CC BY
58
------------------------------------- © Ю.В. Дмитрак, В.М. Логачева,
2006
УДК 553.27:622.831
Ю.В. Дмитрак, В.М. Логачева
ГИДРО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДМОСКОВНОГО БАССЕЙНА
Я а технико-экономические показатели работы горных предприятий Подмосковного угольного бассейна существенное влияние оказывают нару-шенность угольного пласта, прорывы воды и плывунов в горные выработки. Анализ прорывов воды в горные выработки, проведенный по шахтам, показал, что около 97 % прорывов происходит из нарушенных и обводненных зон на-
дугольного комплекса пород и 3 % - из
подугольного упинского водоносного горизонта. Следовательно, приоритетным является геолого-гидрогеологическая изученность надугольных пород.
Наиболее важно изучение и анализ геологических, гидрогеологических
условий и прорывоопасных участков на перспективных месторождениях и на полях новых шахт Подмосковного басШшшхическое строение бассейна характеризуется отложениями основных
стратиграфических горизонтов: докем-
брийского, верхнедевонского, нижнекаменноугольного, мезозойского и четвертичного (рисунок).
Декембрийские породы образуют кристаллический фундамент Русской платформы и представлены гнейсами и гранитами. Глубина залегания колеблется от 712 до 1310 м, в районе Новомосковска она находится в пределах 1000 м.
Верхнедевонские (Дз) отложения представлены переслаивающимися осадочными породами глин, алевролитов, песчани-
ков, известняков, мергелей и доломитов общей мощностью от 460 до 730 м.
Нижнекаменноугольные отложения (СО согласно залегают на девонских породах и имеют повсеместное распространение. В нижней части представлены глинами и известняками малевского горизонта (Ст т1)мощностью 10-12 м. Выше залегают почти на всей площади упинские известняки (С1 иР), мощность которых изменяется от 2,5 до 50 м.
На размытой поверхности верхней части упинских известняков залегают угленосные отложения бобриковского горизонта (С1 вв), представленные песчаноглинистыми породами, в которых заключаются пластообразные залежи и линзы бурых углей. Общая мощность горизонта колеблется от 10 до 30 м.
Глины бобриковского горизонта обычно залегают в кровле и почве угольных пластов и имеют различные физические свойства: пластичные, сухарные, плотные, песчаные и др. Пески местами тоже залегают на угольном пласте, по гранулометрическому составу мелкозернистые с преобладанием фракций 0,25-0,10 мм. В боб-риковском горизонте выделено 3 комплекса отложений с общим количеством пластов угля 8-11. Из них один-два рабочей мощности от 2 до 4 м, остальные имеют нерабочую мощность.
Отложения тульского горизонта (С1 11) распространены повсеместно и залегают на размытой поверхности бобриковского горизонта. Общая мощность
а1» ВАСТИТ1АвН»И СЛОЙ
<5 ~. ~ . ~ 100 С*АМН0К 61РСЯМ ПЛОТНЫЙ
•— — ■— — ~
Мг ~ ~ —■ — -
*40 Б*0 ГАИМА ЖІАТЛ* ПАОТНАЙ
«ьо А ТС“- _П^С0К СР ІЕ^НИСТОШ
J і і
1 ! І 1
і Г I
1 1 1
- — , " Т
,11 I
І і 1
. І I
1 1 Г '
С,
. і : :
1 , -1 1 ,
, 1 1 т
: , : I
- . і : і
. і :
7 і I ЮЫСТНИК СЕРЫМ МЕЛКОКРИСТАЛ
[ АНМЕСКИЙ РАЗБОРНЫЙ
| г 1
•АчО ЛвО
4*>А0 670 ГЛИНА СЕРАМ ЬОЪГЧА» ПАОТНАЙ
~ ~ ~ ~~ аю ПО
.1.1.;,
і і і ■* ч г «о
/МІ ЛО) «о идостиак НСАКОКОМСТАЛАИЧЄСПММ
'■'І . і 2.00 1 СЖбАРиОбАНИШЙ
5100
■лчо 140 ПЕСО* СЕРЫЙ МЕЛКОгСОниСТЫИ
60^ 2 20
6210 і$0
$ь:Я 300 ГЛИНА СЕРАО ПЛОТНАЯ
•л .
