Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами



С 1966 по 1969 гг. на шахте «Пионерка» в Кузбассе проводились исследования условий безопасной выемки угля из пласта № 9 под поймой р. Бачат, которая образуется на участке поля шахты от слияния двух рек — Большой и Малый Бачат. Ширина русел рек от 16 до 25 м, глубина от 0,2 до 3 м. Течение спокойное, со скоростями 0,1—1,0 м/с. Среднегодовой расход р. Бачат составляет 11 м3/с, а в периоды весенних паводков достигает 100 м3/с. В паводки почти вся пойменная часть долины реки шириной около 600 м заливается водой. Самый высокий уровень паводка был отмечен в 1928 г., когда вода поднялась примерно на 7 м.
Выемку угля на шахты ведут длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Приток воды к центральному водосборнику шахту в период исследований не превышал 50—70 м3/ч. Притоки в отдельные лавы в течение всего года изменялись в пределах от 5 до 10 м3/ч.
Под поймой р. Бачат оставлен предохранительный целик, в котором только по пласту № 9 законсервировано около 5 млн. т угля.
Поле шахты «Пионерка» расположено в центральной части Беловской брахисинклинали. Строение брахисинклинали асимметричное, она имеет плоское дно и довольно крутое падение крыльев: северо-восточное крыло падает под углом 50—55°, а юго-западное — под углом 35—50°. В северо-восточном крыле и юго-восточном замыкании синклинали отмечены небольшие разрывные нарушения. Крупных разрывов на участке не обнаружено.
Центральная часть Беловской брахисинклинали сложена сравнительно часто переслаивающимися песчаниками, алевролитами и аргиллитами. Мощность чередующихся слоев —самая разнообразная, но очень редко превышает 10—15 м. Тонкое переслаивание песчаных и глинистых разностей (мощность прослоев до 1 м) занимает до 30—40% разреза. Содержание глинистых пород (аргиллитов и алевролитов) в разрезе кровли пласта № 9 составляет около 54%. Мощность слоев, особенно тонких, может значительно изменяться, возможны постепенные переходы по простиранию или по падению от одних разностей к другим. Однако пачки слоев мощностью по 10—20 м сохраняют присущее для них преобладание глинистых или песчаных пород на больших расстояниях.
Песчаники имеют преимущественно мелко- или тонкозернистую структуру. Цемент — известковый, местами глинисто-известковый, трещиноватость умеренная. Предел прочности на сжатие достигает 400—950 кгс/см2, а у поверхности, в зоне интенсивного выветривания, не превышает 100—140 кгс/см2, Алевролиты и аргиллиты в естественном состоянии имеют прочность несколько меньшую, чем песчаники, изменяющуюся в пределах от 340 до 750 кгс/см2. В зоне интенсивного выветривания аргиллиты и алевролиты превращаются в глинистые или песчано-глинистые породы. Зона интенсивного выветривания пород на Беловском месторождении прослеживается до глубины 60—80 м.
В пойме р. Бачат залегают аллювиальные отложения мощностью от 6 до 15 м. Верхнюю часть их составляют суглинки и супеси мощностью до 5—8 м, нижняя часть составлена песками и галечниками мощностью от 2,1 до 7,4 м. Содержание гравия и гальки в галечниках составляет около 40—45%,
Обводненные аллювиальные галечники покрывают значительную часть шахтного поля в полосе длиной около 3 км и шириной до 600 м. Коэффициенты фильтрации галечников по результатам опытных кустовых откачек изменяются от 4 до 27 м/сут. Воды галечников обладают напором до 2—3 м. В тех местах, где под галечники выходят слои песчаников, дренируемые горными выработками, напор исчезает и уровень воды заметно снижается. Русло р. Бачат на таких участках является подвешенным. Так, несколько скважин глубиной до 7 м, расположенных в галечниках (в 3—4 м от уреза реки), с ноября по апрель оставались сухими.
