Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки
Наведено результати досліджень впливу умов накопичення осадків на розвиток малоамплітудної диз'юнктивної порушенності а також на ведення гірничих робіт. Виявлено недоліки і визначено можливі напрямки подальшого дослідження. We present the results of research in the impact of the sedimentation s...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57221 |
| 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: | Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки / В.В. Трощенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 262-270. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859710216360165376 |
|---|---|
| author | Трощенко, В.В. |
| author_facet | Трощенко, В.В. |
| citation_txt | Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки / В.В. Трощенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 262-270. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Наведено результати досліджень впливу умов накопичення осадків на розвиток малоамплітудної диз'юнктивної порушенності а також на ведення гірничих робіт. Виявлено недоліки і визначено можливі напрямки подальшого дослідження.
We present the results of research in the impact of the sedimentation situations on small-scale faulting and mining conditions. The shortcomings are determined and feasible directions of prospective research are defined.
|
| first_indexed | 2025-12-01T04:58:26Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
262
УДК 551.243:552.573
СЕДИМЕНТОГЕНЕЗ, СТРУКТУРА УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
И УСЛОВИЯ РАЗРАБОТКИ
Трощенко В. В.
(ИАЗ ЮНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону, Россия)
Наведено результати досліджень впливу умов накопичення
осадків на розвиток малоамплітудної диз'юнктивної порушенно-
сті а також на ведення гірничих робіт. Виявлено недоліки і ви-
значено можливі напрямки подальшого дослідження.
We present the results of research in the impact of the sedimen-
tation situations on small-scale faulting and mining conditions. The
shortcomings are determined and feasible directions of prospective
research are defined.
Подземная добыча угля насчитывает более 200 лет. Посто-
янно совершенствующаяся технология угледобычи, с одной сто-
роны, позволяет повышать производительность труда при нали-
чии благоприятных условий разработки, с другой – усиливает за-
висимость производственных процессов от всякого рода природ-
ных осложнений.
Большинство причин, осложняющих процессы подземной
добычи угля, связаны с условиями залегания угольных пластов,
включая глубину залегания, мощность пластов, угол их падения,
обводнённость, газоносность, а также наличие и характер разно-
образных геологических нарушений.
Ввиду того, что большинство из значимых особенностей
угольного пласта и вмещающих пород так или иначе связаны с
литологическим составом и формой геологических тел, а они за-
кладываются в основном на этапе седиментогенеза, представля-
ется интересным проанализировать с современных позиций те
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
263
ландшафтно-тектонические условия, которые обуславливают
возникновение и сохранение тех или иных особенностей угле-
носных формаций и собственно угольных пластов.
Поскольку доминировавшая до настоящего времени теория
[1, 2], объясняющая происхождение угольных пластов погребе-
нием и диагенетическими преобразованиями сухопутных торфя-
ников, а формирование цикличности (ритмичности) строения уг-
леносных формаций – волновыми движениями земной коры, фак-
тами не поддерживается, стоит обратиться к более реалистичным
представлениям [4, 5], в соответствии с которыми вещественный,
в первую очередь гранулометрический, состав осадка определя-
ется составом твёрдого стока, а последний зависит от интенсив-
ности размыва областей сноса.
Теоретически установлено и подтверждено многочислен-
ными модельными экспериментами на эквивалентных и оптиче-
ски активных материалах, что слоистая гетерогенная угленосная
толща в процессе тектонической деформации ведёт себя как ани-
зотропная среда, способная до определённых пределов формиро-
вать складчатые структуры (пликативные дислокации), а при
превышении некоторых величин относительной деформации –
реагировать с образованием разрывов (дизъюнктивных дислока-
ций). Начальные стадии деформации обычно характеризуются
гармоничными формами образующихся структур, когда толща
ведёт себя как единое тело: складчатость преимущественно кон-
центрическая, а разрывы рассекают слоистый массив, не меняя
ориентировки при переходе из слоя в слой. Однако при достиже-
нии некоторых критических параметров деформации резкие раз-
личия деформационных свойств отдельных слоёв начинают про-
являться в дисгармоничном характере образующихся структур,
когда отдельные слои либо демонстрируют пластическое перете-
кание вещества из зон повышенного давления в менее нагружен-
ные места, либо наоборот, образуют локальные разрывные сме-
щения на фоне общей пластической деформации. Так возникают
пережимы, раздувы угольных пластов, диапиры, внутрипласто-
вые разрывы, разного рода внедрения угля во вмещающие поро-
ды, вмещающих пород в угольный пласт и другие элементы
внутрипластовой тектоники [3]. На распределение тектониче-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
264
ских, а также геостатических напряжений в угленосной толще
существенное влияние оказывает тот факт, что реальное сложе-
ние осадочной толщи отличается от равномерного переслаивания
разнородных слоёв, и что наличие в ней различных генетически
обусловленных неоднородностей приводит к существенному пе-
рераспределению деформирующих напряжений.
