Проблемы использования освоенных запасов в условиях структурной перестройки шахтного фонда

М Г Г У 

МОСКОВСКИЙ 
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

i 

РЕДАКЦИОННЫЙ 
С О В Е Т 

Jl 

Иредседател 
ь 

Л.А. 
ПУЧКОВ 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 

Члены 
редсовета 

И.В.ДЕМЕНТЬЕВ 

A. П. 
ДМИТРИЕВ 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 

В. И. 
ОСИПОВ 

D.M. 
СОКОЛОВ 

КН. 
ТРУБЕЦКОЙ 

В. В. 
ХРОНИН 

B. А. 
ЧАНТУРИЯ 

Е.И. 
ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

президент 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
МАИ 
ВШ 

академик 
РАН 

профессор 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

А.Г. Саламатин 

ПРОБЛЕМЫ 
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 
ОСВОЕННЫХ 
ЗАПАСОВ 
В УСЛОВИЯХ 
СТРУКТУРНОЙ 
ПЕРЕСТРОЙКИ 
ШАХТНОГО 
ФОНДА 

Под редакцией 
д-ра техн. 
наук, 
проф. А.С. 
Малкина 

Издание 
2-е, 
стереотипное 

МОСКВА 
ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
2007 

УДК 622.272.013.364 
ББК 33.31 
С 16 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253-03», утвержденным Главным государственным 
санитарным врачом 
России 30 марта 2003 г. 

Саламатин А.Г. 

С 16 
Проблемы использования освоенных запасов в условиях 
структурной перестройки шахтного фонда. — 2-е изд., стер. — 
М: Издательство Московского государственного горного университета, 2007. —142 с. 

ISBN 978-5-7418-0100-5 

Изложены обобщений опыт и оригинальные разработки автора по созданию работоспособных технологий извлечения угольных запасов, оставленных в виде потерь в подкровельных слоях при разработке мощных пластов, и потерь в охранных и предохран11те;гьных целиках. Дана методика 
интегральной оценки технологичности разработки подобных запасов. Описаны условия эффективного применения технологических схем повторной 
отработки рабочих горизонтов с ранее оставленными запасами угля. 

Для инженерно-технических работников угольной промышленности. 

УДК 622.272.013.364 
ББК 33.31 

ISBN 978-5-7418-0100-5 
© А.Г. Саламатин, 1995, 2007 
© Издательство МГГУ, 1995,2007 
© Дизайн книги. Издательство 
МГГУ, 1995, 2007 

I СОДЕРЖАНИЕ 

Введение 
7 

Глава 1 ПРОБЛЕМА полноты ВЫЕМКИ УГОЛЬНЫХ 

ЗАПАСОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ 
ПЛАСТОВ 

1.1. Геологическая характеристика мощных угольных пластов 
11 

1.2. Анализ технологии и параметры разработки 
мощных угольных пластов 
26 

1.3. Систематизация оставляемых угольных запасов 

с позиции их повторной отработки 
36 

Выводы 
46 

Глава 2 ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ 
УСЛОВИЙ 

ПОВТОРНОЙ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ 
УГОЛЬНЫХ 

ПЛАСТОВ 

2.1. Многокритериальная оценка условий залегания 
оставленных запасов 
48 

2.2. Состояние повторной разработки мощных пластов 
-. 
53 

Выводы 
56 

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ 
и РАЗРАБОТКА 
ТЕХНОЛОГИИ 

ПОВТОРНОЙ ВЫЕМКИ ПЛАСТА К\ г «ВЕРХНЯЯ 
МАРИАННА» 

3.1. Аналитические исследования 
59 

3.2. Шахтные исследования в очистных забоях при 
повторной выемке пласта 
64 

3.3. Шахтные исследования процессов смещения боковых пород в выемочных выработках 
74 

5 

СОДЕРЖАНИЕ 

3.4. Технологические схемы выемки запасов из потерь по площади и по мощности 
80 

Выводы 
83 

Глава 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ 
ВЫЕМКИ 

ОКОЛОШТРЕКОВЫХ 
И околоствольных 
ЦЕЛИКОВ, ОСТАВЛЕННЫХ НА МОЩНЫХ 
ПЛАСТАХ 

4.1. Анализ опыта выемки целиков 
85 

4.2. Горно-геологические условия разработки околоштрековых целиков на шахте им. Кузембаева. 94 

4.3. Расчетные технико-экономические показатели 

при выемке комплексами 2УКП и КМВ-130 
96 

4.4. Технологическая схема отработки целиков переменной мощности с выпуском угля из.подкровельной толщи 
100 

Выводы 
107 

Глава 5 ОБОСНОВАНИЕ 
СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ 

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ 
И 
ЭФФЕКТИВНОСТИ 
ПОВТОРНОЙ ВЫЕМКИ ЗАПАСОВ УГЛЯ ИЗ ПОТЕРЬ 

5.1. Общие положения 
109 

5.2. Определение целесообразности повторной отработки подкровельной толщи 
112 

5.3. Экономическая целесообразность выемки предохранительных и охранных целиков 
117 