В угленосных породах участка подземные воды приурочены главным образом к слоям песчаников и разделены на напорные горизонты отдельными слоями или группами слоев глинистых пород. Водоносные горизонты песчаников питаются в основном водами пойменных галечников. Если эти водоносные горизонты расположены над разрабатываемыми пластами угля, то они дренируются горными выработками через водопроводящие трещины в подработанном массиве, и напор в них постепенно снижается от участков питания к границам зоны водопроводящих трещин.
Взаимосвязь напорных водоносных горизонтов, разделенных слоями глинистых пород, на участке весьма слабая. Это объясняется, во-первых, очень низкой водопроницаемостью аргиллитов и алевролитов, а во-вторых, небольшой разницей в напорах соседних водоносных горизонтов.
Благодаря наличию напорных водоносных горизонтов натурное определение высоты зоны водопроводящих трещин над пластом № 9 выполнялось методом наблюдений за напорами в подработанных слоях. Для этого в массиве, подлежащем подработке лавой № 920, где мощность пласта № 9 была равна 1,87 м, а угол падения составлял 16—18°, в 1967 г. были пробурены три наблюдательные скважины № 3334, №3335 и №3336 глубиной соответственно 140, 120 и 90 м, Скважины располагались вблизи центра лавы по линии ее движения на расстоянии около 60 м одна от другой (рис. 80). В процессе бурения скважин определялись естественные напоры и проводились опытные нагнетания воды в изолированных тампоном интервалах длиной от 10 до 20 м. По окончании бурения скважин призабойные участки, приуроченные к слоям песчаников, были изолированы тампонами и поставлены под наблюдение. Самый нижний из наблюдаемых горизонтов, в соответствии с предварительными оценками, должен был попасть в зону водопроводящих трещин, а самый верхний должен был находиться за пределами этой зоны. Заданные при этом расстояния от наблюдаемых в скважинах интервалов до кровли пласта № 9 и отношения их к мощности пласта приведены в табл. 28.
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Наблюдения за напорами воды в выделенных водоносных горизонтах были начаты примерно за 5 мес. до подхода забоя лавы №920 к ближайшей скважине №3334. Результаты этих наблюдений приведены в виде графиков на рис. 81. Соответствующие им положения забоя лавы можно определить по плану горных работ на рис. 80. Графики показывают, что напоры в водоносных горизонтах, наблюдавшихся по скважинам № 3335 и 3336, в течение всего периода подработки медленно снижались под действием метеорологических факторов и дренажа на участках многократной подработки,
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

В водоносном горизонте, наблюдавшемся в скважине № 3334, было отмечено несколько более интенсивное падение напора, чем в более высоких горизонтах, но, когда забой лавы приблизился на расстояние нескольких десятков метров, напор стал снижаться очень резко. Через 40 дней после прохождения забоя лавы под скважиной, при его удалении на 35 м, напор в наблюдаемом горизонте упал со 105 до 38 м, затем в течение месяца поднялся до 55 м и остановился практически на одном уровне. Это подтверждает, что трещины раскрываются наиболее широко сразу за движущимся забоем лавы. С удалением забоя трещины несколько смыкаются, но к естественной водопроницаемости нарушенные сдвижением породы не возвращаются достаточно долго.
Водоносный горизонт, наблюдавшийся в скважине № 3334, не был полностью осушен (несмотря на малую водопроницаемость вмещающих пород, измеряемую тысячными долями метров в сутки) и сохранил значительный напор. Это указывает на то, что подстилающий его водоупор находится у самой верхней границы зоны водопроводящих трещин.
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Так как зона водопроводящих трещин не оказала заметного влияния на режим водоносного горизонта, наблюдавшегося скважиной № 3335, то можно считать, что верхняя граница этой зоны находится между забоями скважин № 3334 и 3335. В таком случае высота этой зоны равна 74 м, или примерно в 40 раз больше вынимаемой здесь мощности пласта.
Контролем за уровнем воды в подработанных слоях на этом участке, проведенным летом 1969 г., было установлено, что уровни практически не изменились. Следовательно, водопроницаемость нарушенных водоупорных слоев за два года больше не изменялась.
