» » Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

02.08.2016

В зависимости от способа разработки угольных месторождений следует различать геологическую документацию подземных выработок и геологическую документацию угольных карьеров и скважин. При подземном способе проводят различные подготовительные и очистные горные выработки, в том числе горизонтальные, наклонные и вертикальные. Одни выработки могут быть пройдены в основном по породе, а другие — целиком по угольному пласту с целью разведки или решения технических задач разработки месторождения. Однако все горные выработки, независимо от их характера и производственного назначения, подлежат геологической документации (документируются как правило их стенки), а материалы геологических наблюдений в выработках используются для подземного геологического картирования шахтного поля.
Геологическая документация скважин при эксплуатационной разведке

При разработке месторождения бурят разведочные скважины с целью уточнения условий залегания пластов угля, тектонической нарушенности шахтного поля, выяснения гидрогеологических условий, а также технические скважины для различных целей.
Геологическая документация скважин включает в себя: извлечение и обработку керна; описание пород и угля; замеры искривления скважин; контрольные промеры глубины; проведение геофизических исследований в скважине и обязательное заполнение актов о заложении, закрытии и других работах в скважине. Результаты геологического описания керна скважины вносятся в полевой (буровой) журнал.
В отдельных случаях на угольных месторождениях допускается бескерновое бурение скважин, но эти случаи оговариваются и для них устанавливают необходимый объем геофизических исследований скважин.
По окончании бурения все материалы обрабатываются и по скважине вычерчивается буровая колонка шириной в 2 см в масштабе 1:200 или 1:500, а колонки перебуренных угольных пластов скважиной изображаются сбоку в масштабе 1:50. На рис. 5.4 для примера приведен геологический разрез буровой скважины.
Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

Степень детальности описания керна по техническим скважинам зависит от того, насколько подробно изучен разрез горных пород в том месте, где пробурена данная скважина. По некоторым техническим скважинам керн не извлекают и не описывают.
Контрольные скважины, которые бурят на месте будущего ствола шахты, тщательно документируются, причем керн по контрольным (стволовым) скважинам обрабатывается и находится в кернохранипищах до окончательной проходки и постройки шахтного ствола.
Геологическая документация вертикальных горных выработок

К вертикальным выработкам относят шурфы, стволы шахт и гезенки (слепые вертикальные шахты) или уклоны.
Шурфы используют для геологического изучения разреза горных пород и изучения структуры угольных пластов. Все шурфы подлежат геологической документации. Для этого в них проводят наблюдения, отбирают образцы, делают описание пород и составляют зарисовки стенок шурфов. Обычно зарисовывают северную или две противоположные стенки шурфа. Линейные промеры мощности пород и угольного пласта проводят в шурфе при помощи рулетки, которая прикрепляется и опускается в шурфе по середине документируемой стенки. Определение элементов залегания пласта, трещиноватости и плоскостей нарушений в шурфе проводят с помощью горного компаса. Более точно можно замерить элементы залегания при помощи висячей буссоли и висячего полукруга. При геологических наблюдениях в разведочном шурфе должно быть отражено следующее: 1) литология пород по разрезу шурфа; 2) подробное описание угольного пласта, его структуры, тектонических нарушений; характер слоистости пород; трещиноватость пород; замеры ориентировки; обязательное представление актов о подсечении пластов угля шурфом; 3) общая характеристика флоры и фауны, встречающихся в породах и угольном пласте; 4) описание включений в угольном пласте и породах; 5) степень обводненности пород и величина водопритоков; 6) перечень образцов пород, взятых для исследования физико-механических свойств и др.
Результаты наблюдений и замеров, полученных в шурфе, заносят в полевую записную книжку. По окончании проходки шурфа начисто оформляется полевая книжка и составляется зарисовка стенки в масштабе 1:100 или 1:200 (рис. 5.5). В отдельных случаях составляют зарисовки всех четырех стенок шурфа, т.е. делают полную развертку шурфа, по которой можно определить элементы залегания пласта.
Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

Вертикальные шахтные стволы обычно пересекают значительную часть угленосной толщи, поэтому их геологическая документация имеет большое значение для уточнения угольных пластов и литологического состава пород по всему разрезу. Эта документация, как правило, выполняется шахтным геологом совместно с маркшейдером. Основным документом является «Журнал проходки ствола», составление и содержание которого сводится к следующему. На чертежной бумаге размером 210x297 мм указываются начало и конец проходки ствола, а также название шахты, приводятся сведения о глубине ствола, высотные отметки эксплуатационных горизонтов, диаметр ствола, мощность пород по стволу согласно контрольной скважине, способы проходки и другие данные. На отдельном листе в масштабе 1:50 вычерчивается сечение шахтного ствола по проекту с указанием осей ствола, направлений меридиана и азимута геологического разреза пород по стволу (рис. 5.6). На рис. 5.6 дирекционный угол линии разреза равен 228°. На следующих страницах журнала дается описание пород, углей и приводится зарисовка шахтного ствола в масштабе 1:100, причем для сопоставления слева дается геологическая колонка пород по контрольной скважине, а справа — разрез пород, полученный по шахтному стволу при проходке (рис. 5.6).
Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

