Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки

Наведено результати досліджень впливу умов накопичення осадків на розвиток малоамплітудної диз'юнктивної порушенності а також на ведення гірничих робіт. Виявлено недоліки і визначено можливі напрямки подальшого дослідження....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автор:	Трощенко, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2013
Назва видання:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57221
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки / В.В. Трощенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 262-270. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-57221
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-572212014-03-06T03:01:36Z Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки Трощенко, В.В. Наведено результати досліджень впливу умов накопичення осадків на розвиток малоамплітудної диз'юнктивної порушенності а також на ведення гірничих робіт. Виявлено недоліки і визначено можливі напрямки подальшого дослідження. We present the results of research in the impact of the sedimentation situations on small-scale faulting and mining conditions. The shortcomings are determined and feasible directions of prospective research are defined. 2013 Article Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки / В.В. Трощенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 262-270. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57221 551.243:552.573 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Наведено результати досліджень впливу умов накопичення осадків на розвиток малоамплітудної диз'юнктивної порушенності а також на ведення гірничих робіт. Виявлено недоліки і визначено можливі напрямки подальшого дослідження.
format	Article
author	Трощенко, В.В.
spellingShingle	Трощенко, В.В. Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Трощенко, В.В.
author_sort	Трощенко, В.В.
title	Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки
title_short	Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки
title_full	Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки
title_fullStr	Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки
title_full_unstemmed	Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки
title_sort	седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57221
citation_txt	Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки / В.В. Трощенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 262-270. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT troŝenkovv sedimentogenezstrukturaugolʹnyhplastoviusloviârazrabotki
first_indexed	2025-07-05T08:27:54Z
last_indexed	2025-07-05T08:27:54Z
_version_	1836794852402003968
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 262 УДК 551.243:552.573 СЕДИМЕНТОГЕНЕЗ, СТРУКТУРА УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ РАЗРАБОТКИ Трощенко В. В. (ИАЗ ЮНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону, Россия) Наведено результати досліджень впливу умов накопичення осадків на розвиток малоамплітудної диз'юнктивної порушенно- сті а також на ведення гірничих робіт. Виявлено недоліки і ви- значено можливі напрямки подальшого дослідження. We present the results of research in the impact of the sedimen- tation situations on small-scale faulting and mining conditions. The shortcomings are determined and feasible directions of prospective research are defined. Подземная добыча угля насчитывает более 200 лет. Посто- янно совершенствующаяся технология угледобычи, с одной сто- роны, позволяет повышать производительность труда при нали- чии благоприятных условий разработки, с другой – усиливает за- висимость производственных процессов от всякого рода природ- ных осложнений. Большинство причин, осложняющих процессы подземной добычи угля, связаны с условиями залегания угольных пластов, включая глубину залегания, мощность пластов, угол их падения, обводнённость, газоносность, а также наличие и характер разно- образных геологических нарушений. Ввиду того, что большинство из значимых особенностей угольного пласта и вмещающих пород так или иначе связаны с литологическим составом и формой геологических тел, а они за- кладываются в основном на этапе седиментогенеза, представля- ется интересным проанализировать с современных позиций те Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 263 ландшафтно-тектонические условия, которые обуславливают возникновение и сохранение тех или иных особенностей угле- носных формаций и собственно угольных пластов. Поскольку доминировавшая до настоящего времени теория [1, 2], объясняющая происхождение угольных пластов погребе- нием и диагенетическими преобразованиями сухопутных торфя- ников, а формирование цикличности (ритмичности) строения уг- леносных формаций – волновыми движениями земной коры, фак- тами не