Анализ фактического материала по шахтам Донбасса пока-
зал, что морфология, размеры и расположение многих тектониче-
ских структур, в том числе малоамплитудных разрывных нару-
шений, малых складок, флексур, пережимов и вздутий пластов и
т.п., а также поведение вмещающих пород в подземных выработ-
ках, в значительной мере зависят от распределения в плане и в
нормальном разрезе различных литологических разностей пород
и угля, а это распределение является результатом различных про-
цессов, протекавших на стадии седиментогенеза не только в об-
ласти осадконакопления, но и в областях сноса кластического ма-
териала.
Так, например, при постепенном переходе от угля к породам
кровли через высокозольный уголь и углистый аргиллит (алевро-
лит) обычно появляется «ложная кровля», иногда достигающая
мощности порядка 1 м и более, за счёт пониженных прочностных
свойств тонкослоистых углистых пород. При резком переходе
ложная кровля не образуется, а непосредственная кровля оказы-
вается достаточно устойчивой. Причиной постепенного перехода
от пласта к породам кровли может быть медленный темп возоб-
новления восходящих движений области сноса после периода
стагнации, в течение которого размыв минерального субстрата не
происходил. Резкий контакт пласта с кровлей возникает при
быстром подъёме области сноса, например, в результате земле-
трясения. В некоторых случаях такой подъём бывает настолько
интенсивным, что вместо обычных илистых осадков угольная за-
лежь перекрывается крупнозернистым материалом – это те ред-
кие случаи, когда кровлей угольного пласта является песчаник.
Другой вариант – эвстатическое повышение уровня базиса эрозии
и седиментации, при котором устанавливается связь седимента-
ционного бассейна с океаном и прекращается поступление угле-
образующей органики с заболоченной суши областей сноса [4, 5],
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
265
уступая место накоплению морских осадков (известняк). Таким
образом формируется тот или иной тип непосредственной и ос-
новной кровли пласта, определяющий поведение кровли в про-
цессе очистной выемки и, соответственно, выбор адекватных
схем отработки шахтного поля, средств механизации добычи и
управления кровлей.
Хотя и воздымание областей сноса, и опускание ложа бас-
сейна седиментации – процессы однонаправленные, их неравно-
мерность и асинхронизм в сочетании с наложенными кратковре-
менными эвстатическими процессами создаёт предпосылки для
формирования элементарных седиментационных циклитов более
сложных, чем классический разрез, описанный Т. А. Ягубянцем
[6] (известняк – аргиллит – песчаник (гравелит) – алевролит – ар-
гиллит – антраколит – известняк), который возникает в результа-
те типичного процесса прерывистого воздымания области сноса
при непрерывном погружении ложа седиментационного бассей-
на.
Значительная роль в возникновении отклонений от канони-
ческой последовательности литологических разностей принадле-
жит именно эвстатическим изменениям уровня океана – его крат-
ковременным понижениям или повышениям с последующим воз-
вратом к прежнему значению. Такое изменение базиса эрозии и
аккумуляции изменяет одновременно условия денудации обла-
стей сноса и глубину бассейна седиментации. Так, кратковремен-
ное понижение уровня вод может привести к частичному или
полному осушению седиментационного бассейна и, соответ-
ственно, к увеличению перепада высот рельефа области сноса
над уровнем бассейна. При этом энергия рельефа областей сноса
увеличивается, и твёрдый сток обогащается грубозернистыми
фракциями, а на осушенных территориях развивается сеть вре-
менных водотоков, где отлагаются русловые осадки, обычно бо-
лее крупнозернистые, чем окружающий субстрат (рис. 1), чаще
всего это песчано-алевритистые осадки.
Если подобное явление имело место вскоре после окончания
процесса формирования угольной залежи, то результатом явля-
ются вытянутые и извилистые тела замещения угольного веще-
ства, которые Т. А. Ягубянц [6] назвал шнурообразными замеще-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
266
ниями. Как правило, такие тела замещения в процессе диагенети-
ческого уплотнения пород и складкообразования ведут себя как
инородные по физико-механическим свойствам объекты, и к их
окрестностям бывают приурочены пережимы, вздутия угольных
пластов, угольные диапиры и другие нарушения нормальной
структуры пластов [3, 6]. При этом влияние таких размывов мо-
жет проявляться даже в тех случаях, когда размыв пород кровли
не затронул собственно угольного пласта.