Для получения дополнительных данных о высоте зоны трещин над лавой № 918 по пласту № 9, через полтора месяца после подработки была пробурена скважина № 3337 (см. рис. 80). Глубина скважины равнялась 148 м, а расстояние от ее забоя до кровли пласта по нормали к напластованию составляло 20 м. Вынимаемая мощность пласта была здесь равна 1,75 м, В скважине № 3337 предполагалось определить высоту зоны водопроводящих трещин двумя другими методами: методом наблюдений за напорами в подработанных водоносных горизонтах в процессе бурения и методом сравнения удельных водопоглощений в целике qц и на подработанном участке q.
Наблюдения за напорами и опытные нагнетания воды в изолированных тампоном интервалах скважины № 3337 были начаты с глубины 42,1 м. Результаты опытов приведены в табл. 29.
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Из табл. 29 видно, что до глубины 84,2 м естественные напоры в подработанных слоях не изменились, а удельные водопоглощения во много раз возросли, Это подтвердило сделанный ранее вывод о том, что непосредственно зафиксированное при опыте в скважине на подработанном участке значительное увеличение удельного водопоглощения или коэффициента фильтрации еще не свидетельствует о попадании опробованного интервала в зону водопроводящих трещин. Рассчитанные по зависимости (VII.4) удельные водопоглощения qп0 оказались близкими к полученным при опытах на глубине до 84,2 м,
Следует обратить внимание и на то, что в интервалах скважины на глубине от 84,2 до 103,8 м, где было зафиксировано снижение естественных напоров, фактические удельные водопоглощения q оказались значительно выше рассчитанных qп0. Из этого следует, что водоупоры, подстилающие водоносные горизонты на глубине от 84,2 до 103,8 м, нарушены и пропускают часть нагнетаемой воды в нижележащие слои или в выработанное пространство, Следовательно, можно считать, что верхняя граница зоны водопроводящих трещин пересечена скважиной № 3337 в середине интервала на глубине от 84,2 до 89,1 м, а высота зоны водопроводящих трещин при этом была равной 81 м, или в 46 раз превышала вынимаемую мощность пласта № 9.
Ниже слоя алевролита, удаленного от кровли пласта на 55 м (по нормали к напластованию), водоносные слои в подработанной толще оказались полностью осушенными, и из скважины началось выделение метана в опасной концентрации. Из-за недостатна воды опробование скважины нагнетаниями с глубины 115 м было прекращено.
Таким образом, натурные исследования, проведенные на шахте «Пионерка» в подработанной толще над пластом № 9, показали, что:
- аргиллиты и алевролиты в кровле пласта № 9 в ненарушенном состоянии настолько слабо проницаемы, что для практических расчетов, связанных с подработкой водных объектов, их коэффициенты фильтрации можно принимать равными нулю;
- высота зоны водопроводящих трещин над пластом № 9, определенная различными методами, изменяется от 74 до 81 м;
- выемка пласта № 9 с обрушением кровли под поймой р. Бачат, на глубине более 81 м от поверхности коренных пород, гарантирует от внезапных прорывов воды в выработки;
- высота зоны водопроводящих трещин над пластом № 9 за 2 года после ее образования практически не уменьшилась;
- водоносные горизонты в подработанных массивах горных пород выше зоны водопроводящих трещин не только продолжают функционировать, но и сохраняют напоры, близкие к естественным;
- методы, рекомендованные ранее для определения высоты зоны водопроводящих трещин, с достаточной надежностью могут использоваться независимо один от другого и в комплексе.
На шахте им. С.М. Кирова в Кузбассе исследовалась возможность выемки пластов Поленовского и Емельяновского из-под русла и заливаемой поймы р. Иня системами с полным обрушением кровли.
Угленосные породы здесь представлены переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов. Угол падения слоев 5—6°. Коренные породы перекрыты современными аллювиальными отложениями мощностью 8—12 м, которые сверху сложены суглинками, внизу — песками и галечниками. Воды песков и галечников непосредственно связаны с рекой, и при распространении зоны трещин, сообщающихся с выработанным пространством, до поверхности коренных пород возникает опасность прорыва или значительного увеличения притока этих вод в выработки.