поддерживается, стоит обратиться к более реалистичным представлениям [4, 5], в соответствии с которыми вещественный, в первую очередь гранулометрический, состав осадка определя- ется составом твёрдого стока, а последний зависит от интенсив- ности размыва областей сноса. Теоретически установлено и подтверждено многочислен- ными модельными экспериментами на эквивалентных и оптиче- ски активных материалах, что слоистая гетерогенная угленосная толща в процессе тектонической деформации ведёт себя как ани- зотропная среда, способная до определённых пределов формиро- вать складчатые структуры (пликативные дислокации), а при превышении некоторых величин относительной деформации – реагировать с образованием разрывов (дизъюнктивных дислока- ций). Начальные стадии деформации обычно характеризуются гармоничными формами образующихся структур, когда толща ведёт себя как единое тело: складчатость преимущественно кон- центрическая, а разрывы рассекают слоистый массив, не меняя ориентировки при переходе из слоя в слой. Однако при достиже- нии некоторых критических параметров деформации резкие раз- личия деформационных свойств отдельных слоёв начинают про- являться в дисгармоничном характере образующихся структур, когда отдельные слои либо демонстрируют пластическое перете- кание вещества из зон повышенного давления в менее нагружен- ные места, либо наоборот, образуют локальные разрывные сме- щения на фоне общей пластической деформации. Так возникают пережимы, раздувы угольных пластов, диапиры, внутрипласто- вые разрывы, разного рода внедрения угля во вмещающие поро- ды, вмещающих пород в угольный пласт и другие элементы внутрипластовой тектоники [3]. На распределение тектониче- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 264 ских, а также геостатических напряжений в угленосной толще существенное влияние оказывает тот факт, что реальное сложе- ние осадочной толщи отличается от равномерного переслаивания разнородных слоёв, и что наличие в ней различных генетически обусловленных неоднородностей приводит к существенному пе- рераспределению деформирующих напряжений. Анализ фактического материала по шахтам Донбасса пока- зал, что морфология, размеры и расположение многих тектониче- ских структур, в том числе малоамплитудных разрывных нару- шений, малых складок, флексур, пережимов и вздутий пластов и т.п., а также поведение вмещающих пород в подземных выработ- ках, в значительной мере зависят от распределения в плане и в нормальном разрезе различных литологических разностей пород и угля, а это распределение является результатом различных про- цессов, протекавших на стадии седиментогенеза не только в об- ласти осадконакопления, но и в областях сноса кластического ма- териала. Так, например, при постепенном переходе от угля к породам кровли через высокозольный уголь и углистый аргиллит (алевро- лит) обычно появляется «ложная кровля», иногда достигающая мощности порядка 1 м и более, за счёт пониженных прочностных свойств тонкослоистых углистых пород. При резком переходе ложная кровля не образуется, а непосредственная кровля оказы- вается достаточно устойчивой. Причиной постепенного перехода от пласта к породам кровли может быть медленный темп возоб- новления восходящих движений области сноса после периода стагнации, в течение которого размыв минерального субстрата не происходил. Резкий контакт пласта с кровлей возникает при быстром подъёме области сноса, например, в результате земле- трясения. В некоторых случаях такой подъём бывает настолько интенсивным, что вместо обычных илистых осадков угольная за- лежь перекрывается крупнозернистым материалом – это те ред- кие случаи, когда кровлей угольного пласта является песчаник. Другой вариант – эвстатическое повышение уровня базиса эрозии и седиментации, при котором устанавливается связь седимента- ционного бассейна с океаном и прекращается поступление угле- образующей органики с заболоченной суши областей сноса [4, 5], Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 265 уступая место накоплению морских осадков (известняк). Таким образом формируется тот или иной тип непосредственной и ос- новной кровли пласта, определяющий поведение кровли в про- цессе очистной выемки и, соответственно, выбор адекватных схем отработки шахтного поля, средств механизации добычи и управления кровлей. Хотя и воздымание областей сноса, и опускание ложа бас- сейна седиментации – процессы однонаправленные, их неравно- мерность и асинхронизм в сочетании с наложенными кратковре- менными эвстатическими процессами создаёт предпосылки для формирования элементарных седиментационных циклитов более сложных, чем классический разрез, описанный Т. А. Ягубянцем [6] (известняк – аргиллит – песчаник (гравелит) – алевролит – ар- гиллит – антраколит – известняк), который возникает в результа- те типичного процесса прерывистого воздымания области сноса при