Рис. 1. Внутриформационный размыв в алевролитах угле-
носной толщи пермского возраста. Видны слепки
борозд размыва на боковой поверхности тела заме-
щения (песчаник). Печорский бассейн, левый берег
р. Воркута (фото В. В. Трощенко)
Тело замещения, представленное песчаником или гравели-
том, обычно менее подвержено процессам уплотнения под давле-
нием вышележащих отложений и, таким образом, служит неким
концентратором сжимающих напряжений, в результате в соот-
ветствующих зонах ближайшего угольного пласта могут возни-
кать местные пережимы и сопутствующие им вздутия угольной
залежи. И те и другие, если мощность пласта выходит за пределы
рабочего диапазона принятой забойной техники, значительно
осложняют производственные процессы.
Если возврат к первоначальному уровню океана происходит
в замедленном темпе, наступление моря на сушу может сопро-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
267
вождаться абразионным размывом ранее образовавшейся уголь-
ной залежи, и в этом случае замещение угля минеральной кла-
стикой обычно носит площадной характер; при этом часто можно
наблюдать в породах замещения гальку и обломки готового угля.
Отсутствие связи бассейна седиментации с мировым океаном
(при лимническом угленакоплении) снижает или вообще снимает
зависимость результирующего разреза от эвстатических колеба-
ний уровня океана; такие разрезы характеризуются отсутствием
морских известняков в кровле угольных пластов, обычно в этих
случаях отсутствуют также и стигмариевые слои (кучерявчики) в
почве пласта.
Последние формируются тогда, когда процесс воздымания
области сноса на некоторое время прекратился, а эвстатическое
понижение уровня океана привело к осушению седиментацион-
ного бассейна и зарастанию его территории наземной раститель-
ностью. Возобновление нисходящих движений на территории
бассейна при условии продолжающегося застоя в области сноса и
отсутствии прямой связи бассейна с океаном (отшнурованная ла-
гуна) приводит к уничтожению выросших растений абразией с
последующим накоплением органического материала для буду-
щего угольного пласта за счёт сноса продуктов размыва сухопут-
ных торфяников в водный бассейн. А если происходит настолько
значительное повышение уровня океана, что седиментационный
бассейн превращается в морской залив, то поверх кучерявчика
или угольного пласта отлагается морской осадок (чаще всего из-
вестковистый ил – материал для слоя известняка). Такая последо-
вательность отложения, когда угольный пласт или стигмариевый
горизонт перекрывается типично морскими отложениями (в том
числе известняком с морской фауной) вполне характерен для
угольных бассейнов, считающихся паралическими (Донецкий,
Аппалачский и др.), на что указывает и А. И. Кравцов [2, с. 87].
Обычно слой известняка ложится на поверхность угольного пла-
ста либо непосредственно, с резким контактом, либо с незначи-
тельным промежуточным прослойком тонкослоистого морского
аргиллита, но в любом случае без признаков размыва угольного
пласта. Реже встречается налегание угольного пласта на морской
известняк (такие примеры более обычны в Аппалачах). Совер-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
268
шенно очевидно, что такая последовательность формирования
угленосных ритмов была бы невозможна в условиях «волновых
движений земной коры», предполагаемых классической теорией
торфоугленакопления, с миграцией береговой линии и зон накоп-
ления разнозернистых осадков. Согласно никем не отменённому
фациальному закону Головкинского-Вальтера, тесное соседство в
стратиграфическом разрезе углей и морских осадков, в том числе
известняков, свидетельствует об их генетическом родстве. Вы-
держанность мощности и строения угольных пластов и слагаю-
щих их пачек, прослойков и антраколитовых слоёв однозначно
характеризует уголь как нормальную водно-осадочную породу,
ничем, кроме органического состава, не отличающуюся от ти-
пично морских аргиллитов, алевролитов и известняков. Многие
исследователи, в том числе Н. Н. Погребнов, Г. Ф. Крашенинни-
ков, Дж. Уэллер и др., особо подчёркивали площадную выдер-
жанность именно угольных пластов и горизонтов известняков в
угленосных формациях. На территории Донбасса непосредствен-
ная кровля угольных пластов, представленная известняком, явля-
ется достаточно обычным явлением. Такие кровли устойчивы,
допускают значительную площадь временно незакреплённого
пространства, часто оказываются труднообрушаемыми.
