Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах
Приведені результати дослідження дисперсного та петрографічного складу вугілля в зоні впливу малоамплітудного насуву на пласті l1 шахти ім. О.Ф. Засядька. Results over of research of dispersible and petrographic composition of coal are brought in the affected of littlepeak breaks zone on the laye...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33523 |
| 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: | Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах / Л.И. Пимоненко, В.И. Барановский, Ю.Н. Пилипенко, А.В. Ткаченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 255-260. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33523 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пимоненко, Л.И. Брановский, В.И. Пилипенко, Ю.Н. Ткаченко, А.В. 2012-05-28T15:48:10Z 2012-05-28T15:48:10Z 2010 Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах / Л.И. Пимоненко, В.И. Барановский, Ю.Н. Пилипенко, А.В. Ткаченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 255-260. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33523 622.333:550.85 Приведені результати дослідження дисперсного та петрографічного складу вугілля в зоні впливу малоамплітудного насуву на пласті l1 шахти ім. О.Ф. Засядька. Results over of research of dispersible and petrographic composition of coal are brought in the affected of littlepeak breaks zone on the layer l1 in mine by the name of A.F. Zasiadko. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах Influence of terms of осадконакопления on localization of littlepeak breaks in coal beds Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах |
| spellingShingle |
Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах Пимоненко, Л.И. Брановский, В.И. Пилипенко, Ю.Н. Ткаченко, А.В. |
| title_short |
Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах |
| title_full |
Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах |
| title_fullStr |
Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах |
| title_full_unstemmed |
Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах |
| title_sort |
влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах |
| author |
Пимоненко, Л.И. Брановский, В.И. Пилипенко, Ю.Н. Ткаченко, А.В. |
| author_facet |
Пимоненко, Л.И. Брановский, В.И. Пилипенко, Ю.Н. Ткаченко, А.В. |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехническая механика |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Influence of terms of осадконакопления on localization of littlepeak breaks in coal beds |
| description |
Приведені результати дослідження дисперсного та петрографічного складу вугілля в зоні
впливу малоамплітудного насуву на пласті l1 шахти ім. О.Ф. Засядька.
Results over of research of dispersible and petrographic composition of coal are brought in the
affected of littlepeak breaks zone on the layer l1 in mine by the name of A.F. Zasiadko.
|
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33523 |
| citation_txt |
Влияние условий осадконакопления на локализацию малоамплитудных разрывов в угольных пластах / Л.И. Пимоненко, В.И. Барановский, Ю.Н. Пилипенко, А.В. Ткаченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 255-260. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT pimonenkoli vliânieusloviiosadkonakopleniânalokalizaciûmaloamplitudnyhrazryvovvugolʹnyhplastah AT branovskiivi vliânieusloviiosadkonakopleniânalokalizaciûmaloamplitudnyhrazryvovvugolʹnyhplastah AT pilipenkoûn vliânieusloviiosadkonakopleniânalokalizaciûmaloamplitudnyhrazryvovvugolʹnyhplastah AT tkačenkoav vliânieusloviiosadkonakopleniânalokalizaciûmaloamplitudnyhrazryvovvugolʹnyhplastah AT pimonenkoli influenceoftermsofosadkonakopleniâonlocalizationoflittlepeakbreaksincoalbeds AT branovskiivi influenceoftermsofosadkonakopleniâonlocalizationoflittlepeakbreaksincoalbeds AT pilipenkoûn influenceoftermsofosadkonakopleniâonlocalizationoflittlepeakbreaksincoalbeds AT tkačenkoav influenceoftermsofosadkonakopleniâonlocalizationoflittlepeakbreaksincoalbeds |
| first_indexed |
2025-11-26T02:44:50Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:44:50Z |
| _version_ |
1850608676288593920 |
| fulltext |
Выпуск № 91 255
УДК 622.333:550.85
Л.И. Пимоненко, д-р геол. наук,
В.И. Барановский, инж.,
Ю.Н. Пилипенко, канд. техн. наук
(ИГТМ НАН Украины)
А.В. Ткаченко, инж. (ш. им. А.Ф Засядько)
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ НА
ЛОКАЛИЗАЦИЮ МАЛОАМПЛИТУДНЫХ РАЗРЫВОВ В
УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ
Приведені результати дослідження дисперсного та петрографічного складу вугілля в зоні
впливу малоамплітудного насуву на пласті l1 шахти ім. О.Ф. Засядька
INFLUENCE OF TERMS OF ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ ON
LOCALIZATION OF LITTLEPEAK BREAKS IN COAL BEDS
Results over of research of dispersible and petrographic composition of coal are brought in the
affected of littlepeak breaks zone on the layer l1 in mine by the name of A.F. Zasiadko.
