Uwarunkowania geologiczno-górnicze eksploatacji węgla na tle strategii wydobycia w LZW

Lubelskie Zagłębie Węglowe odznacza się prostą budową. Występujące warstwy lubelskie i westfal A-B tworzą formację lubelską, która jest najbardziej zasobna w węgiel. Formację tę najczęściej buduje seria mułowcowo-iłowcowa, zawierająca około 42% mułowców i 34% iłowców, często z sferosyderytami oraz podrzędnie z piaskowcami (około 14%). W budowie geologicznej omawianego obszaru biorą udział utwory czwartorzędu, trzeciorzędu, kredy, jury i karbonu. Profil litologiczno-stratygraficzny złoża LZW przedstawiono w tabeli 5.3.

Tabela 5.3. Schemat litologiczno–stratygraficzny złoża LZW (Porzycki 1972)

Stratygrafia _{osadów [m]} ^Grubość Litologia Czwartorzęd _Plejstocen ^Holocen 2,00÷80,00 piaski, torfy, pospółki, żwiry, gliny

Trzeciorzęd Pliocen 3,90 – 30,00 iły

Kreda

górna

499,90÷616,20

margle, kreda pisząca, wapienie kredopodobne, wapienie z wkładkami i konkrecjami krzemieni, wapienie zapiaszczone

dolna (alb)

0,60÷8,60 ^{piaski i piaskowce kwarcowe z glaukonitem} _{i konkrecjami fosforytów, margle piaszczyste} Jura górna środkowa 96,00÷154,85

wapienie pelitowe, oolitowe, organodetrytyczne, detrytyczne, piaszczyste, krystaliczne, piaskowce wapniste i dolomityczne, dolomity, iłowce, mułowce, piaskowce

Karbon

górny ^Westfal + Namur

warstwy

lubelskie ^formacja Lublin ^{45,30÷408,10 iłowce, mułowce, piaskowce, pokłady węgla} warstwy

kumowskie _formacja Dęblina

169,80÷242,60 ^{piaskowce, mułowce, iłowce, cienkie pokłady węgla,} _{nieliczne wkładki skał węglanowych} warstwy

bużańskie ^{93,40÷123,90 iłowce, mułowce, piaskowce, cienkie pokłady węgla,} _{wkładki skał węglanowych} warstwy

komarowskie

formacja

Terebina ^{176,15÷236,50}

iłowce, mułowce, piaskowce, wapienie, cienkie wkładki węgla,

dolny

Wizen górny

formacja Huczwy

94,25÷108,70 ^{wapienie, margle, piaskowce, iłowce, mułowce, cienkie} _{wkładki węgla,} seria pstra

8,00÷37,80 ^{piaskowce, iłowce, mułowce i wapienie} _{o pstrym zabarwieniu} Dewon górny _{część stropowa} ^{nawiercona piaskowce z wkładkami iłowców oraz wapieni i} _dolomitów

Większość pokładów LZW ma złożoną budowę wewnętrzną z zaburzeniami sedy-mentacyjnymi i tektonicznymi, choć w złożu Bogdanka mniej licznymi aniżeli w innych zagłębiach węglowych. W pokładach występuje nawet do pięciu przerostów o grubościach najczęściej od 5÷8 cm do ponad 20 cm, rzadko grubszych,

powodujących rozszczepienia pokładów. Udział przerostów w pokładzie jest zmienny od 3÷5% (przy jednym przeroście) do ponad 15% (przy występowaniu trzech, czterech przerostów, np. w pokładzie 382). Występujące uskoki, które pierwotnie stwierdzano podczas rozpoznawania złoża metodami sejsmicznymi, po dokładnej analizie okazały się zaburzeniami górotworu w strefach niewielkich fleksurowatych ugięć pokładów. O kierunku rozwoju technologii podziemnej eksploatacji złóż węgla kamiennego de-cydują warunki górniczo-geologiczne ich zalegania oraz czynniki techniczno-organizacyjne. Wśród warunków górniczo-geologicznych decydujące znaczenie mają:  głębokość zalegania złoża,

 grubość (miąższość) złoża,  nachylenie złoża,

 właściwości fizykomechaniczne skał,  zaburzenia geologiczne,

 występowanie zagrożeń naturalnych.

Z kolei dla wyboru techniki urabiania czynnikami decydującymi są:  warunki zalegania pokładu, a szczególnie miąższość złoża,  parametry ściany, a szczególnie jej wysokość,

 właściwości węgla wyrażone wskaźnikiem skrawalności i kątem bocznego roz-kruszenia (urabialność),

 wymagane wydobycie dobowe.