Геологический разрез ствола шахты составляют вкрест простирания пород и на всю глубину ствола. При проходке определяют притоки воды в ствол шахты и выделяют на геологическом разрезе ствола водоносные горизонты. Колонки угольных пластов, встреченных шахтным стволом, вычерчивают в масштабе 1:50 и помещают их сбоку разреза пород по стволу шахты. В шахтных стволах круглого сечения геологический разрез пород составляют в вертикальной плоскости, проходящей вкрест простирания вмещающих пород, а для стволов прямоугольного сечения делают зарисовки смежных или двух противоположных стенок шахты.
Замеры элементов залегания плоскости пласта и пород в шахтных стволах следует производить через каждые 25—30 м в условиях простого тектонического строения и несколько чаще в местах сложной тектонической нарушенности. Для этой цели в стволах прямоугольного сечения делают вертикальные замеры по четырем углам ствола, замеряя расстояния от нижнего венца (башмака) до поверхности контакта пласта (или плоскости нарушения пласта). В стволах круглого сечения также измеряют вертикальные расстояния по четырем боковым проходческим отвесам, которые обычно располагают по двум взаимно перпендикулярным осевым плоскостям ствола шахты. Имея вертикальные расстояния, вычисляют высотные отметки плоскости контакта в четырех углах ствола, строят по этим отметкам изогипсы определяемой плоскости и графически находят элементы залегания плоскости пласта.
Чистовое оформление геологического разреза по стволу шахты в масштабе 1:200 выполняется на отдельном листе.
Гезенки (стволы, не выходящие на поверхность) подлежат сплошной документации с описанием пород и угольных пластов. В процессе документации составляется геологическая зарисовка одной или двух стенок гезенка в масштабе 1:100 или 1:200. На зарисовке обязательно указываются азимут направления геологической зарисовки стенки гезенка, местоположение выработки и др.
Геологическая документация горизонтальных горных выработок

К горизонтальным выработкам относят квершлаги, штреки, орты и другие выработки. Все они подлежат документации на основе геологических наблюдений в них. Квершлаги проводят вкрест простирания горных пород. Так как главные квершлаги обычно вскрывают значительную часть угленосной толщи, их геологическая документация имеет очень важное значение для детального изучения пород по месторождению, установления структуры и качества угольных пластов. Документация квершлагов делается сплошной; породы и угольные пласты описываются подробно, а геологическая зарисовка в масштабе 1:100 обычно осуществляется по одной из стенок квершлага (рис. 5.7).
Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

На участках сложного тектонического строения рекомендуется делать зарисовки противоположных стенок. Сначала замеряют по горизонтальному направлению вдоль стенки мощность пород и угольных пластов в квершлагах, затем замеряют углы падения и далее путем пересчета вычисляют истинную мощность пласта или породного слоя. При сравнительно спокойном залегании элементы залегания пород замеряют в квершлагах не реже чем через 25—30 м, а в случае разрывных и складчатых нарушений — значительно чаще, практически у каждого нарушения. Места замеров элементов залегания и места взятия проб отмечают на геологической зарисовке стенки квершлага. Рекомендуется при чистовом оформлении вычерчивать геологический разрез по квершлагу в масштабе 1:200 на стандартном листе ватмана или на отдельном планшете размером 50x50 см.
При подземной разработке угля проводят большое число штреков различного производственного назначения. Геологические наблюдения в штреках, идущих по простиранию пласта, позволяют проследить за изменениями структуры пласта, условий его залегания и др. Поэтому все штреки подлежат геологической документации. В них проводят различные наблюдения с описанием пород и угля, замеряют элементы залегания и составляют зарисовки забоев и стенок. Так, при сравнительно спокойном залегании пласта зарисовки забоев штреков производят через каждые 100 м, а при тектонических нарушениях пласта — через 10—20 м. При чистовом оформлении зарисовку забоя штрека (рис. 5.8) составляют в масштабе 1:50 с обязательной привязкой к маркшейдерским опорным точкам.
Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

