Об опыте ликвидации угольных шахт восточного Донбасса

Н. И. Скоробогатский

Приведены сведения об опыте ликвидации угольных шахт Восточного Донбасса в процессе реструктуризации угольной промышленности. Описан ряд проблем, в выявлении и решении которых горный надзор Управления Ростовского округа Госгортехнадзора – Ростехнадзора принимал деятельное участие.

При переходе на рыночные условия хозяйствования в начале 1990-х годов угольная промышленность оказалась в крайне невыгодном в экономическом отношении положении. Цены на горношахтное оборудование, материалы, электроэнергию выросли на порядок, что вызвало резкий рост инфляции. Для сдерживания инфляционных процессов правительством цены на уголь искусственно сдерживались, все шахты сразу стали убыточными. Встал вопрос реформирования угольной промышленности.

На федеральном уровне в 1993–1994 годах была разработана концепция реформирования угольной промышленности России, одобренная Правительством Российской Федерации и оформленная в виде «Основных направлений реструктуризации угольной промышленности».

«Основными направлениями…» предусматривалось создание за короткий срок (до 2002– 2003 гг.) конкурентоспособных предприятий и ликвидация нерентабельных шахт.

К началу периода реструктуризации шахт Восточного Донбасса в 1995 году на территории Ростовской области действовали 64 шахты и шахтоуправления, объединенные в ОАО «Ростовуголь», «Гуковуголь» и «Шахтуголь». В результате «реструктуризации» угольной отрасли Дона в настоящее время действующими остались 3 шахты, одна шахта постройки 1980-х годов в постоянном банкротстве и одна шахта «Шерловская-наклонная», построенная в этот период. Добыча угля сократилась с 30 млн тонн до 4,7 млн тонн, численность трудящихся уменьшилась со 117 тыс. до 7,5 тысяч.

«Основными направлениями…» предусматривалось взамен выбывающих строить новые шахты на современном технологическом уровне. Начато строительство шахт «Обуховская-1», «Шерловская-наклонная», «Кадамовская», «Кадамовская-западная», «Калиновская-восточная», «Платовская», «Заповедная-северная-1».

Построили с большими перерывами всего одну наклонную шахту «Шерловская наклонная».

По шахте «Обуховская-1» пройдены три вертикальных ствола по 900 м, 50 % околоствольного двора, построен быткомбинат, все остановилось и затоплено. По остальным шахтам начата проходка наклонных стволов, пройдено 100–300 м, и работы были прекращены. Финансирование строительства новых шахт прекратилось.

Позже частным инвестором начато строительство шахты «Быстрянская». В сложных гидрогеологических условиях пройдены наклонные стволы, вертикальная скважина, но работы были остановлены, выработки затоплены.

В итоге реструктуризация угольной отрасли Дона превратилась в массовую ликвидацию шахт.

Процесс быстрой ликвидации большого количества шахт вызвал ряд проблем, в выявлении и решении которых горный надзор Управления Ростовского округа Госгортехнадзора – Ростехнадзора принимал деятельное участие.

Проектирование и согласование проектов

Проектирование шахт в Ростовской области осуществлялось институтом «Ростовгипрошахт» и Проектной конторой производственного объединения «Ростовуголь». Ко времени начала работ по ликвидации шахт Проектная контора лишилась опытных специалистов и разрабатывать крупные проекты была не в состоянии.

Мощная проектная организация институт «Ростовгипрошахт» имел огромный архив геологической информации, был укомплектован опытными специалистами. Но в период «перестройки» из коллектива института были организованы самостоятельные проектные организации («Геос», «Наука и практика»), не обладающие геологическими отчетами и не укомплектованные специалистами различного профиля.

Первая партия технико-экономических обоснований ликвидации шахт вновь организованными проектными организациями была выполнена на скорую руку и представлена в Управление Ростовского округа на согласование.

Для рассмотрения поступавших ТЭО приказом по Управлению Ростовского округа образована группа специалистов, на которую легла огромная ответственность за принятие решений по безопасному ведению работ при ликвидации шахт.

Основными недостатками первых ТЭО были:

– мероприятия по безопасности действующих шахт, имеющих общие границы с ликвидируемыми, во многом не учитывали всех аспектов фактического состояния горных работ;

– совершенно не предусматривались мероприятия по мониторингу негативных последствий ликвидации шахт (наблюдения за уровнем затопления горных выработок, не определялись места выхода шахтной воды на поверхность, не предусматривались меры по ее очистке, газовый контроль в подвальных помещениях строений);

– не предусматривалось производство наблюдений за деформациями земной поверхности, зданий и сооружений в результате затопления горных выработок и обводнения пород.

