Быстрый поиск

Дипломная работа: Очистка шахтных вод шахты "Житомирская" ш/у "Комсомольское" ГХК "Октябрьуголь"

Сланец песчано-глинистый темно-серого цвета, горизонтально-слоистый, по наслоению - отпечатки стеблей и листьев растений, в нижней части слоя линзовидные включения угля, аморфные и кристаллические скопления пирита. Часто с зеркалами межслоевого скольжения. Расслоение происходит на плитки, образуя пластовую отдельность, мощностью 2 - 3 см, за исключением площадей развития пластовой отдельности. Сцепление между слоями сильное, трещиноватость слабая (2 - 3 трещины на 1 погонный метр). В горных выработках (вентиляционный ходок № 1) сланец песчано-глинистый средней крепости (f=4-5), малоустойчивый. В нижней части слоя имеются плоскости наслоения с множеством прослоек угля, по которым возможно отслаивание "ложной" кровли от 0,3 до 0,6 м. При ведении очистных работ лавами блоков №1,№2 происходит обрушение кровли высотой 0,1-0,3 м на 40% площади. В 3 и 4 западных лавах ложная кровля мощностью 0,3-0,4 м была распространена на 35% отработанной площади. В 4 восточной лаве высота обрушения составила 0,1-0,6 м, площадью около 10%. В лавах №10, №11 обрушения мощностью 0,08-0,5 м и до 0,8 м происходили на протяжении 50 - 100 м.

Сланец глинистый от темно-серого до черного цвета, горизонтально-слоистый. По наслоению - отпечатки листьев и стеблей растений, легко расслаивается на плитки по 1-4 см, с тонкими линзочками угля, скоплениями пирита и зеркалами межслоевого скольжения. Послойные связи слабые или совсем отсутствуют. При ведении очистных работ лавами блоков №4, №5 на 30% площади отмечалось обрушение кровли высотой 0,05-0,4 м и до 1,3 м.

Основная кровля сложена сланцами глинистыми, песчано-глинистыми, песчаными, перекрытыми песчаником.

Песчаник от светло-серого до темно-серого цвета, кварцевый, мелко - и среднезернистый, в большинстве своем массивный, плотный, реже - слоистый за счет переслаивания песчаным сланцем. По наслоению - слюдистый, иногда с обуглившимся детритом; слоистость волнистая, косая, реже прерывисто-линзовидная. Встречаются обломки разной степени крупности сланца песчаного, глинистого, кремнистого материала; трещиноват (3-4 трещины на 1 погонный метр), крепкий и очень крепкий, контакт от четкого дот постепенного.

Непосредственная почва пласта сложена сланцем песчаным (50%), песчаником (40%), сланцами песчано-глинистыми (7%) и глинистыми (2%), а также переслаиванием сланца песчаного с песчаником (1%).

Сланец песчаный темно-серого цвета, в начале слоя (0,3-0,9 м) комковатой текстуры с остатками корней и листьев растений, перемят ("кучерявчик"). Ниже по слою горизонтально-, реже полого-, волокнисто-слоистый, слабослюдистый, средней крепости, слабо трещиноватый (до 3 трещин на 1 погонный метр). Слоистость обусловлена чередованием слоев сланца и песчаника мощностью 2-3 см.

Межслоевое сцепление сильное, но по плоскостям наслоения - скопление чешуек слюды. В горизонтальных выработках, вентиляционном ходке № 1, бортовом ходке №5,4, сборном ходке № 4 сланец песчаный, по макроскопическому описанию аналогичен, устойчивый.

Песчаник кварцевый, кварцево-полевошпатовый светло-серого и серого цвета, средне - и мелкозернистый, слабо трещиноватый (2-3 тр. / п. м). Контакт с нижележащим слоем четкий, горными выработками не вскрывается.

Сланец песчано-глинистый от темно-серого до черного цвета, трещиноват (5 тр. /п. м), контакт с нижележащим слоем песчаного сланца постепенный.

Сланец глинистый от темно-серого до черного цвета, комковатой текстуры с остатками углефицированных корней и коры растений. Контакт с нижележащим слоем песчаника четкий.

Горными работами шахты "Житомирская" сланцы песчано-глинистые и глинистые в почве пласта m3 не вскрывались ввиду незначительного распространения их на площади оценки, прочностные показатели их не изучены.

Основная почва пласта сложена сланцами глинистыми, песчано-глинистыми и песчаными, а также песчаниками и сланцами песчаными переслоенными песчаниками.

В целом горно-геологические условия разработки пласта m3 прогнозируются как относительно сложные из-за значительных площадей распространения весьма неустойчивой, "ложной" кровли и в меньшей мере - почвы. В центральной части шахтного поля, у нижней технической границы шахты, где непосредственная кровля и почва на одной и той же площади представлены неустойчивыми породами, горно-геологические условия разработки ожидаются сложными.

2.2 Характеристика природных ресурсов горного предприятия

В геологическом отношении оцениваемая площадь принадлежит участку отложения свит С72 и С62 среднего отдела карбона. Шахта имеет на балансе только пласт m 3. Пласт m3 принадлежит свите С72.

Литографически угленосные отложения представлены чередованием сланцев глинистых, песчаных, песчаников, включающих маломощные прослои известняков и углей.

Угленосные отложения почти повсеместно перекрыты четвертичными образованиями, сложенными различными генетическими типами пород и почвенным слоем. Преобладают лессовидные глины и суглинки. Мощность четвертичных отложений составляет 1-10 м.

Корреляция отдельных стратиграфических горизонтов проводится четко.

В тектоническом отношении поле шахты "Житомирская" расположено в центральной части южного крыла Чистяковской синклинали. Простирание пород от юго-западного до северо-восточного крыла по азимуту от 320º до 275º, углы падения пород составляют 10-20º на верхних горизонтах, уменьшаясь до 4-6º с глубиной.

На крайнем северо-западе углы падения пород на верхних горизонтах увеличиваются до 36-39º. Залегание пород спокойное. Тектонические нарушения разведочными скважинами не выявлены.

Марка угля - Т, пласт угрожаемый по внезапным выбросам угля и газа с глубины 230 м, по пыли не опасен.

Оцениваемый пласт m3 является не выдержанным по мощности и относится к группе тонких. На значительной части площади шахтного поля мощность пласта уменьшается до 0,58-0,42 м. В дальнейшем, при эксплуатации месторождения, возможно расширение выделенных площадей с забалансовыми запасами в результате уточнения мощности пласта горными выработками.

Глубина залегания почвы пласта на площади подсчета от 35 м до 278 м, горные работы производятся на глубине 180 м, площадь отработки составляет 4,5 км2 (39%), площадь распространения по отношению к оцениваемой площади: балансовая - 51%, забалансовая - 8%.

Пласт отработан шахтой "Житомирская" на значительной площади с мощностью 0,60-0,80 м, причем преобладающими были мощности 0,70-0,80 м. В северо-западной части оцениваемой площади пласт отработан шахтой "Донецкая" до глубины 236 м с мощностью 0,64 - 0,90 м. На неотработанной части площади пласт сохраняет преимущественно простое строение, сложное строение (2 -пачечное) отмечено в единичных случаях в центральной части шахтного поля (людской и вспомогательный уклон).

Мощность пласта до изогипсы плюс 50 м составляет 0,60-0,80 м. Ниже указанной изогипсы, на значительной площади мощность пласта уменьшается до 0.58-0,54 м. Не исключена возможность расширения этих площадей в результате уточнения мощности пласта горными выработками.

В результате выполненных работ установлено, что основными газовыми компонентами углей являются: метан, азот, углекислый газ и другие.

Содержание метана изменяется в зоне газового выветривания от 0 до 43,2%. В метановой зоне достигает 96,8%.

Содержание азота с 90,6% в зоне газового выветривания уменьшается до 1,7% в метановой зоне.

Водород присутствует в небольшом количестве. Преобладают концентрации от 0,1 до 0,6%. Максимальное значение - 8,5%. Большие концентрации, как правило, отмечены в газосборнике, что обусловлено, по-видимому, не герметичностью КГН, технологическими погрешностями при отборе проб.

В свободно выделившемся газе водород присутствует в небольших количествах: от 0 до 2,8%.

Гелий присутствует в большинстве проб, где он определяется от следов до 0,015%.

Шахта "Житомирская" отнесена к сверхкатегорийным по метану. Первое проявление метана зафиксировано на глубине 83 м во 2 западной лаве. Относительная газообильность горных выработок составила 78,31м³/т с. д. Внезапные выбросы не отмечены. В целом для всех пластов свиты С72 и для оцениваемого пласта m3 характерна более высокая природная газоносность в пологой приосевой части синклинали и ее южном крыле. В северном, крутом крыле природная газоносность на сопоставимых глубинах на 5-7 м³/т с. д. ниже, что соответствует общим закономерностям распределения природных газов в синклинальных складках. Средний геотермический градиент составляет 2,2°C/100 м, а ступень - 47,8м/1°C. На максимальной глубине оценки запасов (абсолютная отметка минус 60м) ожидаемая средняя температура составляет 16,2°C.

Пласт m 3 не склонен к самовозгоранию.

2.3 Гидрологические условия залегания полезных ископаемых

В гидрографическом отношении описываемая площадь приурочена к южному склону главного Донецкого водораздела к междуречью рек Крынка и Миус и является степной, сильно волнистой, равнинной, расчлененной густой овражно-балочной сетью.

Основными гидрографическими элементами на данной площади являются: балка Берестовая и реки Харцызская и Кленовая. Балка Берестовая протягивается с востока на запад, а реки с севера на юг. Река Харцызская является левым притоком реки Кленовая, а последняя впадает в Ольховское водохранилище на реке Ольховой.

Водотоки реки извилистые. На равнинных и лесных участках берега балок пологие, они сложены современными аллювиальными отложениями, хотя нередко в берегах балок обнажаются коренные породы, что делает склоны высокими и скалистыми.

Постоянные водотоки рек Харцызской и Кленовой питаются в основном за счет сбросовых вод шахт "Житомирская", "Винницкая", №222 и "Комсомолец Донбасса". Расход реки Кленовой составляет порядка 900 м³/ч, а реки Харцызской - от 100 до 720 м³/ч.

Гидрологические условия поля шахты "Житомирская" в целом отражают особенности района: пологое падение пород (10-20°), количество одновременно отрабатываемых угольных пластов, не более 1-2, развитие трещиноватости на глубину не более 700 м и снижение водообильности пород с глубиной.

Водоносные горизонты четвертичных отложений.

Как правило, подземные воды, заключенные в четвертичных отложениях, приурочены к аллювиальным и супесчано-песчаным образованиям в поймах балок и рек. По данным исследований, дебиты родников и колодцев этих отложений не превышают 0,1-0,3 м³/ч, а скважин - 0,07-0,25 м³/ч (максимальное понижение 3 м). Среднее значение коэффициента фильтрации при этом составляет 0,01м /ч.

Таким образом, выдержанного водоносного горизонта в четвертичных отложениях нет. Водоотдача их невелика. В засушливые периоды колодцы, сооружения в них, почти высыхают.

Питание описываемого горизонта осуществляется в основном за счет атмосферных осадков и паводковых вод; реже, на отдельных площадях, - путем перетока из каменноугольных водоносных горизонтов.

В связи с неустойчивой водообильностью и малыми дебитами водоносных горизонтов четвертичных отложений, вода из них не будет принимать существенного участия в обводнении горных выработок шахты "Житомирская".

Водоносные горизонты каменноугольных отложений.

Подземные воды каменноугольных отложений на поле шахты "Житомирская" заключены, главным образом, в трещиноватых песчаниках свиты С72 и С62 и частично в известняках.

Водоносный комплекс разделяется на горизонт выветренной зоны, объединяющей все литологические разности до глубины 60-150 м, которые гидравлически связаны между собой за счет интенсивной трещиноватости пород в зоне активного выветривания (с глубины 100-150 м), представляющие разобщенные, приуроченные к отдельным литологическим слоям, различной мощностью и реже известняков.

Уровни подземных вод, отмеченные в процессе бурения разведочных скважин, колеблются в пределах 4-82 м, глубины водопроявлений составляют 2-130м.

Водообильность основной толщи карбона, ниже основной зоны выветривания, неравномерная и зависит от интенсивности трещиноватости, степени тектонической нарушенности пород и их пористости. Пористость песчаников изменяется от 0,37 - 5,17% и с глубиной практически остается без изменений.

По условиям циркуляции подземные воды являются трещинно-пластовыми, как правило, напорными. Высота напора достигает в отдельных случаях сотен метров. На поле шахты "Житомирская" в основном напоры подземных вод невелики из-за значительной сдренированности горизонтов горными выработками, поскольку глубина действующих горных работ по пласту m3 - 220 м.

Шахтные воды.

В горные выработки шахты "Житомирская" поступают воды сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридные натриево-кальциево-магневые или натриево-магниево-кальциевые с минерализацией 1,3 - 1,8 г/дм3. При дальнейшей отработке запасов оцениваемого угольного пласта в горные выработки шахты "Житомирская" будут поступать в основном сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридные, натриево-кальциево-магниевые воды с минерализацией в среднем 2 г/дм³. Соединение натрия в воде ожидается 0,2-0,6 г/дм³, хлора - не больше 0,2 г/дм³, количество сульфата - в пределах 0,5-1,0 г/дм³. По содержанию сульфатов воды останутся сильно агрессивными к бетонам и в основном средне-агрессивные к металлическим конструкциям.

Количество взвешенных веществ в сбрасываемых водах при существующих очистных сооружениях шахты "Житомирская" составляет 60,80 мг/л.

Данная вода ограничено пригодна для орошения, в целом качественный состав шахтных вод является неудовлетворительным. Характеристика шахтных вод представлена в таблице 3.

Таблица 2.3 - Результаты анализа проб воды (по данным на 19.08.99)

№п. п.	Наименование показателя	Значение
1.	Температура воды,°C.	20
2.	Прозрачность, см.	3,5
3.	ВЗВ, мг/дм³.	98,5
4.	РH.	8,2
5.	Гидрокарбонаты, мг/дм³.	665,1
6.	Жесткость, мг-экв/дм³.	67,6
7.	Са, мг/дм³.	55,3
8.	Mg, мг/дм³.	46,2
9.	Окисляемость, мг/дм³.	8,7
10.	Хлориды, мг/дм³.	98,8
11.	Сульфаты, мг/дм³.	665,5
12.	Нитриты, мг/дм³.	0,04
13.	Нитраты, мг/дм³.	10,9

Характеристика и степень обводнения выработок отрабатываемых пластов.

Средние многолетние притоки воды в шахту на сопоставимых глубинах изменяются от 122 до 346 м³/ч, а максимальное - от 204 до 485 м³/ч. Притоки воды по шахте "Житомирская" за последние 7 лет практически не изменились и составляют в средне 202 м³/ч. Вода, поступающая в шахту, откачивается на поверхность с помощью соответствующего водоотливного хозяйства, характеристика которого приведена в таблице 4.

Таблица 2.4 - Характеристика водоотлива шахты "Житомирская"

Горизонт расположения водосборника, глубина, м	Данные о водосборнике
Горизонт расположения водосборника, глубина, м	Количество камер, шт	Объем камеры, м³	Кол-во насосов в камере, шт	Тип насосов
1	2	3	4	5
1	2	3	4	5
IV горизонт ЦПП, 133 м	1	585,0	2	ЦНС - 300-240 ЦНС - 180-255