1 Общие представления о реструктуризации угольной промышленности Каждая шахта проектируется на определенный, конкретный срок ее службы

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

3.3. Основные проблемы и технические направления реализации проектов

Опыт реализации проектов ликвидации шахт показал, что основными проблемами являются:

а) при физической ликвидации шахты - вопросы водоотлива и водотоков; ликвидации выработок, имеющих выход на дневную поверхность при обеспечении их долговременной устойчивости;

б) в экономическом отношении – решение задач по предотвращению опасных сдвижений (провалов) поверхности, неуправляемого выхода шахтных газов на поверхность, подтопления территорий, организации наблюдений и контроля над этими процессами, а также по выводу из эксплуатации терриконов, прудов-отстойников шахтных вод, илонакопителей;

в) в решении социальных вопросов - недостаточные правовые гарантаии социальной защиты и слабость экономической базы. С ликвидацией шахты фактически исчезает субъект выполнения всех обязательств, ocyществляющих их. Нет ясного и однозначного положения о правопреемнике.

Основные технические направления ликвидации угледобывающих предприятий:

1) обязательная изоляция горных выработок и выходов их на дневную поверхность, приведение объектов шахт в безопасное и экологически допустимое состояние;

2) разборка зданий и сооружений производится в случаях их износа и ветхости или аварийно-опасного состояния. В остальных случаях здания поверхностного комплекса, как правило, должны сохраняться с целью их приспособления и использования для организации ремонтных мастерских (участков), подсобных производств, оказания услуг и т.п. для нужд yголь ной промышленности или передачи в аренду, продаваться сторонним организациям или физическим лицам. В случае отсутствия экономически обоснованных предложений по использованию конкретного здания на момент разработки проекта ликвидации шахты предусматривается его временная консервация;

3) технические решения по выводу из экслуатации породных отвалов, находящихся на балансе шахты, должны предусматривать обязательные мероприятия по их тушению и озеленению. Это позволяет осуществить консервацию отвалов с использованием их в перспективе в качестве техногенных месторождений (при наличии ценных компонентов) источников строительного материала или сырья для изготовления строительных изделий. Переформирование, а тем более полная вывозка терриконов, должна предусматриваться только в отдельных случаях;

4) вывод из эксплуатации прудов-отстойников шахтных вод, как правило, связывается с их дальнейшим использованием для целей технического водоснабжения и оросительно-поливных работ;

5) рекультивация высвобождающихся земельных участков осуществляется в соответствии с требованиями землепользования. Как правило, на местах сносимых (разбираемых) зданий и сооружений осуществляются первичные планировочные работы (ликвидация ям, подвалов и фундаментов, выравнивание площадки с целью приведения ее в безопасное состояние, предотвращения неорганизованных свалок мусора и т.д.);

6) списание, передача на соседние шахты (участки) оставшихся запасов угля или перевод их в категорию «Балансовые запасы ликвидируемой шахты»;

7) анализ путей возможной миграции подземных вод, характеристика барьерных целиков и горных выработок, переходящих на поля соседних шахт. В случаях опасности перетока вод из выработок ликвидированной шахты разрабатывается проект расширения водоотлива на действующей. Сохранение водоотлива на закрываемой шахте должно обосновываться специальными расчетами;

8) организованный сток газа через специально пробуренные с поверхности на верхнюю часть выработанного пространства скважины или через проложенные в погашенных стволах трубопроводы с проведением наблюдений и контроля выделения газа.

4. ЛИКВИДАЦИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Очередность ликвидации горных выработок принимается с учетом фактической схемы вскрытия и подготовки шахтного поля.

При разработке технических решений по ликвидации горных выработок последние разделяются на выработки, не имеющие и имеющие выход на дневную поверхность.

Горные выработки, имеющие выход на дневную поверхность, ликвидируются в обязательном порядке.