Все первые ТЭО, выполненные без учета фактического состояния горных работ и негативных последствий ликвидаций шахт, были возвращены на доработку. В доработанные ТЭО включены разделы по мониторингу, что послужило основанием создания Центра мониторинга по наблюдениям за негативными последствиями ликвидации шахт. Центр действует по настоящее время.

Затопление шахт

В Восточном Донбассе свиты пластов залегают в виде синклинальных складок. Расстояние между пластами в свите колеблются от 10–15 м до 35 и 80 м.

В довоенные и послевоенные (до 1950-х) годы прошлого века проблемы, связанные с водопритоком ликвидированных шахт, решались просто: шахты не затапливались, водоприток из выработок этих шахт перепускался на более глубокие горизонты действующих шахт, для чего проходились специальные выработки или бурились водоспускные скважины. Связано это было с тем, что барьерные целики между шахтами имели небольшие размеры и их назначением было предотвращение нарушений проветривания соседних действующих шахт. Кроме того, часто имели место случаи выемки сближенных пластов разными шахтами на совмещенных участках.

При естественном выбытии шахт в связи с отработкой запасов угля работы по ликвидации велись постепенно и планово. На граничащих действующих шахтах своевременно предпринимались меры по приему дополнительного притока воды. Строились новые или реконструировались действующие водоотливы. При достижении горными работами максимальной глубины в синклинальной складке строился групповой водоотлив. Таких групповых водоотливов было два: на Грушевской свите пластов на шахте им. Артема в г. Шахты и на Несветаевской свите пластов на шахте им. В. И. Ленина в г. Новошахтинск (названный позже Кошкинским).

Приток воды в Грушевский водоотлив шахты им. Артема составил 1600–1800 м3/ч, в Кошкинский водоотлив 1500–1600 м3/ч. Оба водоотлива исправно работали десятки лет.

С середины 50-х годов прошлого века строительство групповых водоотливов уже не осуществлялось. Между шахтами и у затопленных выработок строились барьерные целики размером не менее расчетных. Размеры барьерных целиков определялись по известной формуле в зависимости от мощности пласта, глубины его залегания, протяженности маркшейдерской съемки горных выработок и угла падения пласта.

Опыт эксплуатации барьерных целиков у затопленных выработок и между шахтами показал: барьерные целики расчетных размеров предотвращают прорывы воды, но не исключают ее перетока в действующие выработки. Переток воды происходит не через целик, а по вмещающим породам или по контакту пласта с вмещающими породами. Геологической особенностью антрацитовых месторождений Восточного Донбасса является наличие в толще слагающих пород мощных слоев песчаника и песчаных сланцев, имеющих различные степени водопоглощения. По достижении уровня затопления этих слоев вода перетекает в свободные полости. Так, на шахте «Антрацит» переток воды в действующую тогда шахту «Ростовская» составил 130 м3/ч. На шахте «Западная» переток воды в действующую украинскую шахту «Северная» составил 100 м3/ч, такой же приток получил главный ствол шахты «Западная-Капитальная», приток с шахты «Изваринская» в шахту «Западная» составил 110 м3/ч.

При ликвидации одновременно нескольких шахт вопрос перетока воды с ликвидируемых шахт в действующие приобретал особое значение. Управление Ростовского округа потребовало в проектах ликвидации шахт разрабатывать мероприятия по недопущению перетока воды путем поддержания расчетного уровня затопления горных выработок ликвидируемых шахт или предусматривать затраты действующих шахт и время на реконструкцию своих водоотливов. Мероприятия были разработаны и исполнены. На шахтах «Глубокая» и «Изваринская» в вертикальных стволах были смонтированы погружные насосы, на шахте «Западная-Капитальная» построено дополнительное водоотливное хозяйство. В барьерном целике между ликвидируемой шахтой «Несветаевская» и действующей шахтой «Соколовская» со множеством мелко амплитудных геологических нарушений была предпринята попытка усиления целика закачкой глиноцементного раствора. Работы были прекращены в связи с принятием решения о ликвидации шахты «Соколовская». Таким образом, результат не был достигнут.Проектом ликвидации шахт им. Артема и «Глубокая», отрабатывавших Грушевскую свиту пластов, предусматривалась ликвидация группового водоотлива на шахте им. Артема и строительство нового на шахте «Глубокая».

Необходимость строительства нового водоотлива диктовалась предотвращением перетока 1600–1800 м3 воды по породам междупластия мощностью всего 30–35 м на совмещенных участках выемки пластов в действующую, по сути новую после проведенной реконструкции шахту им. Октябрьской Революции, и исключением подтопления жилого сектора на берегу р. Грушевка.

