CC BY
21
8. Zaharov E.I., Kachurin N.M., Panferova I.V. Prognoz samovozgoranija uglja / Sovershenstvovanie sposobov bor'by s jendogennymi pozharami. Sb. st. // Doneck, 1987. S. 10-11.
9. Kachurin N.M., Rozhkov V.F., Simankin A.F. Fil'tracija vozduha v ploskih porodnyh otvalah // Izvestija vuzov. Gornyj zhurnal. 1985. № 12.
10. Sokolov Je.M., Kachurin N.M., Kuznecov A.A. Ajerodinamicheskie processy i protjazhennyh vyrabotkah uglekislotoobil'nyh shaht // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Gornyj zhurnal. 1982. № 8. S. 52.
УДК 622.457.2
ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОД КРОВЛИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПОДМОСКОВНОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА ЧЕРЕЗ ПРИЗМУ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
В.М. Логачева, В. А. Мишанова
Рассмотрены геологические и геоэлектрические характеристики углевмещаю-щих пород (кровель) Подмосковного угольного бассейна. Приведены данные электрического сопротивления каждого из наиболее распространенных литотипов. Сделан вывод о основополагающих для электрометрического прогнозирования геоэлектрических характеристик пород.
Ключевые слова: Подмосковный угольный бассейн, углевмещающие породы, литотипы, геоэлектрические характеристики.
Моссбасс, так же как и содержащая его в своем составе Московская синеклиза имеет горизонтально-слоистую структуру имеющую понижение к югу. Надугольный комплекс имеет водоносный горизонт, литифтциро-ван, дифференциирован по физико-механическим свойствам и имеет в своём составе ряд нарушений разнообразных генетических типов и морфологии. Их наличие приводит к прорывам плывунов и воды в лавы, благодаря чему нагрузка на эту лаву падает в 3-5 раз.
Относительно очистных забоев в основу этой единой классификации легло понятие управляемости кровли, продемонстрированное в табл. 1. Понятие «управляемость кровли» было выбрано за свою универсальность и информативность. Так, например, трудноуправляемые кровли выделяются по фактору тяжести нагружения и устойчивости нижних слоёв одновременно [1, 2].
Среди песков наибольшее распространение получили мелкозернистые, с диаметром зерен 0,05 - 0,25 мм, алевриты - промежуточная порода между песками и глинами с размерам частиц от 0,07 до 0,10 мм, которые приурочены к верхним горизонтам углесодержащей толщи, в основном в
четвертичных и мезозойских отложения, а именно окский и тульский горизонты.
Таблица 1
Обобщенная классификация кровель в комплексно-механизированных
очистных забоях
Показатели классифика- Класс кровли
1-легкоуправляемая 11-среднеуправляемая ¡¡¡-трудноуправляемая
1а 1б 11а 11б 111а 111б
Породы непосредственной кровли Петрографический состав при мощности Ъф , м Ш1 0 < Ъф < Б Ш1 Углисто-глинистые аргиллиты, расслаивающиеся алевролиты Ъф = 0 Ш1 Аргиллиты, расслаивающиеся алевролиты 0 < Ъф < Б Ш1 Углисто-глинистые аргиллиты, расслаивающиеся алевролиты Ъф = 0 Ш1 Аргиллиты, песчаники средней крепости 0 < Ъф <Б Ш1 Углисто-глинистые аргиллиты, расслаивающиеся алевролиты Ъф = 0 Ш1 Аргиллиты, песчаники средней крепости
Ъф > Б Ш1 Ъф * 0 Ш1 Б < Ъф < С Ш1 Ъф * 0 Ш1
Углисто-глинистые аргиллиты, расслаивающиеся алевролиты Углисто-глинистые аргиллиты, расслаивающиеся алевролиты
