Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт
Приведены результаты исследований проявления геодинамических зон в пределах горных отводов двух закрытых шахт. Геодинамические зоны являются дополнительными путями миграции метана из выработанного пространства закрытых шахт в атмосферу. Разработан алгоритм определения границ распространения геодинам...
Saved in:
| Date: | 2010 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2010
|
| Series: | Физико-технические проблемы горного производства |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108105 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт / А.И. Сергиенко, А.А. Подрухин // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2010. — Вип. 13. — С. 128-135. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-108105 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1081052016-10-30T03:03:16Z Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт Сергиенко, А.И. Подрухин, А.А. Прогноз и управление состоянием горного массива Приведены результаты исследований проявления геодинамических зон в пределах горных отводов двух закрытых шахт. Геодинамические зоны являются дополнительными путями миграции метана из выработанного пространства закрытых шахт в атмосферу. Разработан алгоритм определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности. Полученные результаты были подтверждены полевыми исследованиями содержания метана в почве. Наведено результати досліджень прояву геодинамічних зон в межах гірських відведень двох закритих шахт. Геодинамічні зони є додатковими шляхами міграції метану з виробленого простору закритих шахт в атмосферу. Розроблено алгоритм визначення меж розповсюдження геодинамічних зон на земній поверхні. Отримані результати були підтверджені польовими дослідженнями змісту метану в ґрунті. Survey of the geodynamical zone manifestations within coalfields of two abandoned mines is presented. Geodynamical zones are supplemental paths of methane migration from waste space of abandoned mines to air. The method for determination of geodynamical zone propagation boundaries on earth surface was developed. Predicted boundaries were confirmed by field studies of methane content in soil. 2010 Article Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт / А.И. Сергиенко, А.А. Подрухин // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2010. — Вип. 13. — С. 128-135. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. XXXX-0016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108105 622.21 ru Физико-технические проблемы горного производства Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Прогноз и управление состоянием горного массива Прогноз и управление состоянием горного массива |
| spellingShingle |
Прогноз и управление состоянием горного массива Прогноз и управление состоянием горного массива Сергиенко, А.И. Подрухин, А.А. Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт Физико-технические проблемы горного производства |
| description |
Приведены результаты исследований проявления геодинамических зон в пределах горных отводов двух закрытых шахт. Геодинамические зоны являются дополнительными путями миграции метана из выработанного пространства закрытых шахт в атмосферу. Разработан алгоритм определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности. Полученные результаты были подтверждены полевыми исследованиями содержания метана в почве. |
| format |
Article |
| author |
Сергиенко, А.И. Подрухин, А.А. |
| author_facet |
Сергиенко, А.И. Подрухин, А.А. |
| author_sort |
Сергиенко, А.И. |
| title |
Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт |
| title_short |
Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт |
| title_full |
Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт |
| title_fullStr |
Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт |
| title_full_unstemmed |
Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт |
| title_sort |
графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Прогноз и управление состоянием горного массива |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108105 |
| citation_txt |
Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт / А.И. Сергиенко, А.А. Подрухин // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2010. — Вип. 13. — С. 128-135. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Физико-технические проблемы горного производства |
| work_keys_str_mv |
AT sergienkoai grafoanalitičeskijsposobopredeleniâgranicrasprostraneniâgeodinamičeskihzonnazemnojpoverhnostivpredelahgornyhotvodovzakrytyhšaht AT podruhinaa grafoanalitičeskijsposobopredeleniâgranicrasprostraneniâgeodinamičeskihzonnazemnojpoverhnostivpredelahgornyhotvodovzakrytyhšaht |
| first_indexed |
2025-07-07T20:56:15Z |
| last_indexed |
2025-07-07T20:56:15Z |
| _version_ |
1837023128671223808 |
| fulltext |
Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13
128
УДК 622.21
А.И. Сергиенко, А.А. Подрухин
ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ЗОН НА ЗЕМНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ В ПРЕДЕЛАХ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ЗАКРЫТЫХ ШАХТ
Институт физики горных процессов НАН Украины
Приведены результаты исследований проявления геодинамических зон в пределах
горных отводов двух закрытых шахт. Геодинамические зоны являются дополни-
тельными путями миграции метана из выработанного пространства закрытых
шахт в атмосферу. Разработан алгоритм определения границ распространения
геодинамических зон на земной поверхности. Полученные результаты были под-
тверждены полевыми исследованиями содержания метана в почве.