Водоотлив строился в выработке, пройденной между главным и вспомогательным стволами шахты «Глубокая», на глубине 400 м. Для приема воды ниже 7 м пройдена вторая выработка для размещения всасывающих труб, соединенная с верхней выработкой вертикальными дучками.

Вода прибывала в ствол со скоростью 1 м3/сут. Когда до выработок водосборника оставалось примерно 20 м, произошел выброс воды на высоту 25–30 м, обе выработки на мгновение были затоплены, два проходчика из трех, находившихся в водосборнике, были смыты в ствол.

Причиной выброса воды комиссией, расследовавшей аварию, признан выход воздушного пузыря, образовавшегося в камере подстанции в околоствольном дворе. Для исключения повторного выброса воздушного пузыря с поверхности была пробурена скважина в камеру подстанции глубиной 800 м.

Повторный выброс воды в уже действующий водоотлив произошел через 2 года. Высота выброса составила примерно 5 м, насосная камера была затоплена на высоту 1,4 м, электрооборудование намокло. Причиной подъема воды признано обрушение массива пород на затапливаемой огромной площади горных выработок, где имеют место зависания пород кровли после выемки пласта в 40-х годах прошлого века. Такие пустоты фиксировались множество раз при строительстве объектов на поверхности. Разрешение на их строительство на площадях, где по горно-геологическим условиям возможны пустоты после выемки пластов, допускалось Управлением Ростовского округа только после проведенных работ по разведке пустот, и при их наличии – заполнение глиноцементным раствором.

Обрушение массива зависших пород вызвало волну, «подземное цунами», затопившую водоотливную камеру. Комиссией, образованной Управлением Ростовского округа для расследования аварии, признано использование водоотлива, расположенного в малом пространстве у огромного бассейна затопленных горных выработок, нецелесообразным. Движение массива насыщаемых водой пород в любой момент может вызвать волну, опасную для людей, обслуживающих водоотлив, и вывести оборудование из строя.

Комиссией рекомендовано устройство водоотлива погружными насосами производства ФРГ, опущенными в ствол шахты «Глубокая». До момента окончания работ по монтажу погружных насосов рекомендовано использовать водоотлив с выполнением мер по безопасности обслуживающего персонала.

Впоследствии было принято решение о ликвидации шахты им. Октябрьской Революции. Уровень воды в стволе шахты «Глубокая» был поднят до глубины, исключающей подтопление жилого массива на берегу р. Грушевка. Задача безопасности при затоплении Грушевской свиты пластов была решена.

В г. Новошахтинск все шахты отработали полностью пласты Несветаевской свиты, и в самой нижней точке был построен Кошкинский водоотлив, откачивающий водоприток этих пластов всего района. Водоприток этих пластов составлял 1500–1600 м3/ч.

Отработав пласты Несветаевской свиты, шахты г. Новошахтинск в 50-х годах прошлого века реконструировались. Были пройдены девять вертикальных стволов и два наклонных на шахтах им. В. И. Ленина, «Западная-Капитальная», «Несветаевская», «Степановская», расположенных в центре Несветаевской котловины, до пластов Степановской свиты, залегающих 300–350 м ниже отработанных пластов Несветаевской свиты.

Кроме этих реконструированных шахт действовали шахты им. газеты «Комсомольская Правда», «Соколовская», «Степановская», две шахты шахтоуправления им. Горького, также отрабатывающие пласты Степановской свиты на их выходах на поверхность. Кошкинский водоотлив обеспечивал безопасность от затопления вышеперечисленных шахт. Девять стволов пересекли горные выработки отработанных пластов Несветаевской свиты и не были гидроизолированы от этих выработок.

4 апреля 1999 года по причине несовершенства электрической схемы подключения насосных агрегатов произошла остановка работы восьми насосных агрегатов. Началось затопление горных выработок отработанных пластов Несветаевской свиты. Для предотвращения перетока воды в действующие шахты необходимо было срочно выполнить следующие работы:

– тампонаж некачественно или незатампонированных геологоразведочных скважин, пересекающих обе свиты пластов;

– тампонаж 7 вертикальных стволов шахт им. В. И. Ленина, «Западная-Капитальная», № 3–2–бис «Степановская», шахту «Несветаевскую» к этому времени уже решено было ликвидировать.

Незатампонированных скважин оказалось несколько десятков. Большинство из них были вновь затампонированы, но несколько скважин оказались под застройкой, доступа к ним не было. Такие скважины были отнесены к опасным зонам по прорывам воды, ведение работ в которых должно проводиться с выполнением различных мероприятий.

