1.6 Горно-геологические и горнотехнические условия эксплуатации

Вмещающие породы угольных пластов представлены комплексом от аргиллитов до мелкозернистых песчаников.

Коэффициент крепости, по классификации профессора М.М. Протодьяконова, для мелко и среднезернистых песчаников изменяется от 4 до 7-9. Механическая прочность песчаников, определяемая временным сопротивлением сжатию, изменяется от 400 до 1250 кг/см². Вблизи зон тектонических нарушений прочность их снижается до 250-300 кг/см². Пористость песчаников изменяется от 2,2% до 9,7%.

Алевролиты и аргиллиты имеют коэффициент крепости 4-5, реже 6. Механическая прочность алевролитов и аргиллитов несколько меньше, чем песчанников. Временное сопротивление сжатию их изменяется от 270 до 650 кг/см². Трещиноватые алевролиты обычно характеризуются небольшой величиной временного сопротивления сжатию (150-200 кг/см²). Крепость пород резко снижается в непосредственной кровле на контактах с пластами угля (до 1,8-2,2), где породы представлены сильно нарушенными алевролитами и аргиллитами с повышенным содержанием углистого материала.

Установлены количественные показатели структурного ослабления в породах (по керну) за счет включения углистого, глинистого материала и послойной трещиноватости. Наибольшее количество ослабленных поверхностей наблюдается в глинисто-углистых аргиллитах (через 0,015-0,02 м). Контактное сцепление между слоями в аргиллитах по наслоению не более 2 кг/см², а в песчаниках достигает 60 кг/см².

Коэффициент крепости углей по шкале профессора М.М. Протодьяконова изменяется от 0,5 до 1,4, в зависимости от их петрографического состава.

Пласт 2 по крепости разделяется на 2 части. В верхней части (мощность 0,70 м) крепость его небольшая (0,5-0,9), а в нижней его части коэффициент крепости достигает 1,3. В среднем коэффициент крепости угля пласта 2 составляет 1,2. Уголь разбит трещинами, по которым он легко распадается на мелкие блоки. Наиболее четко выделяются две системы трещин, которые прослеживаются и в кровле пласта: I система – азимут падения 205^о, угол падения 75^о, II система – азимут падения 285^о, угол падения 75^о.

Уголь пласта 3 имеет коэффициент крепости 1,3. Выделяются две системы трещин: I система совпадает с простиранием пласта (азимут падения 152^о, угол падения 70^о), II система ориентирована по падению пласта (азимут падения 240^о, угол падения 80^о).

Пласты 4 и 5 имеют коэффициенты крепости угля соответственно 1,4 и 1,3. Здесь также наиболее четко установлены две системы трещин, которые прослеживаются и в кровле этих пластов: I система – азимут падения 150^о-180^о, угол падения 60^о -80^о, II система – азимут падения 230^о -250^о, угол падения 70^о -80^о.

В угольных пластах спорадически встречаются сидеритовые конкреции («колчеданы») линзообразной формы, толщиной 0,50-0,80 м. Коэффициент крепости «колчеданов» достигает 10. Особенно часто конкреции встречаются по 4 пласту, реже по пластам 2, 3 и 5.

Пласт 2 по мощности выдержан и входит в группу стабильных с коэффициентом вариации до 6. Непосредственная кровля пласта представлена мелким темно-серым алевролитом средней крепости, мощностью 2,0-4,56 м. На контакте с пластом угля, почти повсеместно прослеживается слой трещиноватого алевролита мощностью 0,05-0,20 м с прослойками углистого материала, который образует ложную кровлю. Работа по пласту осложнялась наличием большого количества размывов, встреченных в центральной части шахтного поля.

Пласт 3 по мощности относится к группам стабильной и средней стабильности с коэффициентом вариации мощности до 10. Наиболее характерные мощности по пласту 2,5-3,0 метра. Непосредственная кровля пласта сложена темно-серым мелким алевролитом средней крепости мощностью 2,5-3,5 м. Непосредственная почва представлена крепким (f=5-6) алевролитом мощностью до 4 м. В северо-западной части шахтного поля наблюдается ложная почва мощностью 0,15-0,45 м. Основная почва представлена мелкозернистым песчаником мощностью 7-17 метров.