Ъф > С Ш1 Ъф * 0 Ш1
Углисто-глинистые аргиллиты, расслаивающиеся алевролиты
Характеристика по об-рушаемости Легкообру-шающиеся Легко- и сред-необрушающиеся Легко- и средне-обрушающиеся Среднеобру-шающиеся Легко- и сред-необрушающиеся Труднообру-шающиеся
Характеристика по устойчивости Неустойчивые или средней устойчивости Средней устойчивости Неустойчивые или средней устойчивости Средней ус-тойчи-вости и устойчивые Неустойчивые или средней устойчивости Устойчивые
Предел прочности на сжатие стсж.Ъ, МПа > 20 30-45 > 20-30 45-75 > 20-30 > 75
Интенсивность слоистости Wсл 5-15 2-5 5-15 1-3 5-15 0-2
Интен-сть трещиновато-сти Wтр 3-5 2-3 3-5 1-2 3-5 0-1
Шаг обрушения Ц, м До 2 До 4-6 До 2 До 8-12 До 2 10-15
Породы основной кровли Петрографический состав при мощности непосредственной кровли 0 < < В Аргиллиты, алевролиты расслаивающиеся 0 < < В Алевролиты, песчаники средней крепости 0 < < В Тонкослоистые вестняки песчаники, из-
К> В Ьф > В
Ъф , м Ш1 Алевролиты, песчаники средней крепости Толстослоистые алевролиты, песчаники, известняки
ьф > С
Толстослоистые алевролиты, песчаники, известняки
Характеристика по об-рушаемости Легко-, средне- и труднообру-шающиеся Средне- и труднообрушающиеся Трудно- и весьма труднообрушающиеся
Предел прочности на сжа- 30-45 при 0 < Ь ф < В т 45-75 при 0 < Ьф < В >75
тие осж.ь, МПа 45-75 при Ьф > В >75 при В < Ьф < С
>75 при кф> С
Окончание табл. 1
Интенсивность слоистости Wсл 2-5 при осж.ь < 45 Мпа 1-3 при стсжЬ = 45^75 МПа 0-2 при стсжЬ > 75 МПа 1-3 при осжЬ = 45^75 МПа 0-2 при осжЬ > 75 МПа 0-2 при осжЬ > 75 МПа
Интенсивность трещиновато-сти Wlp 2-3 при стсж11 < 45 Мпа 1-2 при осжЬ = 45^75 МПа 0-1 при стсж11 > 75 МПа 1-2 при осжЬ = 45^75 МПа 0-1 при стсж11 > 75 МПа 0-1 при стсж11 > 75 МПа
Характеристика параметров механизированных крепей Умеренное рабочее сопротивление Повышенное рабочее сопротивление Высокое рабочее сопротивление
Типы механи- зирован-ных крепей «Донбасс», М88, М81, ОКП и др. М103, М87П1, М87УМП, М130, 0КП100 и др. М103, МТ, МТ130, УКП, М136 и др.
Мощность таких песков и алевритов колеблется от 30-50 см, до 8-12 м, в отдельных случаях достигая 20-30 м. Чуть реже встречаются средне-зернистые пески с диаметром зёрен 0,25-0,50 мм, гравий и гравелиты, располагающиеся в самых нижних слоях углесодержащих пород и имеющих небольшую мощность. По составу пески и алевриты представляют собой смесь из кварца (90-93 %), полевых шпатов (2-3 %) и других минералов в незначительном количестве [3, 4, 5].
Глины, встречающиеся в углесопровождающих горизонтах весьма разнообразны по своему минералогическому и гранулометрическому составу, а также по физическим свойствам. На территории выработок встречаются пластинчатые, песчаные, алевристые, углистые и сланцевые глины, залегающие, как правило в кровле и почве угольных пластов мощностью от 1 до 6 м, реже до 12 м. Плотные глины часто идут в виде прослоек в водоносном тульском горизонте, общая мощность которых составляет от 1 до 10-12 м. Мергелистые глины верхнеюрских отложений достаточно редки и встречаются лишь в выработках восточной части южного крыла бассейна. По составу глины представляют собой смесь кварца (70-80 %), мусковита (10-20 %) и т.д. [6].