непрерывном погружении ложа седиментационного бассей- на. Значительная роль в возникновении отклонений от канони- ческой последовательности литологических разностей принадле- жит именно эвстатическим изменениям уровня океана – его крат- ковременным понижениям или повышениям с последующим воз- вратом к прежнему значению. Такое изменение базиса эрозии и аккумуляции изменяет одновременно условия денудации обла- стей сноса и глубину бассейна седиментации. Так, кратковремен- ное понижение уровня вод может привести к частичному или полному осушению седиментационного бассейна и, соответ- ственно, к увеличению перепада высот рельефа области сноса над уровнем бассейна. При этом энергия рельефа областей сноса увеличивается, и твёрдый сток обогащается грубозернистыми фракциями, а на осушенных территориях развивается сеть вре- менных водотоков, где отлагаются русловые осадки, обычно бо- лее крупнозернистые, чем окружающий субстрат (рис. 1), чаще всего это песчано-алевритистые осадки. Если подобное явление имело место вскоре после окончания процесса формирования угольной залежи, то результатом явля- ются вытянутые и извилистые тела замещения угольного веще- ства, которые Т. А. Ягубянц [6] назвал шнурообразными замеще- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 266 ниями. Как правило, такие тела замещения в процессе диагенети- ческого уплотнения пород и складкообразования ведут себя как инородные по физико-механическим свойствам объекты, и к их окрестностям бывают приурочены пережимы, вздутия угольных пластов, угольные диапиры и другие нарушения нормальной структуры пластов [3, 6]. При этом влияние таких размывов мо- жет проявляться даже в тех случаях, когда размыв пород кровли не затронул собственно угольного пласта. Рис. 1. Внутриформационный размыв в алевролитах угле- носной толщи пермского возраста. Видны слепки борозд размыва на боковой поверхности тела заме- щения (песчаник). Печорский бассейн, левый берег р. Воркута (фото В. В. Трощенко) Тело замещения, представленное песчаником или гравели- том, обычно менее подвержено процессам уплотнения под давле- нием вышележащих отложений и, таким образом, служит неким концентратором сжимающих напряжений, в результате в соот- ветствующих зонах ближайшего угольного пласта могут возни- кать местные пережимы и сопутствующие им вздутия угольной залежи. И те и другие, если мощность пласта выходит за пределы рабочего диапазона принятой забойной техники, значительно осложняют производственные процессы. Если возврат к первоначальному уровню океана происходит в замедленном темпе, наступление моря на сушу может сопро- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 267 вождаться абразионным размывом ранее образовавшейся уголь- ной залежи, и в этом случае замещение угля минеральной кла- стикой обычно носит площадной характер; при этом часто можно наблюдать в породах замещения гальку и обломки готового угля. Отсутствие связи бассейна седиментации с мировым океаном (при лимническом угленакоплении) снижает или вообще снимает зависимость результирующего разреза от эвстатических колеба- ний уровня океана; такие разрезы характеризуются отсутствием морских известняков в кровле угольных пластов, обычно в этих случаях отсутствуют также и стигмариевые слои (кучерявчики) в почве пласта. Последние формируются тогда, когда процесс воздымания области сноса на некоторое время прекратился, а эвстатическое понижение уровня океана привело к осушению седиментацион- ного бассейна и зарастанию его территории наземной раститель- ностью. Возобновление нисходящих движений на территории бассейна при условии продолжающегося застоя в области сноса и отсутствии прямой связи бассейна с океаном (отшнурованная ла- гуна) приводит к уничтожению выросших растений абразией с последующим накоплением органического материала для буду- щего угольного пласта за счёт сноса продуктов размыва сухопут- ных торфяников в водный бассейн. А если происходит настолько значительное повышение уровня океана, что седиментационный бассейн превращается в морской залив, то поверх кучерявчика или угольного пласта отлагается морской осадок (чаще всего из- вестковистый ил – материал для слоя известняка). Такая последо- вательность отложения, когда угольный пласт или стигмариевый горизонт перекрывается типично морскими отложениями (в том числе известняком с морской фауной) вполне характерен для угольных бассейнов, считающихся паралическими (Донецкий, Аппалачский и др.), на что указывает и А. И. Кравцов [2, с. 87]. Обычно слой известняка ложится на поверхность угольного пла- ста либо непосредственно, с резким контактом, либо с незначи- тельным промежуточным прослойком тонкослоистого морского аргиллита, но в любом случае без признаков размыва угольного пласта. Реже встречается налегание угольного пласта на морской известняк (такие примеры более обычны в