Физико-механические свойства горных пород, слагающих шахтное поле, находятся в прямой зависимости от петрографического состава, структурно-текстурных признаков и глубины залегания.
Наиболее крепкими являются минерализованные песчаники и алевролиты с временным сопротивлением сжатию, соответственно 112 МПа и 91 МПа, при среднем значении песчаников 69-74 МПа и алевролитов – 57-59 МПа. К слабым неустойчивым породам отнесены аргиллиты, мелкозернистые алевролиты и их углистые разности.
Породы непосредственной кровли пластов более неоднородные, характеризуются большей трещиноватостью, слоистостью, включением растительных остатков и примесью углистого материала. Предел прочности на растяжение в 5-10 раз меньше, чем при сжатии, причем, чем ближе к дневной поверхности с увеличением трещиноватости пород соотношение между этими показателями возрастает.
Одним из факторов, увеличивающих нагрузку на крепь, является способность пород впитывать в себя воду. Проведенные исследования показали, что размокаемость пород составляет 45-47% от количества испытанных образцов.
В процессе исследования физико-механических свойств пород выявлено существенное влияние на них крупных разрывных тектонических нарушений. Установлено, что независимо от литологического состава, породы на участках, находящихся вблизи крупных разрывных нарушений, сильно трещиноватые, часто обводненные и, как правило, неустойчивые.
Согласно прогнозу по устойчивости, непосредственная кровля пластов в границах шахтного поля делится на 4 типа – от устойчивой до весьма неустойчивой.
Сочетание различных типов непосредственной и основной кровель позволяют выделить для углевмещающих пород шахтного поля 12 типов активной кровли, сгруппированных в три класса по управляемости.
По принятому к отработке пласту Владимировскому выделено три класса активной кровли.
На большей части шахтного поля выделена трудноуправляемая с тяжелой основной кровлей, которая представлена кварцево-полевошпатовыми песчаниками мощностью от 10 до 30 м
Местами оконтурены небольшие площади возможного проявления неустойчивой кровли при легкой основной по причине незначительного горного давления и низких прочностных свойств пород (12МПа), находящихся в зоне физического выветривания. С погружением на глубину и повышением прочностных свойств пород выделены площади со среднеуправляемой и среднеустойчивой кровлей. Повышенная обводненность и трещиноватость пород кровли независимо от генетического типа способствует снижению их устойчивости в горных выработках.
Непосредственная кровля пласта, представленная песчаниками, имеет широкое распространение на севере шахтного поля и отнесена к устойчивой и среднеустойчивой. Породы неустойчивой кровли представлены алевролитами разнозернистыми. Мощность слоев обычно равна или меньше 2-3 м. Такая кровля требует немедленного крепления. Кровля, представленная углистыми породами, либо из набора слоев аргиллитов, алевролитов мощностью 0,1-0,3 м выделена как «ложная», склонная к самообрушению.
Непосредственную почву пласта слагают алевролиты и песчаники. Эти породы являются и основной почвой. Реже в непосредственной почве расположены углистые породы, которые выделены в участки с «ложной» почвой. Небольшая глубина залегания, достаточно высокий предел прочности пород на сжатие (43-58 МПа) позволяют сказать о почве как не склонной к пучению. Однако наличие таких факторов, как трещиноватость, повышенная степень размокаемости, приуроченность шахтного поля к геосинклиналям, присутствие в породах почвы углистых материалов позволяет предполагать появление почв склонных к пучению.
По химическому составу и соотношению основных газовых компонентов в пределах участка доразведки прослежена углекисло-азотная зона, образующая зону газового выветривания, мощность которой изменяется от 26 до 97 м.
Интенсивной дегазации массива способствуют мощные пачки трещиноватых песчаников в верхней части разреза и наличие нарушений. С глубиной (свыше 120 м) трещиноватость затухает, породы становятся монолитными. Соответственно газоносность возрастает. Кроме того, газонакоплению на участке может способствовать наличие пликативной тектоники.
Нарастание газоносности угольных пластов рассматриваемого шахтного поля с глубиной подтверждается по смежным участкам и шахтным полям. В среднем мощность зоны газового выветривания по ним колеблется в пределах от 80 до 250 м в пределах шахтного поля, содержание метана – от следов до 5 м3/т с.б.м. В метановой зоне градиент нарастания газоносности в среднем составляет 3,0-6,0 м3/т с.б.м. на 100 м.
По результатам анализов угли пластов шахтного поля имеют выход летучих веществ 18-25%, следовательно, их пыль является взрывоопасной.
Содержание свободной двуокиси кремния во вмещающих угольные пласты шахтного поля породах, по аналогии с соседними участками, значительно превышает допустимый предел, следовательно, они относятся к силикозоопасным.
Обводненность продуктивной толщи неравномерная. Рыхлые четвертичные отложения характеризуются незначительной обводненностью. Коренные породы имеют невысокую обводненность, удельные дебиты по скважинам изменяются от 0,005 до 0,77 л/сек.
В целом гидрогеологические условия отработки в пределах проектируемого шахтного поля ожидаются не сложными. Прогнозные водопритоки при максимальном развитии горных работ ожидаются не более 116 м3/час (нормальный) и 163 м3/час (максимальный).