Ключевые слова: геодинамические зоны, границы распространения, горные отво-
ды, закрытые шахты, пути миграции, содержание метана
Начиная с 70-х гг. прошлого столетия новейшие космические методы ис-
следования земной поверхности позволили наглядно прослеживать линейно
организованные структурные элементы земной поверхности, не отмеченные
ранее на известных географических, геологических и геофизических картах.
Согласно обобщенным данным проведенных исследований, представлен-
ных в работах [1–4], вся приповерхностная часть земной коры имеет зональ-
но-блочное строение, обусловленное наличием в горном массиве не только
дизъюнктивных геологических нарушений, например сбросов и надвигов, но
и геодинамических зон (ГДЗ). Последние, в свою очередь, являются поверх-
ностным отображением особенностей геологической структуры горного
массива, а именно глубинных разломов, скрытых осадочным чехлом и по-
кровными отложениями.
ГДЗ имеют различные размеры как по простиранию (от нескольких сотен
метров до нескольких тысяч километров), так и по глубине распространения
(от нескольких десятков метров до нескольких километров) и делятся на
глобальные, региональные и локальные [1–3].
Площадью проявления ГДЗ на дневной поверхности являются линейно
организованные структуры форм рельефа, называемые линеаментами. Они
определяются чаще всего по линейному распространению овражно-
балочной сети и отрицательных форм рельефа, а также по различию форм
рельефа и изгибов русел рек и другим признакам (рис. 1).
Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13
129
а б
в г
Рис. 1. Признаки проявления линеаментов на земной поверхности: а – линейное
распространение русел рек и овражно-балочной сети; б – разница высот и конфигу-
рация горизонталей рельефа; в – различия форм рельефа и изгибов русел рек; г –
совокупность коленчатых изгибов русел рек, приуроченность их к одной линии
Всем слагающим горный массив породам, расположенным в пределах
ГДЗ, соответствует аномально повышенная трещиноватость по отношению
к породам блоков. Данная трещиноватость может способствовать миграции
различных газов, в том числе и свободного метана, в пределах горного мас-
сива на дневную поверхность.
Исследования, проведенные нами на территории горных отводов закры-
тых шахт Донбасса, показали, что накопленный в горных выработках метан
мигрирует на дневную поверхность не только в местах выхода геологиче-
ских нарушений и пластов трещиноватых песчаников и известняков [5], но и
в пределах распространения ГДЗ на участках земной поверхности (рис. 2),
присущих для каждого конкретного горного отвода указанных шахт [6–9].
В ИФГП НАН Украины разработана методика расчета [8], позволяющая
определить количество метана и время процесса его миграции из выработанно-
го пространства к земной поверхности для условий каждой конкретной закры-
той шахты. При этом одним из главных параметров для расчетов является
Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13
130
площадь проявления ГДЗ и ее привяз-
ка к рельефу земной поверхности гор-
ного отвода угольной шахты. Апроба-
цию методики проводили на двух за-
крытых шахтах – «Заперевальной № 2»
и «Куйбышевской». На планах поверх-
ности (рис. 3) были выбраны два
участка размером 500 500 м, каждый
из которых поделили сеткой шагом 50
м. Затем на них в узлах пересечения
сетки были отмечены данные высот-
ных отметок рельефа земной поверх-
ности и составлены матрицы отметок.
Полученные матрицы обрабатывали
при помощи математического метода
кубической сплайн-интерполяции, реа-
лизуемого в программе MathCAD [10].
По результатам обработки был полу-
чен электронный вариант карт изоли-
ний исследуемых участков (рис. 4).
