Гидрогеологические условия шахты им. Т. Кузембаева

Угольная промышленность Республики Казахстан состоит из двух угольных бассейнов - Карагандинского и Экибастузского. Карагандинский угольный бассейн в широтном направлении вытянут на 120 км при широте 30 км. Площадь бассейна составляет 3600 кв. км, из них на долю угленосных отложений карбона приходится около 2000 кв. км.

В промышленном и геологическом отношении Карагандинский бассейн делится на четыре района: Тентекский и Чурубай-Нуринский, находящиеся в западной его части, Карагандинский, расположенный в центре бассейна, и Верхнее - Сокурский на востоке.

Целью работы является рассмотрение одной из причин влияния гидрогеологических условий на возникновение аварий на шахте им. Т. Кузембаева.

Поле шахты им. Т. Кузембаева расположено в центральной части северо-западного крыла Карагандинской синклинали. Смежными с полем шахты являются шахта «Саранская» на юго-западе и шахта № 1 АООТ «Арман» на северо-востоке.

Поверхность поля шахты морфологически представляет всхолмленную равнину с абсолютной отметкой +550 м. Шахта имени Т. Кузембаева входит в состав «АрселорМиттал Темиртау» с 1996 года. Шахта образована объединением двух шахт (50 лет СССР и им. Т. Кузембаева) в одну производственную единицу в 1998 году. Сдана в эксплуатацию в 1959 году с проектной мощностью 1,8 млн.тонн в год. Рабочий горизонт шахты - третий, находится на отметке +175 м. В строительстве четвертый горизонт отм.+90 м и +0 м. Среднесуточная добыча на шахте составляет 3800-5800 т/сут.

Размеры шахтного поля по падению - 2900м, по простиранию - 3650м.

Шахта отрабатывает следующие угольные пласты: К7, К10, К12. Пласт К12 является самым мощным пластом в разрезе карагандинской свиты и достигает на поле шахты «Актасская» 6,0 м.

Через поле шахты проходит асфальтированное шоссе, объединяющее г.Караганду с городами-спутниками Сарань, Абай, Шахтинск и рабочими поселками Актас, Шахан. Вдоль шоссе проходит железнодорожная ветка, связывающая шахту с другими шахтами, обогатительными фабриками района и железной дорогой Петропавловск-Алматы. В центральной части участка находится Сабурханская ЦОФ, у южной границы - п. Актас, завод ЖБИ, Кирзавод и его карьеры. Южное и юго-восточное поле шахты заняты садовыми участками коллективного садоводчества и лесопосадками. Основной потребитель угля «АрселорМиттал Темиртау».

В геологическом строении поля шахты участвуют породы карбонового, юрского, неогенового и четвертичного возрастов. Карбоновые осадки представлены средней и верхней частями карагандинской свиты мощностью около 500 м и нижней частью надкарагандинской свиты мощностью 350 м.

Разделяющие угольные пласты породы представлены слоистыми аргиллитами, алевролитами и песчаниками. Надкарагандинская свита характеризуется переслаиванием песчано-глинистых пород и содержит в разрезе несколько тонких прослоев угля. Палеоген - представлен глинистыми песками мощностью 1-10 м, на участке имеет весьма незначительное распространение, слабо обводнены. Неоген - к нему относятся отложения павлодарской свиты. Они залегают на площади повсеместно и представлены красно-бурыми вязкими водонепроницаемыми глинами. Мощность глин колеблется от 0 до 60 м.

Четвертичные отложения - сплошным чехлом покрывают участок и представлены почвенно-растительным слоем, суглинками, супесями и песками. Общая мощность их колеблется от нескольких десятков сантиметров до 8-13 м.

В пределах участка выделяются следующие водоносные горизонты и комплексы:

а) Водоносный комплекс в юрских отложениях, представленный кумыскудукской, дубовской и саранской свитами, развит на участке повсеместно. Общая мощность юрских отложений достигает на юге участка 250 - 270 м.

Кумыскудукская свита несогласно залегает на осадках дубовской свиты. Мощность ее в пределах участка колеблется от 20 м у северной границы, до 100-120 м на юге и юго-востоке. В составе ее преобладают рыхлые конгломераты и песчаники с редкими пачками алевролитов и аргиллитов, что обусловливает ее большую водоносность.

Дубовская свита мощностью до 120-140 м, залегающая на саранской свите, сложена аргиллитами, алевролитами, бурыми углями, занимающими нижнюю часть разреза и мелкозернистыми песчаниками и рыхлыми конгломератами в верхней части. Такой состав осадков определяет малую обводненность дубовской свиты.

Саранская свита развита на участке повсеместно и имеет мощность 30-60 м. Сложена она конгломератами, песчаниками, редкими пачками алевролитов. Рыхлые конгломераты на песчано-глинистом цементе обусловливают значительную обводненность саранской свиты. Несмотря на значительную обводненность юрских отложений, они почти не оказывают влияния на обводненность горных выработок шахты в период эксплуатации.