При этом соблюдаются следующие условия:

1) обеспечивается надежная вентиляция и система автоматического. контроля метана и расхода воздуха в горных выработках;

2) гарантируется возможность вывода людей в аварийных ситуациях (наличие запасных выходов из шахты, соответствующая длина маршрута выхода);

3) сохраняется для ведения работ транспортная система, водоотливное хозяйство, система электроснабжения, система противопожарной защиты;

4) исключаются прорывы воды и газа в смежные погашенные выработки и выработки соседних шахт;

5) исключаются образования провалов на дневной поверхности;

6) создаются фронт и объем работ, обеспечивающие ликвидацию шахты в оптимальные сроки.

Согласно принятым решениям разрабатывается календарный график ведения работ.

Вентиляция шахты проектируется в соответствии с календарным графиком по ее ликвидации, а автоматическая газовая защита функционирует до окончания всех работ.

Проветривание шахты в подготовительный период осуществляется существующими вентиляторными установками главного проветривания. Регулирование количества воздуха, подаваемого в шахту, производится изменением угла установки лопаток направляющего аппарата для центробежных вентиляторов или угла поворота лопаток рабочего колеса для осевых вентиляторов.

Необходимое количество воздуха, направляемого в шахту, определяется в соответствии с «Правилами безопасности в угольных шахтах» и «Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт»В период разборки зданий и сооружений у стволов общешахтная система проветривания по существующей схеме не нарушается, главные вентиляционные установки до окончания работ по монтажу оборудования, ограждения места засыпки и др. работают в том же режиме.

После окончания работ подготовительного периода и готовности стволов к засыпке вентиляторы главного проветривания отключаются, если каждый ствол ликвидируется обособленно. В этом случае в соответствии с рекомендациями МакНИИ в первую очередь производится засыпка ствола со свежей струей воздуха.

Контроль безопасного ведения работ проводится штатом сотрудни- ков, предусмотренным для ликвидации шахты. Необходимый штат вентиляционного надзора сохраняется до ее полной ликвидации.

Подъемы по стволам, транспорт в процессе ликвидации шахты сохраняют свои функции. Подъемные установки на поверхности шахт подлежат демонтажу только после завершения работ по засыпке стволов.

В период возведения изолирующих перемычек откачка веды выполняется существующими средствами водоотлива, но одновременно с этим обосновывается необходимость параллельного осушения шахтного поля системой водопонижающих скважин.

Технические решения по ликвидации выработок, имеющих выход на дневную поверхность, разрабатываются с учетом требований следующих документов и инструкций: «Правила безопасности в угольных шахтах» (2.7.1, 2.7.2, 2.7.3 и 2.7.4), «Ликвидация выработок и шахт» (7.2.1, 7.2.2, 7.2.7, 7.2.13 и 7.2.15), «Предотвращение прорывов воды и газа из затопленных выработок и водных объектов», «Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт» (ПТЭ) (глава 4 «Ремонт и ликвидация выработок»), «Инструкция о порядке ликвидации и консервации предпри- ятий по добыче полезных ископаемых», «Руководство по изоляции отработанных участков, временно остановленных и не используемых горных выработок в шахтах».

Консервация горных выработок на шахтах, разрабатывающих самовозгорающиеся пласты, производится с соблюдением дополнительных специальных противопожарных мероприятий на период производства работ и всего периода консервации.

На шахтах, смежных с консервируемыми, проводятся мероприятия, обеспечивающие безопасность горных работ, включая установку изолирующих перемычек для предотвращения прорывов в действующие горные выработки воды, газа или распространения подземных пожаров.

Безусловно, в шахте выполняются и те работы, которые предотвращают неуправляемые процессы на поверхности (чрезмерные оседания, провалы и т.п.), могущие вызвать тяжелые последствия.

Основные технические решения по ликвидации выработок, требования к инженерным сооружениям и конструкциям, порядок ведения ликвидационных работ, проведения контроля в постликвидационный период, обеспечивающие безопасность людей и осуществление хозяйственной деятельности на прилегающих территориях, а также меры по снижению вред-ного влияния на окружающую среду и недра разрабатываются в соответствии с «Проектом ликвидации угольных шахт. Эталон». Кроме того, при разработке и реализации этого раздела проекта обязательным является исполнение требований законодательных актов, нормативных документов и стандартов, действующих на территории Украины на момент выполнения проекта (принятия решения) ликвидации шахты, касающихся охраны недр и окружающей среды, охраны труда, организации строительства, норм и правил проектирования объектов угольной промышленности.

