Шахтинский углепромышленный район

Все шахты Шахтинского района расположены в пределах Грушевской части Несветаевско-Шахтинской синклинали, переходящей к востоку в Новозолотовскую и Висловскую. С севера границей района является Сулино-Константиновский надвиг, с запада примыкает Несветаевский район, граница с которым проходит но речке Аюта; с юга район ограничен Персиановским надвигом.

Шахтинский, в прошлом Грушевский, геологический район является старейшим углепромышленным районом Восточной части Донецкого бассейна. Из-за отсутствия покровных отложений по балкам бассейна речки Грушевки каменноугольные отложения, содержащие угольные пласты выходят на дневную поверхность. Это обстоятельство на ранней стадии развития района способствовало закладке здесь мелких шахт без разведки.

В районе разведочными и эксплуатационными работами в свитах среднего карбона С₃²-С₂⁷ > установлено до 15 угольных пластов: k₂^н, k₂^1н, k₂^в, k₄^в, k₄², k₅^в, k₅¹, k₅^1н, k₅^1в, k₇, m₈¹, i₂¹, i₃^н, i₃^в, которые разрабатываются действующими шахтами. Угольные пласты рабочей мощности приурочены к среднему отделу каменноугольных отложений и располагаются в геологической структуре в интервале 900—1000 м между угольными пластами k₇ и i₂¹.

С 1989 года начата разработка пласта m₈¹, относящегося к свите С₂⁷ и залегающего выше пласта k₁ новой шахтой «Садкинской».

Расстояние между соседними пластами в районе изменяется в пределах от 18 до 360 м, достигая максимума между пластами k₂^н Коминтеиновским и i₃^в Степановским. Мощность угольных пластов достигает 2 м. Наибольшие мощности имели пласты k₅ Власовский (до 2,2 м) k₂ Несветаевский (до 1,8 м). По падению эти пласты расщеплялись на два самостоятельных пласта. Строение пластов при малой мощности (0,5-0,8) простое, а при увеличении ее становится сложным за счет прослоев углистого и глинистого сланца. Углы падения пластов изменяются в пределах от 2° в средней части Грушевской синклинали до 50° на ее крыльях, простирание пород в крыльях синклинали близко к направлению с северо-запада на юго-восток и наоборот. В поперечном направлении Грушевская синклиналь пересечена надвигами и сбросами. С запада на восток тектонические нарушения располагаются в следующем порядке: Аютинский надвиг с амплитудой 30 м; Неждановские надвиги с амплитудами 5-25 м; Грушевский сброс с амплитудой 100 м и на продолжении — Комсомольский сброс с амплитудой 13 м; Октябрьский сброс с амплитудой 20 м и на его продолжении — Артемовский надвиг с амплитудой 20 м и Восточный Бессергеновский с амплитудой 150 м. Залегание угольных пластов осложнено также сбросами и надвигами небольшой амплитуды, а в пласте k₅^н встречаются полосы размывов, имеющие направление с юго-запада на северо-восток, пересекающие шахтные поля на большом протяжении.

Все разрабатываемые пласты представлены антрацитами с теплотой сгорания обогащенного товарного топлива от 25000 до 30000 кДж/кг (5700-7160 ккал/кг). Зольность угольных пластов не постоянна, колеблется от б до 10 % и зависит от строения пласта и включений в угольной массе. Сернистость угля изменяется от 1 до б %. В кровлях угольных пластов залегают преимущественно глинистые сланцы, реже — песчанистые сланцы и еще реже — песчаники (пласт k₅²) и известняки (k₂). В почве пластов обычно залегают песчанистые сланцы или песчаники.

Все рабочие пласты Шахтинского района являются неопасными по метану и не склонны к самовозгоранию. Газообильность шахт по углекислому газу составляет не более 5 м³/т добычи. Пласт i₃^н склонен к горным уларам и в пределах поля шахты «Южная» ниже горизонта 500 м отнесен к опасному, а в полях шахт «Майская» и «Аютинская» — к угрожаемому по горным ударам.