Выяснилось, что при перетоке воды по скважине с пласта на пласт фактический приток значительно превышает расчетный, определяемый в соответствии с «Инструкцией по безопасному ведению горных работ у затопленных выработок».

Создание тампонажных завес вокруг семи вертикальных стволов могли выполнять только две организации: украинская «Спецтампонажгеология» и Несветаевская геологоразведочная экспедиция.

Украинская компания в начале 1980-х годов выполняла подобную работу в г. Шахты на шахте «Южная».

Здесь сложилась аналогичная геологическая ситуация. После отработки запасов Несветаевского пласта шахтой «Нежданная» в 1970-х годах и ее ликвидации для предотвращения водопритока по двум вертикальным стволам шахты «Южная» и главному стволу шахты «Майская», отрабатывающих Степановские пласты, в стволе шахты «Нежданная» был оборудован водоотлив погружными насосами.

Приток воды шахты «Нежданная» составил всего 100 м3/ч, откачка воды производилась отечественными насосами.

Спецтампонажгеология», выполнив работы по созданию тампонажных завес вокруг двух стволов шахты «Южная», гарантии проникновения воды в них не представила. При этом в 1980-х годах при затоплении отработанного Коминтерновского пласта на шахте «Западная-Капитальная» вода по породам междупластия перетекала в главный ствол в количестве 90– 100 м3/ч. «Спецтампонажгеология» произвела тампонаж пород и приток воды в ствол прекратился.

Однако по стволам в Новошахтинском районе ситуация оказалась сложнее. Тампонажным раствором надо было заполнять не только трещины в породах, а горные выработки, которые пересекают вертикальные стволы, к тому же доступа к этим выработкам, как правило, не было.

Стволы пересекали пласты на различной глубине. Вот здесь и понадобились наблюдения за уровнем и скоростью затопления, выполняемые по требованию Управления Ростовского округа. По результатам наблюдений за скоростью затопления выработок была определена очередность выполнения работ, быстро выполнены проекты по созданию тампонажных завес путем закачки глиноцементного раствора по скважинам, пробуренным с поверхности по периметру стволов.

Проекты прошли государственную экспертизу промышленной безопасности, и работы начались. С огромным напряжением работы были выполнены до подхода воды к семи стволам и геологоразведочным незатампонированным скважинам.

С целью ликвидации водоотлива погружных насосов в вертикальном стволе шахты «Нежданная» выполнен повторный тампонаж двух вертикальных стволов шахты «Южная» и произведено создание тампонажной завесы у главного ствола шахты «Майская», пересекавшей отработанный Несветаевский пласт мощностью 1,6 м.

Померезатопления Несветаевскогопластас увеличением давления на гидроизоляционную завесу и бетонную крепь стволов шахты «Южная» водоприток по стволам стал медленно повышаться. Но к этому времени было принято решение о ликвидации крупных шахт «Южная» и «Майская».

По другим стволам с увеличением высоты подъема воды в затапливаемых выработках Несветаевских пластов водоприток также увеличивался. В наиболее неблагоприятных условиях оказался вентиляционный ствол № 1 шахты «Западная» (ранее «Западная-Капитальная»).

При проходке ствола в 1980–1985 годах было вскрыто местное подтопление горных выработок отработанного пласта К12. Для откачки воды на глубине 292 м в стволе была сооружена временная насосная камера размером 10,3 × 4,0 × 3,0 м. После откачки воды камера была изолирована от ствола бентонитовой перемычкой, в интервале глубин 292,7–311,7 м выполнен тампонаж пород.

Тампонажные работы по гидроизоляции выработок пласта К12 выполнены в 1983– 1984 годах ПО «Спецтампонажгеология». На первом этапе работ в район выработки подано 2894 м3 раствора. Приток воды составил после этого 20 м3/ч. На втором этапе через 7 скважин глубиной от 2 до 30 м, пробуренных по периметру ствола, был произведен повторный тампонаж подтопленных выработок пла ста К12 и пород почвы пласта. Объем закачанного тампонажного раствора составил 2422 м3. При эксплуатации ствола до 1999 года средний приток составлял 4–6 м3/ч. С апреля 1999 года, в связи с аварией на групповом Кошкинском водоотливе, начался подъем уровня воды в выработках Несветаевского пласта К12. Для усиления имеющейся тампонажной завесы на выработки пласта силами ГОАО «Спецтампонажгеология» в апреле 1999 года в районе блокового вентиляционного ствола № 1 были пробурены три тампонажные скважины, в которые закачано 3765 м3 глиноцементного раствора.

