Стратегией развития предприятия на период 2010 – 2014 г.г. намечено повышение добычи шахты с 3,9 до 5,0 млн. тонн в год. Достижение таких показателей в ближайшей перспективе представляется весьма проблематичным, в первую очередь, из-за высокой метанообильности горных выработок при ведении работ. Шахта «Комсомолец Донбасса» ведет одновременную отработку 4-х тонких пологих угольных пластов l3, l4, l6 и l7 на глубинах от 400 до 800 м. Природная газоносность добываемых углей и углей многочисленных пластов-спутников очень высокая и изменяется в пределах от 28 до 40 м3/т. Очистные работы ведутся в условиях наличия неравномерно подработанных и надработанных смежными пластами участков. Вследствие этого при ведении горных работ в выработки выделяется большое количество метана.
В настоящее время официально заявленная общая метанообильность шахты с учетом подготовительных забоев составляет около 163,4 м3/мин. При этом мы показываем контролирующим структурам следующие данные по очистным забоям: участок №1 – 10,03 м3/мин, участок №2 – 16,98 м3/мин, участок №3 – 12,65 м3/мин, участок №4 – 11,43 м3/мин, участок №5 – 16,32 м3/мин, участок №6 – 19,82 м3/мин, участок №7 – 28,0 м3/мин. Суммарная метанообильность добычных участков составляет 107,5 м3/мин (см. табл. 1). Однако фактическое положение существенно отличается от «официально» декларируемого.
Для устранения этого противоречия в настоящее время на предприятии выполняется проект «Устранение ограничения объема добычи угля ОАО «Шахта «Комсомолец Донбасса» в виде газового фактора». Первым этапом проекта было запланировано проведение шахтных исследований реальной метанообильности очистных забоев шахты.
Параллельно выполнялись замеры расходов воздуха в участковых выработках, фиксировались объемы каптируемого дегазацией метана.
Замеры показали, что фактически мы имеем следующие показатели метановыделения : участок №1 – 28,07 м3/мин, участок №2 – 42,50 м3/мин, участок №3 – 8,88 м3/мин, участок №4 – 17,47 м3/мин, участок №5 – 48,04 м3/мин, участок №6 – 50,78 м3/мин, участок №7 – 27,06 м3/мин. Наиболее сложная обстановка по газовому фактору сложилась в очистных забоях пластов l4, и l7, где кратковременные всплески метановыделения достигают 70 м3/мин. Коэффициент превышения допустимого метановыделения в лавах изменяется от 1,3 до 2,7 (т.е. достигает величин 130 – 270%). Общая газообильность шахты без учета метана из подготовительных забоев составляет примерно 222 м3/мин, то есть более чем в два раза превышает «официальную».
Шесть из семи действующих в 2009 г. очистных забоев имеют метанообильность существенно выше 15 м3/мин. Такой уровень газовыделения, в соответствии с телефонограммой №26 от 20.02.09 г., автоматически требует снижения возможной нагрузки на лавы по газовому фактору как минимум на 15%. Эта норма в настоящее время на шахте не выполняется, что неоднократно фиксировалось контролирующими органами (ГВГСС, инспекциями).
Положение 1.
Анализ полученных фактических расходов воздуха в участковых выработках показал, что проветривание очистных забоев также имеет достаточно большие резервы. Так, дебиты воздуха по лавам изменяются от 493 м3/мин. до 1008 м3/мин. Это составляет примерно 52 – 73% от максимально допустимых по ПБ.
Положение 2.
Данные замеров послужили достоверной основой для расчетов возможных нагрузок на лавы по фактическому метановыделению. Они приведены в табл. 3. Анализ расчетов показывает, что нормативная добыча по очистным забоям шахты изменяется от 421 т/сут (пласт l7) до 1950 т/сут (пласт l6 в зонах подработки пластами l3 и l4). Коэффициенты риска изменяются по лавам 1,59 до 4,51 и в среднем по шахте составляют 1,99.
Положение 3.