Выводы 
134 

Список литературы 
136 

6 

I ВВЕДЕНИЕ 

Т
опливно-энергетический комплекс продолжает играть 
ключевую роль в развитии экономики страны. Снижение конкурентной способности угольной отрасли промышленности привело к болезненным процессам в 
угледобывающих регионах. Необходима смена акцентов в 
структуре шахтного фонда, в политике инвестиций. Трудно рассчитывать на частные инвестиции в угольной промышленности, а государственных финансовых средств не 
хватает. В условиях острейшего дефицита как финансовых, так и материальных средств необходима точкая и 
объективная экспертиза состояния шахтного фонда, выявление перспективных шахт, определение наиболее э ф фективных, не капиталоемких направлений развития 
горных работ на шахтах. Подкупает простая по замыслу 
идея: добиваться более полного извлечения запасов угля 
на шахтах технологически передовых, прогрессивных, 
технически оснащенных, экономически стабильных. 

Такие шахты чаще всего отрабатывают запасы, отличающиеся достаточной технологичностью условий, повышение полноты выемки угля не требует значительных 
затрат. 

Создание прогрессивных технологических схем подземной разработки угольных пластов, в том числе нетрадиционных, внедрение современных высокоэффективных 
средств комплексной механизации очистных работ позволяют в настоящее время успешно решать задачу сокращения потерь угля. 

Следует признать, что техника и технология угледобычи, применяемые до середины 60-х годов, как правило, 
обусловливали большие потери по площади и по мощности. Особенно велики были потери при разработке мощных пластов. 

7 

ВВЕДЕНИЕ 

Так, в Кузнецком и Карагандинском* угольных бассейнах в этот период потери угля при разработке мощных 
пластов из-за несовершенства технологии доходили до 

Запасы угля, состоящие из потерь по мощности и по 
площади, сосредоточены, в основном, на полях отработанных и ныне действующих шахт Промышленного и Саранского участков Карагандинского бассейна и составляют 
около 150-200 млн. т. 

Современные технологические схемы и средства 
комплексной механизации позволяют поставить вопрос о 
возможности и целесообразности отработки запасов, заключенных в потерях, оставленных при первичной отработке мощных пластов. 

В настоящее время на Промышленном и Саранском 
участках мощные пласты, доля которых в общей добыче 
составляла ранее более 40%, уже дорабатываются. Для 
сохранения объема добычи на необходимом уровне при
г а н д и н с к о й свиты, что в ы з ы в а е т 
н е о б х о д и м о с т ь 
значительного увеличения объема горнокапиталъных работ, увеличения глубины разработки. Кроме того, пласты 
нижней группы имеют меньшую мощность, повышенную 
зольность, угли, как правило, энергетические. 

Вовлечение в разработку запасов угля, отнесенных в 
потери по площади по мощности на мощных пластах в 
пределах полей действующих и отработанных шахт, позволит без значительных капитальных затрат продлить 
сроки службы шахт, увеличить объем добычи углей, пригодных для коксования. 

Большая часть исследований и испытаний автора выполнялась на шахтах 

40-50%. 

ходится вводить в отраб( 

Карагандинского бассейна. 

8 

ВВЕДЕНИЕ 

В связи с вышеизложенным, изыскание и внедрение 
рациональных технологических схем выемки запасов угля, оставленных при первичной отработке мощных пластов, 
п р е д с т а в л я е т 
а к т у а л ь н у ю 
з а д а ч у 
д л я 
Карагандинского бассейна, Кузнецкого и Печорского бассейнов. Идея заключается в увеличении ресурсов коксующихся углей за счет вовлечения в отработку запасов 
угля, оставленных в виде потерь по мощности и по площади при первичной выемке мощных пластов, используя при 
этом особенности геомеханики массива и закономерностей проявления горного давления. Разработка и внедрение рациональных комплексно 
механизированных 
технологий повторной отработки мощных пологих угольных пластов, обеспечивающих безопасное извлечение запасов, отнесенных ранее к потерям, связана с решением 
сложных технологических задач. И тем не менее в условиях структурной перестройки шахтного фонда возрастает ценность запасов угля, ранее отнесенных к потерям. 
Эти запасы настолько значительны, а условия их отработки настолько технологичны, что коренной пересмотр отношения к ним, перевод их в запасы извлекаемые стали 
бесспорными. Если произвести интегральную оценку технологичности запасов в оставленных целиках и надкровельных слоях мощных пластов, можно объективно 
заключить степень эффективности их отработки. 

Как правило состояние напряженно-деформированного массива горных пород после первичной отработки 
мощных пластов характеризуется параметрами, позволяющими последующую отработку потерь в надкровельном 
слое, в охранных и предохранительных целиках. 