Малоамплитудные разрывные нарушения относятся к одному из основных
геологических факторов, осложняющих горные работы. Слишком малые раз-
меры не позволяют прогнозировать малоамплитудные разрывы на стадии гео-
логоразведочных работ. Наиболее часто определение их местоположения бази-
руется на изучении генезиса нарушенности исследуемого участка (или шахтно-
го поля) и анализе условий деформации отдельных пластов, что позволяет на
основании установленных закономерностей прогнозировать зоны (но не сами
нарушения), в которых могут образоваться разрывы. Но так как размеры зон
велики, то изучение условий образования нарушений с целью прогноза до на-
стоящего времени актуально.
В настоящее время большинство исследователей пришли к следующим вы-
водам: малоамплитудные разрывы образовались в постинверсионное время и
наиболее вероятно, что появление их происходит на участках угольного пласта,
отличающихся неоднородной структурой, образовавшейся как во время накоп-
ления, так и преобразования органической массы. Угольный пласт представляет
многокомпонентную систему, каждый из компонентов которой обладает свои-
ми физическими и химическими свойствами [1]:
- липтиниты – представляют собой оболочки спор (споринит), наружный
слой листьев или кутикул (кутинит); резинит образуется из смол - содержание
атомов углерода 53,0 – 62,0 %, наиболее богаты алифатическими структурными
элементами, имеют наиболее длинные алифатические цепи; характеризуются
наименьшей плотностью (1,18 г/см3) и микротвердостью;
- фюзиниты – объединяются по условиям консервации; предположительно
образуются во время пожаров или, по мнению большинства исследователей, в
процессе своеобразных окислительно-восстановительных реакций в условиях
близких к поверхности, обладают высокой твердостью и плотностью (1,5 г/см3),
наиболее обогащены конденсированной ароматикой;
- витриниты – объединяются по характеру исходного материала; образуется
из стволов, корней и листьев деревьев (телинит), гумусового геля (коллинит),
256 "Геотехническая механика"
обрывков растений и частичек гумусового торфа (витродетрит, отличаются вы-
соким содержанием гигроскопической влаги (10 – 12%), плотность - 1,27 г/см3.
Петрографические литотипы – витрен, кларен, дюрен, фюзен, как комбина-
ция вышеприведенных микрокомпонентов, в объеме угольного пласта разме-
щены неравномерно (рис. 1).
Рис. 1 – Линзы фюзена в разрезе угольного пласта
Подобные линзы и прослойки могут достигать размеров в несколько метров.
Образование литотипов угля предопределено морфологией среды накопления –
на возвышенных частях болота растительный материал в течении продолжи-
тельного времени подвергался воздействию кислорода (вероятны так же лесные
пожары), в результате которого и образовался фюзен.
При незначительном содержании фюзинита в углях Донбасса его неравно-
мерное распределение в объеме пласта создает неоднородность, влияющую на
прочностные свойства пласта и определяющую особенности его деформации
при воздействии тектонических сил, т.е. локализация малоамплитудного нару-
шения предопределена неоднородностью петрографического состава. С целью
проверки этой гипотезы было проведено изучение петрографического состава
углей вблизи малоамплитудного нарушения на пласте l1 шахты им. А.Ф. За-
сядько.
Работы проводились на видеооптическом комплексе (МБИ - 11, НВ 200, ПК)
по методике [2].
Шахта им. А.Ф. Засядько расположена в центральной части Донецко-
Макеевского района Донбасса. На западе и востоке поля расположены соответ-
ственно Ветковская и Чайкинская флексуры (азимут простирания осевых линий
- 40°). Простирание пластов близко к субширотному (азимут простирания 85 -
105°). Общее, близкое к моноклинальному, залегание пород по простиранию и
падению толщи осложнено пологими перегибами и локальными складками раз-
личных порядков субширотного и диагонального простираний.
На пласте l1 (10-й западный коренной штрек) между пикетами 50 – 60 ото-
брано восемь проб угля через четыре метра: 4 - при подходе к надвигу (0,28м),
4 – за нарушением (рис. 2).
