Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Дао Нгок Хоанг

Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам)
<
Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам) Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам)
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Дао Нгок Хоанг . Обоснование параметров систем подземной разработки наклонных пластов под дном угольного разреза в условиях месторождения Нуйбео (Вьетнам): диссертация ... кандидата технических наук: 25.00.22 / Дао Нгок Хоанг ;[Место защиты: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный""], 2015.- 127 с.

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние изученности вопроса, объект, цель, задачи и методы исследований 11

1.1 Современное состояние и перспективы развития угольной промышленности Вьетнама 11

1.2 Объект исследований 16

1.3 Анализ работ по тематике исследований 17

1.4 Выводы по главе 22

2 Обзор исследования смещения горных пород под влиянием отработки подземным способом 24

2.1 Процессы сдвижения горных пород и характеризующие их параметры 24

2.1.1 Закономерности сдвижения горных пород 24

2.1.2 Основные понятия и параметры, характеризующие процесс сдвижения

2.2 Геомеханические процессы образования водопроводящих трещин в слоях горных пород 40

2.3 Методы определения высоты зоны водопроводящих трещин

2.3.1 Определение высоты зоны водопроводящих трещин по граничной кривизне 45

2.3.2 Учёт глинистых наносов при определении распространения в них водопроводящих трещин 2.4 Определение боковых границ зоны водопроводящих трещин 50

2.5 Методика расчёта безопасной глубины разработки под водными объектами 51

2.5.1 Расчёт безопасной глубины разработки пласта под водными объектами 51

2.5.2 Расчёт безопасной глубины разработки под водными объектами при

выемке свиты пластов 52

2.6 Выводы по главе 58

3 Исследование и установление параметров смещения горных пород при выемке угольных пластов под разрезом месторождения нуйбео 60

3.1 Анализ горногеологических и горнотехнических условий месторождения Нуйбео 60

3.1.1 Местоположение месторождения Нуйбео (общая характеристикиа данной площади) 61

3.1.2 Климатические условия 63

3.1.3 Горногеологические и горнотехнические условия месторождения

3.2 Обоснование и расчёт параметров углов смещения горных пород в условии месторождения Нуйбео 70

3.3 Определение и расчёт параметров зоны водопроводящих трещин в условиях месторождения Нуйбео 72

3.4 Обоснование способов отработки, подготовки, систем разработки и механизации угольных пластов в условиях ш. Нуйбео 79

3.4.1 Анализ и обоснование целесообразности использования систем разработки длинными столбами 79

3.4.2 Анализ и обоснование целесообразности использования камерных систем разработки

3.5 Оценка полноты извлечения запасов для различных технологических схем 86

3.6 Обоснование способов управления водопритоками 89

3.7 Выводы по главе 90

4 Обоснование параметров систем подземной отработки в условиях месторождения нуйбео 92

4.1 Обзор современного состояния и перспектив отработки запасов на месторождении Нуйбео 92

4.2 Предусматриваемые технологические схемы отработки угольных пластов в месторождении Нуйбео 93

4.3 Выводы по главе 106

Заключение 109

Список литературы

Введение к работе

Актуальность темы исследований. В настоящее время в Социалистической Республике Вьетнам (СРВ) запасы угля, пригодные к добыче открытым способом, практически исчерпаны. План развития угольной промышленности СРВ предусматривает масштабное увеличение объемов подземной добычи угля. Для обеспечения необходимого уровня добычи на угольных бассейнах Вьетнама не только осваиваются новые участки, но и строятся шахты на участках, уже разрабатываемых открытым способом. Участки подземной разработки располагаются на значительных глубинах, а также в зонах расположения рек, озёр и различных поверхностных объектов (промышленных или жилых строений, а также затопленных угольных разрезов и др.). Одним из таких объектов является вскрываемое под затопленным карьером шахтное поле месторождения Нуйбео, расположенного в бассейне Куангнинь.