Для определения максимальной теоретически возможной в условиях шахты нагрузки на очистные забои мы использовали нормативную методику расчета добычи по природной газоносности массива, которая позволяет осуществлять прогноз без лавы-аналога, корректно учитывать влияние подработки и надработки пласта смежными пластами, а также достоверно выходить на необходимые параметры дегазации и вентиляции. Результаты этих расчетов приведены в таблице 4. Анализ показывает, что, несмотря на весьма тяжелую текущую ситуацию, теоретически возможные нагрузки на очистные забои шахты в целом соответствуют параметрам «СТРАТЕГИИ 2009». Так, величина Амах для наших участков изменяется в пределах от 1546 до 5582 т/сут, что существенно превышает плановые задания на 2010 год. Общий коэффициент резерва добычи по шахте составляет 1,23 (23%).
Положение 4. Необходимо отметить, что теоретически возможные нагрузки на лавы можно достичь только при определенных параметрах дегазации и вентиляции. Основным условием является подача максимально возможного по ПБ количества воздуха в лавы, которое отражено в таблице 5. Для условий шахты эти объемы составляют от 950 до 1382 м3/мин, что примерно на 30 – 90% больше, чем мы имеем в настоящее время.
Вторым важным условием является обеспечение минимально необходимого уровня эффективности подземной дегазации. Расчеты показали что этот «минимальный» уровень достаточно высок для шахты. Так, по участкам платов l4 и l7, где в настоящее время применяется подземная дегазация, ее эффективность необходимо увеличивать от 12 (в 1,12 раза) до 170% (в 2,7 раза). Для пластов, где дегазация на сегодня не применяется, ее необходимо постепенно внедрять, так как расчетные объемы дегазационного метана составляют не менее 27 – 31 м3/мин.
Третьим условием достижения предельных нагрузок на лавы является обеспечение минимального расхода воздуха на подсвежающих струях. Расчеты показали, что это в этом плане ситуация на шахте довольно благополучная.
Положение 5.
Отдельным вопросом являются конкретные технические пути достижения расчетных параметров дегазации и вентиляции. Они будут обоснованы и предложены в ближайшее время в рамках работы над проектом «Устранение ограничения объема добычи угля ОАО «Шахта «Комсомолец Донбасса» в виде газового фактора».
Анализ результатов десятилетних наблюдений за водопритоками в горные выработки шахты «Комсомолец Донбасса», показанных на графиках рис. 6, позволяет сделать ряд стратегических выводов относительно сложившейся гидрогеологической ситуации:
– общие объемы поступающей в шахту воды в период с 2001 по 2009 года постоянно планомерно возрастали с 450 до 660 м3/час. В первом квартале 2010 года отмечен достаточно резкий «всплеск» величины среднего водопритока с 660 до 1165 м3/час. Согласно приложению Ж.7 КД 12.06.204-99, по этому показателю гидрогеологические условия шахты на сегодня фактически соответствуют не 1-й проектной, а II-й группе сложности. Необходимо отметить, что фактический водоприток существенно превысил проектные значения, рассчитанные при прогнозе негативного влияния затопления ликвидируемых шахт, а также пропускную способность главного водоотлива, которая составляет на 847 м3/час;
– наблюдается резкое увеличение коэффициента неравномерности фактических сезонных колебаний водопритоков от проектного значения 1,2 до 2,0. Так, максимальный дебит воды в шахту в 1-ом квартале 2010 года составил 1337 м3/час, что в 1,58 раза превышает возможности главного водоотлива. Это значительно усложняет гидрогеологическую обстановку (фактически по этому показателю шахта переходит в 3-ю группу сложности), снижает достоверность текущего и среднесрочного прогнозов гидрогеологических условий ведения горных работ и увеличивает риски, связанные с возможным затоплением горных выработок шахты;
– отмечено значительное увеличение площадей выработанных пространств шахты «Комсомолец Донбасса», на которых имеются проявления фильтрационных водопритоков по вмещающим породам. Это серьезно усложняет прогнозирование месторасположения участков возможного затопления и ограничивает запас времени на осуществление адекватных мер борьбы с ним. В результате локальных затоплений тех или иных действующих забоев за период с 1.02.10 г. по настоящее время шахта потеряла 32,3 пог. м проходки подготовительных выработок и не менее 10 тыс. т добычи рядового угля. При этом есть все основания полагать, что в будущее объемы потерь по основным показателям могут существенно возрасти.
Резкое ухудшение гидрогеологических условий работы шахты в 2010 году ставит под сомнение возможность реализации «СТРАТЕГИИ 2009» и требует немедленных действий по решению этой проблемы.