Высота зоны водопроводящих трещин над пластом Поленовским определялась методом наблюдений за напорами в подработанном массиве над лавой № 39 (рис. 82, а). Глубина залегания пласта Поленовского на этом участке изменяется от 120 до 200 м, а средняя мощность равна 1,7 м. Работы проводились в декабре 1967 г.
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Напоры подземных вод в слоях на различном удалении от выработанного пространства наблюдались в процессе бурения двух специальных скважин. Одна из них (№8932) была пробурена в целике до глубины 180 м и достигла кровли пласта Поленовского, а другая (скважина № 8933) — в массиве, подработанном лавой № 39, до глубины 152 м, Измерения напоров производились в изолированных интервалах, средняя длина которых составляла 20 м — в скважине № 8932 и 10 м — в скважине 8933. Изоляция интервалов осуществлялась с помощью тампона УТД-1.
Результаты наблюдений за напорами в обеих скважинах приведены на рис. 82, б, который показывает, что в скважине № 8932 (над целиком) уровни воды во всех наблюдавшихся интервалах установились на глубинах 5—10 м от поверхности. В скважине № 8933 (в подработанном массиве) такие же высокие уровни отмечались до глубины 115 м. В более глубоких интервалах уровни оказались сниженными более чем на 100 м. Последний интервал скважины был совершенно сухим, и из него поступал шахтный воздух с большим содержанием метана, это указывало на существование между этим интервалом и выработанным пространством сообщающихся трещин.
Наблюдения подтверждают, что верхняя граница зоны водопроводящих трещин находится на глубине 115—125 м. Следовательно, высота этой зоны над пластом Поленовским не превышает 65 м, и его разработку при вынимаемой мощности m<1,7 м можно вести с гарантированной безопасностью под руслом и поймой на глубинах 60—70 м от кровли коренных пород.
Определение высоты зоны водопроводящих трещин в подработанной угленосной толще над пластом Емельяновским производилось по лаве № 57. Глубина залегания пласта здесь составляла 260—270 м, а его вынимаемая мощность 1,37—1,45 м. До подхода забоя лавы на участке, запланированном к отработке, силами геологической службы шахты были пробурены скважины № 8925 и 8926 (рис. 83). В скважине № 8925 был оборудован пьезометр для наблюдений за уровнем в водоносном слое, удаленном от пласта на расстояние в 58 м, а в скважине № 8926 — для наблюдений за уровнем воды в слое на расстоянии 62 м от пласта.
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Результаты измерений уровнен в пьезометрах в процессе приближения к ним и прохождения под ними забоя лавы № 57 приведены в виде графиков на рис. 84. Эти графики показывают, что в обоих пьезометрах еще задолго до подхода к ним забоя лавы наблюдались снижения напоров, соответствующие развитию депрессионной воронки в наблюдаемых слоях. Однако наиболее резкие снижения напоров происходили в моменты оседания основной кровли под каждым пьезометром. При этом в водоносных слоях, расположенных ближе к пласту, падение напора было относительно большим.
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Залегающий выше водоносный слой, режим которого наблюдался в пьезометре скважины № 8926, был сдренирован в меньшей степени и сохранил напор более чем в 100 м. Это показало, что водоупорные слои на высоте около 62 м над вынимаемым пластом, удерживающие упомянутый напор (при малой проницаемости водоносных пород), были нарушены незначительно и располагались очень близко от верхней границы зоны трещин, сообщающихся с выработанным пространством, В течение 3 мес. наблюдений за напором в скважине № 8926 не было зафиксировано его существенных изменений. Это указывает на то, что водопроницаемость нарушенного при сдвижении водоупора под наблюдаемым водоносным слоем в течение названного срока не изменилась.
Натурные исследования на шахте им. С.М. Кирова показали, что:
- небольшие по мощности группы слоев глинистых пород, не нарушенных сдвижением, способны сохранять длительное время высокие (более 100 м) напоры в изолируемых слоях песчаников;
- высота зоны водопроводящих трещин над пластами Поленовским и Емельяновским (при изменении их мощностей в пределах испытанных) не превышает 65 м.