К тому же для экономичной отработки запасов угля, 
отнесенных ранее в потери, практика располагает достаточным разнообразием технологических решений и техн и ч е с к и х 
средств, 
в к л ю ч а я 
с х е м ы 
п о д г о т о в к и 
оставленных ранее запасов в обрушенных пачках и цели
9 

ВВЕДЕНИЕ 

ках, а также конструктивно новые виды механизированных крепей. 

Так в последние годы удалось разработать технологические схемы подготовки и отработки шести выемочных 
участков на поле шахты им. Кузембаева, на которых производилась повторная выемка пласта «Верхняя Марианна». Извлекались запасы, оставленные при первичной 
отработке пласта в 1950-1965 гг. в подкровельной и надпочвенной пачках и межслоевой толще. За 3,5 года работы 
добыто 1301000 т, что позволило продлить срок службы 
шахты и отсрочить капитальные работы, связанные с подготовкой нового горизонта. Получен экономический э ф фект в размере 1040 млн. рублей. 

10 

Глава 1 
ПРОБЛЕМА ПОЛНОТЫ ВЫЕМКИ УГОЛЬНЫХ 
ЗАПАСОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ 
ПЛАСТОВ 

1.1. Геологическая характеристика мощных 
угольных пластов 

В
угленосную толщу Карагандинского бассейна входит 
9 свит, из них являются продуктивными и разрабатываются четыре свиты: Ашлярикская, Карагандинская, Долинская, Тентекская. Мощные пласты имеются в двух 
свитах: Карагандинской и Долинской. В Карагандинскую 
свиту входят пласты Кп - «Верхняя Марианна» и Кю «Феликс»; в Долинскую - Дб - «Кассинский». Территориально бассейн делится на три добывающих рейона: Караг а н д и н с к и й , Ч у р у б а й - Н у р и н с к и й и Т е н т е к с к и й . 
Карагандинский район, в свою очередь, делится на Промышленный и Саранский участки [2]. 

Карагандинская свита является основной продуктивной свитой угленосных отложений на Промышленном и 
Саранском участках бассейна. Она сложена разнозернистыми песчаниками, гравелитами, .алевролитами, аргиллитами, часто включающими маломощные прослойки, и 
линза карбонатных пород, а также пласты и прослойки 
углей. Чередование слоев пород в различных частях свиты 
неодинаковое. Для нижней части характерно переслаивание темно-серых аргиллитов и алевролитов с прослоями 
песчаников незначительной мощности. В средней части 
свиты наблюдается резкое преобладание песчаников, переславивающихся алевролитами и аргиллитами. Верхняя 
часть разреза свиты выделяется частым переслаиванием 
аргиллитов, алевролитов и мелкозернистых песчаников. 

К средней части карагандинской свиты относится 
часть разреза, соответствующая интервалу от кровли 

11 

ГЛАВА 1 

угольного пласта К5 до почвы пласта К15. Именно в этой 
части свиты залегает мощный пласт К12, являющийся объектом исследования настоящей работы. В средней части 
свиты заключено девять угольных пластов и ряд их спутников. Наиболее мощными (1,5...8,5 м) и выдержанными 
являются пласты К7, Кю, К12, К13, Км [3, 4]. 

Среднюю часть Карагандинского бассейна между 
Алабасской антиклиналью на западе и Майкудукским поднятием на востоке (Промышленный и Саранский участки) 
занимает основная структура бассейна - Карагандинская 
синклиналь. Протяженность синклинали с юго-запада на 
северо-восток 35 км при ширине в среднем 25 км. Синклиналь имеет пологое северо-западное крыло и крутое 
южное, юго-западное и юго-восточное. В связи с этим ось 
структуры, имеющая северо-восточное направление, находится значительно ближе к южному крылу. Крутые 
крылья на глубине 1000 м резко выполаживаются, вследствие чего на значительной части описываемой структуры 
залегание породы пологое. 

Северо-западное крыло синклинали, где сосредоточено большое количество действующих и ликвидированных шахт Промышленного и Саранского участков, 
характеризуется простым строением и выдержанным простиранием. Углы падения пород в западной части крыла 
редко превышают 20°, а в восточной составляют 6... 10°. 
Залегание пород средней части карагандинской свиты 
(пласты Кб-Ku) осложнено мелкой вторичной складчатостью, более интенсивное проявление которой имеет место 
на Саранском участке. 

Юго-западное крыло синклинали, прилегающее к 
Алабасскому поднятию, сопрягается с северо-западным и 
южным крыльями карагандинской синклинали почти под 
прямым углом. Разрывные нарушения на северо-западном крыле синклинали (взброс № 5, взброс № 14, взброс 
№ 7 и др.) представлены согласными взбросами с ампли
12