В заключении ГОАО «Спецтампонажгеология» о выполненных работах по ликвидации старых горных работ по пласту К12 вентиляционного ствола № 1 шахты «Западная» ОАО «Ростовуголь» указано:

– сформированная противофильтрационная завеса по направлению основных выработок достигла расчетных размеров, что предотвратит поступление шахтных вод в ствол при полном подтоплении старых горных работ пласта К12 до уровня +60; +50 м, то есть до полного затопления выработок пласта К12;

– выполненные исследования показали, что сформированная противофильтрационная завеса выдерживает напор подземных вод 25 атм.

Однако при напоре 18 атм был зафиксирован водоприток из насосной камеры в ствол 3540 м3/ч. Вода непосредственно из камеры вытекала без напора.

Камера водоотлива находилась фактически за пределами тампонажной завесы. Для ликвидации водопритока был произведен тампонаж песчаника и песчаных сланцев в кровле камеры, для чего были пробурены два боковых ствола из ранее пробуренной скважины. Водоприток в ствол не уменьшился.

В период с апреля по сентябрь 2002 года выполнены работы по ликвидации насосной камеры путем нагнетания тампонажного раствора через заложенные в перемычке трубы и шпур, пробуренный в кровле камеры. Объем нагнетания составил 275 м3, однако уменьшения притока в ствол достигнуто не было.

17 января 2003 года началось увеличение водопритока в ствол и разрушение бетонной крепи ниже левого борта насосной камеры. В месте прорыва установлена труба диаметром 159 мм, раскрепленная деревянными клиньями. Установлен металлический пластырь.

30.01.2003 г. приток воды из трубы вырос до 160–170 м3/ч.

31.01.2003 г. водоприток в ствол достиг 300 м3/ч.

01.02.2003 г. выше установленного пластыря вывалился кусок бетонной крепи размером 0,6 × 0,6 м, появилась трещина длиной 2,3 м раскрытием до 3 см, от пластыря до угла насосной камеры. Общий приток по стволу составил 500 м3/ч.

02.02.2003 г. водоприток по стволу в шахту, вычисленный по площади и скорости подъема уровня в горных выработках шахты, составил 1000 м3/ч. Все рабочие выведены на поверхность.

03.02.2003 г. водоприток составил 11 000 м3/ч, через 4 ч – 30 000 м3/ч. Через 6 ч началась засыпка ствола крупнокусковым песчаником размером от 0,5 до 1,2 м. После засыпки сопряжения ствола с квершлагом № 1 крупноблочным материалом дальнейшая засыпка производилась перегоревшей породой из террикона. После частичной откачки воды из действующих выработок шахты обследовано состояние сопряжения вентиляционного ствола №1 и квершлага № 1.

Обследованием установлено:

– почва квершлага № 1 заилена выносимым из ствола материалом засыпки на высоту 0,6–0,8 м, общий объем 350 м3;

– непосредственно на сопряжении ствола с квершлагом образовался откос высотой 3 м и протягивающийся по квершлагу на 7 м. Откос сложен из деформированного материала (проводники, расстрелы, трубы) и обломками песчаника;

– водоприток из ствола 38 м3/ч, вода прозрачная.

В этот же период ликвидации аварии на шахте «Западная» возникла такая же проблема с увеличением водопритока в главном стволе № 2 шахты им. В. И. Ленина.

Главный ствол № 2 шахты им. В. И. Ленина пройден в 50-х годах прошлого века до пласта Степановской свиты в предохранительном целике по пласту К12 под промплощадку шахты. Крепление ствола – железобетонные тюбинги. Ствол не пересекал выработок околоствольно го двора Несветаевской свиты (старой шахты), но пройден в непосредственной близости от них.

Несмотря на проведенную работу по созданию противофильтрационной завесы вокруг ствола, с увеличением высоты подъема уровня воды в затапливаемых выработках вырастал и водоприток в ствол.

Косвенно, по замерам уровня воды в контрольной скважине, приток воды достиг 500–600 м3/ч. Кроме водоотлива работы в шахте были прекращены./p>

Были приняты меры по увеличению размера противофильтрационной завесы, позже в скважины помещались тряпки, закачивалась смола акведур-С. После засыпки в скважину щебня приток воды в ствол был остановлен.

До выяснения причин прекращения водопритока в ствол и разработки мероприятий по обеспечению безопасности работы в шахте не возобновлялись. Позже, после второй аварии на шахте «Западная», было принято решение о нецелесообразности возобновления работ на шахте им. В. И. Ленина.

