Характеристика угольных пластов и вмещающих пород

Продуктивные отложения Чертинского месторождения содержат около 20 именных пластов угля (от 1а до 12а), большинство из которых имеют мощность менее 1 м.

Основная промышленная угленосность месторождения связана с верхними пластами Казанково-Маркинской свиты.

На рассматриваемой площади содержится 7 пластов угля (пласты 1,2,3,3а,4,5 и 6), из которых 4 (пласты 2,3,4 и 5) являются основными рабочими пластами и отрабатываются шахтой в этом месторождении.

По мощности пласты делятся на:

- тонкие (до 1,30 м) - 1, 3а, 6;

- средней мощности (1,30 – 3,50 м) - 2, 3, 4, 5.

По выдержанности мощности и строения пласты делятся на следующие группы:

- выдержанные - 2, 3, 4, 5;

- относительно выдержанные - 1, 6;

- невыдержанные - 3а.

Характеристика угольных пластов приведена таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Характеристика угольных пластов

Наименование (символ) пласта	Мощность от - до / средняя, м	Расстояние до вышеле- жащего пласта по нормали, м	Угол падения пласта, град.	Преобладающее строение пласта, выдержанность
общая	полезная
	0,95 - 1,69 1,33	1,20 - 1,40 1,29	-	0 - 56	Простое, выдержанный
	1,88 - 4,02 2,70	2,50 - 3,00 2,60		0 - 56	Сложное: 2-3 пачки, выдержанный
3а	0,70 - 1,16 0,88	Не отрабатывался		0 - 56	Простое, невыдержанный
	1,26 - 1,95 1,50	1,40 - 1,60 1,47		0 - 56	Выдержанный
	1,80 - 2,15 2,05	1,62 - 2,36 2,00		0 - 56	Простое, выдержанный
	0,70 - 1,13 0,85	Не отрабатывался		0 - 56	Простое, невыдержанный

Дополнительные сведения о пластах приведены ниже, согласно их стратиграфическому положению (сверху вниз).

Пласт 1 является самым верхним в разрезе Чертинского месторождения, он залегает в 150 м от пласта 2 и шахтой не разрабатывается. Пласт состоит из одной угольной пачки, мощность которой колеблется от 0,70 м до 1,23 м, при среднем значении 0,96 м. По мощности пласт отнесен к относительно выдержанным. Породы кровли и почвы представлены алевролитом и песчаником. Пласт не отрабатывается из-за отдаленности от основной группы рабочих пластов.

Пласт 2 является самым верхним из отрабатываемых шахтой пластов. Пласт относится к наиболее выдержанным пластам. Строение пласта простое. Он сложен одной угольной пачкой, имеющей среднюю мощность 1,33 м. По данным горных и разведочных работ наиболее характерной является мощность 1,20-1,40 м. Кровля пласта сложена переслаиванием песчаников и алевролитов, почва - алевролитом, переходящим в песчаник. В настоящее время пласт практически полностью отработан.

Пласт 3 залегает в 56-60 метрах ниже пласта 2. Он является самым мощным пластом не только в пределах шахтного поля, но и на всем Чертинском месторождении. Средняя мощность пласта по данным горных и разведочных работ составляет 2,70 м, изменяясь от 1,88 до 4,02 метра. Пласт характеризуется сложным строением. Он представлен двумя, тремя, реже четырьмя пачками угля, разделенными породными прослоями мощностью от 0,05 до 0,20 м каждый. Кровля и почва пласта представлены алевролитом и аргиллитом. В настоящее время основные запасы пласта на большей части площади его распространения отработаны, а оставшиеся в западной части поля шахты «Чертинская-Коксовая», вблизи границы с ликвидированной шахтой «Западной», находятся в стадии доработки.

Пласт 3а залегает в 50 м ниже пласта 3. Пласт на большей части площади отнесен к невыдержанным как по мощности, так и по строению, и шахтой в настоящее время не отрабатывается. В тех случаях, когда пласт сохраняет рабочую мощность, она изменяется от 0,70 до 1,16 м, при среднем значении - 0,88 м. Пласт большей частью состоит из одной пачки. Иногда в середине пласта появляется прослоек алевролита мощностью до 0,10 м. Непосредственная и основная кровли пласта представлены алевролитом средней крепости. По данным горных работ имеется ложная кровля, достигающая мощности 0,5 м. Почва представлена слабым аргиллитом, ниже которого залегает алевролит и песчаник.