Общие разведанные запасы угля во Вьетнаме составляют около 6 млрд. тонн, при этом запасы угля бассейна Куангнинь достигают порядка 70 % от общих запасов республики; из них под охраняемыми объектами залегает порядка 500 млн. тонн. В том числе запасы, залегающие под карьерами, составляют около 27 % и рядом с карьерами – ~17 %. Общие запасы рассматриваемого месторождения Нуйбео – 70 млн. тонн, из них под угольным разрезом расположено 19,4 млн. тонн, а в зоне влияния открытых горных работ – дополнительно 17,6 млн. тонн.

Одним из основных факторов, осложняющих извлечение угля подземным способом в условиях, характерных для месторождений Вьетнама являются повышенные водопритоки в горные выработки, связанные с относительно небольшой глубиной залегания пластов от земной поверхности и значительным количеством осадков, выпадающих за короткий промежуток времени в течение сезона дождей (до 800 мм за несколько дней).

Таким образом, перед горнодобывающей промышленностью Вьетнама остро стоят вопросы выбора и разработки эффективных и безопасных технологических схем подземной отработ-

ки угольных пластов, позволяющих поддерживать необходимые темпы производства вне зависимости от климатических особенностей и при этом обеспечивать снижение потерь запасов в недрах и сохранность наземных сооружений и ландшафтов. Обоснование подобных технологических схем необходимо проводить с учетом закономерностей сдвижения и деформирования подрабатываемого массива горных пород.

Задача правильного выбора параметров такой технологии и систем разработки приобретает особую сложность при выемке угольных пластов с невыдержанными элементами залегания (углом падения и мощностью) под разрезами.

Исследованиями проблем разработки под защищаемыми объектами и процессов сдвижения горных пород в подрабатываемой толще занимались такие учёные как Акимов А.Г, Албо-ров З.Б, Бабушкин В.Д, Батугин С.А, Борисов А.А, Бошеня-тов Е.В, Ведяшкин А.С, Гвирцман Б.Я, Гусев В.Н, Зубов В.П., Казанин О.И., Ковалев О.В, Земисев В.Н, Иофис М.А, Кацнель-сон H.H, Мельникова И.Н, Петухов И.А, Предко А.Г, Рюмин А.Н, Стрельский Ф.П, Шмелев А.И., Дак Ф.М., Бе Н.Д. и другие исследователи.

Вместе с тем, опыт работы угольных шахт Вьетнама свидетельствует о том, что решение вопросов, связанных с созданием новых и совершенствованием известных ресурсосберегающих и безопасных технологий отработки угольных пластов под водными объектами при незначительных мощностях покрывающих пород в различных горно-геологических условиях, требует дальнейших исследований.

Цель работы. Обоснование безопасных параметров технологии отработки и систем разработки мощных и средней мощности наклонных угольных пластов при выемке запасов под обводненным карьером, позволяющих снизить отрицательное влияние шахтных вод на подземные горные работы в условиях месторождения Нуйбео.

Идея работы. Снижение опасности затопления горных выработок и потерь угля при разработке мощных и средней мощности наклонных пластов достигается за счет уменьшения высо-4

ты зоны развития водопроводящих трещин при частичной выемке (камерами или на неполную мощность), либо управлением во-допритоками в горные выработки при отработке свиты пластов на полную мощность.

Основные задачи исследований.

  1. Анализ и обобщение современного состояния и перспективы развития угольной промышленности Социалистической Республики Вьетнам, данных исследований смещений и деформаций горных пород под влиянием отработки запасов подземным способом и опыта подземной разработки угольных месторождений, расположенных под водными объектами.

  2. Изучение механизмов влияния параметров систем разработки наклонных пластов на высоту ЗВТ; обоснование параметров вскрытия и подготовки пластов в условиях ш. Нуйбео и коэффициентов извлечения при различных способах управления кровлей, обеспечивающих безопасную эксплуатацию предприятия.

  3. Разработка технологических схем отработки запасов рассматриваемого шахтного поля и обоснование их безопасных параметров и рациональной раскройки шахтного поля по всем шахтопластам с привязкой к рекомендуемым системам разработки.

  4. Выбор основных методов управления водопритоками в горные выработки, разработка рекомендации по выбору параметров технологических схем подземной разработки угольных запасов под карьером в условиях месторождения Нуйбео и прогнозная оценка эффективности добычи.