Водоносными горизонтами в каменноугольных отложениях обычно служат пласты песчаников и известняков, в трещинах которых накапливается вода. Притоки воды в горные выработки шахт составляют от 50 до 350 м³/ч.
Поверхность каменноугольных отложений покрыта более молодыми рыхлыми отложениями мощностью 10-100 м, которые увеличиваются в восточном направлении.
Покровные отложения представлены суглинками мощностью до 15 м, краснобурыми глинами — до 33 м, известняками-ракушечниками — 12 м, опоновидными глинами — 12 м и песками — до 15 м. Пески и известняки-ракушечники обводнены. Обводненные пески обладают свойствами плывунов.

Промышленные запасы действующих шахт на 1.01.1995 г. составляли 309 млн т. Действовавший на это время шахтный фонд Шахтинского района состоит из 12 шахт общей мощностью 8.3 млн т в год (в 1994 г. было добыто 7,73 млн т) В шахтном фонде две шахты сданы в эксплуатацию до 1917 года (им. Октябрьской революции, им. Артема), две шахты построены в 20 — 30-е годы и семь шахт — в послевоенное время.

Размеры шахтных полей по простиранию 6,6 — 13 км, по падению — 2 −5.5 км, преобладающие 3 — 4,5 км. Шахтные поля — двукрылые, однако из-за неоднократных прирезок шахтных полей за счет соседних участков в процессе эксплуатации все шахтные поля имеют неправильные формы, несимметричные относительно места заложения главных стволов. Поскольку в настоящее время (1995) отрабатываются в основном нижележащие участки синклинальных крыльев, углы падения пластов на действующих горизонтах находятся в основном в пределах 3-20 град. Только на восточном крыле шахты «Мирная» шахтоуправления «Мирное» угол падения достигает 45°.

Поля семи шахт вскрыты вертикальными стволами трех — наклонными. При вскрытии вертикальными стволами на момент ввода шахты в эксплуатацию расположение их по отношению к шахтным нолям было центрально-сдвоенным. Однако по мере отработки запасов производились прирезки шахтных полей по отдельным пластам из соседних участков, и шахтные поля приобретали неправильные формы, несимметричные относительно главных стволов. Кроме того, на ряде шахт была проведена реконструкция, при которой проходились новые шахтные стволы и строились поверхностные сооружения в местах оптимального расположения применительно к конкретным схемам развития горных работ. В основном эти стволы играют роль вентиляционных, оборудованы вспомогательными подъемами. На шахте «Майская» в процессе реконструкции был пройден скиповой ствол диаметром 6 м на нижележащей горизонт (- 498) на расстоянии 1100 м на север от основной промплощадки, оборудованный двумя угольными скипами емкостью по 20 т и одним породным на 12 т). Этот ствол после реконструкции стал основным по выдаче угля и породы.

На шахте им. Октябрьской революции новые стволы — главный и вспомогательный — были пройдены для вскрытия угольных пластов в новом крыле шахты размером 2,6x3,0 км, которое было присоединено к основной части шахтного поля за полосой некондиционного угля с северо-западной стороны. Новая промплощадка со скиповым и клетевым подъемами расположена на расстоянии 3,9 км от старой. Резко несимметрично по отношению к главным стволам также шахтное поле шахты «Юбилейная». Размеры крыльев по простиранию здесь составляют 7,3 и 2,7 км, размеры полей по восстанию и падению — 0,7 и 2,0 км.

Существенно отличается от традиционных схема вскрытия шахтного поля шахты «Аютинская». Вскрытие здесь осуществлено главным и вспомогательным наклонными стволами, пройденными диагонально к линии падения, что обеспечило уменьшение угла наклона этих выработок к горизонту до 17°. Наклонные стволы длиной 1800 м пройдены по нижележащему пласту i₂^1в с поверхности до горизонта 340 м. Главный ствол сечением в свету 6,2×2,4 м оборудован двумя конвейерами КРУ-350 и КРУ-260 для выдачи угля и породы и наклонным одноконцевым подъемом для обслуживания и ремонта конвейерных линий. Вспомогательный ствол сечением 4,45×2,4 м оборудован одноконцевым подъемом для спуска и подъема людей в вагонетках ВЛ30/10.
Для обеспечения нормальной вентиляции в центральной части шахтного поля пройден вертикальный вентиляционный ствол диаметром 5 м, оборудованный двухклетевым подъемом с клетями под вагонетки грузоподъемностью 4 т.

