Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики

Наведено основні положення про значущість геологічних порушень вугільних пластів у верхньопалеозойських вугільних басейнах країн СНД і їх типізація залежно від просторового положення у виїмкових стовпах, що обумовлює оптимальний вибір методів шахтної геофізики для постановки прогнозних робіт. Concep...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Date:	2011
Main Authors:	Майборода, А.А., Тиркель, М.Г.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2011
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99710
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:	Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики / А.А. Майборода, М.Г. Тиркель // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 394-404. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859641673608331264
author	Майборода, А.А. Тиркель, М.Г.
author_facet	Майборода, А.А. Тиркель, М.Г.
citation_txt	Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики / А.А. Майборода, М.Г. Тиркель // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 394-404. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
description	Наведено основні положення про значущість геологічних порушень вугільних пластів у верхньопалеозойських вугільних басейнах країн СНД і їх типізація залежно від просторового положення у виїмкових стовпах, що обумовлює оптимальний вибір методів шахтної геофізики для постановки прогнозних робіт. Conceptual issues related to the significance of coal seam geological faults in the upper paleozoic era coal basins of CIS countries and their classification depending on spatial attitude in extraction pillars responsible for optimal selection of inmine geophysics techniques for prediction work are given.
first_indexed	2025-12-07T13:22:24Z
format	Article
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 394 УДК 550.834:622.12 ТИПИЗАЦИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПРИ ИХ ПРОГНОЗЕ МЕТОДАМИ ШАХТНОЙ ГЕОФИЗИКИ Майборода А. А., Тиркель М. Г. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Наведено основні положення про значущість геологічних порушень вугільних пластів у верхньопалеозойських вугільних ба- сейнах країн СНД і їх типізація залежно від просторового поло- ження у виїмкових стовпах, що обумовлює оптимальний вибір методів шахтної геофізики для постановки прогнозних робіт. Conceptual issues related to the significance of coal seam geo- logical faults in the upper paleozoic era coal basins of CIS countries and their classification depending on spatial attitude in extraction pil- lars responsible for optimal selection of in-mine geophysics tech- niques for prediction work are given. Основополагающим фактором, обусловившим геологиче- ское строение угленосных формаций различных угольных бас- сейнов и соответствующие горно-геологические условия их экс- плуатации, является история геологического развития этих фор- маций, прежде всего, геотектонический режим их образования. В соответствии с разработанной проф. Г. А. Ивановым (1975 г.) генетической классификацией угленосных формаций, угольные бассейны имеют следующие характеристики: а) Донецкий, Кузнецкий, Печорский, Карагандинский, Львовско-Волынский бассейны относятся к геосинклинальной группе орогенного этапа развития, типа передовых (краевых) прогибов, предгорного и межгорного подтипов. Угленосные толщи этих бассейнов, характеризуется большим количеством Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 395 пластов угля (от десятков до сотен), переслаивающихся песчано- глинистыми отложениями (песчанки, алевролиты, аргиллиты), в отдельных бассейнах включая известняки. Для рабочих пластов преобладающие значения мощностей составляют 0,7 - 3,5 м. Пла- сты выдержанные, их строение изменяется постепенно на боль- ших расстояниях. Разрез угленосной толщи на значительных площадях хорошо выдержан. Повсеместно проявляется регио- нальный метаморфизм с вертикальной, реже горизонтальной зо- нальностями. Марочный состав углей колеблется от марки Б до А. Горно-геологические условия этих бассейнов характеризуются обилием генетически различных геологических нарушений угольных