Научная новизна:

– установлены закономерности деформирования и разрушения пород подрабатываемых горных массивов при использовании технологических схем с выемкой угольных пластов на неполную мощность;

– установлены зависимости высоты зоны водопроводя-щих трещин от геологических условий месторождения Нуйбео и параметров предлагаемых систем разработки.

Основные защищаемые положения.

1. Основными факторами, определяющими выбор параметров систем подземной разработки угольных пластов на шахте

Нуйбео, являются климатические особенности региона, параметры подрабатываемого угольного разреза и распространение пластов.

  1. Снижение водопритоков при ведении очистных работ подземным способом в условиях месторождения Нуйбео достигается засыпкой угольного разреза с формированием стока, минимизирующего попадание поверхностных вод в зоны подработки.

  2. Для эффективной отработки запасов угля, законсервированных под угольным разрезом, должен осуществляться дифференцированный выбор технологических схем подземной разработки, учитывающий невыдержанность элементов залегания пластов в пределах шахтного поля и характеристики подрабатываемых толщ.

Методы исследований. Анализ и обобщение результатов предшествующих работ в области разработки угольных месторождений; анализ и обобщение практического опыта отработки месторождений, расположенных под водными объектами; теоретические исследования процессов деформирования и разрушения подрабатываемых горных массивов; аналитические исследования развития водопроводящих трещин при выемке угольных пластов с применением различных систем разработки.

Достоверность и обоснованность научных положений и результатов подтверждается значительным объемом проанализированной информации, корректностью использованных методов исследований, использованием известных проверенных данных и фактов по теме исследования и согласованностью результатов с опубликованными экспериментальными данными других исследователей по теме диссертации.

Практическая значимость работы.

– разработана методика расчета высоты зоны водопрово-дящих трещин и при использовании технологических схем отработки пологих угольных пластов с управлением кровлей полным обрушением;

– установлены пределы значения граничной кривизны в условия месторождения Нуйбео при отработке под карьером;

– разработана технология выемки наклонных угольных пластов в условиях месторождений Вьетнама, обеспечивающая

снижение эксплуатационных потерь полезного ископаемого и безопасность от прорыва воды.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: научных семинарах кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Национального минерально-сырьевого университета «Горный» (2012-2014 гг.); 64-м Международном Форуме горняков и металлургов на базе ТУ «Фрайбергская горная академия» (Германия, 2013 г), на научно-технических советах шахты Нуйбео.

Личный вклад автора. Сформулированы цель и задачи исследований; выбраны методики проведения исследований; проанализированы геологические и горнотехнологические условия отработки угольных пластов месторождения Нуйбео; сформулированы цель и задачи; проведены аналитические и натурные исследования, обобщены результаты исследований, сформулированы основные научные положения и выводы, подготовлены основные публикации по выполненной работе.

Основные результаты исследований изложены в трех печатных работах, две из которых опубликованы в журналах перечня ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа общим объёмом 127 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 80 источников, 2 приложений, включает 57 рисунков и 18 таблиц.

Анализ работ по тематике исследований

В настоящее время запасы угля, пригодные к добыче открытым способом, как отмечалось выше, существенно исчерпаны и через несколько лет, соответственно, необходимо будет более широко осуществлять подземную (шахтную) добычу угля. Районы подземной добычи могут располагаться на больших глубинах залегания угольных пластов, а также в зонах расположения рек, озёр и разных поверхностных объектов (промышленные и жилые здания, водные объекты, карьеры и другие). Одним из таких месторождений является месторождение Нуйбео.

Разработка под карьером, при наличии рыхлых вскрышных пород и воды, требует разработки новых технических решений для условий ведения подземных горных работ, в том числе и в связи с ростом горного давления в выработках. Возникает необходимость разработки мероприятий по борьбе с возможной опасностью прорывов воды в шахту и т.д.

По оценочным результатам, в месторождении Нуйбео сумма геологических запасов угля составляет 68 532 970 тонн, запасы угля под карьером – 19 394 000 тонн (28,30 %), а запасы угля в зоне влияния карьера – 17 655 000 тонн (25,69 %).

Месторождение Нуйбео считается ресурсно богатым угольным регионом. Плотность геологоразведочных работ до отметки - 300 м соответствует уровню подробной разведки. Многие районы, отвечающие условиям открытой добычи, отвечают уровню эксплуатационной разведки (они были детально изучены от отметки «-300» до отметки «-500» по нижнему пласту угля).