а б
Рис. 3. Выкопировки с планов поверхности и матрицы данных высотных отметок
исследуемых участков: а – шахта «Заперевальная № 2»; б – «Куйбышевская»
Рис. 2. Миграция метана из выработан-
ного пространства закрытых шахт к зем-
ной поверхности в пределах ГДЗ: 1 – вы-
работанное пространство; 2 – разрывное
нарушение; 3 – геодинамическая зона; 4 –
направление движения метана
Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13
131
Рис. 4. Карты изолиний рельефа земной поверхности на участках горных отводов
закрытых шахт «Заперевальной № 2» (а) и «Куйбышевской» (б)
Затем в программе MathCAD согласно разработанному алгоритму опре-
деления границ распространения геодинамических зон на земной поверхно-
сти выполняли обработку матриц методом поиска минимальных значений. В
результате на полученные карты изолиний были нанесены границы распро-
странения геодинамических зон (линеаменты) на исследуемых участках
земной поверхности (рис. 5). Блок-схема алгоритма приведена на рис. 6.
Рис. 5. Выделенные границы распространения геодинамических зон (линеаменты)
на территории горных отводов закрытых шахт «Заперевальной №2» (а) и «Куйбы-
шевской» (б). Условные обозначения: – площадь проявления геодинамиче-
ских зон в рельефе земной поверхности, – границы распространения геоди-
намических зон (линеаменты)
По результатам выполненного линеаментного анализа участков земной
поверхности на территории горных отводов двух закрытых шахт были зало-
жены профили для измерения содержания метана в почве в пределах выде-
ленных геодинамических зон (рис. 7). Шаг измерений по всем профилям со-
ставлял 10 м.
Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13
132
Р
и
с.
6
.
Б
л
о
к
-с
х
ем
а
ал
го
р
и
тм
а
о
п
р
ед
ел
ен
и
я
гр
ан
и
ц
р
ас
п
р
о
ст
р
ан
ен
и
я
ге
о
д
и
н
ам
и
ч
ес
к
и
х
зо
н
Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13
133
Рис. 7. Профили проведения измерений содержания метана в почве в пределах вы-
деленных геодинамических зон на территории горных отводов закрытых шахт «За-
перевальной №2» (а) и «Куйбышевской» (б): – границы распространения
геодинамических зон (линеаменты), I
I´ – профили проведения измерений
содержания метана в почве
Полевые измерения содержания метана в почве осуществляли по методике,
разработанной МакНИИ [5], при помощи шахтного интерферометра ШИ-11.
Разброс значений содержания метана в почве составил: для горного отво-
да шахты «Заперевальная №2» – 0,1–1,2% и для горного отвода шахты
«Куйбышевская» – 0,4–1,0%. Это соответствует расчетным средним значе-
ниям 0,6 и 0,8%, полученным в результате аналитических исследований,
учитывающих метаноносность углепородного массива, особенности его фи-
зико-механических параметров, глубину ведения горных работ и другие гео-
технические характеристики [8].
Таким образом, графоаналитический способ определения границ распро-
странения геодинамических зон в пределах горных отводов угольных шахт
позволяет:
– на основе применения современных методов получения, обработки и
анализа научно обосновать высокую степень вероятности миграции шахт-
ных газов, в первую очередь метана, на поверхность в четко определенных
местах горных отводов, отнесенных к границам линеаментов;
– повысить эффективность ведения работ по мониторингу окружающей
среды, в частности горных отводов закрытых шахт, на территории которых
находятся жилые строения и промышленные предприятия шахтных городов
и поселков;
– за счет камеральной обработки полевых исследований и установления
конкретных мест возможного аномального выделения метана на поверх-
ность снизить затраты на работы по дегазации с поверхности углепородного
массива действующих и закрываемых шахт.
Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13
134
1. Кац Я.Г. Основы линеаментной тектоники / Я.Г. Кац, А.И. Полетаев, Э.Ф. Ру-
мянцева. – М.: Недра, 1986.