Главный ствол № 2 шахты «Западная» пройден в 1958–1960 годах, закреплен железобетонными тюбингами, затюбинговое пространство заполнено бетоном. Ствол пройден с действующей промплощадки вблизи горных выработок околоствольного ствола горизонта Несветаевского пласта К12. Порожняковая ветвь проходит в 15,4 м от главного ствола № 2. Вы работка закреплена монолитным бетоном, размером 2,43×2,48 м. Из кровли порожняковой ветви в период проходки главного ствола № 2 пройдена по углю сбойка на этот ствол длиной 15,4 м размером сечения 2,5×1,6 м, в сбойке выложены три перемычки.

В связи с наличием обводненных песков на глубинах 36,5–49,0 м проходка ствола до глубины 51,5 м осуществлялась по предварительно замороженным пескам, ствол на этом участке закреплен монолитным бетоном.

После выхода из строя Кошкинского водоотлива и с началом затопления выработок Несветаевской свиты пластов Несветаевской ГРЭ выполнены следующие работы:

– заполнены тампонажным раствором сбойка со стволом № 2 и часть порожняковой ветви околоствольного двора;

– произведен тампонаж песчаника и песчаного сланца в кровле выработки.

Горные выработки Несветаевской свиты пластов были полностью затоплены, 2 января 2002 года вода вышла на поверхность по специально пробуренным скважинам. Затоплен бассейн с размерами 6×18 км, объем воды в затопленном пространстве составил 28–30 млн м3. Давление воды на главный ствол № 2 составило 12 атм.

Приток воды по стволу еще до затопления Несветаевских пластов составлял 45 м3/ч. После проведения тампонажных работ приток снизился до 7 м3/ч, но позже, в связи с повышением уровня затопления горных работ Несветаевской свиты, возрастал и в мае 2002 года достиг 70 м3/ч, далее в течение 9 месяцев водоприток в ствол стабилизировался на уровне 70–90 м3/ч.

При обследовании ствола 27.09.2003 г. водоприток в ствол в интервале выше пласта К12 составил 12 м3/ч, в интервале затампонированных выработок заметных водопритоков в ствол не зафиксировано. Основная часть водопритока в ствол поступала в пределах междупластия Несветаевской и Степановской свит, начиная 10 м ниже околоствольного двора пласта К12. При обследовании, проведенном в ходе комплексной проверки состояния ТБ на шахте «Западная» 22.10.2003 г., не было признаков нарушения крепи ствола и увеличения водопритока.

23.10.2003 г. произошел внезапный прорыв воды в главный ствол № 2. Прорыв воды был такой силы, что в шахте опрокинулось направление воздушной струи.

По замерам уровня затопления выработок, производимых отделением ВГСЧ со стороны воздухоподающего ствола, приток воды составил 20 000–30 000 м3/ч. Возможным каналом прорыва могла быть полость, возникшая в тампонажном заполнителе сбойки или в породной толще над сбойкой.

По образцу предыдущей аварии начали засыпку ствола крупноблочным песчаником объемом 0,7–1,1 м3, но его уносило потоком воды в околоствольный двор. После сброса пакета длинных труб диаметром 0,5 м, вынос крупноблочного песчаника был остановлен. Засыпкой из крупных блоков была разрушена армировка и бетонная крепь на горизонте обводненных песков, началась просадка грунта шейки ствола. Засыпка была прекращена. На шестые сутки над стволом образовалась воронка диаметром 50 м и глубиной 30–35 м. Металлический копер погрузился в воронку.

Таким образом, возможности полной ликвидации прорыва воды в ствол путем полной засыпки ствола не стало. Ввиду того что и на шахте им. В. И. Ленина состояние вертикальных стволов вызывало большое сомнение в безопасной их эксплуатации, а также, учитывая, что междушахтный барьерный целик имеет ряд мелкоамплитудных геологических нарушений, было принято решение о приостановке работ и на этой шахте.

Шахта им. газеты «Комсомольская правда», имеющая гидравлическую связь с шахтой «Западная», оказалась неготовой к принятию значительного водопритока, поэтому и эта шахта оказалась в положении ликвидируемой.

После полного затопления шахт им. В. И. Ленина, «Западная», им. газеты «Комсомольская правда» и ранее ликвидированных шахт № 43 «Степановская» и «Юбилейная» шахтные воды будут поступать в действующую на тот период шахту «Аютинская-бис» по породам междупластия на совмещенных участках выемки пластов и крупного геологического нарушения. В настоящее время шахта «Аютинская-бис» очередными инвесторами брошена без выполнения необходимых работ по ликвидации и затоплена.

