Изучение реального геологического пространства

Изучение реального геологического пространства

Изучение реального геологического пространства, решение основных проблем по метанобезопасности на угольных шахтах В данной работе не применялись теоретические гипотезы, весь материал полностью соответствует результатам фактического объема ранее выполненных геологоразведочных работ и дополнен обобщением полевых наблюдений геологического пространства по обнажениям в эксплуатационных открытых горных выработках, расположенных в Мрасском и Томь-Усинском геологопромышленных районах Кузбасса Ключевые слова: геологическое пространство, сдвижение пород, динамика горного массива, метаноносность Технические достижения в системах динамический процесс, анализ и опи контроля за сдвижением в горном массиве и автоматизация оперативного учета метана в вентиляционном потоке угольных шахт существенно увеличивают эффективность производства горных работ, но при этом не исключаются проявления катастрофических последствий.
По сути, все технические средства всегда направлены на изучение и оперативный контроль за состоянием геологического пространства, которое на современном уровне даже после детальной разведки представлено достаточно условным и далеко не реальным стро Технические достижения в системах динамический процесс, анализ и опи контроля за сдвижением в горном массиве и автоматизация оперативного учета метана в вентиляционном потоке угольных шахт существенно увеличивают эффективность производства горных работ, но при этом не исключаются проявления катастрофических последствий.
По сути, все технические средства всегда направлены на изучение и оперативный контроль за состоянием геологического пространства, которое на современном уровне даже после детальной разведки представлено достаточно условным и далеко не реальным стро динамический процесс, анализ и описание которого до настоящего времени для месторождений угля в геологических отчетах отсутствуют.
Если рассматривать тектонику осадконакопления Кузбасса с учетом блочного строения фундамента, то это дает представление о формировании на фоне общего синклинория отдельных крупных блоков, таких как Доронинская впадина, Кемеровская впадина, Центральная часть и Тутуясская впадина, которые по мощности и угленосности отложений представляются как блоки второго порядка в структуре бассейнового блока.
При рассмотрении особенностей осадконакопления по Тутуясской впадине выделяются отдельные группы пластов, представляющие угленосные свиты, которые сохраняют общую мощность осадконакопления, с волновой структурой залегания угольных пластов по центральной части геологического разреза. Границы сближения и слияния угольных пластов свидетельствуют о вертикально инверсионных движениях блочного фундамента при осадконакоплении, и по этим признакам выделяется блочность третьего порядка.
В структуре волнового залегания каждая угленосная свита представляет общий горизонт органических отложений, расщепленный осадками локальных трансгрессий, а отдельные угольные пласты в свите представлены разным уровнем эволюционного развития флоры за период 50-60 млн лет. Эта особенность четко проявляется при определении качественного состава пластов и метаноносности в вертикальном разрезе по каждой угленосной свите и по общему разрезу угленосных серий.
Дальнейшая детализация тектонической динамики и блочности в структуре третьего порядка, по материалам геологоразведочного бурения, переходит в разряд условного геологического пространства и не позволяет установить реальный механизм и схему в образовании сложных горно-геологических условий на локальных эксплуатационных участках.
Для получения реального геологического пространства по обнажениям разреза «Сибиргинский» за период с 1972 по 1995 г.
поводилась сплошная документация слоевых структур, а с 1995 по 2002 г. выполнена сплошная геологическая съемка на разрезах «Междуреченский», «Томусинский», «Красногорский» и «Ольжерасский», до участка «Распадский VI-VII-VIII». Практически съемкой охвачено два геолого-экономических района — Мрасский и Томь-Усинский, представляющие юго-восточную основную часть Тутуясской впадины. Анализ результатов таких объемов съемки позволил детализировать структурное строение и тектоническую динамику осадконакопления в блоках третьего порядка с выделением блочности четвертого порядка. Только при такой детализации реконструирована тектоническая динамика вертикальных инверсионных движений между блоками четвертого порядка с формированием локальных объемов напряженного состояния в горном массиве.
При проведении геологической съемки в открытых выработках целенаправленно изучены проявления тектоники в горном массиве по участкам развития неотектонических линеаментов, выделенных космической съемкой на поверхности Земли. Реконструкция инверсионно-тектонических процессов при осадконакоплении на блоках третьего и четвертого порядков позволяет определить не только механизм напряженного состояния, но и границы распространения сложных горно-геологических условий.
