Введение

По мере отработки запасов действующего горизонта +20 м шахты им. Дзержинского возникает необходимость принятия комплекса технических решений, направленных на обеспечение дальнейшей эффективной работы предприятия.

При годовой проектной мощности 1800 тыс.т угля шахта им. Дзержинского работает с годовой производственной мощностью 900 тыс.т. Это вызвано тем, что действующий горизонт + 20 м шахты не обеспечивает развитие горных работ по фронту в полном объеме в связи с исчерпанием запасов угля горизонта. Одним из технических решений, направленных на обеспечение эффективной работы предприятия является реконструкция шахты им. Дзержинского путем вскрытия и подготовки запасов угля нового горизонта –80 м в пределах основного поля шахты.

С этой целью разработан проект реконструкции шахты им. Дзержинского путем вскрытия и подготовки запасов угля нового горизонта –80 м.

Для эффективного извлечения запасов угля используется система разработки длинными столбами по падению с высокопроизводительным комплексом ЩРПМ-4, что позволяет увеличить нагрузку на очистной забой.

Раздел 1 Характеристика района и месторождения

Общие сведения

Поле шахты имени ''5-6'' расположено в центральной части Прокопьевского месторождения, охватывающего юго-западную часть Кузнецкого бассейна.

Административно шахта входит в состав города Прокопьевска Кемеровской области России, с численностью населения 300 тысяч человек.

С другими промышленными центрами Кузбасса Прокопьевск связан железной дорогой и автомагистралью Кемерово-Новокузнецк.

Рельеф поверхности поля шахты – холмистый. Гидрографическая сеть района входит в систему реки Томь и представлена её левым притоком рекой Аба.

Климат района резко-континентальный с продолжительной холодной зимой и жарким летом. Величина снежного покрова 1,5-2,0м., глубина промерзания почвы 0,4-0,6 м.

Границы шахтного поля

Границами шахтного поля являются : на севере- подъездные пути к шахте ''Зиминка-Капитальная'', на юге –подъездные пути к шахте им. Дзержинского. К северу от шахтного поля расположено поле шахты ''Красногорская'' к югу – поле шахты им. Дзержинского, к западу поле шахты им. Калинина.

В указанных выше границах длина шахтного поля по простиранию составляет 6,5 км, ширина в крест простирания составляет 1,0-1,02 км в северной и южной частях 2,0-2,2 км в центральной части.

Схема Прокопьевско-Киселевского района

Рис. 1

Технической границей шахты на глубине, а также границей (шахты) подсчета запасов является горизонт с абсолютной отметкой -180 м.

К юго-восточной части поля шахты произведена прирезка запасов от поля шахты ''Зенковская'' на действующем гор. +145 м, размерами по простиранию 1,3 км, вкрест простирания 0,9 км, площадью 1,5 км².

В северо-восточной части поля шахты произведена отрезка запасов к полю шахты 5-6 до гор. +60 м. Размеры отрезки по простиранию 0,3-0,7 км, вкрест простирания 1,05 км, площадь 0,3 км².

Разведанность месторождения

Поле шахты разведывалось в различные годы, начиная с 1929 года, как по первому так и по второму району. Запасы угля по ним утверждались по первому району в 1940, 1950, 1958 годах; по второму району в 1940, 1948, 1956 годах.

По геологическому строению, выдержанности мощности пластов и качества угля поля обоих районов шахтного поля отнесены к месторождениям очень сложного строения – третья группа классификации запасов месторождения твердых полезных ископаемых.

Балансовые запасы угля, утвержденные ГКЗ СССР и учтенные балансом ВГФ по состоянию на 1 января 1980 года приведены в таблице 1.

Таблица 1

Горизонт, м	Балансовые запасы, тыс. т
	В	С1	С1+В	С2
1 Район +145 м – действующий +145 м – действ. (прирезка) +50 м – действующий -40 м – проектируемый -180 м	2332 386 19619 3532 41	13523 5570 47601 51208 44607	15755 5956 67220 54740 44648	1886 - 8752 10068 11928	29,2
Итого по 1 району до гор.-180	25810	162509	188319	33252
2 Район +200 м – действующий +120 м – действующий +50 м – действующий -40 – проектируемый -180 м	249 7755 7020 709 -	796 9756 24284 23407 11953	985 17511 31304 24173 11993	511 625 2022 3852 4130	22,5
Итого по 2 району до гор.-180	15793	70239	85972	11140
Итого по шахте до гор.-180	41543	232748	274291	44392

Стратиграфия, литология, угленосность

Угленосная толща поля шахты ''5-6'' относится главным образом к Балахонской серии. Отложения Кальчугинской серии отмечаются лишь в ядре третьей синклинали, в северной части поля шахты представлены низами Кузнецкой свиты.