Аппалачах). Совер- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 268 шенно очевидно, что такая последовательность формирования угленосных ритмов была бы невозможна в условиях «волновых движений земной коры», предполагаемых классической теорией торфоугленакопления, с миграцией береговой линии и зон накоп- ления разнозернистых осадков. Согласно никем не отменённому фациальному закону Головкинского-Вальтера, тесное соседство в стратиграфическом разрезе углей и морских осадков, в том числе известняков, свидетельствует об их генетическом родстве. Вы- держанность мощности и строения угольных пластов и слагаю- щих их пачек, прослойков и антраколитовых слоёв однозначно характеризует уголь как нормальную водно-осадочную породу, ничем, кроме органического состава, не отличающуюся от ти- пично морских аргиллитов, алевролитов и известняков. Многие исследователи, в том числе Н. Н. Погребнов, Г. Ф. Крашенинни- ков, Дж. Уэллер и др., особо подчёркивали площадную выдер- жанность именно угольных пластов и горизонтов известняков в угленосных формациях. На территории Донбасса непосредствен- ная кровля угольных пластов, представленная известняком, явля- ется достаточно обычным явлением. Такие кровли устойчивы, допускают значительную площадь временно незакреплённого пространства, часто оказываются труднообрушаемыми. Присутствующие в толще донецкого карбона аллювиальные отложения, представленные преимущественно песчано- алевритовыми фациями, не могут быть отнесены к континенталь- ным образованиям, несмотря на очевидное сходство с последни- ми. Аллювиальный режим в области осадконакопления устанав- ливается в условиях перекомпенсации, наступающих в результате наиболее интенсивных восходящих движений в областях сноса, когда прогибание седиментационного бассейна «не справляется» с объёмами поступающего твёрдого сноса. Аллювию угленосных толщ, как и континентальным аллювиальным отложениям, свой- ственна значительная площадная изменчивость гранулометриче- ского состава и мощности разнозернистых слоёв, формирующая- ся в процессе миграции русловых потоков, образования меандр и стариц. Однако континентальные отложения в угленосных фор- мациях практически отсутствуют. Они формируются не на опус- кающихся, а на воздымающихся блоках земной коры, которые Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 269 составляют области сноса и, как правило, не сохраняются в ходе длительных периодов геологической истории. В качестве приме- ра можно привести современные отложения антропогена, до- ступные для изучения в обнажениях и на небольшой глубине и представленные большей частью разрозненными малыми по площади и по мощности телами, не образующими обширных мо- нопородных слоёв, характерных для осадочных формаций фане- розоя. Их залегание на дифференцированной поверхности совре- менного рельефа, изменчивый вещественный состав и другие особенности затрудняют стратиграфическую увязку современных отложений даже на малых расстояниях. В отличие от них, те оса- дочные толщи, которым предстоит сохраниться после окончания четвертичного периода, формируются не на континентах, а на дне океанов и морей, да и то не всех, а только тех, которые располо- жены на блоках земной коры, сохраняющих нисходящее направ- ление вертикальных движений в течение всего геологического периода. С учётом вышеизложенного, становится очевидным, что при прогнозировании площадного распространения различных типов кровли угольных пластов по их поведению при очистных работах следует иметь в виду, что наибольшей площадной выдержанно- стью обладают водно-осадочные, относительно глубоководные фациальные горизонты, к которым относятся сами угольные пла- сты, известняки с морской фауной, а также карбонатизированные аргиллиты и алевролиты, а наименьшей – аллювиальные образо- вания. СПИСОК ССЫЛОК 1. Иванов Г. А. Угленосные формации (закономерности строе- ния, образования, изменения и генетическая классификация). Л. : Наука, 1967. –– 407 с. 2. Кравцов А. И. Основы геологии горючих ископаемых : Учеб- ник. М. : Высшая школа, 1982. –– 424 с. 3. Трощенко В. В. Малоамплитудная тектоника угольных плас- тов Восточного Донбасса. Характеристика и прогнозирова- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 270 ние. Saarbruücken : LAP-Lambert Academic Publishing, 2011. –– 168 с. 4. Трощенко В. В. Модель накопления первичного материала ископаемых углей и угленосных формаций // Разведка и охрана недр. 2012, –– № 3. –– С. 30––33. 5. Трощенко В. В. Седиментологический аспект углеобразова- ния / Гл. ред. чл.-корр. РАН Д.Г. Матишов. –– Ростов н/Д : Изд-во ЮНЦ РАН, 2012. –– 112 с. 6. Ягубянц Т. А. Морфоструктурный анализ угольных залежей / Мин-во геол. СССР, Всесоюз. науч.-исслед. геол.-развед. ин-т угольных м-ний. –– М. : Недра, 1988. –– 128 с.

Седиментогенез, структура угольных пластов и условия разработки

Репозитарії

Схожі ресурси