По результатам обобщения съемки выделяются основные факторы, формирующие локальное напряженное состояние в горном массиве:
• тектонические вертикально инверсионные движения между блоками четвертого порядка в течение всего процесса осадконакопления, с образованием скрытой флексуры первично формируют локальные зоны сжатия;
• на участках влияния неотектонических линеаментов в линзообразных русловых отложениях вертикально инверсионные движения при осадконакоплении первично формируют локальные зоны сжатия;
• гравитационное давление верхних осадочных слоев создает условия «зажатой среды». В этих условиях сохраняется статический режим локального напряженного состояния в горном массиве;
• кратковременное вертикальное и последующее горизонтальное давление в период герцинской складчатости увеличивает напряженное состояние по локальным зонам и развивает дизъюнктивную схему дислокаций по горному массиву;
• космическая гравитация при разных положениях планет солнечной системы создает региональное перераспределение палеонапряжений в горном массиве сфероида Земли и, по статистике, соответствует периоду резкого проявления геодинамических процессов в горных выработках при эксплуатации.
Литифицированный горный массив представляет объемное твердое физическое тело, обладающее как линейно-упругими, так и пластическими свойствами. Материал тела рассматривается упругим, если напряжение и объем деформации имеют прямую линейную зависимость, т.е. линейно-упругие свойства твердого изотропного тела характеризуются прямой пропорциональной зависимостью между приложенной силой или напряжением и размером одноосной линейной деформацией. Эти условия выражаются коэффициентом пропорциональной деформации или модулем Юнга. При малых деформациях от касательных напряжений, не влияющих на изменения линейных размеров, эти условия справедливы в случае произвольного напряженного состояния и выражают обобщенный закон Гука.
Изотропность горного массива обусловливается наличием отдельных форм осадконакопления, но при высокой однородности элементарных слоев русловых фракций по физическим свойствам соответствуют анизотропному объему.
Между нагрузкой и изменением объема зависимость выражается линейно до превышения силы сцепления в объеме массива. Действие нагрузки с превышением внутреннего сцепления вызывают пластические деформации с фиксацией деформированного объема тела после снятия нагрузки.
Пластические деформации сопровождаются процессом образования скрытой и четко выраженной трещиноватости, в таких условиях происходит разрядка энергии статического потенциала упругих деформаций.
В процессе линейно-упругой деформации работа, выполненная от давления внешней нагрузки, концентрируется между угольными пластами как внутренний энергетический потенциал, способный при направленном давлении на угольный пласт восстановить форму и объем при снятии нагрузки.
Эти условия проявляются в эксплуатационных выработках локальными обрушениями и резким увеличением отсорбации метана из угольного пласта. Если объемное тело руслового размыва находится в условиях жесткого локального объемного сжатия, а давление внешней нагрузки не превышает предела внутреннего сцепления, то в этом случае концентрированный потенциал энергии выполняет работу по резкому выбрасыванию угольной массы и породы в эксплуатационную выработку. Из такого локального участка происходит ураганное выделение метана и образование объемных куполов в кровле или почве угольного пласта. Нарушением эксплуатационными выработками статического давления в горном массиве на этих участках увеличивается на порядок скорость отсорбации метана, а мгновенная деформация горных пород создает условия для возгорания или взрыва метана.
Сорбированный метан по угольным пластам на участках локального сжатия обладает повышенной скоростью отсорбации, которая на порядок и более превышает расчетную метаноносность, представленную по отчетам геологоразведочных работ.
Экспериментальные наблюдения и постоянные исследования в эксплуатационных выработках, выполнение которых широко практикуют многие научно-исследовательские организации без реальной детализации геологического строения, это уже очевидно, не могут повысить уровня эффективности и безопасности производства горных работ.
В результате, изучение реального геологического пространства в открытых выработках и распространение выявленных закономерностей тектоники в глубину горного массива с прогнозированием границ объемного сжатия и обязательным последующим проведением оперативного контроля объемов метановыделения при эксплуатации позволяют максимально повысить эффективность схемы технических проектов при разработке угольных месторождений.

А.Мавренков (не проверено)
Информация опубликована в

Информация опубликована в 2009. На угольных шахтах за прошедший период нет сдвигов по эффективности и метанобезопасности. Это получается информация ушла, как вода в песок.
Остаётся только ждать решение настоящих учёных, для которых в горном деле главное это геология.