CC BY
196
© Ю.В. Дмитрак, В.М. Логачева, 2006
УДК 553.27:622.831
Ю.В. Дмитрак, В.М. Логачева
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ В УГЛЕВМЕЩАЮЩЕМ КОМПЛЕКСЕ ПОРОД ПОДМОСКОВНОГО БАССЕЙНА
~П бассейне имеют место следу-
-Я-М ющие типы геологических нарушений угольного пласта в зависимости от изменения его мощности и структуры:
- нарушения с поверхности угольного пласта;
- внутрипластовые нарушения;
- совместные (карстовые) нарушения.
Перечисленные нарушения снижают
темпы подвигания очистного забоя соответственно на 35-40 %, 5-7 % и 40-45 %.
Поскольку угольный пласт не отделим от углевмещающих пород, то, учитывая типизацию нарушений уголь-ного пласта, а также в результате проведенного анализа первопричин прорывов воды, можно сделать следую-щий вывод. Основная масса прорывов приурочена к мульдообразным прогибам пластов-коллекторов, эрозионным размывам, карстовым нарушениям и трещиноватым зонам. Перечисленные геологические аномальные зоны являются естественными резервуарами в водоносном горизонте в случае наличия в нем остаточной обводненности. Однако объяснение происхождения прорывов в результате недоосушенности аномальных зон в водоносных горизонтах не является полным. Имеются примеры прорывов воды через «сухие» геологические нарушения, которые вследствие изменения
гидрогеологических условий при отработке лав стали гидравлической связью («окном») между горной выработкой и водоносным горизонтом. Поэтому природе, морфологии, параметрам прорывоопасных зон и физическим свойствам слагающих их пород следует уделить внимание.
Мульдообразные понижения на-
дугольных пластов пород имеют литогенетическое (при осадконакоплении) и тектоническое происхождение. Генетические мульды, связанные с условиями осадконакопления, распространены, как правило, в пределах одного пласта с утонением его на крыльях (рис. 1). По-слеуголеносные микротектонические мульды отличаются синхронным понижением гипсометрии нескольких пластов без изменения их мощностей. В разрезе они представлены серией мелких складок второго и третьего порядка. Размеры мульдообразных прогибов обоих видов колеблются по простиранию от 10 до 100 м, по мощности от 1 до 10 м. По мере осушения водоносного горизонта в такие «геологические ловушки» стекает (концентрируется) вода тем больше, чем выше коллекторские свойства горных пород.
Особую опасность представляют мульды, которые сложены крупнозернистыми песчаными породами.
КАРСТОВЫЕ
Ж АОУГЛЕНОСНЫЕ (2) ПОСЛЕУГЛЕНОСНЫЕ
ТРЕЩИНОВАТЫЕ
(1; ЕСТЕСТВЕННЫЕ ® ИСКУССТВЕННЫЕ
та суглинок Ы известняк Ю уголь СЗ глина Е2Э песок
I ГОРНАЯ выработка
Рис. 1. Схема расположения основных типов геологических нарушений
К эрозионным нарушениям в на-дугольных породах относятся размывы, являющиеся результатом деятельности текущих вод. Происхождение размывов могло быть сингенетическое (в период осадконакопления) и эпигенетическое (в последующее время) (рис. 1). По своей 30
форме и характеру изменения мощности исследуемого пласта эрозионные нарушения резко отличаются от мульдообразных генетических погружений, так как не наблюдается постепенного утонения, а пласт резко срезается и замещается, как правило, песчаным крупнозер-
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 А, м
Рис. 2. Гистограмма частоті встречаемости нарушений по их максимальному размеру й плане
нистыми отложениями. Если размыв происходил на стадии осадконакопле-ния, то в кровле пласта не наблюдается нарушение сплошности пород. Оптимальная ширина эрозионных зон составляет 20-50 м. Эрозионные нарушения с достаточно близким приближением можно отнести к карстовым, так как фильтрационные процессы выщелачивания карстовых полостей в известняках сравнимы с результатом деятельности подземных потоков.
Карстовые нарушения подразделяются на доуголеносные, которые имеют место в известняках упинского горизонта и послеугленосные, образовавшиеся в надугольных (тульских или окских) известняках. Над карстовыми полостями хорошо развит свод обрушения вышележащих горных пород, которыми и заполняется карст.
Как правило, это песок, обломки известняков, глин, угля. Вокруг карстового нарушения имеется ореол дробления и трещин, как результат гидрогеологи-
ческого процесса филь-трации воды и обрушения пород. Размеры карстового нарушения изменяются от 10 до 100 м, формы разнообразны от мульдообразных понижений до вертикально вытянутых обрушений (рис. 1).
Трещиноватость горных пород получается в процессе диагенеза осадков и тектонического нарушения, то есть естественным путем. Кроме того, относятся к прорывоопасным зонам также и искусственные трещиноватые зоны, которые образуются в надугольных породах при их обрушении в отработанные пространства. Это имеет место вследствие происходящего при отработке угля разуплотнения массива углевмещающих пород. Естественные и искусственные трещиноватые зоны имеют небольшие размеры в поперечнике 10-50 метров, вертикальная их протяженность, как правило, ограничена мощностью нарушенного пласта (рис. 1). Трещиноватую зону можно охарактеризовать как начальный этап карстообразования, то
есть повышенной фильтрации воды, которая приурочена к зонам разуплотнения горных пород.
Частота встречаемости проанализированных нарушений в соответствии с их размерами по максимальному простиранию представлена на гистограмме (рис. 2). Перечисленные прорывоопасные зоны достаточно полно отражают возможные источники и пути прорывов воды в горные выработки. Причем, из карстовых нарушений происходит около 33 % прорывов в лавы, из мульдообраз-
ных понижений - 29 %, из эрозионных долин - 23 % и из трещиноватых зон около 15 %. Продолжительность выхода из строя лавы составляет от 10 суток до 1 года, а иногда после прорывов воды восстанавливать горные выработки становится вообще нецелесообразным.
Поэтому заблаговременное прогнозирование прорывоопасных зон необходимо для рационального ведения дренажных работ с целью надежной защиты горных выработок от прорывов воды и плывунов.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------
Дмитрак Ю.В. - профессор, доктор технических наук, Московский государственный университет,
Логачева В.М. - доцент, кандидат технических наук, кафедра «Физика», Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева, Тульская обл., г. Новомосковск.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
МУЗЫКА Елена Игоревна Залог как способ обеспечения кредитов и инструмент снижения банковских рисков (на примере нефтегазового комплекса) 08.00.10 к.э.н.
ШАРФЕНБЕРГ Нильс Экономическое обоснование эффективности технического перевооружения угледобывающего производства 08.00.05 к.э.н.