В зависимости от сложности геологического строения месторождения штреки могут документироваться по-разному: 1) составляют только зарисовки забоев через определенный интервал; 2) делают зарисовки забоев и документацию одной стенки; 3) документируют и составляют зарисовки двух противоположных стенок штрека, если имеется разрывное нарушение.
В качестве примера детальной геолого-маркшейдерской документации штрека в условиях Подмосковного бассейна на рис. 5.9 изображен геологический разрез по штреку, составленный на основе геометрического нивелирования и пробуренных из штрека зондировочных скважин в почву и кровлю пласта. Рис. 5.9 позволяет правильно решать вопросы подсчета добычи, учета потерь угля при эксплуатации, водоотлива, управления кровлей, откатки угля и др.
Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

Все полевые записи наблюдений и зарисовки в штреках делают в черновых книжках, которые затем обрабатываются и оформляются, причем геологические зарисовки стенок и забоев штрека вычерчиваются в масштабе 1:100 или 1:200. Иногда геологические разрезы вдоль штрека составляют на отдельных листах ватмана, принимая вертикальный масштаб 1:100 или 1:200, а горизонтальный — соответственно 1:500 или 1:1000.
Данные геологической документации штреков при пологом падении пластов следует наносить на маркшейдерские планы, а при крутом падении пластов и отображать на вертикальной проекции горных выработок.
Документация наклонных выработок

К наклонным выработкам на угольных месторождениях относят бремсберги, уклоны и ходки, которые часто имеют значительную протяженность и используются для выяснения характера залегания и строения угольного пласта. В указанных выработках производят прерывистую зарисовку стенок и делают сокращенное описание пород и угольных пластов.
Геологические разрезы по наклонным выработкам составляют в проекции на вертикальную плоскость вдоль оси выработки в масштабах 1:100 или 1:200. В отдельных местах выработки наблюдают структуру пласта, замеряют мощность угольных пачек и на основе этого вычерчивают структурные колонки пласта. При оформлении начисто на них указываются контакты пород, состав пород, разрывные и складчатые нарушения пласта, а в описании приводится литологический состав пород и даются сведения об их физико-механических свойствах,
Документация очистных выработок

К очистным относят такие выработки, в которых производится массовая добыча угля. Характер очистных выработок зависит от принятой системы разработки.
При подземном способе добычи угля наиболее распространенной очистной выработкой является лава. Обычно забой лавы последовательно перемещается по простиранию пласта — это называют подвиганием лавы. Геологические наблюдения проводят систематически в забоях (по забою) лавы, и на определенный момент времени делают геологическую зарисовку вдоль забоя лавы (рис. 5.10). Густота сети геологических наблюдений в лавах различна. На месторождениях сложного строения сеть наблюдений при съемке лав принимают по падению и по простиранию через 25 м, а для простого строения — по падению через 25 м, а по простиранию через 50 м.
Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

При оформлении зарисовки забоев лав вычерчивают в альбомах в масштабе 1:100 или 1:200, при этом структурные колонки пласта показывают на самом разрезе в масштабе 1:50. Для характеристики встреченных лавой тектонических разрывных нарушений часто составляют геологические разрезы перпендикулярно забою лавы. На рис. 5.11 приведен так называемый геологический паспорт лавы, на котором обобщены данные буровой разведки, показаны структурные колонки пласта, изображена гипсометрия почвы пласта по данным бурения и горных работ, показана трещиноватость в угле и породах кровли, приведены замеры элементов залегания пласта, оконтурены размывы пласта и др. Паспорт лавы является необходимым геологическим обобщающим документом при подземной разработке угля.
При разработке мощных пластов выемка угля производится наклонными слоями. В этом случае каждый эксплуатационный слой можно рассматривать как лаву самостоятельного пласта и геологический разрез вдоль забоя строится как по обычной лаве, т.е. вначале документируется верхний слой, затем средний и далее нижний слой пласта (если отработка проводилась в три слоя).
Методика геологической документации скважин и подземных горных выработок

Методика геологической документации очистных выработок для различных систем разработок мощных пластов остается пока плохо разработанной и требует специальных исследований.
Фотогеологическая документация подземных горных выработок и скважин при разработке угольных месторождений

При геологической документации выработок зарисовки забоев и стенок часто схематичны и субъективны. Более объективными являются фотоснимки обнажений пород и пластов угля. Так, на шахтных фотоснимках хорошо просматриваются структура угольного пласта, литология пород, явления размывов и тектонические нарушения, трещиноватость и многое другое. К тому же при современных высоких темпах подвигания забоев выработок возникает необходимость составления такого большого количества зарисовок, которое выполнить своевременно шахтные геологи не в состоянии. Поэтому внедрение фотогеологической документации в подземных выработках — неотложная задача. Кроме того, фотогеологическая документация улучшает качество наблюдений, облегчает работу шахтных геологов и повышает производительность труда.