» » Мощность и выдержанность угольных пластов

Мощность и выдержанность угольных пластов

02.08.2016

Важнейшая горно-геологическая характеристика угольных пластов — их мощность. Различают нормальную, измеряемую по нормали от кровли к почве, вертикальную (по отвесу) и горизонтальную мощности угольных пластов. Для горно-технических целей и подсчета запасов угля в недрах основной интерес представляет собой нормальная (истинная) мощность пластов. В пластах сложного строения обычно определяют общую (геологическую) и полезную мощность (рис. 3.2). В общей мощности учитывается суммарная мощность всех угольных пачек и прослоев пустой породы, слагающих угольный пласт. Полезная мощность пласта складывается из мощностей только угольных пачек.
Мощность и выдержанность угольных пластов

В одних случаях под влиянием конкретных горно-геологических условий и экономических факторов горняки нередко вынуждены разрабатывать угольные пласты не на всю мощность; в других, наоборот, приходится извлекать вместе с углем часть вмещающих пород со стороны кровли или почвы. Поэтому существуют понятия кондиционной или предельной рабочей мощности, кондиционной полезной, эксплуатационной и вынимаемой мощности пластов (см. рис. 3.2).
Мощность кондиционная (предельная рабочая) включает в себя мощность всех угольных пачек и породных прослоев в той части угольного пласта, которая удовлетворяет требованиям кондиций. Мощность кондиционная полезная (подсчетная) — это мощности только угольных пачек в кондиционной части пласта. Эта мощность используется при подсчете запасов,
Мощность вынимаемая включает в себя мощности пачек угля и породных прослоев в той части пласта, которая намечена к извлечению. Мощность эксплуатационная — это мощность вынимаемая плюс мощность прирезки, кровли или почвы, которую приходится извлекать вместе с углем при отработке угольного пласта.
По мощности и зольности среди угольных пластов различают рабочие и нерабочие. Рабочим угольным пластом называют такой комплекс угольных пачек (или одну пачку) и прослоев пород, который имеет средневзвешенную зольность не выше, а суммарную мощность угольных пачек не ниже установленных кондициями для балансовых запасов по данному месторождению. Нерабочий пласт — пласт, который не удовлетворяет требованиям кондиций по мощности и зольности.
Минимальная рабочая мощность и максимальная допустимая зольность угольных пластов устанавливается в зависимости от горно-геологических условий залегания, географического положения месторождения и промышленной ценности угля. Например, в Печорском бассейне пласты углей относятся к рабочим при мощности не менее 0,8 м и зольности не более 25 %, тогда как в Донецком бассейне пласты, особенно ценных коксующихся углей при крутом залегании, являются рабочими уже при мощности 0,5 м и зольности 40 %.
Рабочие пласты составляют обычно небольшую часть общего числа угольных пластов и пропластков, известных в угленосных толщах. Например, в Кузбассе из 340 пластов и прослоев рабочей мощности достигают 130, в воркутинской серии Печорского бассейна насчитываются до 180 пластов и пропластков и только 20 из них достигают рабочей мощности (более 0,8 м).
По мощности в практике разведки и эксплуатации угольные пласты принято разделять на пять групп:
1 — весьма тонкие — до 0,5 м;
2 — тонкие — от 0,5 до 1,3 м;
3 — средней мощности — от 1,35 до 3,5 м;
4 — мощные — от 3,55 до 15 м;
5 — весьма мощные — более 15 м.
Следует отметить, что данное разделение весьма условно. Например, для выбора средств комплексной механизации очистных работ при подземной разработке месторождений угольные пласты предложено разделять по мощности (м) на семь групп: I — до 0,6; II — 0,6 — 0,9; III — 0,9 — 1,3; IV — 1,3 — 2; V — 2 — 3,5; VI — 3,5 — 5; VII — более 5. Каждой группе соответствуют комплексы и агрегаты, обеспечивающие наиболее эффективную отработку угольных пластов определенной мощности.
По свойству пласта угля сохранять рабочую мощность и строение в пределах шахтного поля оценивается степень его выдержанности. Выдержанность мощности и строения угольных пластов относится к основным факторам, определяющим промышленную ценность месторождения и условия его разработки.
По степени выдержанности выделяют три группы угольных пластов:
1) выдержанные — мощность, строение пласта и качество углей в пределах шахтного поля, а нередко и нескольких шахтных полей имеют незначительные отклонения от средних, характерных для этой площади величин; участки с нерабочим значением пласта отсутствуют;
2) относительно выдержанные — в пределах шахтного поля мощность, строение пласта и основные показатели качества углей существенно варьируют, но на большей части шахтного поля пласт не утрачивает промышленного значения; при наличии нерабочих участков пласта установлена отчетливая закономерность изменения показателей, обусловливающих переход рабочего пласта в нерабочий;
3) невыдержанные — вследствие резкой изменчивости мощности, строения пластов или показателей качества углей пласты на многих локальных участках в пределах шахтного поля утрачивают рабочее значение.
Протяженность пласта угля в пространстве и его выдержанность зависят от фациальных и геотектонических условий его образования. Наиболее благоприятны прибрежно-морские (лагунные) условия седиментации, менее благоприятны — прибрежно-континентальные (дельтовые и устьевые части рек). Многие пласты в свитах С2в5, C2в6, С2в7 Донбасса, формировавшиеся в прибрежно-морских условиях, непрерывно прослеживаются на огромной площади. Например, площадь распространения пласта l3 оценивается не менее чем в 20 тыс. км2, а пласт k8 непрерывно прослеживается на сотни километров. В ряде случаев для возникновения выдержанных пластов были благоприятны внутри-континентальные озерно-болотные условия угленакопления.
Строение, мощность и площадное развитие продуктивных зон и толщ являются факторами, предопределяющими масштаб и промышленную ценность месторождения, мощность предприятия, способы и схемы вскрытия и подготовки тел полезных ископаемых к отработке, параметры систем разработки, схемы транспортирования и др. Зависимость технологических параметров от геологических условий и показателей можно проиллюстрировать на примере угленосных толщ — комплексов осадочных пород, содержащих угольные пласты. В основном угленосные толщи представлены монотонным чередованием песчано-глинистых пород. Слои известняков редки и в большинстве случаев незначительной мощности.
Угленосные толщи — многофациальные образования. Во многих случаях для них характерно сложное строение разреза, обусловленное многократным повторением сходных типов пород, чередующихся в определенной последовательности. Они могут быть отчетливо отделены от подстилающих и перекрывающих пород или связаны с ними постепенными переходами. Мощность угленосных толщ колеблется от нескольких метров до 10 км и более; незначительная мощность свойственна платформенным областям, большая — геосинклинальным зонам.
Число пластов в угленосной толще может быть различным и зависит от генетического типа бассейна. В геосинклинальных бассейнах их иногда насчитывается несколько сотен, а в платформенных — единицы. Мощность отдельных пластов колеблется от нескольких миллиметров до десятков метров, иногда достигает 200—300 м, что также обусловлено генетическим типом бассейна. Общим показателем бассейна является коэффициент угленосности, представляющий собой отношение суммарной мощности угольных пластов к общей мощности угленосной толщи.
Строение и продуктивность угленосной толщи характеризуют следующие показатели: количество угольных пластов рабочей мощности; мощность угленосной толщи и отдельных пластов; элементы их залегания; расстояние между ними. От численных значений этих параметров зависят параметры подземной разработки месторождений.
При разработке угольных месторождений применяются од-но- и многогоризонтные схемы вскрытия вертикальными и наклонными шахтными стволами. Месторождения с небольшим числом угольных пластов при расстоянии между ними до 100 м вскрывают вертикальными стволами с капитальными и этажными квершлагами, а при расстоянии между пластами до 200 м — вертикальными стволами с капитальными наклонными квершлагами или капитальными скатами.
Вскрытие свиты пологих сближенных пластов осуществляют вертикальными стволами с капитальными квершлагами, а пологих одиночных пластов и свит при неглубоком залегании — наклонными стволами. На месторождениях с большой угленасыщенностью при небольших расстояниях между пластами применяют многогоризонтные схемы вскрытия вертикальными стволами с этажными квершлагами.