Создание водоупорных перемычек методом тампонажных завес

Помимо вышеуказанной угрозы увеличения водопритока на западном крыле действующей на то время шахты «Аютинская-бис», ожидался дополнительный водоприток с востока с ликвидируемой и затапливаемой шахты «Наклонная», соединенных штреком № 14. Штрек № 14 погашен, и его состояние было неизвестным.

Для предотвращения перетока воды с шахты «Наклонная», согласно проекту, с поверхности была пробурена скважина, по которой в штрек № 14 закачали тампонажный раствор, создав таким образом водоупорную перемычку. Был произведен также тампонаж пород кровли и почвы штрека № 14. Оставалось ждать результата.

На шахте им. газеты «Комсомольская правда» такая же водоупорная перемычка была создана в капитальном квершлаге. Квершлаг предназначался для вскрытия новой свиты пластов, его проектная длина 11 км. С началом «реструктуризации» проходка квершлага была остановлена, пройдено всего 4 км и для проветривания с поверхности пробурены две скважины диаметром 1 м. Квершлаг был пройден под Соколовским водохранилищем и водоприток в шахту составил 90–100 м3/ч. Для изоляции водопритока в квершлаге, по аналогии со штреком № 14 шахты «Наклонная», была создана водоупорная перемычка. Доступ к перемычке со стороны шахты был. После затвердения раствора произведена оценка его качества. Качество было удовлетворительным, вода через перемычку не поступала в водоотлив шахты.

Квершлаг и скважина были полностью затоплены, со стороны шахты наблюдения за перемычкой не проводились в связи с ее ликвидацией. Позже было отмечено отсутствие воды в скважинах. В связи с этим Управлением Ростовского округа предложено пересмотреть методику создания тампонажной перемычки в штреке № 14 шахты «Наклонная».

На расчетном расстоянии пробурены в штрек две скважины, по которым засыпался щебень. Получились ограждения, предупреждающие расползание по штреку тампонажного раствора, закачиваемого по скважине, пробуренной посередине между щебеночными ограждениями. После полного заполнения полости произведен тампонаж пород почвы и кровли штрека.

Результаты проведенной работы неизвестны, шахта «Аютинская-бис» была ликвидирована до подхода воды к перемычкам.

Ликвидация вертикальных и наклонных стволов и шурфов

С самого начала работ по ликвидации шахт возникла проблема ликвидации выработок, имеющих выход на земную поверхность. Действующей на тот период «Инструкцией о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами», утвержденной Госгортехнадзором СССР 11.07.85 № 28 предписывалось устройство в вертикальных стволах железобетонных перекрытий на уровне коренных пород и на поверхности и засыпкой пространства между ними.

Такой метод ликвидации вертикальных стволов был крайне опасным по исполнению и технически не всегда возможным по причине большой мощности наносов, иногда 80 м. К тому же получалась опасная зона на будущее, ничего нет вечного, перекрытия стволов могли разрушиться. Управлением Ростовского округа предложено вертикальные стволы ликвидировать полной их засыпкой перегоревшей породой, с возведением перемычек на сопряжении ствола с выработками околоствольного двора и железобетонным перекрытием устья ствола. В перекрытии – устраивать люк для досыпки породой после усадки.

При ликвидации наклонных стволов «Инструкцией…» предлагалось устройство перемычек из кирпича и бентонита. Такие перемычки легко разбирались браконьерами. В условиях отсутствия угля браконьеры проникали в шахту для его добычи или извлечения металла. Имели место случаи гибели людей в шахте от недостатка воздуха.

Управлением Ростовского округа предложено устройство бетонных перемычек. Предложения округа были приняты к производству, инструкция по ликвидации шахт была переработана, все вертикальные стволы, технические скважины и шурфы ликвидированы полной засыпкой.

Другие негативные последствия ликвидации шахт

Ликвидация большого числа нерентабельных шахт в верхних эшелонах власти поначалу считалась малозатратным предприятием. Засыпать стволы и рекультивировать нарушенные земли, казалось, на первый взгляд, несложно. На самом деле возникло множество проблем, связанных с обеспечением безопасности на действующих шахтах. В конечном итоге по причинам, изложенным выше, ликвидированы почти все шахты, в том числе и весьма перспективные. Действующими остались только три шахты, не имеющие общих границ с ликвидируемыми.