В настоящее время месторождение Нуйбео разрабатывается открытым способом с производственной мощностью 5 млн. тонн/год. Добыча реализуется в восточном крыле 14-ого пласта и в западном крыле 13-ого и 14-ого пластов. При этом открытую добычу на месторождении Нуйбео планируется закончить на отметке «-135» в 2015 году. В течение эксплуатации открытым способом вскрышные породы перемещаются во внутренние отвалы отвалообразователями до уров 17 ня «+15» (это отвечает естественному дренажному уровню). Объём водопритоков в карьер месторождения Нуйбео оценивается значением порядка 4 млн. м3/год [102].

Согласно проекту шахта вскрывается вертикальными стволами на двух горизонтах «-150 поверхность» и «-300 -150». Промышленные запасы шахтного поля составляют 51 101 003 тонн [50]. Производственная мощность шахты – 2,0 млн. тонн/год. Продолжительность отработки запасов месторождения – 34 года. Срок строительства составляет 4 года. Период с проектной добычей составляет 23 года. Заключительный семилетний период характеризуется постепенным снижением добычи вплоть до полной отработки запасов месторождения. В настоящее время на месторождении Нуйбео проводят вскрытие шахтного поля вертикальными столами.

До определенного времени исследования по обоснованию возможности подработки водных объектов (к таким объектам можно отнести карьер месторождения Нуйбео даже после его полной засыпки породой из отвалов) базировались, в основном, на опыте выемки угольных пластов под морями, руслами рек, водотоками, водоемами и затопленными выработками. В мировой практике имеется опыт подработки водных объектов различными системами разработки. Ниже приводятся основные данные об опыте подработки водных объектов [11, 12, 15].

В Англии производилась подземная отработка угля под Ирландским и Северным морями (Дурхем, Кумберленд, Нортумбленд, Шотландия) камерными системами разработки (с извлечением до 40%) и сплошной системой разработки с полной закладкой выработанного пространства, а также системами с обрушением пород кровли при глубинах свыше 250 м. В Кюстендилском бассейне (Болгария) производилась подработка довольно крупной реки Быстрица на глубине около 50 м выемкой пласта мощностью 5 м системами с обрушением пород кровли, представленных мягкими глинами.

В районах Кюсю, Хонсю и Хоккайдо (Япония) тонкие угольные пласты мощностью около 1 м, отрабатывались под морем камерно-столбовой системой разработки с извлечением не более 50 % и сплошной системой с полной закладкой выработанного пространства.

В Канаде (Новая Шотландия) тонкие и средней мощности угольные пласты (мощностью 1-2 м) разрабатывались под морем камерно-столбовой системой разработки (при извлечении 40-50 %) и сплошной системой разработки с закладкой выработанного пространства бутовыми полосами.

В Чехословакии (Остравско-Карвинский бассейн) глубина разработки угольных пластов мощностью до 1 м под обводненными горными породами принималась не менее 40 м и увеличивалась на 1 м на каждый дециметр увеличения мощности пласта свыше 1 м.

В Германии при ведении подземных горных работ под рекой Рейн (и ее заливаемой поймой) безопасная глубина разработки определялась с таким расчетом, чтобы деформации растяжения земной поверхности не превышали критических значений (610-3).

Довольно большой опыт подработки водных объектов также накоплен в странах СНГ [11, 38, 49, 70]. В Кузнецком бассейне производилась подработка следующих рек: Алчедат, Б. и М. Кандалеп, Б. Анжера, Иня, Кошелка, Красная, Черта, а также различных логов, ручьев, затопленных горных выработок системами с обрушением кровли. В Донецком бассейне разрабатывались угольные пласты системами с обрушением пород кровли под реками Каменка, М. Несветай, под балкой Таловая и затопленными горными выработками. В Кизеловском бассейне выполнялась подработка озера глубиной 10 м, рек Б. Гремячая и Виашер, а также различных ручьев. В Сучанском бассейне подработана река Тудагоу, на Ткварчельском месторождении – река Цви-Квара, в Печорском бассейне – река Воркута и небольшие ручьи.