2. Воевода Б.И. Геодинамика и ее экологические проявления / Б.И. Воевода, Е.Г. Со-
болев, А.Н. Русанов, О.В. Савченко. – Наукові праці ДонДТУ: Серія гірничо-
геологічна. – Вип. 23. – Донецьк, 2001. – С. 3–10.
3. Воевода Б.И. Геодинамика и ее роль в устойчивом развитии регионов / Б.И. Воево-
да, Е.Г. Соболев, О.В. Савченко. – Наукові праці ДонДТУ: Серія гірничо-
геологічна. – Вип. 45. – Донецьк, 2002. – С. 88–93.
4. Панов Б.С. Новое в геолого-геофизических исследованиях // Б.С. Панов, Е.П. Тахта-
миров // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. – 1993.– №3. –
С. 54–67.
5. Защита зданий от проникновения метана / МакНИИ. – Макеевка: Донбасс,
2001. – 61 с.
6. Гринев В.Г. Совершенствование методики прогнозирования миграции метана на
дневную поверхность из горных выработок ликвидированных шахт / В.Г. Гринев,
А.А. Подрухин // Физико-технические проблемы горного производства: сб.
науч. тр. / НАН Украины, Институт физики горных процессов. – Вып. 8. – 2005.
– С. 100–103.
7. Подрухин А.А. Исследование миграции метана на дневную поверхность в пре-
делах горного отвода ликвидированной шахты «Кочегарка» / А.А. Подрухин //
Физико-технические проблемы горного производства: сб. науч. тр. / НАН
Украины, Институт физики горных процессов. – Вып. 9. – 2006. – С. 186–192.
8. Гринев В.Г. Исследование процесса миграции метана из выработанного про-
странства закрытых шахт / В.Г. Гринев, А.И. Сергиенко, А.А. Подрухин // Фи-
зико-технические проблемы горного производства: сб. науч. тр. / НАН Украи-
ны, Институт физики горных процессов. – Вып. 12. – 2009. – С. 74–79.
9. Гринев В.Г. Оценка эмиссии метана закрытых шахт на дневную поверхность /
В.Г. Гринев, А.И. Сергиенко, А.А. Подрухин // Матеріали Міжн. наук.-прак.
конф. «Форум гірників – 2009», Дніпропетровськ, 11–13 жовтня 2009 р.
10. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в MathCAD / Е.Г. Макаров. – СПб.: Питер,
2005. – 448 с.
О.І. Сергієнко, О.О. Подрухін
ГРАФОАНАЛІТИЧНИЙ СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ МЕЖ
РОЗПОВСЮДЖЕННЯ ГЕОДИНАМІЧНИХ ЗОН НА ЗЕМНІЙ ПОВЕРХНІ
В МЕЖАХ ГІРСЬКИХ ВІДВЕДЕНЬ ЗАКРИТИХ ШАХТ
Наведено результати досліджень прояву геодинамічних зон в межах гірських
відведень двох закритих шахт. Геодинамічні зони є додатковими шляхами міграції
метану з виробленого простору закритих шахт в атмосферу. Розроблено алго-
ритм визначення меж розповсюдження геодинамічних зон на земній поверхні. От-
римані результати були підтверджені польовими дослідженнями змісту метану в
ґрунті.
Ключові слова: геодинамічні зони, межи розповсюдження, гірські відведення, за-
криті шахти, шляхи міграції, зміст метану
Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13
135
A.I. Sergienko, A.A. Podrukhin
SEMIGRAPHICAL METHOD FOR DETERMINATION OF
GEODYNAMICAL ZONE PROPAGATION BOUNDARIES ON EARTH
SURFACE WITHIN COALFIELDS OF ABANDONED MINES
Survey of the geodynamical zone manifestations within coalfields of two abandoned
mines is presented. Geodynamical zones are supplemental paths of methane migration
from waste space of abandoned mines to air. The method for determination of geodynam-
ical zone propagation boundaries on earth surface was developed. Predicted boundaries
were confirmed by field studies of methane content in soil.
Keywords: geodynamical zones, propagation boundaries, coalfield, abandoned mines,
methane migration path, methane content
Статья поступила в редакцию 24 марта 2010 года
|