-|_г —. ^ • 1ЬО
■мгут
1140 □ 1 60
• - зв ч
3 ?& 1
' " ' " ' ™ — Г кяхэ < 10 чтило ь*»«м с»1А*ай платности
С?8 ю*о 40 00 2 46 0 60
Характерный геологический разрез Подмосковного бассейна
находится в пределах 20-25 м. Горизонт представлен двумя толщами: нижней песчаной и верхней глинисто-известняковой. Пески мелкозернистые, слоистые переходят начиная с пласта известняка в верхнюю толщу, где наблюдается чередование глин, известняков, алевритов, угля. Отложения окского надгоризонта (Сі ок) залегают неповсеместно в виде «останцев» на отдельных участках бассейна и представлены известняками алексинского (Сі аі), михайловского (сі т) и веневского (сі V) горизонтов. Литологически известняки одинаковы и имеют общую мощность і2-20 метров.
Мезозойские отложения (М2) широко распространены и имеют общую мощность 20-30 м. В нижней части они представлены глинами с небольшими линзами углей, песками и песчаниками; в верхней части - песками, песчаниками и глинами.
Четвертичное отложения (Р) представлены аллювиальными речными от-
ложениями, делювиальными суглинками водораздельных пространств и частично ледниковыми и межледниковыми образованиями. Мощность отложений колеблется в пределах і0 м.
Тектоника бассейна проста, так как бассейн является типичным, приуроченным к внутреннему прогибу древней платформы. Это подтверждает моноклинальное залегание полеозойских отложений с их падением к центру прогиба і-3 м на километр и наличием серии мелких складок второго и третьего порядка. Тектонические нарушения разрывного характера, метаморфизм углей, вулканическая деятельность и горнообразовательные процессы отсутствуют.
В гидрогеологическом строении угленосная толща имеет следующие водоносные горизонты: четвертичный, мезозойский, окский, тульский, бобринский и упинский, ко-
торые разделены слоями и линзами глин, образующие локальные или прерывистые водоупоры. В связи с этим местами наблюдается гидравлическая связь между водоносными горизонтами угленосных отложений.
Месторождения Подмосковного бассейна по классификации на степень обводненности можно отнести к обводненным и весьма обводненным с суммарным притоком воды 300-1000 и более м3/ч и коэффициентом фильтрации горных пород 5-100 и более м/сут. Иными словами, гидрогеологические условия месторождений оцениваются как сложные и весьма сложные по геологическому строению и по степени обводненности. Степень обводненности угольных месторождений бассейна определяется локальная гидрографической сетью рек, оврагов, чрезмерной изменчивостью пород в плане и разрезе, повышенной трещиноватостью и закарстованностью отдельных слоев. Все эти локальные гидрогеологические «окна» приводят к внезапным прорывам воды и плывунов в горные выработки. Как показывает практика разработки новых месторождений угля в бассейне при встрече горными выработками таких «окон» даже с безнапорными горизонтами образуются прорывы катастрофического характера, которые надолго выводят из строя один или несколько участков подземных выработок. Поэтому сложность геолого-гидрогео-логических условий залегания угленосных пород в последние годы характеризуется количеством прорывов воды и плывунов в горные выработки, что предопределяет необходимость дополнительного изучения обводненности месторождений, анализ и прогноз локальных прорывоопасных зон для выработки мер по локализации угрозы производству горных работ.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------
Дмитрак Ю.В. - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет,
Логачева В.М. - доцент, кандидат технических наук, кафедра «Физика», Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева, г. Новомосковск.