пластов; б) Подмосковный бассейн относится к платформенной группе древних платформ типа внутренних устойчивых прогибов равнинного подтипа. Угленосные толщи месторождений бассей- на характеризуется наличием одного-трех рабочих пластов мощ- ностью 2 - 3 м, залегающих на небольшой глубине (до 100 м). Пласты имеют сложное строение с широким диапазоном измене- ния мощностей. Нижнекаменноугольные отложения угленосной формации перекрыты мезозойскими и кайнозойскими терриген- ными образованиями. Подстилающая толща включает низы ви- зейских отложений и мощный выдержанный пласт турнейских известняков. В строении кровли и почвы угольных пластов при- нимают участие пласты песчано-глинистых отложений. По сте- пени метаморфизма угли относятся к бурым. Горно- геологические условия Подмосковного бассейна обуславливают- ся развитием седиментационных геологических нарушений угольных пластов [1]. В целом, горно-геологические условия эксплуатации уголь- ных бассейнов характеризуются разнообразием, связанным с особенностями генезиса и, соответственно, геологического стро- ения слагающих их угленосных формаций. Главным показателем горно-геологических условий являются геологические нарушения угольных пластов. Под геологическими нарушениями угольного пласта, оказы- вающими существенное влияние на ведение горных работ и яв- ляющимися предметом поиска, изучения и прогноза в шахтной Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 396 геофизике, подразумеваются изменения строения угольного пла- ста, его мощности, залегания в результате тех или иных геологи- ческих процессов (седиментационных, тектонических). Типы всех известных в угольных бассейнах геологических нарушений угольных пластов с описанием их генезиса, характер- ных признаков и выявляемости (возможностью прогнозирования) традиционными методами эксплуатационной геологической раз- ведки приведены в специальной геологической литературе. По времени образования и характеру воздействия на уголь- ные пласты все основные геологические нарушения могут быть сведены в следующие обобщающие группы (рис. 1): тектониче- ские дизъюнктивные (с разрывами угольных пластов); тектони- ческие пликативные (обуславливающие криволинейность границ угольных пластов); седиментационные (изменения строения и мощности угольных пластов, их почвы и кровли) [2]. 1 – вмещающие породы; 2 – уголь; 3 – зона трещиноватости углей и вме- щающих пород Рис. 1. Обобщающие модели основных типов геологических нарушений угольных пластов: тектонические – а) дизъюнктивные, б) пликативные; седиментационные – в) размывы С практической точки зрения геологические нарушения угольных пластов имеют различные масштабы распространения в угленосных толщах различных угольных бассейнов и степень влияния на эффективность и безопасность отработки угольных пластов. Относительная сравнительная значимость геологических нарушений в этом аспекте приведена в табл. 1, позволяющей Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 397 сориентировать внимание на важнейшие направления и задачи их прогноза геофизическими методами с учетом выявляемости (про- гнозируемости) традиционными методами геологической развед- ки в конкретных угольных бассейнах. Методы прогноза горно-геологических условий разработки угольных месторождений, базирующиеся на данных только гео- логической разведки не удовлетворяют в достаточной мере тре- бования угольной промышленности к исходной геологической информации. Это объясняется недостаточной разрешающей спо- собностью геологических методов, когда при любой сети буре- ния, на любой стадии геологической разведки, фактические наблюдения имеют точечный характер. Ограничены возможности визуального исследования обна- жений, что не позволяет с достаточной для практических целей надежностью определять основные элементы нарушений и, как следствие, зачастую возникают ошибки в определении направле- ний их распространения в межвыработочном пространстве. О нарушениях, не подсеченных горными выработками, во- обще ничего не известно до их вскрытия очистным забоем со всеми вытекающими последствиями. Все это в очередной раз подчеркивает первостепенную необходимость применения для достоверного прогноза горно- геологических