Верхнебалахонская серия включает верхнебалахонсскую и нижнебалахонскую подсерии. Первая представлена усятской, промежуточной Имановской и Кемеровской свитами, вторая – Алыкаевской свитой.

Ниже приводится описание свит верхнебалахонской серии в стратиграфической последовательности сверху вниз.

Усятская свита характеризуется высокой угленасыщенностью, включая 6 пластов угля: 6,5,4,3,2,1 Внутренних. Все пласты за исключением 5 Внутреннего разрабатываются.

Верхняя граница свиты находится в 260 м выше пласта 6 Внутреннего, нижняя - по кровле пласта характерного, представленной крупнозернистым песчаником или аргиллитом.

Литологический состав вмещающих пород: песчаники переслаиваются с алевролитами и аргиллитами, последние как правило, приурочены к угольным пластам и являются непосредственной почвой и кровлей.

Пласты усятской свиты имеют распространение только на первом районе, в северо-восточной его части.

Кемеровская свита характеризуется высокой угленасыщенностью, отложения ее имеются в пределах первого и второго районов. Мощность отложений на первом районе 160 м, рабочая угленосность достигает 20%. В пределах второго района мощность отложений достигает 220 м, рабочая угленосность – 15%.

Границы свиты: верхняя кровля пласта Характерного представлена крупнозернистым песчаником. Нижняя – почва пласта Мощного.

Свита содержит 7 рабочих пластов угля: Характерный, Горелый, Лутугинский, Прокопьевский 2, Прокопьевский 2 и 1, Мощный, Прокопьевский 1.

Вмещающая толща отложена в основном песчаниками. Алевролиты и аргелиты имеют ограниченное распространение и залегают как правило в почве и кровле пластов.

Имановская свита характеризуется сближенными, преимущественно тонкими и средней мощности угольными пластами; отложения ее имеются в пределах обоих районов. Мощность свиты 240-270 м, рабочая угленосность по первому району – 6%, по второму району – 7,7 %.

Границы свиты: верхняя – почва пласта Мощного, нижняя – кровля пласта Пятилетка 2. Свита содержит 12 рабочих пластов угля: Безымянный 2, Безымянный 1, Спорный, Подспорный 1, Двойной, Ударный, Садовый, Пионер, Юнгор 3, Юнгор 2, Угловой, Встречный. На первом районе пласт Спорный исключен из подсчета комиссией ГКЗ, а на втором районе по пласту Пионеру и Встречному на действующем гор.+20м балансовых запасов категории В+С не имеется. Литологический состав вмещающих пород по первому району характеризуется частым переслоением алевролитов, аргиллитов и песчаников, с преобладанием глинистых разностей пород. Песчаники на первом районе имеют весьма ограниченное развитие, а на втором районе – преобладающее (46,5%).

Промежуточная свита содержит 5 рабочих пластов угля: Пятилетка 2, Пятилетка 1, Спутник 2, Сложный. Все эти пласты на действующих и проектируемых гор. –80 м имеют рабочее значение только в пределах первого района, а на втором районе лишь на пласте Сложном имеются балансовые запасы категории С_2.

Границы свиты: Верхняя кровля пласта Пятилетка 2, нижняя – по слою конгломератов или крупнозернистого песчаника, залегающих 10-15 м выше пласта Метрового.

Мощность свиты по первому району 180 м, по второму 135 м, рабочая угленосность соответственно 3,5 и 2,5%.

Литологический состав вмещающих пород по первому району характеризуется преобладанием песчаников в верхней части свиты, алевролиты – в нижней.

Алыкаевская свита имеет незначительное распространение, нижняя ее граница не вскрыта, а верхняя проводится по слою конгломерата или крупнозернистого песчаника, залегающего в 10-15 м выше пласта Метрового.

Свита включает только один пласт угля – Метровый, невыдержанный по мощности и строению, с балансовыми запасами категории С₂ только в пределах второго района, а по первому району запасы не подсчитывались.

По вскрытой части свиты песчаники с резкими маломощными прослоями алевролитов и реже аргиллитов.

Тектоника

Поле шахты ''5-6'' имеет очень сложное тектоническое строение. Характеристика тектоники приводится по первому и второму районам раздельно. Границей между районами вкрест простирания принята почва пласта Безымянного восточного крыла второй синклинали в лежачем крыле нарушения ''Д''.

