» » Нарушения угольных пластов

Нарушения угольных пластов

02.08.2016

Под нарушением угольного пласта понимают изменения его мощности, строения или залегания, существенно влияющие на ведение горных работ.
Нарушения угольных пластов по времени образования подразделяются на син- и эпигенетические. Сингенетические нарушения возникают непосредственно в период накопления растительных остатков, формирующих угольные пласты, на торфяной стадии процесса углеобразования, нередко до покрытия торфяника минеральными осадками. Эпигенетические нарушения образуются не только после покрытия торфяника толщей осадочных пород, но нередко и после завершения становления всей угленосной толщи на различных этапах тектонической истории угольного бассейна.
К сингенетическим нарушениям относятся неровности почвы угольных пластов. Изменение мощности таких пластов обусловлено неровностями поверхности, на которой происходило торфонакопление. Так, на возвышенных участках древнего рельефа торф не образовывался до тех пор, пока не наступало выравнивание поверхности в результате заполнения торфяной массой более низких участков. Естественно, над возвышенными участками древнего рельефа мощность угольных пластов всегда существенно меньше, чем на низменных, а нижние пачки угля отсутствуют вообще (рис. 3.5).
К этому же типу нарушений принадлежат расщепления (рис. 3.6), выклинивания и фациальные замещения угольных пластов. Расщепление пластов связано с неравномерностью опускания или поднятия отдельных участков общей площади угленакопления или с несовпадением скоростей нарастания торфяника и опускания площади торфонакопления. В подобных случаях в торфянике формируются минеральные прослои, возрастание мощности которых обусловливает расщепление, а нередко и выклинивание угольных пластов.
Нарушения угольных пластов

Значительный привнос минеральных веществ в отдельные участки торфяных болот — основная причина фациальных замещений угольных пластов углистыми породами. Изменение мощности отдельных угольных пачек и породных прослоев и расщепление пластов наблюдаются практически во всех угольных бассейнах.
При образовании торфяников довольно часто происходила их речная эрозия. Временные или постоянные водотоки, пересекавшие торфяную залежь, проявляются в угольных пластах в виде замещающих уголь лент аллювиальных отложений сложной конфигурации. Сингенетичные угольному пласту размывы, как правило, не выходят за пределы почвы и кровли пласта.
Некоторые фациальные замещения угольных пластов возникают за счет аллохтонного угленакопления. При этом отмечаются загрязнение массы минеральными примесями, значительные колебания мощности угольных пластов и их расщепление на коротких расстояниях. В результате угольные пласты утрачивают промышленное значение в связи с резким увеличением зольности, усложнением строения и невыдержанностью мощности.
Значительные затруднения при отработке угольных пластов вызывают торфо-доломитовые конкреции — угольные почки, характеризующиеся высокой механической прочностью. При округлой форме они бывают более или менее уплощенными, но большей частью неправильно шарообразными. Размеры почек по толщине колеблются от 0,05 до 0,25 м, реже — 0,5 м и более. Диаметр их также резко изменяется — от 0,2 до 2 м и более.
Угольные почки залегают в различных частях пласта, но в каждом пласте они приурочены к какой-либо одной пачке или слою угля. Границы почек с окружающим углем всегда резкие. Уголь очень плотно облекает почки. Большинство почек имеет близкий химический состав и представляет собой известковые конкреции с незначительным количеством доломита, сидерита и терригенного материала. В отдельных случаях встречаются конкреции, в составе которых, кроме пирита, являющегося главным минералом, входят песчано-глинистый материал и органическое вещество.
В некоторых случаях хемогенные минерализованные слои (конкреции) типа угольных почек и стволы окаменевших деревьев встречаются в кровле пластов (пласты 19, 23 и 266 в Байдаевском районе Кузбасса). Мощность подобных слоев варьирует от 5 до 35 см. Диаметр окаменевших деревьев достигает 60 см. Эти образования приурочены к контактам разных по составу пород, чаще к слоям мелкого алевролита или аргиллита. Иногда они создают ложную или непосредственную кровлю и почву угольных пластов. Угольные почки и минерализованные стволы деревьев имеют непрочную связь с породами, в которых они залегают, поэтому при обнажении отслаиваются и дают вывалы.
Нарушения угольных пластов после их формирования обусловлены эпигенетическими размывами, инъекциями в уголь кластического материала с плывунными свойствами, тектоническими воздействиями, карстовыми явлениями и внедрением изверженных пород.
Нарушения угольных пластов