Эмпирические зависимости величины водопритоков от различных параметров, установленные на основе опыта подработки водных объектов [11], представляют собой уравнения линий, разделяющих на графиках область рассмотренных случаев на две основные части: область с увеличением притока воды при подработке и область с неизменным притоком после подработки. Основным недостатком таких исследований (полученных зависимостей) является то, что безопасная глубина подработки водных объектов определяется с большим запасом и зависит, в том числе, от неучтенных факторов, влияние которых в рассмотренных случаях могло быть незначительным. Это приводит к оставлению значительных запасов угля в предохранительных целиках.

Определение высоты зоны водопроводящих трещин по граничной кривизне

Форма мульды и величины сдвижений и деформаций в самой мульде, в частности оседание , в значительной степени, зависят от размеров выработанного пространства. Чем больше площадь выемки, тем больше эти значения. Однако рост сдвижений и деформаций земной поверхности при увеличении площади выработанного пространства происходит только до определенного момента. Затем, несмотря на увеличение размеров выработанного пространства, роста сдвижения и деформаций не происходит. Эта стадия называется полной подработкой земной поверхности. Она возникает при таких размерах выработанного пространства, когда в мульде сдвижения максимальное оседание не увеличивается при дальнейшем росте длины (ширины) выработанного пространства – в мульде образуется плоское дно.

Коэффициентом подработанности земной поверхности называется отношение фактического размера выработанного пространства D к минимальному его размеру D0, при котором происходит полная подработка земной поверхности. Различают коэффициенты подработанности земной поверхности на разрезе вкрест простирания [17] где D1 и D2 – фактические размеры выработанного пространства на разрезах по простиранию и вкрест простирания пластов; 3 – угол полных сдвижений на разрезе по простиранию.

Минимальный размер, при котором происходит полная подработка D0, определяется следующим образом (рисунок 2.5): Определение минимального размера D0, при котором наступает полная подработка [17] В случае полной подработки n1 (n2) 1 (рисунок 2.6), при неполной n1 (n2) 1 (рисунок 2.7).

В мульде сдвижения различают зоны (рисунок 2.8): обрушения – часть мульды, где на земной поверхности происходит образование воронок, провалов, трещин и террас (за границу этой зоны условно принимают контур, ограниченный трещинами шириной не менее 25 см); трещин – где происходит разрыв сплошности земной поверхности и образуются трещины (за ее внешнюю границу принимают контур крайних хорошо различимых трещин); плавных сдвижений – где земная поверхность подверглась сдвижению без разрыва сплошности;

Наиболее важными сечениями мульды сдвижения являются главные сечения – вертикальные сечения по простиранию и вкрест простирания пластов, проходящие через точки с максимальным оседанием земной поверхности. Положение мульды сдвижения относительно выработанного пространства определяется с по 32 мощью граничных углов, углов сдвижения, угла максимального оседания и углов полных сдвижений (рисунки 2.8-2.11), которые строятся в главных сечениях мульды сдвижения, причем выработки имеют размеры Dx и D2 соответственно вкрест и по простиранию, а длина полумульд L\, L2 и L3 соответственно со стороны падения, восстания и простирания (рисунки 2.9-2.11).

Рассмотрим угловые параметры процесса сдвижения. Граничные углы р0, Роь Уо, 50 (рисунки 2.9-2.11) в коренных породах - это внешние относительно выработанного пространства углы на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения, образованные горизонтальными линиями и линиями, соединяющими границы выработанного пространства с граничными точками мульды сдвижения. Граничными точками мульды сдвижения считаются точки, за пределами которых со стороны неотработанной части пласта растяжения 8 и наклоны i не превышают 0,5-10" , а оседания Г = 15-=-20 мм.