Первый район поля шахты приурочен к восточному крылу второй синклинали, западному и восточному крыльям третьей синклинали. Крылья складок осложнены крупными выбросами А, Е, S, простирающимися вдоль всего шахтного поля, имеющими амплитуду смещения до 800-1000 м и зону дробления до 300 м. Эти нарушения осложняются, а местами полностью срезают крылья складок третьей синклинали и Тайбинской антиклинали.

Кроме названных ваше дизъюнктивов выявлено около 900 нарушений, из них 89 с амплитудой смещения от 10 до 100 м.

Второй район поля шахты осложнен крупными синклинальными складками 1, 1_а, 2 и более мелкими складками – синклиналями ''а'', ''б'' и ''в'' и антиклиналями того же наименования и дополнительной антиклиналью.

Крупные разрывные нарушения разбивают слоистую складчатую структуру на ряд блоков, которые в свою очередь поражены многочисленными нарушениями различной амплитуды смещения, создающих мелкоблочную структуру.

Наиболее крупными нарушениями являются: 2, 196, В₁, В, С, Д, из них нарушения 2, 196, Д имеют амплитуду смещения 120-1500 м и мощность зоны дробления от 15 до 150 м.

Нарушения В₁, В и С имеют меньшую амплитуду смещения 30-240 м и мощностью дробления до 25 м. Число более мелких нарушений, выявленных горными работами и при проведении геологоразведочных работ превышают 580 м.

Гидрогеологическая характеристика

Вся гидрогеологическая сеть поля шахты представлена логами ''Крутые топки'', ''Манейха'' и ''Кумашиха'', берущие начало на Тырганском плато у западной границы шахты, впадающим в реку Абу, которая находится за пределами шахтного поля вдоль восточной границы на расстоянии 0,5-1,0 км от неё.

Водоносность логов в течении большой части года незначительная, а в летний период лога пересыхают. Наибольший расход по логу ''Манейха'' – 0,5 м³/с, по логу ''Кумашиха'' – 0,7 м³/с, по логу ''Бескулачиха'' – 0,7 м³/с.

Рыхлые четвертичные отложения (наносы) залегают непосредственно на продуктивной толще, имеют мощность от 3 до 35 м. Представлены на водоразделах тяжелыми суглинками, а в долинах речек и логов – иловатыми суглинками, глинами с включением гальки и щебня.

На большой части шахтного поля грунтовые воды как на водоразделах, так и в логах в настоящее время дренированы горными работами. Уровни подземных вод, как правило, ниже отметки коренных пород, залегающая выше песчано-галечниковых отложений глинисто-суглинистая толща водонепроницаема и препятствует питанию водой галечникового горизонта.

Обводненность рыхлых отложений не высокая и на водоприток в шахту влияния не оказывает.

В литологическом отложении коренные породы представляют чередование песчаников, алевролитов, аргиллитов, пластов угля, собранных в крупные складки и разбитых серий нарушений.

Коренные породы на поле шахты характеризуются невысокой водообильностью, удельные дебиты скважин в среднем составляют 0,01-0,05 л/мин.

Большое влияние на приток воды в горные выработки оказывают кровельные воронки, где скапливаются поверхностные воды от атмосферных осадков и в весенний период от таяния снега.

Ожидаемые водопритоки на проектируемом гор.–80 м по данным геологических отсчетов к подсчету запасов, включаемых по первому району в 1973 г, по второму району в 1979 г составляет:

По первому району – минимальный – 217 м³/час

максимальный – 440 м³/час

По второму району – средний – 45050 м³/час

максимальный – 57070 м³/час

По объединенному полю шахты (при проектной добычи 1800 тыс. т) –

средний – 70067 м³/час

максимальный – 892108 м³/час

Качество углей

По петрографическому составу в углях Усятской и Кемеровской свит преобладают полублестящие и полуматовые разности. Исключение составляет пласт Мощный, сложенный преимущественно полуматовыми и матовыми разностями.

Пласты Имановской и Промежуточной свит сложены в основном двумя петрографическими разностями: полуматовые и матовые.

На поле шахты степень метаморфизма углей увеличивается от вышележащих пластов к нижележащим.

Марочный состав углей согласно ГОСТ 8161-73 КЖ (КЖ-14), К (К13, К10), К2, ОС, Т.

По направлению использования все угли, кроме марки Т, относятся к коксующимся, а марка Т – к энергетическим.