б) Водоносный комплекс нижнего карбона связан с породами надкарагандинской и карагандинской свит, сложенных песчаниками, алевролитами, аргиллитами и пластами углей. Отложения надкарагандинской и карагандинской свит (за исключением угольных пластов) являются практически безводными. Все литологические разности имеют плотное сложение: песчаники преобладают тонко- и мелкозернистые, нетрещиноватые. Только в зонах тектонических нарушений, особенно взбросового характера, и в угольных пластах наблюдается интенсивная трещиноватость. Угольные пласты, имеющие кливажные трещины, являются коллекторами статических запасов подземных вод.

Качество вод отложений кумыскудукской свиты хорошее, как правило, воды эти пресные, преимущественно, гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатные натриевые, пригодные для питьевых и хозяйственных нужд.

По качеству воды дубовской свиты преимущественно гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатные натриевые. Минерализация вод невысокая. Это преимущественно пресные воды, реже слабосоленые (0,3-1,4 г/л).

По качеству воды саранской свиты хлоридно-сульфатные натриевые, отмечаются повышенной минерализацией (до 3 г/л) и сульфатной агрессивностью на несульфатно стойкие песчано-пуццолаповые и шлаковые портланд цементы.

Качество вод карбоновых отложений низкое. По составу это чаще хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатные натриевые воды с минерализацией 2,3-3,4 г/л и общей жесткостью 12,4-22,1 ммоль/л.

В таблице приведены величины притоков воды по пластам и крыльям шахты.

Таблица 1

Обводненность горных выработок шахты чрезвычайно слабая. Из 63,8 м³/ч суммарного притока в шахту 44,5 м³/ч приходится на вертикальные стволы из юрских отложений.

Угольный пласт К₁₄ в сравнении с другими пластами отличается повышенной обводненностью. По данным гидрогеологической службы ожидаемый приток воды на отметке +250 м составит нормальный 70 м³/ч, максимальный 90 м³/ч.

При выполнении настоящей работы на основе сбора и анализа материалов по геологии и гидрогеологии Карагандинского угольного бассейна за период март-апрель 2011 года и изучении водоносных горизонтов, состава водовмещающих отложений, гидравлической связи между подземными и поверхностными водами, химического состава подземных вод поля шахты им. Т. Кузембаева были сделаны некоторые выводы:

1. По результатам гидрогеологической съемки суммарный водоприток в шахту находится в пределах величины, разрешенной специальным водопользованием (сравнение между результатами 2009 и 2011 гг.); обводненность горных выработок неравномерная; приток в шахту относительно стабильный.

2. Воды по химическому составу преимущественно хлоридно-гидрокарбонатно-натриевые, соленые, жесткие, активная реакция кислая, среднеагрессивная по отношению к железобетонным конструкциям, ПДК в норме.

3. Водоносный горизонт грунтовых вод используют для водоснабжения.

4. Водоносный комплекс в породах карагандинской свиты нижнего карбона приурочен к угольным пластам, трещиноватым песчаникам и реже алевролитам в зоне выветривания в тектонически нарушенных зонах.

5. В пределах участка водоносный комплекс распространен повсеместно и залегает на различных глубинах.

6. Воды напорные.

7. Водоносность угленосной толщи карбона, благодаря слабой трещиноватости и частой перемежаемости с водонепроницаемыми разностями пород, весьма незначительна.

В пределах участка водоносный комплекс распространен повсеместно и залегает на различных глубинах. Откачки показали расходы в пределах от 0,01 до 1,16 л/с при понижениях уровня воды от 10 до 41 м. Увеличение притока отмечалось по мере вовлечения пластов в эксплуатацию.

Статические запасы подземных вод сравнительно невелики и при разработке угольных пластов по мере продвижения очистных быстро срабатываются. Водоносность каменноугольных отложений с глубиной уменьшается. Наибольшей водоносностью характеризуются породы до глубины от 80 до 100 м, считая от поверхности карбона.

Чрезвычайно неравномерная обводненность шахты объясняется рядом объективных и субъективных причин, прежде всего гидрогеологическими условиями объекта. При рассмотрении гидрогеологических условий объекта было замечено, что воды четвертичных делювиальных и юрских отложений существенного влияния на эксплуатацию данного участка не оказывают.

Однако же, при изучении данной темы предполагалось выяснить, существует ли опасность со стороны гидрогеологических условий. Главная опасность - это аварии, которые увеличиваются с каждым годом. И поэтому, рассмотрев одну из предполагаемых причин, тем самым переоценив качество и приток подземных вод, можно прийти к заключению, о том, что вероятность влияния гидрогеологических условий на возникновение аварий мала, в частности, на шахте им. Т. Кузембаева.

гидрогеологический авария вода шахта

Список литературы

1. Булатбаев Ф.Н. Методы диагностики износа элементов рычажно-шарнирного механизма тормоза шахтных подъемных машин // Актуальные проблемы современности: междунар. науч. жур. 2010. Вып. 3 (53). Караганда: Болашак-Баспа, 2010. С.11-14.

2. Мехтиев А.Д. Математическая модель балки тормозного устройства шахтной подъемной установки // V междунар. науч.-практ. конф. «Strategiczne pytania swiatowej nauki - 2009». Przemyњl: Praha, 2009. С. 8-9.

Размещено на Allbest.ru