Исследования на участке шахты им. Г.Г. Капустина (Донбасс). Для оценки возможностей безопасной выемки угольных пластов под руслом р. Северский Донец в 1972 г. начались натурные определения для оценки высоты зоны водопроводящих трещин над 5-й западной лавой по пласту mзн; применялся метод наблюдений за напорами в скважинах в процессе бурения.
Угленосная толща на участке 5-й западной лавы представлена переслаиванием алевролитов, аргиллитов и песчаников. Мощность слоев изменяется от 1 до 20 м, но в большинстве случаев не превышает 10 м. Угол падения от 13 до 15°. На участке отмечено лишь два небольших тектонических нарушения с амплитудой до 0,35 м. Вынимаемая мощность пласта mзн здесь равна 2,2—2,5 м. Длина очистного забоя достигает 90 м.
Для наблюдений за напорами над целиком в ноябре-декабре 1972 г. была пробурена скважина № 1 (рис. 85). В качестве промывочной жидкости использовалась чистая вода, В процессе бурения каждый интервал скважины длиной 20 м изолировался тампоном УТД-l, после чего в нем проводилось опытное нагнетание и восстановление естественного уровня подземных вод. Забой скважины был остановлен на высоте 30 м над пластом mзн. Результаты наблюдений за напорами над целиком показали, что в слоях, удаленных от кровли пласта mзн на расстояние более 90 м, уровни воды устанавливаются выше земной поверхности (от 2 до 10 м). В то же время в слоях, расположенных ближе к пласту, напоры снижены примерно на 30 м, что явилось результатом частичного осушения этих слоев через зону водопроводящих трещин над участком очистных работ, проводившихся в 1970 г. Следовательно, высота зоны водопроводящих трещин над соседними выработками по пласту mзн составляет 90 м.
В мае-июне 1973 г. аналогичные исследования были выполнены в скважине № 2, пробуренной в 10 м от скважины № 1 (над выработанным пространством) через 4 мес. после прохождения забоя лавы. Результаты наблюдений за напорами практически такие же, как и в скважине № 1 (рис. 85).
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Удельные водопоглощения пород в обеих скважинах до глубины 190 м не превышали тысячных долей л/(мин*м3). Однако на глубинах от 189 до 211 м в скважине № 1 и от 198 до 205 — в скважине № 2 (т, е. на высоте от 94 до 81 м над пластом mзн) они оказались соответственно равными 0,004 и 0,8 л/(мин*м2).
Таким образом, при отработке 5-й западной лавы зона водопроводящих трещин не поднимается выше, чем на 94 м над пластом, Эта величина практически не отличается от высоты зоны водопроводящих трещин над участками, отработанными рядом несколькими годами раньше.
На шахте «Северная» в Сучанском бассейне в 1971 г. производились исследования для обоснования возможности безопасной выемки угля под долиной р. Б. Сица. Одним из элементов этих исследований явились определения высоты зоны водопроводящих трещин над пластом Д10 в специфических геологических условиях шахтного поля.
Для участка поля шахты «Северная» в долине р. Б. Сица и соответственно участка, выбранного для натурных исследований, характерно отсутствие водоупорных слоев, типичных для подавляющего большинства угольных месторождений. Кровля пласта Лю здесь сложена главным образом песчаниками, гравелитами с тремя мощными пластовыми интрузиями порфиров; последние составляют 30—35% от общего объема пород кровли, тогда как содержание алевролитов и аргиллитов не превышает 6—7%.
Очистные работы на опытном участке велись в лаве № 2 с полным обрушением кровли. Вынимаемая мощность пласта Лю составляла в среднем 1,3 м, а длина очистного забоя достигала 190 м.
Первая скважина (№ 2556) здесь была пробурена над целиком. Опробование 16 изолированных интервалов этой скважины длиной 10—15 м показало, что напоры воды в пересеченных ею слоях устанавливаются на глубине 10 м от поверхности, а удельные водопоглощения пород на глубинах 70—200 м не превысили 0,007 л/(мин*м2). В зоне интенсивного выветривания (на глубинах менее 70 м) удельные водопоглощения изменялись от 0,3 до 2 л/(мин*м2).