Углы сдвижения р, рь у и 5 (рисунки 2.9-2.11) - внешние относительно выработанного пространства углы, образованные горизонтальными линиями и линиями, соединяющими границы выработанного пространства с точками мульды сдвижения, за пределами которых (в сторону неотработанных частей пласта) деформации не достигают значений, опасных для ответственных зданий. Опасными, или критическими, принято считать деформационные наклоны і = 4-10" ; кривизну земной поверхности к = 0,2-10 3 1/м; растяжения земной поверхности є = 2-10 3. Углы сдвижения откладывают следующим образом: Р - у нижней границы очистной выемки в породах кровли пласта; Pi - у нижней границы очистной выработки в породах почвы пласта в условиях крутого падения, когда имеет место сдвижение лежачего бока (рисунок 2.11); у- у верхней границы очистной выработки; 8 - от границы выработки по простиранию пласта. Углы Рої и Pi используют для обозначения сдвижения пород лежачего бока при крутом залегании пород и пласта, когда а ап, где а - угол наклона пласта и пород; ап - предельное значение угла наклона, при котором возникает сползание пород почвы пласта в выработанное очистное пространство (рисунок 2.11). Значения ап (ап - 56-=-70) зависят от строения и крепости пород (типа месторождения). Если а ап - сдвижения пород лежачего бока не будет; если а ап - произойдет сдвижение пород лежачего бока, в этом случае вместо углов у и у0 используют углы Рої и Рь

При незначительных глубинах горных работ, большой мощности вынимаемых пластов крутого залегания (или при разработке рудных месторождений) в мульде сдвижения образуются провалы, трещины. Границы этих нарушений оп 37 ределяются с помощью углов разрывов [З", [З/ , у" и 8". Углы разрывов, так же как и углы сдвижения, - внешние относительно выработанного пространства углы, образованные горизонтальными линиями и линиями, соединяющими границы очистной выработки на разрезах вкрест простирания ((Г, pi", у") и по простиранию (5") с последней трещиной на краях мульды сдвижения (рисунок 2.12). Углы разрывов используют для определения зон опасного влияния водных объектов, а также для оценки опасного влияния горных выработок на отдельные объекты (трамвайные пути, шоссейные дороги, ЛЭП). В наносах (третичных или четвертичных отложениях) различают граничные углы - фо и углы сдвижения ф (рисунок 2.13). В наносах углы разрывов такие же, как и в коренных породах, т.е. не существует углов разрыва в наносах ф".

Горногеологические и горнотехнические условия месторождения

Угленосная толща месторождения Нуйбео включает породы верхней зоны яруса Нори-Ретии толщи Хонгая (T3n-rhg). Промежуточная межтолща Хонгая (T3n-rhg2) является «подсистемой» угленосной толщи, представленной континентальным отложением в ней промышленных угольных пластов.

Указанная толща «периодически» представлена различными видами лито-типов пород, включая и угольные пласты. В частности она представлена алевролитами, аргиллитами, угольными пластами (могут содержаться песчаники и др. породы).

Отложения толщи Хонгая (T3n-2hg2) расположены почти на всех площадях месторождения. Породы толщи представлены конгломератами, алевролитами, песчаниками, аргиллитами и угольными пластами. Мощность толщи – около 800 м.

Для рассматриваемых площадей характерно наличие ряда специфических, например, тектонических и др. особенностей строения углесодержащей толщи пород.

В частности имеют место разрывные нарушения, рассматриваемые ниже. Нарушение «Хату» является самым большим нарушением, расположенным в 1500 метрах севернее от места разведки; характеризуется падением в юго-западном направлении (с углами 45 60).

Нарушение «Моплане» прослеживается севернее разведочного пункта и простирается от центра поля (по пласту 11) до юго-восточной его части (до ручья Хату); характеризуется падением северо-западного направления (с углами 40 60). Нарушение Моплане является границей открытой разработки на юге северо-западного участка месторождения Нуйбео.

Нарушение «FL» характеризуется поверхностью скольжения с залеганиями 350360 5560. Амплитуда сдвига горных пород и угольных пластов (для 2 крыльев) по поверхности скольжения составляет: от 400 до 700 м. Зона разрушения пока точно не определёна. Нарушение «FL» изучалось как траншеями, так и скважинами: H 5002B; Скв 83, 37, 49, 30, 81, 1760, 32, 1792. Нарушение «FL» делит месторождение на 2 блока. В северном блоке залегают угольные пласты больших мощностей: пл.14; пл.11 и пл.10. В южном блоке залегают угольные пласты небольших мощностей (на данное время они разведены недостаточно).