условий методов шахтной геофизики, прежде все- го, шахтной сейсморазведки, в результате чего полнота прогно- зов возрастает в 2 - 3 и более раз. Предметом поиска в шахтной сейсморазведке являются раз- нообразные типы геологических нарушений угольных пластов для прогноза связанных с ними осложнений. При планировании сейсморазведочных работ и интерпретации геофизических дан- ных следует ориентироваться на разработанную нами и приве- денную ниже типизацию геологических нарушений и осложне- ний. Эта типизация базируется на различных, наиболее часто встречающихся типах нарушений, которые могут различаться по степени выявляемости геофизическими методами, проявления в геофизических полях или по сложности интерпретации геофизи- ческих данных. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 398 Та бл иц а 1 О тн ос ит ел ьн ая зн ач им ос ть г ео ло ги че ск их н ар уш ен ий и о сл ож не ни й по и х вл ия ни ю на о тр аб от ку за па со в уг ле й (с у че то м их р ас пр ос тр ан ен ия ) Ге ол ог ич ес ки е на ру ш ен ия и о сл ож не ни я гд ро ге ол о- ги че ск ие таликовые зоны в мерзлоте - - ++ - - - У сл ов ны е об оз на че ни я: «+ +» -с ущ ес тв ен на я; « +» - по дч ин ен на я; « -» - не зн ач ит ел ьн ая и ли о тс ут ст ви е. карсты - - - - ++ - зоны повышенной трещиноватости ++ + ++ + - ++ се ди ме нт ац ио нн ы е труднообрушаемая кровля - ++ - - - - кластические инъекции + - - + - - карсты - - - - ++ - размывы ++ + + ++ ++ ++ раздувы, утонения - ++ - - + - выклинивания - + - + ++ - расщепления + + + + ++ - неровности кровли, почвы - - - - ++ - те кт он ич ес ки е пл ик ат ив ы моноклинали + + + + + + флексуры + - - + - - В ол но вы е округлые + - - - + - брахиформы + ++ ++ + + - линейные ++ + + - - + ди зъ ю нк ти вы надвиги + + + - - + сбросы ++ ++ ++ ++ - ++ У го ль ны е ба сс ей ны Д он ец ки й К уз не цк ий П еч ор ск ий К ар аг ан ди нс ки й П од мо ск ов ны й Л ьв ов ск о- В ол ы нс ки й Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 399 Типизация обобщает факторы и параметры основных геоло- гических нарушений во взаимосвязи с пространственным поло- жением их в пределах выемочного столба, которые в совокупно- сти могут оказать существенное влияние на выбор методов шахт- ной геофизики и их разрешающую способность. Под простан- ственным положением геологических нарушений подразумевает- ся подсеченность их горными выработками, углы встречи с ними (α) и с угольными пластом (β). Предусматривает она непосредственные объекты исследо- вания - геологические нарушения и связанные с ними возможные осложнения, не учитывая горно-технические условия ( например характер крепи ), которые следует рассматривать, как наложен- ные на основные геологические факторы и являющиеся предме- том особого изучения. В основу взяты горно-геологические фак- торы и условия, характерные для пологозалегающих угленосных толщ, рассматриваемых бассейнов. Основными подразделением типизации принимаются: − задача сейсморазведочных работ; − геологический тип нарушения; − положение нарушений в плане и разрезе. Задачи геофизических исследований всех типов геологиче- ских нарушений в зависимости от пространственного положения последних в пределах выемочного столба подразделяются на: А – картирование; Б – выявление и картирование. Первая задача (А) заключается в картировании внутри вые- мочного столба геологического нарушения определенного типа и с определенными параметрами, установленными в результате подсечения этого нарушения хотя бы одной из оконтуривающих выработок. Вторая задача (Б) – более сложная и предусматривает выяв- ление внутри выемочного столба предполагаемого («слепого») нарушения, не подсеченного оконтуривающими выработками, его диагностику и картирование. Основные горно-геологические типы нарушений и их раз- личные варианты в зависимости от пространственного положе- ния внутри выемочного столба и наиболее существенных пара- метров приведены на рисунках 2 – 7. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 400 А.1 – серия сближенных нарушений, подсеченная одной из оконтуривающих столб выработок; А.2 – одиночное нарушение, подсеченное очистным забоем; А.3 – одиночное нарушение, подсеченное вент. или конв. штреком; Б.1 – «слепое» одиночное нарушение внутри столба; Б.2 – серия «слепых» сближенных нарушений внутри стол- ба; А (Б).4 – Угол между плоскостью смесителя и плоскостью угольного пласта: менее 45 °, более 45°; А (Б).5 – амплитуда смещения (нормальная): менее 0,5 мощности пла- ста, более 0,5 мощности, более его мощности. К типам А.1 и Б.2 могут быть отнесены так называемые «провальные» горстооб- разные нарушения со смещением угольного пласта в Подмосковном бассейне. Рис. 2. Дизъюнктивные (разрывные) нарушения А.1 – антиклинальная или синклинальная складка, подсеченная вент. или конв. штреками; А.2 – складка, подсеченная очистным забоем; А.3 – серия сближенных скла- док, подсеченных хотя бы одной их оконтуривающих выработок; Б.1 – локальная складка, предполагаемая внутри выемочного столба; А(Б).4 – пример синклинальной складки или мульды с углами шарнира до 135° , 135- 180° Рис. 3. Пликативные нарушения Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 401 А.1 – руслообразный размыв, подсеченный вент. или конв. штреком; А.2 – рус- лообразный размыв, подсеченный очистным забоем; А.3 – изометрический (локальный) размыв, подсеченный одной из оконтуривающих столб выработок; Б.1 – изометриче- ский (локальный) размыв, предполагаемый внутри выемочного столба; Б.2 – руслооб- разный размыв, предполагаемый внутри выемочного столба; А (Б).4 – эрозионный срез: менее 50 %, 50 – 100 %, 100 %; А (Б).5 – угол между плоскостью контакта уголь - поро- да и плоскостью пласта: менее 45°, более 45°; А (Б).6 – сингенетический размыв с не- четкой границей уголь - порода или резкое расщепление пласта. Рис. 4. Нарушение морфологии угольного пласта А.1 – фациальные замещения в кровле в пределах выемочного столба, установленные геологической разведкой; Б.1 - предполагаемое развитие «ложной» кровли внутри выемочного столба; А(Б).2 – дифференциация литологического строения кровли на различны типы пород, мощность непосредственной (Н1) и основной (Н2) кровли; А(Б).3 – определение границ пол- ной смены литологического состава кровли. К этим типам нарушений в кровле угольного пласта могут быть отнесены участки мерзлотных таликов в Печорском бассейне. Рис. 5. Литология кровли угольного пласта Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 402 А.1 – ЗПТ подсеченная вент. или конв. штреком; А.2 – ЗПТ, локального типа, встре- ченная очистным забоем или противоположной ему горной выработкой; А.3 – ЗПТ, распро- странения вдоль очистного забоя; Б.1 – предполагаемая локальная ЗПТ внутри выемочного столба, вытянутой формы; Б.2 – предполагаемая локальная ЗПТ внутри столба, изометриче- ской, формы; А(Б).4 – ЗПТ, генетически обусловленная дизъюнктивом; А(Б).5 – ЗПТ, обу- словленная пликативом; А(Б).6 – ЗПТ, обусловленная размывом или другим типом нарушения морфологии пласта; А(Б).7 – ЗПТ вблизи очистного забоя. Рис. 6. Трещиноватость массива горных пород (ЗПТ - зоны повышенной трещиноватости) В зонах подработки водоопасных горизонтов и в тесной взаимосвязи с ЗПТ: А.1 – с выходом участка прорыва воды на вент. или конв. штрек ; А.2 – с выходом в очистной забой или противоположную ему горную выработку; Б.1 – предполагаемые внутри выемочного столба удлиненно-овальной формы; Б.2 – предполагаемые «локальные», «точечные» прорывы воды; А(Б).3. – во взаимосвязи с ЗПТ пликатива; А(Б).4 -во взаимосвязи с благоприятным для прорывов вод или плывунов строением кровли (увеличением мощности водоносного горизон- та, уменьшением мощности пород водоупора, развитие обводненных карстов (Подмосковный бассейн), таликовых зон в мерзлоте (Печорский бассейн); А(Б).5 –во взаимосвязи с ЗПТ дизъюнктива. Рис. 7. Возможные прорывы подземных вод в горные выработки Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 403 На рисунках разрезы не увязаны с ситуациями на планах, а демонстрируют возможные варианты типизации. Во всех случаях, когда говорится о пространственном поло- жении нарушения относительно выемочного столба, имеется в виду, прежде всего, относительно подготовительных горных вы- работок, его оконтуривающих, и его очистного забоя. При сей- сморазведочных исследованиях методом локации впереди забоя решается задача Б аналогично выявлению и