Пласт 4 по мощности выдержан (коэффициент вариации 8). Непосредственная кровля пласта представлена слоем темно-серого алевролита мощностью 1,5-4,5 м. Непосредственная почва представлена мелким темно-серым алевролитом мощностью 1,5-3,0 м. Ниже залегают песчаники основной почвы мощностью 8-10 м.

Пласт 5 по мощности выдержан и относится в основном к стабильной группе (коэффициент вариации 7). Непосредственной кровлей пласта служит мелкозернистый алевролит средней устойчивости мощностью 1,30-4,0 м. Редко встречается ложная кровля, представленная аргиллитом и слабым алевролитом, мощностью 0,15-0,35 м. Нередко алевролиты непосредственной кровли выклиниваются и над пластом появляются мелкозернистые песчаники. Основная кровля представлена песчаником мощностью до 5-8 метров. Породы непосредственной почвы представлены мелкозернистым алевролитом мощностью 1,5-5,5 м. Почва склонна к пучению и отслаиванию. Основная почва сложена переслаиванием алевролита крупнозернистого и песчаника мощностью до 22 м.

Запасы пласта 6 нельзя признать технологичными, так как пласт вскрыт только капитальными выработками и не отрабатывается из-за малой мощности и высокой зольности.

Природная газоносность разрабатываемых угольных пластов по данным геологоразведки изменяется от следов до 25 м³/т с.б.м. в зависимости от глубины залегания. Характер изменения природной газоносности представлен в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Характер природной газоносности

Пласт 3		Пласт 4			Пласт 5
Глубина от поверхности, м	Газоносность, м3/т с.б.м.	Глубина от поверхности, м	Газоносность, м3/т с.б.м.	Глубина от поверхности, м		Газоносность, м3/т с.б.м.
162	5,0	150	5,0	130		5,0
220	10,0	210	10,0	205		10,0
290	15,0	295	15,0	290		15,0
390	20,0	380	20,0	370		20,0
485	24,0	510	25,0	500		25,0

Согласно материалам шахты средняя абсолютная метанообильность в 2002 году, с учетом каптажа метана, составила 39,6 м³/мин, а относительная метанообильность шахты – 37,97 м³/т.

Совместным приказом по ОАО "ПО "Сибирь-уголь" и Кузнецкому управлению Госгортехнадзора России № 5/57 от 27/28.01.2003 года «Об установлении категорий шахт по метану» шахте «Чертинская-Коксовая» установлена на текущий год категория: - «Опасная по внезапным выбросам».

В составе газов угольных пластов шахтного поля, как и в целом на Чертинском месторождении, установлены следующие компоненты: метан и его гомологи (тяжелые углеводороды), углекислый газ, азот. Содержание метана в пробах угля изменяется от 0,4% (на глубине 144 м) до 91,2% (на глубине 324 м), возрастая с увеличением глубины. Углекислый газ, как правило, содержится в газах в незначительных количествах. Содержание его колеблется от 0,8% до 41,5%. Образование углекислого газа связано, по-видимому, с биохимическими и окислительными процессами, а так же привносом его поверхностными и инфильтрационными водами. Наличие азота, устанавливается в пробах угля по разнице суммы всех газовых компонентов от 100%. Его содержание изменяется от 4,3% до 83,6% и уменьшается с глубиной. Тяжелые углеводороды – гомологи метана, которые образовались совместно с метаном при метаморфизме угля, обнаружены в виде следов в пробах угля отобранных из пластов в при осевой части брахисинклинали.

По действующим правилам в угольной промышленности, угольная пыль с выходом летучих более 15% является взрывоопасной.

Угли шахты «Чертинская-Коксовая» и всего Чертинского месторождения, имеют выход летучих более 38%, что безусловно характеризуют их как взрывоопасные по пыли.

Содержание свободной двуокиси кремния в породах продуктивной толщи достигает в среднем 28%, поэтому все окружающие породы - силикозоопасны.

Пласты угля 2, 3, 4 и 5 не склонны к самовозгоранию. За все время отработки запасов Чертинской брахисинклинали эндогенных пожаров и случаев самонагревания угля не наблюдалось.

С глубины 630 метров пласты 3, 4 и 5 являются угрожаемыми по горным ударам. Пласт 2 по горным ударам не опасен.

Пласт 2 является угрожаемым по внезапным выбросам, а пласты 3, 4 и 5 - опасными по внезапным выбросам с глубины 300 м.