CC BY
2УДК 550.837
Л. А. Иванов, В. В. Туманов, А. В. Савченко, О. Л. Шалованов, Э. В. Донченко, С. Г. Салий
ОСОБЕННОСТИ ПОЛЯ ШАХТЫ «КАЛИНОВСКАЯ ВОСТОЧНАЯ», ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УСЛОВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Выявлено, что северная часть шахтного поля характеризуется такими благоприятными условиями, как ровный рельеф земной поверхности, отсутствие разработки, небольшая глубина целевого угольного пласта и планируемая его разработка вблизи крупных граничных надвигов. Неблагоприятными являются условия залегания сместителей надвигов, отработанных и затопленных угольных пластов, через которые необходимо выполнять электромагнитное и сейсмическое зондирования до целевого угольного пласта.
Ключевые слова: угольная шахта, геологическое строение, геофизические методы.
Введение. По мере приближения к тектоническим структурам, которые тяготеют к глубинным разломам, происходит формирование свободных скоплений метана, представляющих собой большую опасность при добыче угля. Выявление этих скоплений до начала добычи угля является актуальным вопросом, решение которого возможно на основе использования прогрессивных методов разведочной геофизики.
Постановка вопроса. К перспективным методам относятся пассивные и активные виды электромагнитных и сейсмических зондирований. Их использование предполагает построение физико-геологических моделей разреза, отражающих вертикальное изменение упругих и электрических свойств крупных слоев (ли-толого-стратиграфических пачек). Мощность таких пачек состав-
ляет более 30 м, что позволяет их выделять методами разведочной геофизики. К физико-геологическим моделям выдвигается требование адекватности реальному геологическому разрезу в каждой точке зондирования. Особую важность данное требование приобретает при выполнении научно-методических исследований, связанных с разработкой нового метода или геофизической аппаратуры [1], [2].
В ГБУ «РАНИМИ» выполняются исследования, включающие разработку микросейсмических регистраторов и их использование для фиксации микросейсм, исходящих от скоплений свободного метана вблизи граничных разломов шахтного поля. Для проведения экспериментальных геофизических исследований необходимо по фондовым материалам выполнить анализ развития рельефа земной поверхности, наличия городской и промышленной застройки, особенностей геологического строения, мест расположения горных выработок и их состояния.
Для проведения экспериментальных геофизических исследований выбрана северная часть поля шахты «Калиновская Восточная», расположенной в Донецко-Макеевском углепромышленном районе Донецкого угольного бассейна. Тектоническая позиция шахтного поля способствует глубинному подтоку метана
[3], [4].
Цель статьи - установить благоприятные и неблагоприятные условия для проведения геофизических зондирований с земной поверхности до уровня добываемого угольного пласта 11 на севере участка поля шахты «Калиново Восточная».
Результаты исследований и их обсуждение. В географическом отношении участок располагается севернее поселков Объединенный, Калиново и западнее поселка Новый. Поверхность участка работ является не застроенной. Абсолютные отметки земной поверхности находятся в интервале от 200 до 220 м и уменьшаются с севера и юга к центральной части. В центральной части располагается пологая балка Игнатова, простирающаяся в широтном направлении с уклоном на запад (рис. 1).
Геологический разрез участка представлен средним карбоном от свиты С25 до С27 с типичным для Донбасса чередованием аргиллитов, алевролитов и песчаников с прослоями угольных
пластов и известняков. Синонимика изменяется от угольного пласта к2 до известняка М8.
Целевым угольным пластом для проведения геофизических исследований является 11. Глубина его залегания в пределах участка изменяется от 700 до 800 м.
В тектоническом отношении участок располагается на субширотной синклинали с углами падения крыльев от 5 о до 10 о. Ось синклинали совпадает с балкой Игнатова (рис. 2). Южное крыло синклинали более пологое, чем северное крыло.
На северной и серо-западной границе участка на земную поверхность выходят надвиги Тимошенко и Французский, на юго-западной границе - надвиг «Г», посредине участка - надвиг Промежуточный.
0 250 500 м
I ЬШН 2 I ' I 3 I ® 1д га 6 ^Н 7 IQ1»
1 - известняки и их синонимика; 2 - угольные пласты и их синонимика; 3 - надвиги; 4 - название надвигов: Ш - Шахтный; S - «S»; К - Каменский; В - «В»; Д - «Д»; 5 - линия разреза; 6 - геологоразведочные скважины; 7 - граница шахтного поля; 8 - граница участка геофизических исследований
Рис. 1 - Геологическая карта участка геофизических
исследований
О 250 500 м
=1 1 -1П;- 2 / 3 4
'з
6 7 ® 8 Д3240 9 I I
1 - известняки и их синонимика; 2 - угольные пласты рабочие и их синонимика; 3 - угольные пласты нерабочие и их синонимика; 4 - отработанный угольный пласт; 5 - штрек; 6 - надвиги; 7 - надвиги с зоной дробления; 8 - названия надвигов: Т - Тимошенко; Ф - Французский; П - Промежуточный; Д - Диагональный; Д1 - «Д»; S - «8»; 10 - № 10; 9 - скважины и их номера; 10 - интервал геофизического прогноза
Рис. 2 - Геологический разрез по линии скважин Х-Х'
Надвиг Тимошенко падает в северо-западном направлении
под углом от 15 о до 35 о. Амплитуда смещения составляет от 70 до 350 м. Французский надвиг падает также в северо-западном
направлении под углом от 15 о до 35 о. Амплитуда его смещения
изменяется от 50 до 230 м. Надвиг «Г» падает в северо-восточном
направлении под углом от 10 о до 32 о с амплитудой смещения от
8 до 35 м. Надвиг Промежуточный падает в южном направлении
под углом 35 о с амплитудой смещения от 8 до 35 м. С глубиной происходит выполаживание указанных надвигов. Ниже земной поверхности в разрезе появляются дополнительные надвиги: «$», «Д», № 10, Диагональный.