В результате аварии на Кошкинском водоотливе произошло затопление выработанного пространства Несветаевской свиты пластов. По специально пробуренным скважинам шахтная вода вышла на поверхность в реку Аюта. На несколько километров речка стала бурой от большого содержания железа в шахтной воде. Пришлось строить очистные сооружения, где осуществляется окисление железа. Очистные сооружения построены также на шахтах «Южная», «Глубокая» в г. Шахты и шахте «Восточная» в пос. Шолоховский. Но на многих шахтах вода вышла на поверхность без очистки, загрязняя окружающую среду: имеет место заболачивание земель, в колодцах вода стала не пригодной для хозяйственных нужд.

Затопление горных выработок вызвало выход на поверхность «мертвого воздуха» и метана. Определены опасные и угрожаемые зоны по этому фактору, ведется постоянный мониторинг, в необходимых случаях устанавливаются вытяжные устройства для проветривания подвальных помещений жилых домов. Для предотвращения подтопления жилых домов работает водоотлив погружных насосов в стволе шахты «Глубокая».

Выводы

1. Решение о ликвидации одновременно большого количества шахт следует считать ошибочным. Шахты должны выбывать естественным путем, т. е. после отработки всех запасов угля. Ликвидация шахты после вложения огромных средств, 10–15 лет, потраченных на строительство, без отработки всех запасов угля, – всегда убыточное мероприятие.

2. Ликвидация шахт оказалась весьма дорогостоящим, долговременным и опасным мероприятием вопреки представлениям органов, планирующих эту операцию. Об этом говорят и первые проекты ликвидации шахт, в которых не предусматривались меры по обеспечению безопасности действующих шахт, населения и охраны природы. Позиция Управления Ростовского округа изменила упрощенное отношение к вопросам безопасности при ликвидации шахт.

3. Самый главный негативный итог ликвидации шахт Восточного Донбасса, который нельзя подсчитать экономически, – уничтожение шахтерской касты. Более 100 тысяч человек золотого фонда шахтеров оказались без работы. 200 лет создавалось на Дону шахтерское племя. Из поколения в поколение, от отца к сыну, от старшего к младшему передавался опыт работы в нелегких геологических условиях, связанных с отработкой маломощных пластов. Теперь этих кадров нет. Потерялась преемственность, исчезла связь поколений. Природа одарила степной край значительными запасами самого лучшего угля – антрацита, встречаются и коксующиеся угли. Можно построить новые шахты, но очень трудно заново формировать высококвалифицированные шахтерские кадры. В будущем ошибка с преждевременной и быстрой ликвидацией шахт Донбасса обернется большой кадровой проблемой – огромными финансовыми затратами и большими потерями человеческих жизней.

4. Опыт ликвидации большого количества шахт показал необходимость разработки нормативного документа, регламентирующего условия отработки пластов угля под затопленными выработками с миллионами кубометров воды. Необходимо разработать методику расчета количества перетока воды в действующие выработки по вмещающим породам из затопленных шахт.

5. При затоплении выработанного пространства шахт возможно образование в полостях воздушных пузырей, которые выходят на поверхность через стволы при увеличении давления воды. Происходят уплотнение обрушенных пород, насыщение пород водой, что уменьшает их прочность и устойчивость. Встречаются обрушения зависших массивов пород. Перечисленные факторы могут вызвать резкий подъем воды, поэтому размещение водоотливного оборудования непосредственно у воды в горных выработках нецелесообразно и опасно, возможны резкие подъемы уровня воды, несчастные случаи с персоналом и выход из строя оборудования. Затопление большого массива горных выработок вызовет деформации земной поверхности как в сторону ее оседания, так и подъема, поэтому необходимы наблюдения на специально построенных наблюдательных станциях на участках со сложными горно-геологическими условиями и участках с прогнозируемыми пустотами.

6. Гидроизоляция вертикальных стволов путем устройства водоупорных перемычек посредством тампонажных завес оказалась неэффективным и опасным мероприятием. Притоки воды по стволам достигали от 100 до 500 м3/ч, происходили разрушения крепи ствола и внезапный прорыв. Негативные последствия могли происходить по многим причинам, в числе которых отсутствие разработанной технологии сооружения тампонажной завесы, наличие в выработках обломков крепи различных материалов, наличие на почве любой выработки породно-угольного штыба мощностью 10–30 см, деградация глиноцементной закладки в результате повышения давления и агрессивности шахтных вод и др. Для применения данного метода изоляции горных выработок необходимо проведение научных и практических изысканий, и на их основе разработка нормативного документа.

Примечание

В г. Новошахтинск со 100-тысячным населением, где люди лишились основных рабочих мест, предлагается поставить памятник: на обломке металлического шахтного копра со шкивами установить фигуры главного младореформатора и разработчиков плана «реструктуризации» угольной промышленности.