По углу наклона горные выработки, имеющие выход на земную поверхность, подразделяются на следующие группы: вертикальные - 90°0, крутые - более 60°, крутонаклонные — от 35° до 65°, наклонные, пологие и штольни - до 35°.

Согласно требованиям «Правил безопасности в угольных шахтах» ликвидируемые вертикальные и крутые стволы, шурфы и скважины диаметром 200 мм и более по заключению НИИГД должны быть полностью заполнены негорючими, нетоксичными материалами до уровня земной поверхности. Глина, как закладочный материал, не используется.

В отдельных случаях при благоприятных условиях (хорошее состояние крепи, устойчивые боковые породы, отсутствие обводненности) «Правила ликвидации стволов угольных шахт» (в дальнейшем «Правила...») допускают ликвидацию стволов без полной засыпки. Порядок и методика оценки долговременной устойчивости ствола и околоствольного массива изложены в приложении В «Правил...». Речь идет о принятии решения по ликвидации стволов без полной засыпки, закрепленных бетонной, железобетонной и тюбинговой крепью, при мощности яашосов до 25 м на основании оценки фактического состояния крепи ствола и долговременной устойчивости околоствольного массива. Фактическое состояние крепи определяется путем обследования ствола комиссией, создаваемой заказчиком, и оформляется актом с описанием характеристика! и установлением бальной оценки состояния ствола. Если состояние крепи ствола удовлетворительное (возможно наличие отдельных волосяных трещин, других незначительных нарушений не геомеханического характера) или деформации в начальной стадии (отдельные трещины в крепи раскрытием до 10 мм; изгиб проводников) и при соответствии фактичесхой толщины расчетной в проекте разрабатываются технические решения о ликвидации ствола без полной засыпки. Эти решения уточняются на стадии выполнения рабочей документации на основании заключения УкрНИМИ, согласованного с органами Госнадзорохрантруда.

Ликвидация ствола без полной засыпки предусматривает его изоляцию путем сооружения полка перекрытия стволі ша отметке коренных пород, заполнения верхней части ствола закладочным материалом и сооружения полка перекрытия устья.

Ликвидация стволов во всех случаях реализуется по проектам, согласованным и утвержденным в установленном порядке. Но в особо сложных случаях при ликвидации затопленных, загазированных стволов стволов с разрушенной крепью проектная документация согласовывается с соответствующими специализированными организациями (УкрНИМИ, МакНИИ, п.о. «Угруглегеология» и др.) или разрабатывается по их заключениям и рекомендациям.

Ликвидация и изоляция стволов в районе пожарных участков, участков с несписанными пожарами должна выполняться по проектам, согласованным с НИИГД и МакНИИ или разработанным по их рекомендациям.

При ликвидации стволов на шахтах, находящихся в эксплуатации, выполняются требования «Инструкции по безопасному ведению работ у затопленных выработок».

Анализ выполненных в Украине проектов ликвидации шахт показал, что доля ликвидируемых стволов по углу наклона составляет: вертикальных - 43-45% от общего количества, крутых - 2,4%, крутонаклонных - 8-9%, наклонных и пологих - 45%. Это соотношение в известной мере учтено при определении объема и детализации излагаемого в учебном пособии материала.

4.1. Технология ликвидации вертикальных стволов и скважин

В совокупности мероприятий по ликвидации горных выработок,· да и шахты в целом, наиболее сложными и ответственными являются работы по ликвидации вертикальных стволов.

В соответствии с «Правилами...» ликвидация стволов это проведение работ, включающих заполнение (засыпку) свободного объема ствола или его части закладочным материалом, сооружение полков, перемычек, опор, применение других мер, направленных на прекращение аэродинамической связи с действующими горными выработками и на обеспечение долговременной устойчивости подземных сооружений и конструкций (крепи) с целью предотвращения опасных деформаций земной поверхности.