Зольность чистых угольных пачек колеблется в пределах: по первому району – 5,5-17,2 %, по второму району – 7,8-13,7 %, а с учетом засорения породными прослоями соответственно 6,6-18,0 % и 11,0-26,8 %.

Содержание серы колеблется в небольших пределах по обоим районам и составляет 0,28-0,48%.

Среднее содержание влаги в рабочей толще составляет: по первому району 1,0-9,5%, по второму району 1,1-10,4%.

Среднее значение теплотворной способности углей колеблется: по первому району 8170-8560 ккал/кг, по второму району 8352-8553 ккал/кг.

Характеристика метаноносности и газовой зольности

Граница зоны газового выветривания колеблется в пределах первых десятков метров от дневной поверхности углубляясь в зонах дробления. Уровень метаноносности 5 м³/с.б.м снижается до глубины 200 м в районе третей синклинали. Характеристика метаноносности пластов представлена в таблице 2.

Характеристика пластов угля

Таблица 2

Наименование пластов	Марка угля	Зольность Ад, %	Выход ле-тучих, %	Мощность пласта ,м	Угол падения, град	Объемная масса,т/м3	Метеноносность		Породы
							Природная	Остаточная	кровли	пласта
Внутренний 5	К-13	9,2	29	0,75	50	1,29	4,1	2,0	Песчан.	Аргил.
Внутренний 4	К-13	9,8	31	10,1	50	1,30	6,3	2,5	Алевр.	Алевр.
Внутренний 3	К-10	8,7	29	2,5	50	1,28	7,9	2,5	Песчан.	Аргил.
Внутренний 2	К-12	10,2	30	7	50	1,31	3,4	2,0	Аргил.	Аргил.
Внутренний 1	К-13	10,9	29	2,55	50	1,28	7,9	2,5	Аргил.	Аргил.
Характерный	К-13	9,7	28	2,85	55	1,30	3,3	2,0	Аргил.	Аргил.
Горелый	К-13	8,8	28	9	50	1,32	7,9	2,5	Аргил.	Аргил.
Лутучинский	К-10	9,7	27	1,25	50	1,32	6,4	2,5	Аргил.	Аргил.
Повлутучинский	К-10	8,8	26	6	55	1,32	4,2	2,0	Алевр.	Аргил.
Прокопьевский	К-10	10,3	26	4,6	60	1,32	5,9	2,0	Алевр.	Песчан.
Мощный	К-10	6,7	26	10,45	55	1,28	5,6	2,0	Аргил.	Алевр.
Безымянный 2	К-10	13,8	26	1,5	55	1,33	8,9	2,0	Алевр.	Аргил.
Безымянный 1	К-10	10,2	26	2,2	55	1,31	6,4	2,5	Алевр.	Аргил.
Сложный	К-10	6,3	28	0,9	55	1,38	4,2	2,5	Песчан.	Песчан.
Подгорный	К-10	9,0	23	1,1	50	1,37	5,6	2,0	Аргил.	Алевр.
Двойной	К-12	9,9	23	6,0	55	1,32	7,0	2,5	Алевр.	Песчан.
Ударный	ОС	11,2	28	1,4	50	1,32	4,2	2,5	Алевр.	Аргил.
Садовый	К-13	9,9	29	1,85	50	1,35	5,4	2,0	Аргил.	Аргил.
Пионер	ОС	10,7	23	1,4	50	1,31	5,6	2,0	Алевр.	Песчан.
Юниор	ОС	14,6	28	1,4	50	1,3	7,2	2,0	Песчан.	Алевр.
Угловой	СС	8,0	24	1,95	50	1,28		2,0	Аргил.	Аргил.
Встречный	К-2	9,7	26	1,85	50	1,29	6,3	2,5	Алевр.	Аргил.
Пятилетка	К-10	8,8	28	1,75	50	1,3	5,6	2,5	Песчан.	Алевр.
Спутник 2	К-10	6,7	22	0,75	50	1,3	8,1	2,5	Аргил.	Песчан.
Спутник 1	К-12	9,9	22	0,9	50	1,3	7,6	2,0	Песчан.	Алевр.
Надсложный	К-13	10,2	28	0,85	50	1,32	5,2	2,0	Аргил.	Аргил.
Сложный	ОС	9,7	27	2,1	50	1,32	4,8	2,5	Песчан.	Песчан.
Метровый	К-10	10,9	27	1,55	55	1,31	7,1	2,0	Аргил.	Алевр.