Пласт 4 залегает в 37 метрах ниже пласта 3а. Пласт почти на всей площади имеет простое строение. Мощность его выдержанная, с наиболее частыми колебаниями от 1,26 до 1,95 м. Средняя мощность равна 1,5 м. Кровля пласта - алевролит. Почва пласта - алевролит, реже аргиллит.

Пласт 5 залегает в 35 м ниже пласта 4 и имеет довольно выдержанную мощность. Характерные пределы колебания мощности угольного пласта 1,62-2,36 м. Средняя мощность пласта составляет 2,0м. Пласт имеет простое строение. Кровлей и почвой пласта является алевролит.

Пласт 6 залегает в 16 м ниже пласта 5 и является самым нижним пластом, который числится на балансе шахты. В настоящее время не отрабатывается из-за малой мощности и высокой зольности. Пласт имеет как рабочую, так и нерабочую мощность. Рабочая мощность колеблется от 0,7 до 1,13 м, при среднем значении 0,85 м. Пласт состоит преимущественно из одной - двух, реже трех пачек. Породы кровли и почвы представлены алевролитом средней крепости; ниже алевролитов в почве залегают песчаники.

Качественные характеристики угольных пластов представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Качественные характеристики угольных пластов

Наиме- нование (символ) пласта	Марка угля, техно-логи- ческая группа	Золь- ность	Влага	Сера	Фосфор	Выход летучих веществ	Толщи- на пласти- ческого слоя, мм	Низшая теплота сгора- ния, Ккал/кг
от – до средняя, %
	Ж	10,0-17,4 15,6	0,5-1,6 1,04	0,2-0,8 0,47	0,014-0,041 0,027	37 - 41 39,0

 

Продолжение таблицы 1.2

	Ж	13,7-22,9 18,9	0,3-1,4 0,99	0,-06 0,53	0,001-0,042 0,02	36 - 41 38,8
3а	Ж	15,1-22,6 19,2	0,68-1,9 1,13	0,48-0,9 0,68	0,007-0,040 0,021	35 - 41 38,4
	Ж	10,4-17,0 14,1	0,25-2,7 1,03	0,2-0,6 0,36	0,009-0,097 0,037	35 - 40 37,4
	Ж	13,0-21,0 16,7	0,5-1,4 0,89	0,2-0,75 0,37	0,01-0,077 0,040	35 - 41 37,5
	Ж	15,3-23,8 20,6	0,50-1,4 0,92	0,26-0,7 0,43	0,019-0,064 0,037	35 - 39 35,9	н.д.

 

Гидрогеологические условия

По гидрогеологическим условиям объединенное шахтное поле разделяется на две части: южную и северную. Южная часть, приуроченная к водоразделу, характеризуется простыми гидрогеологическими условиями. Северная часть, приуроченная к долине р. Большой Бачат, сложная по гидрогеологическим условиям. Литологическое расчленение угленосной толщи представлено по 1-ой Заречной разведочной линии.

Рыхлые отложения водораздельной площади представлены преимущественно лессовидными микропористыми суглинками, глинами. На контакте с коренными породами встречается щебенистый, сильно заиленный, материал.

Рыхлые отложения водоразделов, как правило, не обводнены. Проходка выработок в этих отложениях не вызывает каких-либо затруднений.

Аллювиальные отложения долины реки Большой Бачат представлены преимущественно суглинками и иловатыми разностями. Разрез аллювиальной толщи представлен в следующем виде: непосредственно под почвенно-растительным слоем залегают пылеватые, микропористые суглинки желто-бурого цвета мощностью 4-6 м, которые подстилаются синевато-серыми иловатыми суглинками и глинами мощностью от 1,0-1,5 до 3,0-3,5 м. В основании суглинисто-глинистой толщи залегает песчано-галечниковый горизонт, представленный разнозернистыми заиленными песками с включением окатанной гальки.

Мощность песчано-галечникового горизонта изменяется от 1,0-2,0 до 5,0-6,0 м. Основной водоносный горизонт в аллювиальных отложениях приурочен к песчано-галечниковым отложениям. В заречной части галечниковый горизонт сильно обводнен.

Наблюдения по режимным скважинам показали, что грунтовые воды галечников реки Большой Бачат быстро дренируются горными работами.

Обводненность продуктивной толщи, слагающей шахтное поле, неодинаковая и зависит от ее литологического состава, степени трещиноватости, а также от гипсометрического положения и геоморфологических особенностей местности.