картированию внут- ри массива горных пород из одиночной горной выработки (за- боя). Следует учесть и другие некоторые особенности типизации геологических нарушений. Так, например, при рассмотрении морфологии угольного пласта (см. рис. 4) рассматриваются в ос- новном размывы угольного пласта или осложнения по парамет- рам близкие к ним (например, карсты, кластические инъекции). Такие нарушения, как весьма постепенные: утонения, увеличение мощности породного прослоя, расщепления и др., характеризу- ющиеся плавными переходами без резких границ, не приводятся, как трудно фиксируемые шахтной геофизикой. На рис. 6 пред- ставлена не первичная (седиментационная) зона повышенной трещиноватости пород (ЗПТ), а вторичная, возникшая в процессе тектогенеза или в результате неравномерного распределения дав- ления в процессе эпигенеза и т.п. В целом, анализ горно-геологических условий эксплуатации верхнепалеозойских угольных бассейнов стран СНГ позволяет сделать вывод о необходимости при постановке и проведении шахтных сейсморазведочных работ ориентироваться на следую- щие положения: − несмотря на казалось бы многие общие характеристики горно-геологических условий и типы геологических нарушений, для каждого угольного бассейна присущ индивидуальный ком- плекс геологических осложнений отработки угольных пластов; − типизация конкретных геологических нарушений и свя- занных с ними осложнений базирующаяся на их параметрах и расположении относительно горных выработок позволяет осу- ществлять целенаправленное и обоснованное сейсмогеологиче- ское моделирование, разработку теоретических и методологиче- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 404 ских положений шахтной сейсморазведки, а при постановке экс- периментальных геофизических исследований выбирать опти- мальный комплекс методов. СПИСОК ССЫЛОК 1. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР : М., Госгеолтехиздат, Недра, 1963 – 1973. – Тома 1, 2, 3, 7. 2. Анциферов А. В. Теорія и практика шахтной сейсморазведки. – Донецк, изд. “Алан”, 2003. – 312 с.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99710
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1996-885X
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T13:22:24Z
publishDate	2011
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
record_format	dspace
spelling	Майборода, А.А. Тиркель, М.Г. 2016-05-02T10:57:38Z 2016-05-02T10:57:38Z 2011 Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики / А.А. Майборода, М.Г. Тиркель // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 394-404. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99710 550.834:622.12 Наведено основні положення про значущість геологічних порушень вугільних пластів у верхньопалеозойських вугільних басейнах країн СНД і їх типізація залежно від просторового положення у виїмкових стовпах, що обумовлює оптимальний вибір методів шахтної геофізики для постановки прогнозних робіт. Conceptual issues related to the significance of coal seam geological faults in the upper paleozoic era coal basins of CIS countries and their classification depending on spatial attitude in extraction pillars responsible for optimal selection of inmine geophysics techniques for prediction work are given. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики Article published earlier
spellingShingle	Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики Майборода, А.А. Тиркель, М.Г.
title	Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики
title_full	Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики
title_fullStr	Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики
title_full_unstemmed	Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики
title_short	Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики
title_sort	типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99710
work_keys_str_mv	AT maiborodaaa tipizaciâgeologičeskihnarušeniiugolʹnyhplastovpriihprognozemetodamišahtnoigeofiziki AT tirkelʹmg tipizaciâgeologičeskihnarušeniiugolʹnyhplastovpriihprognozemetodamišahtnoigeofiziki

Типизация геологических нарушений угольных пластов при их прогнозе методами шахтной геофизики

Institution

Similar Items