Под опасными деформациями в данном случае понимаются внезапные оседания, провалы земной поверхности в местах нахождения устье ликвидируемых стволов с образованием воронок (кратеров), происходящие вследствие разрушения подземных сооружений и конструкций ликвидированных стволов, активизации геомеханических процессов. Эти деформации представляют серьезную опасность для людей, животных и осуществления хозяйственной деятельности.

Ликвидация стволов во всех случаях реализуется по проектам, согласованным и утвержденным в установленном порядке. Но в особо сложных случаях при ликвидации затопленных, загазированных стволов стволов с разрушенной крепью проектная документация согласовывается с соответствующими специализированными организациями (УкрНИМИ, МакНИИ, п.о. «Угруглегеология» и др.) или разрабатывается по их заключениям и рекомендациям.

Ликвидация и изоляция стволов в районе пожарных участков, участков с несписанными пожарами должна выполняться по проектам, согласованным с НИИГД и МакНИИ или разработанным по их рекомендациям.

При ликвидации стволов на шахтах, находящихся в эксплуатации, выполняются требования «Инструкции по безопасному ведению работ у затопленных выработок».

Анализ выполненных в Украине проектов ликвидации шахт показал, что доля ликвидируемых стволов по углу наклона составляет: вертикальных - 43-45% от общего количества, крутых - 2,4%, крутонаклонных - 8-9%, наклонных и пологих - 45%. Это соотношение в известной мере учтено при определении объема и детализации излагаемого в учебном пособии материала.

4.1. Технология ликвидации вертикальных стволов и скважин

В совокупности мероприятий по ликвидации горных выработок,· да и шахты в целом, наиболее сложными и ответственными являются работы по ликвидации вертикальных стволов.

В соответствии с «Правилами...» ликвидация стволов это проведение работ, включающих заполнение (засыпку) свободного объема ствола или его части закладочным материалом, сооружение полков, перемычек, опор, применение других мер, направленных на прекращение аэродинамической связи с действующими горными выработками и на обеспечение долговременной устойчивости подземных сооружений и конструкций (крепи) с целью предотвращения опасных деформаций земной поверхности.

Под опасными деформациями в данном случае понимаются внезапные оседания, провалы земной поверхности в местах нахождения устье ликвидируемых стволов с образованием воронок (кратеров), происходящие вследствие разрушения подземных сооружений и конструкций ликвидированных стволов, активизации геомеханических процессов. Эти деформации представляют серьезную опасность для людей, животных и осуществления хозяйственной деятельности.

4.1.1. Краткие сведения о проектах ликвидации стволов и содержании ликвидационных работ

Анализ иностранных и отечественных публикаций показал, что содержание проектов ликвидации вертикальных стволов имеет много общего, а сами проекты достаточно апробированы на практике.

Проект состоит из двух основных частей: предварительные изыскания и проектные работы по ликвидации ствола.

Следует особо отметить, что правильность последующих технологических решений зависит от обоснованности, уровня детализации, качества и полноты предварительных изысканий. Речь идет об изучении геологической и гидрогеологической ситуации в регионе, что должно обеспечить полноту сведений о составе, структуре и текстуре наносов и коренных пород, пересекаемых стволом, достоверный прогноз возможного затопления ствола и его уровень, сведения о зонах выхода воды на земную поверхность, качестве подземных вод (химическом составе, агрессивности, содержании токсичных и потенциально токсичных элементов).

Важное место при обосновании проекта занимает всесторонняя оценка газовой обстановки, прогнозирование и расчет выхода метана на поверхность при остановке вентилятора главного проветривания, при изменениях атмосферного давления, перепадах температур, подъеме уровня шахтных вод, при сдвижениях массива пород и т.д.

Поскольку метан дренирует не только по закладочному массиву, но и по пустотам на контакте «порода - крепь ствола», оценивается также устойчивость крепи и возможное набухание пород. Важным этапом предпроектной проработки является изучение возможного мульдообразования на поверхности, установление опасных зон.