В литологическом отношении коренные породы рассматриваемого участка представлены песчаниками, алевролитами, аргиллитами, вмещающими пласты углей. Литологический состав и мощность отдельных горизонтов выдержаны очень слабо. Относительно хорошей выдержанностью характеризуются песчаники, залегающие в кровле пласта 5. Наиболее водообильными являются песчаники до глубины 80-100 м, где они в зоне физического выветривания, независимо от структуры залегания характеризуются наибольшей трещиноватостью, образуя единую обводненную зону.

Качественная характеристика поверхностных и подземных вод участка может быть охарактеризована по результатам химических анализов проб, отобранным в процессе разведки Чертинского месторождения.

Воды реки Большой Бачат являются слабо щелочными, типичными гидрокарбонатно-кальциевыми, с минеральным остатком до 240 мг/литр. Жесткость воды летом достигает 5,5-5,9 мг/экв, снижаясь зимой до 2,9-3,0 мг/экв. Воды реки Большой Бачат очень загрязнены и непригодны для целей водоснабжения.

Грунтовые воды гидрокарбонатно-кальциево-магниевого состава имеют щелочную реакцию и по составу близки к поверхностным водам. Сложный химсостав гидрокарбонатно-сульфатно-калиево-натриевых вод указывает на то, что питание их осуществляется за счет глубинных подземных вод коренных пород.

По химическому составу подземные воды относятся к гидрокарбонатно-хлоридно-калиево-натриевым и гидрокарбонатно-калиево-натриево-кальциевым. Эти воды характеризуются сложным химическим составом. Согласно данных химанализов подземные воды района агрессивную углекислоту не содержат. В некоторой степени воды обладают сульфатной агрессией по отношению к бетону на портландцементе. Поскольку подземные воды района повсеместно щелочные (РН находится в пределах 7-8), то общекислотная агрессивность не имеет места.

По условиям залегания подземные воды являются напорными. Питание их происходит за счет атмосферных осадков, выпадающих на площади распространения отложений, а в весеннее время - дополнительно за счет вод галечников, которые имеют с ними гидродинамическую связь. Ввиду частой перемежаемости литологических разностей в коренных породах, нельзя выделить отдельные водоносные горизонты. Как правило, более обводненными являются песчаники, имеющие повышенную пористость. Притоки воды будут в основном складываться за счет динамических запасов поверхностных вод реки Большой Бачат, инфильтрующихся через галечники, а также инфильтрации атмосферных осадков через подработанное пространство.

Уровень подземных вод до отработки пластов находился в пределах 10-20 м от поверхности. По мере развития горных работ уровень понижался и в настоящее время он соответствует глубине отработки.

Гидрогеологические условия шахтного поля изучены детально. Выделены грунтовые воды, приуроченные к галечникам долин реки Большой Бачат и ручья Черта и подземные воды, связанные с верхними наиболее трещиноватыми горизонтами коренных пород. Галечники обводнены слабо: удельные дебиты колеблются от 0,03 до 0,69 л/сек при коэффициентах фильтрации от 0,93 до 24,2 м/сутки. Среди коренных пород наибольшей обводненностью характеризуются песчаники до глубины 80-100 м, залегающие в кровле угольных пластов 2,3 и 5. В пойме реки Большой Бачат и ручья Черта удельные дебиты при откачках из отдельных скважин достигали 0,96-1,37 л/сек. В общем, по полю шахты удельные дебиты при опробовании верхней, наиболее водообильной толщи составляют величины порядка 0,12-0,20 л/сек. Обводненность пород с глубиной резко уменьшается.

Исходя из опыта работ в Кузбассе, в частности в Ленинском районе, разработка углей под поймой реки Большой Бачат вполне осуществима при соблюдении ряда условий:

- возведение оградительной дамбы выше максимальной отметки паводкового уровня реки Б.Бачат;

- регулирование поверхностного стока путем устройства нагорных канав;

- планировка поверхности, во избежание скопления в углублениях поверхностных вод;

- оставление охранного целика под руслом реки Большой Бачат до безопасной глубины и оставление предохранительных целиков под галечниками до глубины не менее 40 м от поверхности;

- проходка опережающих дренажных выработок.

Общий водоприток поля шахты «Чертинской-Коксовой» при текущем положении горных работ складывается из водопритоков гор. +50 м и гор.-150 м:

- водопритоки гор. +50 м – 160 м3/час;

- водопритоки гор. –150 м – 85 м3/час;

- водопритоки ниже гор. –150 м – 385 м3/час.

Ожидаемые притоки на гор. –405 м по шахте «Чертинская-Коксовая» составят:

- нормальный – 700 м3/час;

- максимальный – 1000 м3/час.