Выпуск № 91 257
Рис. 2 – Схема отбора проб
Результаты исследования петрографического состава углей приведены в
табл. 1.
Таблица 1 – Изменение петрографического состава в зоне надвига
Номера проб 1 2 3 4 5 6 7 8
витринит 82 75 64 58 83 83 87 67
инертинит 8 17 31 36 12 11 9 30
Петрографический
состав, %
липтинит 10 7 5 6 5 6 4 3
Отмечено увеличение содержания микрокомпонентов группы инертинита
(фюзинита) с 8 до 36 % в висячем крыле пласта. Такой петрографический со-
став не характерен, как для данного пласта, так и для других угольных пластов
Донбасса, что свидетельствует о локальных отклонениях в условиях накопле-
ния на этом участке.
Содержание инертинита 30% в пробе 8 позволяет предположить, что и в
этом месте могло возникнуть нарушение, но напряжение разрядилось между
пробами 4 и 5, где наблюдается перепад в однородности состава угольного пла-
ста.
К сожалению, прогнозировать наличие линз и пропластков фюзена в объеме
угольного пласта не представляется возможным и можно только постфактум
объяснить локализацию нарушения именно в этом месте.
Само же наличие разрыва сплошности пласта является результатом воздей-
ствия внешних сил, зародившихся на значительном расстоянии от него. Напря-
жения от источника зарождения этих сил проходят по пласту волнообразно, что
отмечалось рядом авторов и нами в работах [3,4], и в зависимости от физико-
механических свойств отдельных составляющих среды (мацерального состава),
преломляются, отражаются, искажаются, создавая локальные условия в каждой
частице пласта. На рисунке 3 отмечен результат волнообразного преобразова-
ния угольного вещества на границе нарушения (трещины).
Происходят ли какие либо изменения в структуре угля там, где волна на-
пряжения прошла, но не разрядилась в виде разрывного нарушения?
Рис. 3 – Отпечатки волнообразных тектонических напряжений в отдельных частицах угля
258 "Геотехническая механика"
Для ответа на этот вопрос рассмотрим особенности разрушения угля в
точках отбора проб. Для изучения дисперсного состава проб применялись следующие
показатели: площадь; периметр; диаметр Ферета (расстояние между двумя каса-
тельными на противоположных сторонах частицы, перпендикулярными на-
правлению, в котором рассматривается частица) и показатель формы частиц cir-
cularity 1.
Проанализировать информативность этих показателей для характеристики
дисперсного состава угольных проб позволяет метод цифровой обработки мик-
рофотографий препаратов различной степени измельченности. Суть его заклю-
чается в следующем
- угольная проба подготавливается к исследованиям по ГОСТ 9414.2-93;
- при помощи видеооптического комплекса с поверхности аншлиф-брикета
делается микрофотография приготовленной пробы
Затем, при помощи программы Jmage J (Wayne Rasbend, National Instituyes
of Health, USA), микрофотографии переводятся в бинарный режим (рис. 4) и ав-
томатически рассчитываются показатели дисперсного состава и формы частиц
(табл. 2).
Рис. 4 – Компьютерная обработка микрофотографий угольных препаратов
1 Чем меньше его значении, тем форма частицы больше отличается от правильной формы круга и тем больше ее
активная поверхность.
Выпуск № 91 259
Судя по показателю circularity форма микрочастиц углей отобранных проб
примерно одинакова. По периметру и диаметру размеры микрочастиц отлича-
ются. В целом изменения этих параметров подобны: максимальные значения в
точках 2 и 7, минимальные - 5 и 8 (чем эти величины больше, тем уголь менее
нарушен).