Вторую скважину (№ 2555) бурили в подработанных породах. В этой скважине, наряду с наблюдениями за уровнями и опытными нагнетаниями в подработанных слоях, проводили расходометрический каротаж тахеометрическим скважинным расходомером ТСР-70/34 ЭМ Уральского геологического управления, Через каждые 10 м углубления забоя скважина № 2555 очищалась от шлама и промывалась через буровой снаряд. Пробуренный интервал изолировался тампоном УТД-1М и еще раз промывался под давлением до 2 кгс/см2. Затем опытным нагнетанием воды определялось удельное водопоглощение пород и восстанавливался естественный уровень воды в интервале под тампоном. После снятия тампона выполнялся расходометрический каротаж.
Проведенные в скважине наблюдения за напорами показали, что все слои на подработанной части опытного участка в той или другой степени гидравлически связаны между собой и с выработанным пространством. Это видно по изменению с глубиной отношения напоров на подработанном участке Hп (по скважине № 2555) к напорам в тех же слоях над целиком Нц (по скважине № 2556), отраженному на рис. 86 графиком 1. До достижения забоем верхней границы зоны водопроводящих трещин движение воды по скважине № 2555 было замедленным даже в тех местах, где при нагнетаниях фиксировались большие водопоглощения, например в интервале скважин на глубине от 73,3 до 89,2 м. После входа скважины в зону водопроводящих трещин по результатам расходометрического каротажа резко проявились не только интервалы, но и отдельные трещины, по которым вода либо поступала в скважину (на глубинах меньше 100 м), либо уходила из нее (на глубинах более 120 м). Оказалось, что большое удельное водопоглощение между глубинами 73,3 и 89,2 м вызвано образованием здесь при сдвижении крупной трещины на глубине 83 м, Положение этой трещины в основании пластовой интрузии мощностью около 10 м, а также поступление по ней воды в объеме до 20 м3/ч дают основание называть эту трещину трещиной расслоения.
Без применений расходометрического каротажа возникновение большого водопоглощения в интервале можно было бы объяснять возможной его связью с выработанным пространством.
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Исключить такую связь можно путем сравнения удельного водопоглощения в этом интервале с водопоглощением соответствующего интервала в скважине над целиком или путем сопоставления результатов опытных нагнетаний с результатами наблюдений за напорами. Глубина верхней границы зоны водопроводящих трещин, определенная по результатам наблюдений за напорами (график 1) и результатам опытных нагнетаний (график 2), хорошо согласуется с результатами расходометрии при разных глубинах скважины (графики 3 и 4): она однозначно равна 120 м (см. рис. 86).
Определение высоты зоны водопроводящих трещин методом наблюдений за напорами или методом сравнения удельных водопоглощен ни требует обязательной изоляции тампонами интервалов скважин длиной до 10—15 м. При этом только на монтаж и демонтаж тампона типа УТД для изоляции одного интервала в скважине глубиной до 150 м затрачивается в среднем около 1 станко-смены. В то же время расходометрический каротаж в интервале 10—15 м занимает не более 1 ч. Таким образом, использование расходометрического каротажа при определении высоты зоны водопроводящих трещин существенно упрощает и ускоряет проведение натурных исследований.
Заслуживает внимания и способность графиков расходометрического каротажа отражать динамику процессов трещинообразования в подработанном массиве. С помощью таких графиков можно не только отметить моменты возникновения или закрытия трещин, но и проследить за изменениями их ширины (рис. 87). Так, например, по графикам каротажа можно сказать о том, что между трещинами на глубинах 135 и 150 м, выявленными 19 ноября 1971 г., позднее — к 21 ноября 1971 г. появилась новая трещина на глубине 144 м. Каротаж скважины, проведенный 22 ноября, выявил новую трещину на глубине 157 м и частичное закрытие трещины на глубине 150 м. Замеры, проведенные 26 ноября, выявили закрытие трещин на глубинах 150 и 157 м, а также относительно небольшое прикрытие крупной трещины на глубине 135 м.
Сопоставление данных расходометрического каротажа и деформаций в подработанной толще, измеренных с помощью глубинных реперов, может оказать существенную помощь в качественной и количественной интерпретации процесса сдвижения над очистными горными выработками.