В пределах участка геофизических работ угольный пласт 11 нарушается надвигами Тимошенко, Французским и № 10. Участок располагается преимущественно в лежачих крыльях надвигов Тимошенко и Французский. Это означает, что выше угольного пласта 11 в некоторых местах залегают сместители надвигов, которые при исследовании рассматриваемого угольного пласта с земной поверхности привносят в проведение работ определенные трудности.
Выше по разрезу от угольного пласта 11 залегают пласты 14, 17, 181, и часть 1з закрытых шахт им. Ленина и 1з-бис. Указанные угольные пласты ранее были отработаны и затоплены. Затопленные горные выработки, подработанные и надработанные массивы горных пород, также, как и сместители надвигов, создают определенную помеху при проведении геофизических исследований ниже глубины их залегания.
Участок геофизических работ располагается над лавами угольного пласта 11, проектируемыми к отработке в 2023-2024 гг. (см. рис. 3). Это позволяет выполнить прогноз аномальных скоплений метана для проектируемых лав и внедрить результаты геофизических исследований на шахте «Калиновская Восточная».
Заключение
1. В результате выполненных исследований установлены особенности поля шахты «Калиновская Восточная», определяющие условия экспериментальных геофизических исследований.
2. К благоприятным условиям относятся ровный рельеф земной поверхности, отсутствие городской и промышленной застройки, сравнительно небольшая глубина залегания целевого угольного пласта 11 (до 800 м), наличие проектируемой отработки данного пласта вблизи крупных граничных надвигов.
3. Неблагоприятными, но преодолимыми, являются условия залегания сместителей надвигов, отработанных и затопленных угольных пластов, через которые необходимо выполнять элек-
тромагнитное и сейсмическое зондирования до целевого угольного пласта.
1 - надвиги; 2 - название надвигов: Т - Тимошенко; Ф - Французский; П - Промежуточный; Д - «Д»; S - <^»; 3 - границы участка геофизических исследований; 4 - горные выработки, пройденные с 2014 по 2022 гг.; 5 - проектные горные выработки на 2023 - 2025 гг.; 6 - контуры поселков; 7 - границы поля шахты «Калиновская Восточная»; 8 - геологические разрезы; 9 - скважины и их номера
Рис. 3 - Проекция участка геофизических исследований на план горных выработок по пласту 11
Исследования проводились в ФГБНУ «РАНИМИ» в рамках государственного задания (№ госрегистрации 1023020700022-32.7.5).
ЛИТЕРАТУРА
1. Сараев, А. К. Перспективы применения электромагнитных зондирований с мощным контролируемым источником при поисках углеводородов в арктическом регионе России / А. К. Сараев, К. М. Антащук, А. Е. Симаков, А. А. Шлыков // Недропользование XXI век. - 2016. - № 3 (60). - С. 92-103.
2. Анциферов, А. В. Использование электромагнитного зондирования для оценки состояния подработанного углепород-ного массива / А. В. Анциферов, Л. А. Иванов, В. В. Туманов, А. В. Савченко, В. А. Анциферов // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. - 2021. - Т. 8, № 1. - С. 15-19.
3. Корчемагин, В. А. Структурно-тектонофизическая позиция скоплений метана в угленосных отложениях Донецко-Макеевского района / В. А. Корчемагин, И. О. Павлов, А. В. Никитенко // Науковi пращ ДонНТУ. Серiя «Прничо-геолопчна». - 2011. - Вип. 13(178). - С. 25-30.
4. Анциферов, А. В. Данные о глубинных подтоках флюидов, формирующих современную газоносность пород Донбасса / А. В. Анциферов, В. А. Канин, А. А. Голубев, П. В. Галемский // Науковi пращ УкрНДМ1 НАН Украши: зб. наук. пр. - Донецьк, 2014. - № 14. - С. 384-398.
Иванов Леонид Анатольевич, кандидат геолого - минералогических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, [email protected].
Туманов Виктор Владимирович, заведующий отделом эколого-геофизических исследований, старший научный сотрудник, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, [email protected].
Савченко Александр Васильевич, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, [email protected].
Шалованов Олег Леонидович, и.о. младшего научного сотрудника, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, [email protected].
Дончеко Элла Валентиновна, младший научный сотрудник, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, [email protected].
Салий Сергей Геннадиевич, ведущий инженер, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, [email protected].
FEATURES OF THE KALINOVSKAYA VOSTOCHNAYA MINE FIELD, DETERMINING THE CONDITIONS OF EXPERIMENTAL GEOPHYSICAL RESEARCH
It is revealed that the northern part of the mine field is characterized by such favorable conditions as a flat relief of the earth's surface, the absence of development, a small depth of the target coal seam and its planned development near large boundary thrusts. Unfavorable are the conditions of occurrence of thrust displacers, spent and flooded coal seams, through which electromagnetic and seismic sounding must be performed to the target coal seam.
Keywords: coal mine, geological structure, geophysical methods.
Ivanov Leonid Anatolyevich, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Associate Professor, Leading Researcher, Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, [email protected].
Tumanov Viktor Vladimirovich, senior researcher, Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, [email protected].
Savchenko Alexander Vasilyevich, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Senior Researcher at the Federal State Budgetary Scientific Institution «RANIMI», Russia, DNR, Donetsk, [email protected].
Shalovanov Oleg Leonidovich, acting Junior Researcher, Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, [email protected].
Doncheko Ella Valentinovna, junior researcher, Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, [email protected].
Saliy Sergey Gennadievich, leading engineer, Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, [email protected].
