Реалізація стратегічних планів підвищення видобутку вугілля базується на використанні наявних запасів шахт із подальшим збільшенням глибини ведення гірничих робіт. Тож дедалі актуальнішою стає проблема розширення технічних меж шахтних полів діючих шахт, що працюють, і залучення до експлуатації резервних запасів. Останнє пов’язане з необхідністю перетину капітальними виробками великих зон тектонічних порушень, що оконтурюють границі шахтних полів.
Тектонічні порушення зазвичай представлені тріщинуватими обводненими ділянками нестійких порід. Для безпечного подолання виробками таких порушень необхідно застосування ефективних технологій, до яких входять додаткові заходи, що запобігають аварійним ситуаціям, пов’язаним з обваленням порід, проривами води тощо.
Відповідно до довгострокової стратегії розвитку ПрАТ «ДТЕК Павлоградвугілля», для збільшення промислових запасів шахти «Самарська» пріоритетним проектом на 2015 рік був перехід великоамплітудного тектонічного порушення Богданівський скид. Опрацювання ділянки розкритого за порушенням вугільного пласта С10 заплановано з 2023 року.
Початок підготовки пласта до опрацювання починалося з проведення квершлагу як розвідувальної виробки, що перетинає зону Богданівського скиду.
За даними попередньої геологічної розвідки, максимальна амплітуда вертикального зміщення Богданівського скиду сягає 305 м. Загальна протяжність небезпечної зони становить 90 м, з них 70 м — зона підвищеної тріщинуватості порід, зумовлена впливом скиду і 20 м – безпосередньо зона зміщувача. Представлена вона аргілітами, алевролітами, пісковиками порушеної структури, розбитих тріщинами, перем’ятими або подрібненими з дзеркалами ковзання. Богданівський скид має вихід під покривні поклади, які обводнені, а оскільки зміщувач — це роздроблені і тріщинуваті породи, то він водопровідник. Очікуваний водопритік у зоні скиду мав становити майже 56 м³/год.
Богданівський скид у 2015 році перетинали вперше. Практичного досвіду перетину виробками регіональних порушень таких розмірів на шахтах Західного Донбасу тоді ще не було.
Проведення квершлагу в зоні Богданівського скиду пов’язане з небезпечними ризиками, серед яких: низькі міцнісні властивості порід, їх мінливість і порушеність; висока ймовірність обвалень порід покрівлі; інтенсифікація деформацій металевого кріплення; брак достовірної інформації про місцеположення точки перетину скиду і виробки, що проводиться; висока проникність масиву, можливість припливу великого об’єму шахтних вод (аж до проривів у виробку), можливість прориву розпушеної зволоженої гірської маси; аномально високе (або раптове) метановиділення.
Після проведення експлуатація квершлагу триватиме протягом не менш як 15 років. Підтримання виробки здійснюватимуть у небезпечній зоні тектонічного порушення, що може бути пов’язане з ризиком втрати стійкості квершлагу і величезними витратами на проведення екстрених ремонтних робіт.
Надзвичайна актуальність завдання пов’язана з тим, що виробничими програмами ПрАТ «ДТЕК Павлоградвугілля» в найближчі роки заплановано ще вісім аналогічних перетинів великих геологічних порушень.
Ці обставини потребували детального наукового, технічного та організаційного опрацювання проекту із залученням найкваліфікованіших спеціалістів ДТЕК Енерго та НТУ «Дніпровська політехніка». Комплексний підхід до розв’язання завдання містив оцінку можливих ризиків під час виконання робіт, наукове обґрунтування параметрів технології, організації та контрольних заходів на першому етапі досліджень і детальний моніторинг під час проведення виробки з аналізом отриманих результатів про стан кріплення і масиву порід для забезпечення надійного і безпечного переходу Богданівського скиду.
Безпечний перехід квершлагом Богданівського скиду буде забезпечено тільки за умов вибору надійної конструкції кріплення, дотримання технології проведення виробки і застосування додаткових заходів, які дають змогу запобігати аварійним ситуаціям, пов’язаним з наявністю нестійких порід. Слід враховувати зміну властивостей вміщуючих порід і стану масиву на етапах підходу і відходу вибою виробки від площини зміщувача порушення.
Основним технічним результатом, обґрунтованим під час виконання науково-дослідних робіт, став «Спеціальний проект проведення квершлагу шахти «Самарська» в небезпечній зоні Богданівського скиду», у який увійшли підсумки прогнозу умов проведення та підтримки виробки; зонування її майбутньої траси за видами проявів гірського тиску; система геомоніторингу і контролю ускладнювальних чинників; обґрунтовані технології проведення та кріплення квершлагу.
Перший перехід Богданівського скиду гірничою виробкою успішно реалізовано восени 2015 року. Під час виконання робіт отримано важливі наукові та технологічні результати, серед яких варто виокремити такі.
Уперше для умов Західного Донбасу остаточно узагальнено та виконано оцінку ризиків під час переходу виробкою зони зруйнованих порід тектонічного порушення Богданівський скид з прогнозованим аномальним водоприпливом та можливим раптовим виділенням метану, визначено границі небезпечної зони та її протяжність.
Розроблено нові комп’ютерні моделі, адаптовані до геомеханічних умов Богданівського скиду, на основі яких обґрунтовано типи кріплення, заходи зі зміцнення приконтурного масиву порід, технологію спорудження виробки та комплекс робіт з геомоніторингу. Це дало змогу вперше у світовій практиці опрацювання вугільних родовищ виконати капітальною виробкою перетин такого високоамплітудного диз’юнктиву (305 м), як Богданівський скид, розкрити додатково 40 мільйонів тонн запасів вугілля, збільшити термін експлуатації шахти «Самарська» щонайменше на 15 років із забезпеченням зайнятості виробничого персоналу на цей період.
Розроблено технологічний регламент і конструкції комбінованих кріплень на ділянці Богданівського скиду з використанням анкерів, двошарових металобетонних рамних конструкцій з обов’язковим виконанням заходів зі зміцнення приконтурного масиву порід і контролю його стану, що дає змогу забезпечити тривалу стійкість магістральних виробок під час опрацювання розкритих запасів.
Протягом 2016—2017 років на шахті «Самарська» додатково здійснено перехід Богданівського скиду ще двома капітальними виробками, що підтвердило обґрунтованість розроблених конструкцій, технології зведення комбінованого кріплення і системи геомоніторингу.
За цією технологією нині небезпечну зону Богданівського скиду проходять виробки між полями шахт імені Героїв космосу і «Благодатна». Перетин порушення дасть змогу збільшити промислові запаси шахти «Благодатна» на 4,56 мільйона тонн, що продовжить період її експлуатації ще на чверть століття.
Здобуті досвід і підсумки застосування методологічного підходу, технологічних і організаційних заходів — основа розроблення проектів переходів аналогічних тектонічних порушень у складних гірничо-геологічних умовах шахт Західного Донбасу.
Дмитро САХАРУК,
генеральний директор ДТЕК Енерго,
Михайло БАРАБАШ,
директор з видобутку вугілля ДТЕК Енерго,
Сергій ВОРОНІН,
генеральний директор ДТЕК Павлоградвугілля,
Сергій ГАПЄЄВ,
професор НТУ «Дніпровська політехніка»,
Олександр СОЛОДЯНКІН,
професор НТУ «Дніпровська політехніка»
для «Урядового кур’єра»
Ми в Google+