещин и так далее.
Подземный – при помощи дренажных горных выработок с восстающим или горизонтальными самоизливающимися скважинами, сквозными фильтрами и трубчатыми колодцами.
Комбинированный – вначале с поверхности, потом подземным способом.