Горно-геологические условия эксплуатации

Разрез "Павловский-2", характеризуется слабосцементированными, обводненными и слабо трещиноватыми породами. Исключение составляют угольные пласты, прочностные свойства которых значительно выше.

В таблице 1 приведено содержание литотипов в разрезе (сверху – вниз).

Таблица 1 «Содержание литотипов в разрезе (сверху – вниз)»

По трудности экскавации все породы угленосной толщи относятся ко II группе в осенне-летний период и к III группе в зимний период. По трудности разработки: глины четвертичные и песчано-галечниковые отложения суйфунской свиты относятся к I группе; породы угленосной толщи, угольные пласты и породы фундамента ко II группе. Таким образом, в осенне-летний период вскрышные и выемочные работы проводятся без предварительного рыхления углевмещающих пород и большей части углей. Выемка мерзлых пород и углей в зимний период требует частичного рыхления (БВР) или же применения экскаваторов повышенного усилия резания (сопротивление пород и углей резанию находится в пределах: для пород 63-109 кгс/см²; для угольных пластов 131 кгс/см²).

По степени абразивности глины четвертичные, аргиллиты, алевролиты и угольные пласты относятся ко II классу малоабразивных; песчано-галечниковые отложения суйфунской свиты, песчаные разности угленосной толщи и выветрелые граниты фундамента к III классу (ниже средней абразивности).

В составе природного газа угленосной толщи обнаружены азот (от 26% до 93%), углекислый газ (8% - 10%), водород (до 38,22%), метан (до 28,7%). Метаноносность достигает 0,11 м³/т. Водородоопасность максимальная 0,15 м³/т (предположительно техногенного генезиса). Все пласты находятся в зоне газового выветривания (зона метано-азотных газов). В процессе эксплуатационных работ до глубины 250 м осложнений, связанных с природным газом не предвидится.

Согласно классификации топлива по склонности к окислению и самовозгоранию, пожаро - и взрывоопасности угли Павловского месторождения относятся к группе активных, склонных к окислению и самовозгоранию, пожароопасных углей (III-IV группа).

Весь комплекс водно-физических свойств в значительной степени обуславливается гранулометрическим составом. Среднее содержание глинистой фракции (<0,005мм) у глин четвертичных 60,4%, у аргиллитов угленосной толщи – 49,6%, у песчаных разностей – 10,9-16,8%. Содержание глинистой фракции в породах является определяющим их пластичные свойства. Число пластичности глин четвертичных – 21,9%, песчаников среднезернистых – 5,6%. При увеличении влаги естественной глин четвертичных на 4% порода переходит в пластичное состояние, на 24%- в текучее состояние. Породы угленосной толщи переходят в пластичное состояние при увеличении влаги естественной на 8-15%, в текучее состояние при увеличении влажности на 14-26%.

В природных условиях основная масса пород находится в твердом состоянии: 73% - глин четвертичных, 99% - аргиллитов, 95% - алевролитов, 96% - алевропесчаников и 96% - м/з песчаников имеют показатель консистенции меньше единицы. В полутвердом состоянии находится 21% глин четвертичных и от 1 до 5% пород угленосной толщи.

Породы в разрезе угленосной толщи имеют близкие для различных литотипов значения кажущейся и истинной плотности 1,92-2,02 г/см3 и 2,62-2,64 г/см3. соответственно. Величина общей пористости закономерно увеличивается от песчаных разностей к глинистым (от 31,4-37,0% до 38,0-39,8%) и углям (до 48,5%).

По своим фильтрационным свойствам породы резко различны, пределы колебаний коэффициентов фильтрации колеблются от тысячных долей м/сут у глин, суглинков и коры выветривания гранитов фундамента до 45м/сут у песков и галечников суйфунских отложений. Характер зависимости коэффициента фильтрации пород от содержания глинистой и алевритовой (< 0,005мм) фракции носит постепенный характер, причем резкое уменьшение коэффициента фильтрации (менее 2м/сут) наблюдается при содержании глинистой фракции более 15%. При водонасыщении в течение 24 часов 88% проб четвертичных глин размокают. Среди песчаных разностей эта величина составляет 47-72%.

Среди прочностных параметров при оценке инженерно-геологических условий эксплуатации основным являются сопротивление пород сдвигу. Сдвижение проводилось для пород с ненарушенной и нарушенной структурой. Средние значения сцепления пород находятся в пределах 0,11-0,67 кгс/см2, причем наименьшей величиной сцепления обладают практически несвязанные суйфунские песчано-галечниковые отложения. Углы внутреннего трения пород находятся в пределах 18º 42'-39º 18'. Сцепление пород с нарушенной структурой составляет 40-45% от монолитных пород (0,13-0,39 кгс/см2 и 0,57-0,67 кгс/см2). Угол внутреннего трения практически не меняется у монолитных пород (20º 11'-28º 48' и 18º 42'-39º 18').

Прочность пород на одноосное сжатие в воздушно-сухом состоянии находится в пределах 0,15 - 0,60 МПа. Коэффициент крепости, определенный методом толчения, уменьшается с увеличением зернистости пород: от 1,73 до 0,42. Прочность углей определяется: в воздушно-сухом состоянии – 7,4 МПа, в водонасыщенном – 3,9 МПа. Коэффициент крепости углей меняется в пределах 0,64-5,58 МПа, при среднем 2,64 МПа.

Коэффициент сжимаемости составляет 0,0105-0,05мм/м. Модуль осадки компрессии - от 10,4 до 22,3 мм/м.