На рассматриваемых площадях имеет место и нарушение «FM». Нарушение «FM» находится в южной части и ориентировано параллельно нарушению «L», пересекая его на западе (разрез TXII). Нарушение «FM» имеет поверхность скольжения с залеганием: 35010 5565. Перемещения горных пород и угольных пластов (на 2ух крыльях) по поверхности скольжения составляют: 34 100м. Нарушение «FL» исследовалось как траншеями и так скважинами: Скв 30, 81, 1805, B120.

Для рассматриваемых площадей месторождения характерно и наличие складчатых структур. Так, синклиналь «Хату» является самой большой синклиналью на участке, в котором залегает мощный пласт номер 14, разрабатываемый открытым способом. Пл.14 отработан в 2011 2012 гг. до отметки -135м. Ось синклинали постепенно погружается в северном направлении. Два её крыла имеют углы падения около 20-30.

Антиклиналь 158 имеет ось, ориентированную в направлении север-юг. Данная ось является границей подземной разработки между месторождениями Нуйбео и Халам. На востоке антиклинали 158 ведётся разработка пластов 11 и 13 открытым способом до проектной отметки -135м. Заканчивается разработка данного участка в 2015 году. Характеристика угольных пластов Месторождение Нуйбео в контуре разработки имеет 7 пластов: 13, 11, 10, 9, 7, 6, 5. В том числе 6 пластов имеют промышленное значение: (13, 11, 10, 9, 7, 6). Пять пластов разрабатывают подземным способом: 11, 10, 9, 7, 6. Характеристика пластов приведена в таблице 3.3. Таблица 3.3 – Струтура и мощность угольных пластов

Инженерно геологическая характеристика осадочных пород: Породами рассматриваемой толщи являются: конгломерат, гравелит, алевролит, песчаник, аргиллит и уголь. Конгломераты и гравелиты занимают около 19 % в общей мощности данной геологической толще и имеют цвет от бело-серого до серого. Песчаник занимает 25 % в общей геологической толще почти на всей площадке месторождения; представлен крупнозернистыми и мелкозернистыми песчаниками; имеют цвет от бело-серого до тёмно-серого. Эта подтолща имеет как блочное строение, так и слоистое (средней и большой мощности). Алевролит занимает 33 % в общей геологической толще; имеет цвет от серого до темно-серого; залегает почти на всей площадке месторождения. Глина занимает 9 % в общей геологической толще; имеет тёмно-серый цвет. Аргиллит занимает 1 % от в общей геологической толще.

Поскольку данная местность характеризует достаточными «склонами», то большое количество вод быстро стекает с её площади. На рассматриваемой территории объем стока в среднем в дождевой сезон составляет 469 800 м3/час.

Оценка полноты извлечения запасов для различных технологических схем

Применение технологий разработки с управлением кровлей в очистных забоях полным обрушением не могут быть использованы под водными объектами на глубинах, которые меньшее чем безопасная глубина или высота зоны водопро-водящих трещин (ЗВТ). Чем больше она, тем больше потери. Значения ЗВТ, обычно принимают в 15-50 раз больше вынимаемой мощности угольного пласта, что зависит от содержания алевролитов и аргиллитов в долях от подрабатываемой толщи.

Оставление предохранительных угольных целиков, обусловливает наличие больших потерь угля, особенно в условиях мощных пластов. Следует также отметить, что практический опыт применения технологий разработки с управлением кровлей закладкой выработанного пространства, реализуемый с 2009 гг. на месторождении Мао Хе Вьетнама показал, что и в этом случае прибыль отсутсвовала.

Основными отличительными особенностями рассматриваемого шахтного поля является значительное изменение мощности разрабатываемой свиты пластов (с градиентом 4080 % на 50 м), сложная гипсометрия и наличие значительных зон выклинивания некоторых пластов. Разработка свиты пластов накладывает свои значительные ограничения-требования (безопасность, извлечение-потери, опорное давление, эффект «накопления кривизны» и т.д.) как в технологии отработки пластов, так и особенности взаимовлияния и порядка отработки пластов. Данные особенности будут рассмотрены ниже. В начале оценим безопасные параметры отработки одиночного пласта.

