» » Региональный прогноз инженерно-геологических условий глубоких горизонтов угольных месторождений

Региональный прогноз инженерно-геологических условий глубоких горизонтов угольных месторождений

03.08.2016

Региональный уровень прогнозной оценки решает задачи по оценке инженерно-геологических условий в пределах месторождения для составления технико-экономических обоснований ТЭО при проектировании горных предприятий. Наибольшее распространение при региональном уровне прогнозной оценки имеет метод инженерно-геологического районирования. Примером могут служить карты инженерно-геологического районирования на основе предложенной типизации горно-геологических массивов пород. Эти карты содержат обобщенную инженерно-геологическую характеристику месторождений применительно к задачам проведения горных работ с подразделением их на отдельные таксономические единицы: районы, подрайоны, участки.
Карты инженерно-геологического районирования базируются прежде всего на всестороннем геологическом изучении месторождения. На них должны найти отражение следующие данные:
• геологические структуры — главные и второстепенные — с границами горно-геологических массивов с выделением, если это возможно, их элементов;
• литологический состав углевмещающих пород, его фациальная изменчивость, типы разреза пород, залегающих в кровле и почве рабочих пластов;
• элементы залегания пород, их изменчивость;
• степень метаморфизма углей, их марочный состав;
• крупные тектонические зоны и отдельные нарушения;
• количественная характеристика трещиноватости пород, элементы залегания трещин, их системы, связь трещиноватости с геологическими структурами района;
• характеристика напряженного состояния;
• данные о расслоении пород;
• физико-механические свойства;
• гипсометрическое положение угольного пласта;
• гидрогеологические условия;
• горно-геологические условия, выявленные при эксплуатации ближайших шахт (обрушение, пучение, внезапные выбросы пород и угля, температура пород и др.).
Наиболее крупными таксономическими единицами являются районы и области. Они определены по признаку распространения и типу геологических структур первого, второго и третьего порядка или по признаку степени метаморфизма углей. Подрайоны или участки, т.е. локальные уровни, могут выделяться по признаку общности литологического состава пород и их инженерно-геологических групп, учитывающих физико-механические свойства пород, их трещиноватость, выветрелость, способность к расслоению и напряженное состояние.
При составлении карты необходимо представлять крупные элементы массива пород в пределах данного шахтного поля с учетом геологических особенностей района, а именно: этажность массива; формы геологических структур; пространственное положение тектонических зон и отдельных нарушений; фациальную изменчивость пород; цикличность в их составе.
В качестве примера рассмотрим карту инженерно-геологического районирования, составленную для рабочего угольного пласта, залегающего на глубине 600—1800 м от поверхности в восточной части Донбасса (рис. 8.6). В северной части месторождения этот пласт разрабатывается в действующей шахте, где наблюдается крупное моноклинальное падение слоев на юг. Восточная и южная части пласта относятся к районам мелкой складчатости. Падение слоев здесь более пологое, преимущественно в восточном направлении.
Региональный прогноз инженерно-геологических условий глубоких горизонтов угольных месторождений

Породы разбиты мощными надвигами. Мощность зон раздробленных пород измеряется сотнями метров. Надвиги имеют широтное простирание и падают на юг под углом 60—80°. Угольный пласт характеризуется различными степенями метаморфизма, которые изменяются с увеличением глубины залегания пласта, но в то же время зависят от региональных особенностей этой части Донбасса с севера на юг.
Угли преимущественно марок Ж, КЖ, К и ОС, т.е. весьма ценные в промышленном отношении. В пределах краевых частей пласта установлены угли марок Г на севере и T на юге. Углевмещающие породы представлены обычными для Восточного Донбасса литологическими разностями: чередующимися аргиллитами и алевролитами с прослоями песчаников и известняков. Аргиллиты в почве часто имеют «кучерявую» текстуру. Прочностные свойства пород, за исключением известняков, изменяются от районов углей с маркой Г к районам с маркой T (табл. 8.12).
Некоторое отклонение в свойствах имеют породы в районах распространения углей К и ОС, где в связи с особенностями ми-нералого-петрографического состава пород несколько снижается величина их прочности на сжатие σсж (МПа) и увеличивается сопротивление растяжению σр (МПа).
Региональный прогноз инженерно-геологических условий глубоких горизонтов угольных месторождений

При составлении карты учитывались также трещиноватость пород и их способность к расслоению. Характеристика устойчивости пород приведена в табл. 8.13. Что касается условий ведения горных работ в пределах шахтного поля, то следует отметить, что зоны устойчивости пород совпадают с границами метаморфизма углей.
Опыт эксплуатации действующих шахт показывает, что аргиллиты на глубине 600—800 м легко обрушаются в кровле и вызывают интенсивное пучение в почве. По мере увеличения глубины залегания угольного пласта в пределах марочного состава углей Ж и КЖ возможны усложнения инженерногеологических условий горных работ при прохождении выработок по аргиллитам. Эти породы сильно трещиноваты, способны к быстрому расслоению. Однако южнее, в районах развития углей марок К и ОС, возможно некоторое повышение устойчивости пород в связи с уменьшением их слоистости. На отдельных участках, где в кровле или в почве залегают прочные известняки или песчаники с мощностью более 5—7 м, пучение в почве практически будет отсутствовать и породы в кровле станут труднообрушаемыми.
Региональный прогноз инженерно-геологических условий глубоких горизонтов угольных месторождений
Региональный прогноз инженерно-геологических условий глубоких горизонтов угольных месторождений
Региональный прогноз инженерно-геологических условий глубоких горизонтов угольных месторождений

Особое положение занимают зоны крупных тектонических нарушений, в которых породы, как правило, неустойчивы. При бурении в этих зонах керн часто представляет собой обломочный материал, указывающий на раздробленность пород и, следовательно, на их малую устойчивость в горных выработках.
Таким образом, результаты регионального прогнозирования показывают, что изучаемый район может быть условно разделен на четыре основных участка по прочностным и деформационным свойствам углевмещающих пород. Эти участки также характеризуются и различными степенью метаморфизма пород и марочным составом углей.