W przypadku pokładu węgla nr 385/2 w polu „Bogdanka” Lubelskiego Węgla „Bog-danka” S.A. stwierdzono występowanie następującej charakterystyki warunków górniczo-geologicznych:

 miąższość pokładu: około 1 m, przy czym miąższość pokładu w ścianie pierwszej w polu pierwszym (nr 1/I/385/2), którą w pierwszej kolejności zamierza eksploatować LW Bogdanka S.A., wynosi 0,93÷1,3 m, natomiast w całym pokładzie, składającym się z kilku ścian, w niektórych miejscach miąższość dochodzi do 1,7 m,

 temperatura pierwotna skał: do 32°C,

 zagrożenie metanowe: I kategoria, wyrobiska ze stopniem „c”,  zagrożenie tąpaniami: nie występuje,

 wytrzymałość na ściskanie pokładu węgla: 8÷19 MPa,

 rodzaj skał stropowych / wytrzymałość na ściskanie - iłowce i mułowce średnio-zwięzłe / 4,5÷38 MPa,

 rodzaj skał spągowych/ wytrzymałość na ściskanie: iłowce i mułowce słabozwię-złe / 2,5÷20 MPa,

 urabialność pokładu (wg Protodiakonowa): 0,75÷1,20.

Na rysunkach 5.5÷5.10 pokazano stan rozpoznania pokładów przewidzianych do eksploatacji w zakresie miąższości oraz grubości przerostów:

Rys. 5.6. Mapa przerostów pokładu 385/2 (opracowanie własne)

Rys. 5.8. Mapa przerostów pokładu 389 (opracowanie własne)

Rys. 5.10. Mapa przerostów pokładu 391 (opracowanie własne)

Z przedstawionych rysunków wynika, że najwięcej przerostów występuje w pokładzie 389 (kolor żółty odpowiada grubości przerostu od 0,1 m do 0,2 m, natomiast poma-rańczowy to grubości powyżej 0,2 m), gdzie w południowo-wschodniej części miąż-szość przerostów dochodzi do 0,55 m. Warte podkreślenia jest z kolei niewielkie zanieczyszczenie pokładu 391, gdzie na obszarze występowania węgla o miąższości powyżej 1,2 m przerosty o grubości powyżej 0,1 m stanowią ok. 18% obszaru. Dla porównania wskaźnik ten dla obszaru 389 wynosi 52%.

Pokład 385/2 to jeden z najbardziej zasobnych i regularnych pokładów węgla ka-miennego LZW, eksploatowany głównie w obrębie pola górniczego Bogdanka (głębokości zalegania około 950 m). Pokład 385/2 tworzy węgiel humusowy, drobnopasemkowy z przewagą węgla błyszczącego, ze sporadycznie występującymi węglami sapropelowymi. W pokładzie tym występują przerosty charakteryzujące się zmienną grubością, która waha się od 0,10 m do 0,16 m. W stropie pokładu występują naprzemianległe warstwy iłowca, mułowca oraz piaskowca, które klasyfikowane są do II, III i IV klasy stropu. Parametry ogólne i jakościowe pokładu 385/2 przestawiają tabele 5.4 i 5.5.

Tabela 5.4. Wybrane parametry pokładu 385/2 (opracowanie własne wg danych LW

Bogdanka)

Parametr Typ/wartość

miąższość od 1,3 m do 1,6 m

nachylenie od 0° do 2° w kierunku zachodnim

przerosty (skład) iłowce i łupek węglowy

zawodnienie pokład ogólnie suchy; zawodnienia lokalne

warunki stropowo-spągowe dobre

wytrzymałość węgla na ściskanie od 8 MPa do 19 MPa

Tabela 5.5. Parametry jakościowe pokładu 385/2 (opracowanie własne wg danych LW

Bogdanka)

Parametr jakościowy Typ/wartość

Typ węgla ^{32 – gazowo-płomienny,} 33 – gazowo-płomienny,

34 – gazowo-koksowy

Zawartość popiołu od 3,59% do 35,19%; średnio 8,37%

Wartość opałowa ^{od 19 878 kJ/Kg do 30 226 kJ/kG;} _{średnio 25 972 kJ/kG}

Siarka całkowita Od 0,52% do 2,2%; średnio 1,11%

5.3.3 Doświadczenia i efektywność stosowania w LW Bogdanka SA systemów