Таким образом, на этапе предварительных изысканий и предпроектных проработок рассматривается широкий круг вопросов, в комплексном изучении которых необходимо участие технологов, гидрогеологов, работников геолого-маркшейдерских служб шахт и объединений, экологов, специалистов по аэрологии и геомеханике. При этом должны использоваться самые современные методы исследований: инженерный анализ, расчеты, физическое, математическое, компьютерное моделирование и др. Координацию работ целесообразно поручать представителям проектной организации.

В самом проекте определяются проектные глубины засыпки стволов, объемы закладки в стволах и примыкающих выработках, места сооружения опорных конструкций и перемычек на спряжениях с выработками околоствольных дворов, опор в стволах, перекрытий, приводятся расчеты их параметров.

На основании лабораторных исследований и экологической экспертизы даются характеристики материалов закладки (слеживаемость, пустотность, кусковатость, склонность к размоканию, вступлению в химические реакции, образованию токсичных веществ), делаются выводы о возможности их использования. С учетом оптимальной скорости подачи закладки в ликвидируемый ствол выбирается трасса подвоза и средства доставки закладочного материала от места его расположения. В соответствии с ранее проведенными исследованиями путей и объема миграции метана определяются места, средства и периодичность контроля его концентрации в стволе и на поверхности. Показываются границы зон безопасного ведения закладочных работ, средства их оконтуривания и освещения. Устанавливается периодичность контроля стабильности закладки в стволе, содержания метана в его окрестности и формы организации этой работы.

В экологическом отношении для конкретных условий проектом предусматриваются реальные меры по предупреждению опасных сдвижений поверхности, провалов, нарушений ответственных зданий и сооружений.

Эти и некоторые другие вопросы, связанные с выбором оптимальных параметров технологических схем, более детально изложены в последующих подразделах, посвященных ликвидации вертикальных стволов.

Следует только добавить, что к проектным разработкам целесообразно привлекать подрядные организации, которые будут выполнять ликвидационные работы. Особое внимание в проектах должно быть уделено двум вопросам: обеспечению технологической безопасности в период ликвидации стволов и обеспечению экологической безопасности на длительную перспективу.

Зарубежный и отечественный опыт ликвидации вертикальных стволов показывает, что весь технологический цикл можно разделить на пять основных этапов: подготовка ствола к засыпке; определение и оконтуривание границ зон опасного ведения закладочных работ; подготовка поверхности к засыпке; собственно засыпка ствола и выполнение заключительных работ.

Подготовка ствола к засыпке.

Этому этапу следует уделить большое внимание. Оставленные в стволе канаты, проводники, расстрелы, лестничные отделения и другое оборудование могут вызвать образование пустот при засыпке.

Самые жесткие немецкие инструкции предусматривают полную очистку ствола на всю глубину от шахтного оборудования. В других странах выполняется только частичная очистка. Однако устье ствола на глубину не менее 20 м освобождается от внутренних конструкций и оборудования, но с обеспечением устойчивости крепи. При использовании твердеющей закладки с засыпкой по центру армировка ствола может не извлекаться.

Проводится проверка состояния крепи ствола по всей его глубине и в необходимых случаях осуществляется ее ремонт и укрепление.

При подготовке стволов к засыпке из непросадочного материала сооружаются устойчивые опорные основания - перемычки на спряжениях с горизонтальными выработками. При недостаточной их устойчивости возможно «вытекание» закладки в примыкающие к стволу выработки, обнажение и разрушение крепи ствола, что, в конечном счете, приведет к обрушению поверхности в районе его устья.

Согласно «Правилам...» в местах сопряжения стволов с горными выработками, пройденными с углом подъема от ствола 10° и более, и на скиповых стволах - в местах расположения загрузочных камер, перемычки не предусматривается. При наличии в стволах сопряжений с выработками четырех и более технологических горизонтов опорные основания из непросадочного материала следует предусматривать в сопряжениях с горизонтальными выработками, как правило, в пределах нижних трех горизонтов, а для заполнения вышерасположенной части ствола можно использовать породу отвалов.

Blog

1 Общие представления о реструктуризации угольной промышленности Каждая шахта проектируется на определенный, конкретный срок ее службы