Карбонатные породы (органогенные, органогенно-дендритовые, углистые известняки, доломиты, мергели и т. д.) залегают в виде линз и невыдержанных по мощности пластов. Распространение у них неравномерное: в западном крыле бассейна они отсутствуют, заменяясь морскими глинами, а в южном крыле - развиты почти повсеместно в тульском и нижне-алексинском горизонтах. Однако, количество слоёв известняков и их мощность по отдельным районам - величина постоянная. По составу эти породы состоят из смеси оксидов: Са - 49-56 %, М^ - 0,2-1,2 %, -0,2 - 0,8 %, Бе - 0,2-2,8 %, А1 - 0,070-01,4 %.
Подводя промежуточный итог под вышесказанным, следует отметить, что, так как условия залегания пород в углесодержащем массиве изменяются в широких пределах, электрические свойства одного и того же литотипа пород могут весьма и весьма разниться в зависимости от строения, степени нарушенности, влажности пласта, температуры и т.д. А из всего сонма электрических свойств пород следует подвергнуть присталь-
ному изучению электрическое сопротивление, поскольку в сфере прогнозирования обводненных зон электроразведочными методами этот параметр является ведущим [7, 8].
Удельное электрическое сопротивление пород, полученное по материалам каротажных диаграмм, полученных при разведке месторождений представлено в табл. 2 [9, 10].
Таблица 2
Литологические и геоэлектрические характеристики горных пород _Подмосковного угольного бассейна_
Удельное электрическое сопро-
Литологическая характеристика тивление, Ом-м
разреза по стратиграфическим гори- Интервал изме- Наиболее час-
зонтам нений то встречаю-
от до щееся
1 Четвертичные отложения
1.1 Суглинки сдренированные (сухие) 70 120 100
2 Мезозойские отложения
2.1 Глины 10 42 30
2.2 Глины песчаные 30 50 40
2.3 Пески сдренированные (сухие) 200 1800 1500
2.4 Пески водонасыщенные 48 75 60
3 Отложения Окского горизонта
3.1 Пески сдренированные (сухие) 150 1900 1550
3.2 Пески водонасыщенные 50 70 60
3.3 Глины 12 50 25
3.4 Известняки плотные 300 1200 600
3.5 Известняки водоносные 50 200 110
4 Отложения Тульского горизонта
4.1 Пески сдренированные (сухие) 1200 2000 1600
4.2 Пески водонасыщенные 40 110 80
4.3 Пески глинистые 25 70 50
4.4 Глины 20 45 30
4.5 Глины песчаные 30 80 60
4.6 Известняки плотные 200 600 350...400
4.7 Известняки водоносные 60 130 80
Окончание табл. 2
5 Отложения бобриковского горизонта
5.1 Пески ниже уровня воды 40 350 80... 160
5.2 Пески глинистые 50 70 60
5.3 Глины 20 40 30
5.4 Глины песчаные 30 80 60
5.5 Сланцы глинистые 15 30 20
5.6 Сланцы углистые 25 100 50
5.7 Уголь 20 120 90.100
6. Отложения упинского горизонта
6.1 Известняки плотные 150 2000 300.400
6.2 Известняки водоносные 30 100 60
Анализ этих данных позволяет обозначить следующие закономерности геоэлектрической характеристики пород Мосбасса:
- электрическое сопротивление пород определенного состава, относящиеся в одному и тому же стратиграфическому горизонту по месторождениям практически постоянно вне зависимости от расположения их в разрезе. Однако, сопротивление пород в разрезе в целом изменяется достаточно в широких приделах.
- Диапазоны электрических сопротивлений некоторых литотипов перекрываются, что вносит дополнительные трудности в интерпретацию результатов.
- На величину электрического сопротивления сильное влияние оказывает обводнённость слоя.
Список литературы
1. Вешев А.В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токе. Л.: Недра, 1960. 391 с.
2. Электроразведка: Справочник геофизика. М.: Недра, 1980. 218 с.
3. Могилатов В.С. Математическое моделирование задач наземно-сква-жинной электроразведки // Геология и геофизика. 1983. № 3. С. 111116.