Эпигенетические размывы подразделяются на овражно-речные и морские (табл. 3.1). Первые довольно широко распространены в большинстве угольных бассейнов, вторые отмечаются значительно реже. И те, и другие обычно имеют локальный характер развития. Правда, в некоторых случаях они захватывают большие площади, полностью или частично уничтожая угольные пласты вместе с перекрывающими породами. Такие размывы существенно усложняют не только отработку угля, но и управление кровлей за счет резкой изменчивости ее литологического состава.
Инъекции в угольные пласты кластического материала происходят по трещинам из перекрывающих или подстилающих пласты слоев плывуна. В процессе катагенеза угленосной толщи кластический материал литифицируется и превращается в алевролит или мелкозернистый песчаник с высокой механической прочностью. В результате в угольной массе пласта встречаются инородные тела, так называемые пластические дайки мощностью от долей метра до нескольких метров (рис. 3.7) и протяженностью в десятки метров, существенно осложняющие отработку угольных пластов.
Нарушения угольных пластов

Тектонические воздействия на угольные пласты приводят к возникновению в нем экзогенных трещин, при значительном развитии которых уголь становится псевдопластичным, в угольных пластах образуются раздувы и пережимы (рис. 3.8), отмечаются расштыбование угля, нарушение устойчивости вмещающих пород кровли и почвы и засорение угля минеральными примесями. В отдельных случаях тектонические воздействия на пласты угля вызывают полную утрату ими промышленной ценности.
Нарушения угольных пластов

Внедрение изверженных пород в угленосную толщу в виде пластовых интрузий и даек обусловливает локальные изменения химико-технологических и физико-механических свойств углей. При этом пластовые интрузии нередко срезают часть пласта или весь пласт, ассимилируют угольную массу (рис. 3.9).
Нарушения угольных пластов

Проявление карста в подстилающих уголь породах приводит к провалам угольного пласта, изменению мощности и разрушению угля на локальных ограниченных участках.
В ряде бассейнов (Кузнецкий, Канско-Ачинский, месторождения Забайкалья и др.) широко распространено выгорание пластов. Глубина выгорания существенно меняется в зависимости от геологических, геоморфологических и гидрогеологических условий. На Барандатском месторождении Канско-Ачинского бассейна пласт Мощный выгорел в глубину на 20—30 м и по простиранию на 20 км. Ширина зоны выгорания 1,5—2 км. Зоны выгорания пластов Мощного, Прокопьевского и Спутника на шахте «Тайбинская» (Кузбасс) распространяются на глубину до 200 м (рис. 3.10). «Горельники» на выходах пластов осложняют их отработку открытым способом. При подземной разработке следует учитывать, что они нередко являются источником прорывов в нижележащие горные выработки значительных масс содержащихся в них вод.
Нарушения угольных пластов

Тектонические нарушения, особенно крупные, часто сопровождаются зонами дробления, брекчирования и милонизации горных пород и полезного ископаемого, поэтому они обычно увеличивают сложность и неоднородность геологического строения месторождений. Это приводит к образованию участков и зон разрушенных пород с пониженной устойчивостью в горных выработках, с повышенной обводненностью и сосредоточенной фильтрацией воды. В зонах тектонических нарушений резко изменены формы рудных тел, полезное ископаемое сильно смято и раздроблено, качество его ухудшено.
Развитие тектонических нарушений осложняет геологоразведочные работы, обусловливает необходимость больших объемов бурения и проведения подземных выработок для поисков смещенных частей залежей, влияет на схему разделения месторождения на шахтные поля и на порядок их отработки. Значительно усложняются в этом случае и подготовка к очистной выемке, поддержание выработанного пространства, транспортирование горной массы, а также вентиляция и водоотлив. При очистной выемке подземным способом требуется применение систем разработки, позволяющих оставлять невынутыми блоки пород в зонах нарушений. Тектоническая нарушенность вызывает дополнительные потери и разубоживание полезного ископаемого и приводит к удорожанию разработки месторождений.