Таблица 2 – Показатели дисперсного состава и формы микрочастиц угля
Номера точек 1 2 3 4 5 6 7 8
circularity 0,645 0,639 0,646 0,564 0,646 0,623 0,595 0,638
Area, мкм2 987 2063 3628 1428 1500 1342 3826 1090
Perimetr, мкм 93,4 128,7 116,4 96,4 85 92,8 137 79,5
Диаметр Feret, мкм 36,2 49,3 44,9 37,7 32,8 35,7 52,1 30,8
D - фрактальная
размерность
1,678 1,814 1,812 1,733 1,786 1,731 1,837 1,720
Количество частиц
менее 10 мкм, %
46,5 50 60,8 53,6 57,1 56,3 41,9 61,3
Наиболее значимые изменения связаны с площадью и количеством микро-
частиц. Чем больше нарушен уголь, тем большее количество микрочастиц ме-
нее 10 мкм – наиболее нарушен уголь в 1, 5 и 8 пробах, но при этом большее
количество микрочастиц менее 10 мкм в пробах 3 и 8. Чем больше частиц менее
10 мкм тем меньше их площадь (пробы 1, 8). Величина фрактальной размерно-
сти также характеризует степень нарушенности [5], чем меньше ее D, тем
больше уголь нарушен. Таким образом, величины показателей взаимосвязаны и
в комплексе характеризуют степень нарушенности проб. По результатам анали-
за показателей дисперсного состава и фрактальной размерности наиболее на-
рушен уголь в пробах 1 и 8, наименее – 2 и 7.
Однако средняя величина D = 1,764 меньше, чем ненарушенных углей (D ≥
1,820 – 1,879 [6]). Это позволяет предположить большую нарушенность всего
участка, где отбирались пробы, что подтверждается сложностью строения всего
пласта l1. Так на карте локальных структур первого порядка участок находится
на юго-западном крыле антиклинальной диагональной складки; третьего по-
рядка – между осями субширотных антиклинали и синклинали. На рис. 5 при-
ведена выкопировка из плана горных работ, судя по приведенным данным, уча-
сток отбора осложнен мелкими диагональными асимметричными складками
четвертого порядка. Необходимо отметить, что разрыв не связан с осями скла-
док.
Под действием разнонаправленных тектонических сил при одном и том же
уровне напряжений более прочные мацералы (фюзиниты) держат нагрузку и
способствуют разрушению менее прочных (липтиниты, витриниты). Поэтому в
тех пробах, где фюзинита больше, количество микрочастиц менее 10 мкм боль-
ше (пробы 3,4,8). В результате многократного повторения на тех участках, где
уголь относительно крепок (как предположим в точках 2 или 7, где площадь
микрочастиц больше), возникающих напряжений может быть недостаточно для
его разрушения и разрыва пласта не происходит.
260 "Геотехническая механика"
Рис. 5 – Выкопировка из плана горных работ по пласту l1 шахты им. А.Ф. Засядько
Если же уголь сильно разрушен (как в точках 3 или 8), то увеличивается на-
копление внутриобъемных напряжений, которое способствует росту микроде-
фектов и микроразрывов (отражается в увеличении количества частиц менее 10
мкм). Можно предположить, что на определенном этапе происходит совпаде-
ние максимума напряжений и степени нарушенности микроструктуры угля, ко-
торое и приводит к образованию разрыва. Поэтому очевидно, что предсказать
местоположение разрывов практически невозможно, но участки, которые ха-
рактеризуются неоднородным мацеральным составом и наиболее предрасполо-
жены к их проявлению, можно выделить.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Касаточкин, В. И. Строение и свойства природных углей / В. И. Касаточкин, Н. К. Ларина. – М. : Недра,
1975. – 160 с.
2. ГОСТ 9414.2 – 93 (ИСО 7404 – 85). Уголь каменный и антрацит. Методы петрографического анализа.
Метод подготовки образцов. – Минск: Межгос. совет по сдандарт., метролог. и сертификации; Москва: Изд-во
стандартов, 1995. – 10 с.
3. Плотников Л.М. Об отражениях в геологических объектах волновой природы механических напряжений /
Л. М. Плотников, А. И. Петров // Давления и мех. напряж. в развитии состава, структуры и рельефа литосферы:
Материалы к совещанию. – Л: Наука, 1969. – С.45 – 50.
4. Определение параметров геологических и горно-технических факторов благоприятных для формирования техноген-
ных залежей метана : отчет о НИР/ ИГТМ НАН Украины, рук. докт. геол.- мин. наук В.В. Лукинов. – Днепропетровск, 2009. -
145с. – 0107U001271. Инв. № 6936.
5. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы / М. Шредер – Ижевск: Удмуртский у-т, 2000. – 524с.
6. Лукинов В.В. Фрактальность микроструктуры угля / В.В. Лукинов, В.И. Барановский, Л.И. Пимоненко,
Л.Д. Кузнецова // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск,
2010.– Вып. № 88. – С. 15 – 23.
|