4. Хмелевской В.К. Основной курс электроразведки. М.: МГУ, 1970. 245 с.
5. Жданов М.С. Электроразведка. М.: Недра, 1986. 315 с.
6. Азаров Н.Я. Геофизические методы прогнозирования горногеологических условий эксплуатации угольных месторождений Подмосковного бассейна: автореф. дис. ... канд. геол.-мин.- наук. М.; МГУ, 1978. 16 с.
7. Матвеев Б.К. Электроразведка при поисках месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1982. 375 с.
8. Блох И.М. Электропрофилирование методом сопротивлений. М.: Госгеолтехиздат, 1962. 240 с.
9. Гречухин В.В. Геофизические методы исследования угольных скважин. М.: Недра, 1975. 360 с.
10. Пархоменко Э.И. Электрические свойства горных пород. М.: Недра, 1965. 164 с.
Логачёва Валентина Михайловна, д-р техн. наук, проф., vlogache-va@,dialog.nirhtu.ru, Россия, Новомосковск, Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева,
Мишанова Валерия Александровна, асп., eodriel@,mail.ru, Россия, Новомосковск, Новомосковский институт РХТУ им. Д. И. Менделеева
RESEARCHES OFMINING-AND-GEOLOGICAL CHARACTERISTICS OF BREEDS OF THE ROOF OF COAL LAYERS OF THE COAL BASIN SITUATED NEAR
MOSCOW THROUGH THE PRISM OF ELECTROMETRIC FORECASTING
Geological and geoelectric characteristics the contain coal of massive material (roofs) of the Podmoskovniy coal basin are considered. Data of electric resistance of each of the most widespread lithotypes are provided. The conclusion about fundamental for electro-metric forecasting of geoelectric characteristics of breeds is drawn.
Key words: Podmoskovniy Coal basin, contain coal of massive material, lithotypes, geoelectric characteristics.
Logacheva Valentina Michailovna, doctor of technical science, professor, vlogache-va@,dialog.nirhtu.ru. Russia, Novomoskovsk, Novomoskovsk Institute Russian Chemical-technological University named after D.I. Mendeleev,
Mishanova Valeria Alexandrovna, postgraduate, vamishanova@,dialog.nirhtu.ru. Russia, Novomoskovsk, Novomoskovsk Institute Russian Chemical-technological University named after D.I. Mendeleev
Reference
1. Veshev A.V. Jelektroprofilirovanie na postojannom i peremen-nom toke. L.: Ne-dra, 1960. 391 s.
2. Jelektrorazvedka: Spravochnik geofizika. M.: Nedra, 1980. 218 s.
3. Mogilatov V.S. Matematicheskoe modelirovanie zadach nazemno-skva-zhinnoj je-lektrorazvedki // Geologija i geofizika. 1983. № 3. S. 111-116.
4. Hmelevskoj V.K. Osnovnoj kurs jelektrorazvedki. M.: MGU, 1970. 245 s.
5. Zhdanov M.S. Jelektrorazvedka. M.: Nedra, 1986. 315 s.
6. Azarov N.Ja. Geofizicheskie metody prognozirovanija gornogeologicheskih uslovij jekspluatacii ugol'nyh mestorozhdenij Podmoskovnogo bassejna: avtoref. dis. ... kand. geol.-min.- nauk. M.; MGU, 1978. 16 s.
7. Matveev B.K. Jelektrorazvedka pri poiskah mestorozhdenij po-leznyh iskopaemyh. M.: Nedra, 1982. 375 s.
8. В1оЬ 1.М. 1е1ек1хоргоШ1гоуап1е шйоёош Боргойукпу. М.: Оо8§еокеЫ2ёа1;, 1962. 240 б.
9. ОгесЬиЫп У.У. ОеоГшсЬевкш ше1;оёу ^еёоуапуа ^оГпуИ вкуа2Ып. М.: Ке-ёга, 1975. 360 б.
10. РагЬошепко 1е.Т. МекШсЬевкш Буо]Б1уа §огпуЬ рогоё. М.: Кеёга, 1965. 164 б.