На всех шахтах района шахтопласты подготавливаются и отрабатываются самостоятельно последовательно или одновременно с необходимым опережением работ по вышерасположенному пласту. Практически на всех шахтах в настоящее время применяется панельный способ подготовки. Лишь в шахтоуправлении «Мирное» схема подготовки может быть отнесена к этажной в варианте «лава-этаж». При этом в разное время в конкретных схемах развития горных работ на этих шахтах имели место случаи одновременной отработки в одном этаже двух или трех лав. Преимущественное применение панельных схем подготовки на шахтах района объясняется двумя основными причинами:

• в современной стадии эксплуатации отработка шахтных полей ведется на участках, близких к мульдовой части Грушевско-Несветаевской синклинали, с углами падения пластов до 15-16°,
• шахты имеют сравнительно высокую производственную мощность, за исключением шахты им. Артема, дорабатывающей промышленные запасы; среднесуточная производительность остальных восьми шахт составляла в

1994 году 2396 т.

Размеры одного крыла панелей (длины столбов) в направлении отработки принимаются от 1000 до 1500 м. Размеры панелей но падению, определяют расстояния между основными горизонтами, где располагаются коренные штреки, находятся в пределах от 1000 до 2800 м Панели отрабатываются, как правило, двумя лавами-ярусами (по одной в каждом крыле). Коренные (главные) штреки, откаточные и вентиляционные проводятся сечением в свету 11-13 м2 трапециевидной или арочной формы узким забоем но пласту угля. Охрана их производится целиками угля шириной 30-40 м.

Панельные уклоны и ходки проводятся также по пласту сечением 8.0-11 м2 И охраняются 30-метровыми целиками с каждой стороны. В нижних полях шахт «Глубокая» и «Майская» была произведена подготовка выемочных участков для отработки лавами по восстанию с расположением основных подготовительных выработок, характерным для погоризонтного способа подготовки.

В условиях Шахтинского района проведение выработок осуществляется исключительно буровзрывным способом. Механизация бурения шпуров осуществляется буровыми установками БУЭ-1, БУЭ-1М, БУ-1Б. Для механизации погрузки взорванной массы применяются погрузочные машины 1ПНБ-2, 2ПНБ-2, 1ППН-5, ПНБ-ЗД. а также буропогрузочные машины 1ПНБ-2Б, 2ПНБ-2Б.

Из систем разработки преобладает столбовая (79,5 % очистных забоев). На каждой шахте в эксплуатации находится примерно 4.8 действующих очистных забоев. Наиболее распространенным вариантом столбовой системы разработки является лава-ярус с отработкой по простиранию. На шахтах «Южная», «Глубокая», «Майская» связи с выполаживанием пластов в последние годы стала применяться система разработки столбами по восстанию-падению с отработкой их преимущественно по восстанию. Подготовка выемочных столбов производится штреками или ходками сечением от 8 до 12 м².

Подготовительные выработки крепятся в основном металлической рамной крепью, причем большее распространение получила крепь трапециевидной формы, в том числе в сочетании с железобетонными стойками. В последние годы расширяется применение анкерной крепи, как в качестве самостоятельной, так и в сочетании с рамной металлической или деревянной. Деревянная крепь применяется при перекреплен и и повторно используемых ярусных штреков и по объему составляет от б до 50 % годового объема реконструируемых выработок. Относительная протяженность закрепленных деревом поддерживаемых выработок на отдельных шахтах доходит до 25 %.

Источник

Угольная промышленность Дона. М: Издательство Московского Государственного Горного Университета, 1995