Результат определения высоты ЗВТ показал, что Нт больше чем расстояние Н (рисунок 3.2). Для обеспечения безопасности при разработке пласта «10» необходимо применять выемку на не полную мощность пласта (mн). Максимальная вынимаемая мощность в этом случае определённа зависимостью (3.3) и составит 2,4 метра, а с учетом коэффициента запаса – 1,7 м. Так, для обеспечения безопасности при разработке запасов угля под карьером в условиях месторождения Нуй-бео возможно применить выемку на неполную мощность.

Таким образом, при отработке пласта «10» на мощность 1,7 м могут быть обеспечены безопасные условия эксплуатации предприятия по фактору «катастрофических водопритоков», но при этом отработка всех нижезалегающих пластов не позволит обеспечить безопасную эксплуатацую предприятия, поскольку при отработке свиты пластов кривизна (на границе рассматриваемого характерного слоя) оценивается как сумма влияний от отработки каждого из разрабатываемых пластов (зависимость 2.20). Поэтому при «накоплении» граничной кривизны при отработке верхнего пласта отработка нижележащих пластов не безопасна. В связи с этим извлечение в пределах свиты составит около 10 % (1,7 м из 16-20 м суммарной средней мощности залегающих пластов). В зонах максимальной мощности залегающих пластов (до 87,5 м) извлечение не превысит 5 %.

В связи с вышеизложенным в рассматриваемых условиях отработка пласта «10» является нецелесообразной. Из графика (рис. 3.3) видно, что для всех остальных пластов безопасная отрабатываемая мощность составляет от 5 до 25 м.

Таким образом, при отработке пластов 9, 7, 6 извлечение свиты пластов в зоне под дном угольного карьера составит порядка 60-80 % (в зависимости от мощности пласта «10»).

При использовании камерных систем разработки извлечение для рассматриваемых глубинах составляет от 30 до 70 %. При этом для оценки вынимаемой мощности пласта используется понятие эффективной вынимаемой мощности (произведение вынимаемой мощности на коэффициент извлечения). Для таких систем разработки (камерных и камерно-столбовых) с поддержанием кровли на целиках высота зоны распространения водопроводящих трещин в два раза меньше чем для такой же вынимаемой мощности (в сопоставлении с эффективной вынимаемой мощностью камерной системы разработки). Таким образом, в рассматриваемых условиях отработка пласта «10» камерными системами разработки под дном угольного карьера позволит извлечь порядка 50 % данного пласта, а отработка всех нижележащих пластов будет не безопасной. Отработка же нижележащих пластов камерными системами разработки не целесообразна, поскольку они могут быть безопасно отработаны столбовыми системами разработки с полным обрушением пород кровли при условии оставления целика по пласту «10».

В рассматриваемых условиях основным источником водопритоков в горные выработки являются осадки, которые в условиях южного Въетнама являются сезонными и отличаются более чем на порядок в сухой и дождливый сезоны. Отработанный карьер является техногенным водоёмом который будет аккумулировать дождевые воды. При среднегодовом уровне осадков в рассматриваемом районе порядка 1,5-2,2 м объем аккумулирования в карьере будет составлять до 600 тыс. м3 в год. Таким образом, при наличии гидрогеологической связи между дном карьера и горными выработками объем воды попадающей в горные выработки составляет порядка 5-10 млн. м3. Скорость фильтрации (или водопритоки) будет весьма существенной и средствами водоотлива откачку воды необходимо будет производить десятки лет (при наличии 10 водных ставов диаметром по 200 мм). Поэтому необходимо обеспечить гарантированное отсутствие гидрогеологической связи между горными выработками и дном карьера либо отсутствие воды в карьере. Последнее возможно обеспечить при сохранении действующего водоотлива в карьере суммарной производительностью до 40 000 м3/сутки. При такой производительности максимальный суточный водоприток можно откачать в течении 2-5 суток. При снижении производительности водоотлива до 5 000 м3/сутки максимальный суточный водоприток в карьер можно откачать в течение 8 суток, а среднегодовой водоприток необходимо будет откачивать 100-120 дней. Таким образом водоприток дождевого сезона будет откачиваться в течение этого сезона.