Присутствующие в толще донецкого карбона аллювиальные
отложения, представленные преимущественно песчано-
алевритовыми фациями, не могут быть отнесены к континенталь-
ным образованиям, несмотря на очевидное сходство с последни-
ми. Аллювиальный режим в области осадконакопления устанав-
ливается в условиях перекомпенсации, наступающих в результате
наиболее интенсивных восходящих движений в областях сноса,
когда прогибание седиментационного бассейна «не справляется»
с объёмами поступающего твёрдого сноса. Аллювию угленосных
толщ, как и континентальным аллювиальным отложениям, свой-
ственна значительная площадная изменчивость гранулометриче-
ского состава и мощности разнозернистых слоёв, формирующая-
ся в процессе миграции русловых потоков, образования меандр и
стариц. Однако континентальные отложения в угленосных фор-
мациях практически отсутствуют. Они формируются не на опус-
кающихся, а на воздымающихся блоках земной коры, которые
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
269
составляют области сноса и, как правило, не сохраняются в ходе
длительных периодов геологической истории. В качестве приме-
ра можно привести современные отложения антропогена, до-
ступные для изучения в обнажениях и на небольшой глубине и
представленные большей частью разрозненными малыми по
площади и по мощности телами, не образующими обширных мо-
нопородных слоёв, характерных для осадочных формаций фане-
розоя. Их залегание на дифференцированной поверхности совре-
менного рельефа, изменчивый вещественный состав и другие
особенности затрудняют стратиграфическую увязку современных
отложений даже на малых расстояниях. В отличие от них, те оса-
дочные толщи, которым предстоит сохраниться после окончания
четвертичного периода, формируются не на континентах, а на дне
океанов и морей, да и то не всех, а только тех, которые располо-
жены на блоках земной коры, сохраняющих нисходящее направ-
ление вертикальных движений в течение всего геологического
периода.
С учётом вышеизложенного, становится очевидным, что при
прогнозировании площадного распространения различных типов
кровли угольных пластов по их поведению при очистных работах
следует иметь в виду, что наибольшей площадной выдержанно-
стью обладают водно-осадочные, относительно глубоководные
фациальные горизонты, к которым относятся сами угольные пла-
сты, известняки с морской фауной, а также карбонатизированные
аргиллиты и алевролиты, а наименьшей – аллювиальные образо-
вания.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Иванов Г. А. Угленосные формации (закономерности строе-
ния, образования, изменения и генетическая классификация).
Л. : Наука, 1967. –– 407 с.
2. Кравцов А. И. Основы геологии горючих ископаемых : Учеб-
ник. М. : Высшая школа, 1982. –– 424 с.
3. Трощенко В. В. Малоамплитудная тектоника угольных плас-
тов Восточного Донбасса. Характеристика и прогнозирова-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
270
ние. Saarbruücken : LAP-Lambert Academic Publishing, 2011. ––
168 с.
4. Трощенко В. В. Модель накопления первичного материала
ископаемых углей и угленосных формаций // Разведка и
охрана недр. 2012, –– № 3. –– С. 30––33.
5. Трощенко В. В. Седиментологический аспект углеобразова-
ния / Гл. ред. чл.-корр. РАН Д.Г. Матишов. –– Ростов н/Д :
Изд-во ЮНЦ РАН, 2012. –– 112 с.
6. Ягубянц Т. А. Морфоструктурный анализ угольных залежей /
Мин-во геол. СССР, Всесоюз. науч.-исслед. геол.-развед. ин-т
угольных м-ний. –– М. : Недра, 1988. –– 128 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57221 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T04:58:26Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Трощенко, В.В. 2014-03-05T07:35:32Z 2014-03-05T07:35:32Z 2013 Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки / В.В. Трощенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 262-270. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57221 551.243:552.573 Наведено результати досліджень впливу умов накопичення осадків на розвиток малоамплітудної диз'юнктивної порушенності а також на ведення гірничих робіт. Виявлено недоліки і визначено можливі напрямки подальшого дослідження. We present the results of research in the impact of the sedimentation situations on small-scale faulting and mining conditions. The shortcomings are determined and feasible directions of prospective research are defined. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки Sedimentogenesis, Structure of Coal Seams and Mining Conditions Article published earlier |
| spellingShingle | Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки Трощенко, В.В. |
| title | Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки |
| title_alt | Sedimentogenesis, Structure of Coal Seams and Mining Conditions |
| title_full | Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки |
| title_fullStr | Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки |
| title_full_unstemmed | Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки |
| title_short | Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки |
| title_sort | седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57221 |
| work_keys_str_mv | AT troŝenkovv sedimentogenezstrukturaugolʹnyhplastoviusloviârazrabotki AT troŝenkovv sedimentogenesisstructureofcoalseamsandminingconditions |