Пример оценки высоты зоны водопроводящих трещин по наблюдениям за поровым давлением. При разработке пласта полезного ископаемого, залегающего на глубине около 52 м от поверхности, определялась высота зоны водопроводящих трещин в подрабатываемой толще глинистых пород кровли. Эта толща сложена незакономерно чередующимися слоями алевролитов, аргиллитов и глин, иногда достигающих туго-пластичной консистенции. Среди глинистых пород встречаются редкие тонкие прослои песчаников различной крепости. Глинистые породы толщи насыщаются водой за счет временных водотоков на поверхности и незначительных запасов воды в подстилающем эти водотоки аллювий. Продуктивный пласт на рассматриваемом участке приурочен к породам с высокой водопроницаемостью, полностью осушенным еще до проходки подготовительных выработок. Добыча производилась лавой с полным обрушением кровли; вынимаемая мощность пласта составляла примерно 2 м.
Для определения высоты зоны водопроводящих трещин над подготовительной выработкой перед движущимся очистным забоем была пробурена скважина глубиной 42 м. В качестве промывочной жидкости использовался тяжелый глинистый раствор. В скважине на глубинах 16,7; 24,0; 31,8 и 40,3 м в ноябре 1972 г. были установлены датчики порового давления соответственно № 19, 21, 18 и 20. Для более быстрого обжатия породой и более надежной изоляции друг от друга по скважине, датчики порового давления были заключены в специальные капсулы, которые защищают датчики от возможного неравномерного обжатия породой и позволяют усилить их гидроизоляцию путем заливки расплавленным битумом.
Примеры изучения условий выемки угольных пластов под водными объектами

Первые замеры порового давления в глинистых породах кровли пласта (до их подработки) были сделаны 26 февраля 1973 г., через 3 мес. после оборудования скважины. Результаты измерений показаны графиком на рис. 88, а. Дальнейшие изменения порового давления с течением времени и по мере приближения очистного забоя показаны графиком на рис. 88, б.
По этим графикам видно, что с приближением очистного забоя к датчикам три из них (№ 18, 19 и 20) отмечают рост порового давления. Это явление вполне отвечает тем сложным деформационным процессам, которые протекают в водонасыщенных породах под влиянием опорного давления перед очистным забоем. Отсутствие аналогичной реакции на датчике № 21, скорее всего, связано с его расположением вблизи более проницаемого прослоя, который вызывает быстрое рассеивание избыточного порового давления, соответствующего деформации окружающей породы. Неравномерный ход оседания подработанной толщи отражается на общем фоне изменения порового давления более мелкими подъемами и спадами.
После сокращения расстояния между очистным забоем и датчиками порового давления до 15—20 м, последние начали фиксировать спад давления. Этот спад происходил в соответствии с фильтрационными сопротивлениями прослоев, связывающих датчик с зоной водопроводящих трещин. Хотя по техническим причинам очистной забой был остановлен в 10 м от опытной скважины, датчики № 21 и 20 показывали интенсивное снижение порового давления (практически до нуля); датчик № 19 отметил тенденцию порового давления к резкому спаду и вышел из строя, и лишь датчик № 18, расположенный на высоте 20 м над кровлей пласта, отметил резкое повышение порового давления после остановки забоя. Рассеивание этого давления в дальнейшем шло со скоростью, равной скорости рассеивания давления вокруг датчика № 20, установленного в туго-пластичной глине на высоте 11,7 м от кровли пласта.
Следовательно, при любом значении порового давления вблизи датчика № 18 можно с уверенностью утверждать, что зона водопроводящих трещин по показаниям датчика № 21 достигла высоты 28 м и, возможно, пересекает слои на уровне датчика № 19, расположенного над кровлей пласта на высоте 35 м. Таким образом, высота зоны водопроводящих трещин на рассмотренном участке горных работ превышает 35 м.
Несмотря на ограниченные практические результаты данного конкретного эксперимента, он убедительно подтвердил возможности широкого применения датчиков порового давления для оценки высоты зоны водопроводящих трещин.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent