2.2.5. Инженерно-геологическая характеристика вскрышных пород и угля

Изучение инженерно-геологических условий Олонь-Шибирского месторождения осуществлялось в процессе детальной разведки 1957-1959 г.г., доразведок 1970-1974 г.г. и 1979-1983 г.г. Всего опробовано 15 инженерно-геологических скважин.

Объемы опробования представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Объемы опробования
Детальная разведка 1957-1959 г.г.	Доразведка 1970-1974 г.г.	Доразведка 1979-1983 г.г.
57	152	232

На стадии детальной разведки 1957-1959 г.г. опробовано 8 скважин №№ 767, 519, 592, 149, 598, 600, 141, 150.

Специальные исследования по двум инженерно-геологическим скважинам №№ 1110 и 1066 были выполнены в 1973г. Всесоюзным научно-исследовательским институтом горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ). По этим скважинам пробурено 229 метров и отобрано 152 пробы (монолитов). Указанные исследования выполнялись в полевых и лабораторных условиях.

При доразведке 1979-1983 г.г. изучались физико-механические свойства горных пород на участке первоочередной отработки Тугнуйского разреза. В этот период опробовано 5 инженерно-геологических скважин №№ 1656, 1661, 1681, 1734, 1735. Физико-механические испытания выполнены в лаборатории института ВНИМИ.

По пробам, отобранным из скважин разведки 1957-1959 г.г. определялись влажность, удельный и объемный вес, пористость, гранулометрический состав и пластичность, временное сопротивление сжатию в сухом и насыщенном водой состоянии, морозостойкость, водопоглощение, водоотдача, полная влагоемкость и коэффициент насыщения.

При специальных исследованиях ВНИМИ (1973г.) проводились испытания на срез, сжатие, прочность пород на растяжение, модуль упругости, определение деформационных характеристик пород и сопротивлению сдвигу по контактам.

Характеристика угольных пластов

Таблица 2.2

Наименование пласта (индекс)	Мощность пласта, м от-до средняя		Объемный вес, т/м^3		Породные прослои			Расстояние по вертикали до нижележащего пласта	Угол падения пласта, град.	Преобладающее строение пласта, выдержанность
	Общая (с породными прослоями)	Полезная (угольных пачек)	Угольных пачек	Засоренного угля (со 100% засорением породными прослоями)	Преобладающий литологический состав	Мощность от-до средняя, м	Временное сопротивление при одноосном сжатии, кгс/см^2

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
У часток Центральный
Участок №1
Пл. 18	2,0-35,8 8,18	2,0-34,9 7,85	1,42	1,44	алевролит	0,05-1,0 0,27	140-180	1,0-71,7	2-5 до 17	простое и сложное
Пл. 18 (пачка «а»)	2,0-10,8 4,67	2,0-8,7 4,51	1,43	1,54	алевролит	0,05-1,0 0,16	140-180	-	-	простое и сложное
Пл. 15	2,0-10,7 3,55	- 3,37	1,41	1,45	алевролит	- 0,18	140-180	15,0-57,5	2-4	простое
Пл. (6-8) и 8	2,0-12,3 5,33	2,0-12,3 4,92	1,43	1,49	алевролит	0,04-0,57 0,41	140-180	1,0-31,5	2-4	сложное
Пл. 6	1,0-8,9 3,04	1,0-8,0 2,82	1,46	1,52	алевролит и аргиллит	0,02-0,45 0,20	140-180	-	Не более 5	простое и сложное
Участок №2
Пл. 18 (пачка «е»)	2,0-2,7 2,16	2,0-2,7 2,14	1,32	1,45	алевролит	0-0,2 0,02	140-180	1,7-3,7	-	простое и сложное
Пл. 18	2,0-51,5 23,13	2,0-49,4 21,18	1,42	1,44	алевролит	0,05-1,0 0,80	140-180	-	2-4 до 18	сложное

При доразведке 1979-1983 г.г. исследования ограничились контрольным опробованием 5 инженерно-геологических скважин. Лабораторные испытания образцов произведены в институте ВНИМИ на косой срез, одноосное и трехосное сжатие.

В период доразведки 1957-1959 г.г. пробы отбирались преимущественно из прикровельной и припочвенной части основных пластов угля. По двум специальным инженерно-геологическим скважинам №1110 и 1066, а также скважинам доразведки 1979-1983 г.г. №№ 1656 и 1661 опробование проводилось по всему стволу скважин с различными интервалами, в зависимости от изменения литологического состава породы, степени ее трещиноватости и прочности.

Керн отбирался в виде образцов-монолитов длиной от 150 до 250 мм, распределенных равномерно по всей мощности опробуемого интервала. После отбора образцов, последние тщательно очищались от глинистого раствора, а затем покрывались не менее чем 4-мя слоями парафина и слоем смоченной в парафине марли. Диаметр монолитов (керна) 93-112 мм.

По данным детальной разведки и последующих доразведок Олонь-Шибирского месторождения установлено, что в геологическом разрезе угленосной толщи преобладают полускальные породы, доля которых составляет до 80% всей толщи.

В литологическом составе отложений, слагающих разведанный участок, выделяются следующие разновидности пород:

Рыхлые несцементированные четвертичные отложения.

Песчаники на глинистом, известково-глинистом, известковом, реже кремнистом цементе.

Алевролиты и углистые алевролиты.

Аргиллит, углистые аргиллиты.

Гравелиты, конгломераты.

Уголь каменный.

Четвертичные отложения представлены суглинками, песками, дресвяно-щебнистыми отложениями и глинами.

Четвертичные отложения охвачены многолетней мерзлотой островного распространения. В зимнее время породы промерзают на глубину 3,0-3,5 м.

На долю четвертичных отложений приходится 8% всей толщи.

Песчаники в разрезе угленосной толщи занимают главенствующую роль (70%), распространены повсеместно в пределах месторождения, слагая выдержанные слои мощностью от 1 до 30 м. Доминирующую роль среди песчаников играют кварц-полевошпатовые среднезернистые разности на глинистом цементе. Доля песчаников на известково-глинистом и кремнистом цементе незначительна и не превышает 2-3%.

Временное сопротивление при одноосном сжатии не выветрелых песчаников составляет в основном 530-680 кгс/см².

Алевролиты имеют довольно широкое распространение в разрезе угленосной толщи (6%). Залегают они чаще всего в почве угольных пластов мощностью от 0,5 до 2-3 м.

В составе алевролитов преобладают зерна кварца и полевого шпата, гидрослюдистый, реже карбонатно-сидертовый, слоистость чаще отсутствует. По своим физико-механическим свойствам алевролиты мало чем отличаются от песчаников.

При одноосном сжатии временное сопротивление алевролитов составляет 670 кгс/см².

Аргиллиты имеют ограниченное распространение в разрезе (до 1%). Залегают они в виде слоёв и линз мощностью от нескольких сантиметров до первых метров. В вещественном составе преобладают те же минералы (кварц, полевой шпат) и такой же состав цемента, что и у алевролитов.

Временное сопротивление сжатию составляет 560 кгс/см².

Углистые аргиллиты и алевролиты пользуются весьма ограниченным распространением (0,5%). В отличие от алевролитов характеризуются несколько меньшей величиной временного сопротивления сжатию (290 кгс/см²). Остальные параметры аналогичны аргиллитам и алевролитам.

Гравелиты и конгломераты в геологическом разрезе месторождения также играют подчиненную роль (1,5%). Они образуют небольшие линзы и прослойки в песчаниках и приурочиваются обычно к почве пласта 6-8 и 8. Цемент песчано-глинистый или известковый, крупная фракция хорошо окатана.

Уголь составляет 13% содержания в общем объеме горной массы месторождения. Величина временного сопротивления сжатию составляет 150-350 кгс/см², угол внутреннего трения 30 градусов.

Породы коренной вскрыши месторождения перед своей экскавацией требуют рыхления буровзрывным способом.

В таблице 2.4 приведены обобщенные физико-механические свойства пород месторождения по данным геологических отчетов.

Ниже приводятся сведения по фактическим данным разреза «Тугнуйский» о составе пород и их свойствах на эксплуатационных участках разреза по состоянию на начало 2003 года.

Участок №1

Четвертичные и современные отложения, местами многолетнемерзлотные – 15%.

Песчаники, алевролиты на глинистом цементе, аргиллиты и их углистые фракции – 38%.

Песчаники и алевролиты на известковом цементе – 43%.

Песчаники на кремнистом цементе – 4%.

Участок №2

Четвертичные и современные отложения, местами многолетнемерзлотные – 25%.

Гравелиты, аргиллиты, песчаники и алевролиты на глинистом цементе – 25%.

Среднезернистые песчаники на глинисто-кремнистом цементе – 15%.

Песчаники и алевролиты на известковом цементе – 29%.

Сажа, окисленный уголь – 6%.

Крепость пород по шкале Протодьяконова – от 3,5 до 8,0.

Категория по буримости – от IV до XIV.

Категорийность по блочности: от мелкоблочных до весьма крупноблочных.

Категория по трудности экскавации – II – IV.

Объемный вес пород вскрыши – от 2,1 до 2,9 т/м³, средневзвешенный объемный вес – 2,3 т/м³.

Добываемые угли – каменные, гумусовые, марки Д.

Крепость углей по шкале Протодьяконова – 1,5-2,0. Наиболее крепкие угли залегают в основании пласта 18 и вдоль глубинных разломов, где он пропитан кремнистыми растворами, а коэффициент крепости достигает 4.

Категория углей по буримости – IV-V.

Категория по трудности экскавации – III.

Объемный вес – 1,44 т/м³, угольной массы – 1,47 т/м³.

Характерные структурные колонки по вскрышной и угольной толщи эксплуатационных участков поля разреза приведены на рисунке 2.6.