Елементи залягання вугільних пластів і рудних тіл

Тілом корисної копалини називається відокремлене скупчення мінерального утворення, що за якістю відповідає вимогам промисловості.

Природні геологічні тіла відрізняються складними геометрично неправильними формами. За співвідношенням розмірів в трьох напрямках серед них виділяють ізометричні (штоки, штокверки), плитоподібні (пласти, жили), трубоподібні та тіла складної форми. Форма тіл корисних копалин залежить від генезису родовищ, тектонічної будови ділянки земної кори та складу вміщуючих порід.

Пласт – найбільш розповсюджена форма покладу осадових родовищ рудних покладів і нерудних корисних копалин. Пластом називається тіло, складене однорідними мінеральними утвореннями і обмежене двома практично паралельними поверхнями – поверхнями напластування. Нижня поверхня даного пласта є його підошвою, верхня – покрівлею.

Пласти гірських порід, що нахилено залягають у просторі, визначаються елементами залягання. До них належать лінія простягання і кут падіння (рис. 1-2).

Рис. 1‑2 – Елементи залягання пласта

Лінія простягання пласта – це лінія його перетину з горизонтальною площиною.

Лінія падіння пласта являє собою лінію, що лежить у площині пласта перпендикулярно до лінії простягання і направлена в сторону його падіння.

Кут падіння пласта – це кут, утворений площиною шару з горизонтальною площиною. За кутом падіння вугільні пласти поділяються на пологі (2-18°), похилі (18-35°), крутосхилі (36-55°) та круті (55-90°). Пласти з кутом падіння до двох градусів умовно називають горизонтальними.

Найважливішим елементом при розробці вугільного пласта є його потужність. потужність – це відстань по нормалі між підошвою та покрівлею пласта. У вітчизняній практиці підземної розробки вугілля вугільні пласти по потужності підрозділяються на дуже тонкі (до 0,7 м), тонкі (0,71-1,2 м), середньої потужності (1,21-3,5 м) і потужні (більше 3,5 м). Основними об’єктами підземної розробки є пласти середньої потужності, але в ряді вугленосних районів значна частина належить також тонким і навіть дуже тонким пластам. Потужність пласта дуже впливає на техніку і технологію його відробки.

Будова вугільних пластів змінюється від простого (без породних прошарків) і помірно складного (з одним або кількома породними прошарками) до дуже складного (перешарування численних вугільних і породних прошарків). Породні прошарки складаються глинистими, глинисто-пісковиковими, пісковиковими породами, а також різною ступеню їх вуглефікованими різновидностями. Розрізняють поняття: загальна, корисна і виймальна потужність пласта (рис. 1-3).

а

б

в

Рис. 1‑3 – Будова вугільного пласта:

а – простий; б – складний; в – вельми складний; 1 – вугілля; 2 – вуглистий сланець; 3 - алевроліт

Загальна потужність – це сумарна товщина вугільного пласта разом з прошарками породи; корисна потужність – це сумарна товщина тільки вугільних прошарків. Іноді, з технологічних причин, пласт виймають не на всю потужність. Товщина пласта, при якій розробка його технічно можлива і економічно доцільна, називається виймальною.

Переважна більшість осадових порід формується на рівній поверхні дна морів і океанів, тому спочатку вони залягають горизонтально або майже горизонтально. Таке первинне горизонтальне залягання шарів називають непорушеним. Під дією тектонічних рухів шари гірських порід деформуються, первинні умови їх залягання порушуються, і виникають вторинні структурні форми. Таке вторинне залягання шарів називають порушеним.

Тектонічні порушення:, або дислокації є двох типів

складчасті, або плікативні (пластичні), суцільність шарів при яких не порушується, а змінюється лише форма їх залягання;

розривні, або диз’юнктивні, коли суцільність шарів порушується і утворюються різні розриви.

Складки – це хвилеподібні згини шарів гірських порід. Розрізняють два типи складок: випуклі – антиклінальні і ввігнуті – синклінальні (рис. 1-4).

Розривні порушення утворюються тоді, коли напруження, що виникають у земній корі, досягають величин, які перевищують межу міцності гірських порід. виділяють дві групи розривних порушень: розриви без зміщення гірських порід і розриви зі зміщенням гірських порід.

Рис. 1‑4 – Складки:

а – антиклінальна; б – синклінальна

Розриви зі зміщенням характеризуються зміщенням гірських порід уздовж тріщини розриву. В них виділяють зміщувач – тріщину, якою відбувається зміщення, і крила – зміщені блоки гірських порід, розташовані по обидва боки від зміщувача. Крило, розташоване вище площини зміщувача, називають висячим, а протилежне – лежачим. Відстань між висячим і лежачим крилами називають амплітудою зміщення.

До розривних тектонічних порушень зі зміщенням належать скиди, підкиди, насуви (рис. 1-5), зсуви та складніші порушення – скидо-зсуви, східчасті скиди, грабени, горсти (рис. 1-6).

Скид – це порушення в масиві, коли висяче крило зрушилося вниз відносно лежачого крила.

Підкид – розрив з крутоспадним (понад 45°) зміщувачем. по якому висяче крило підняте відносно лежачого.

Рис. 1‑5 – Типи розривних порушень:

а – скид; б – підкид; в – насув; 1 – лежаче та 2 – висяче крило

Рис. 1‑6 – Системи розвинутих порушень:

а – східчастий скид; б – горст; в – грабен

Насув – розривне порушення з пологим (до 45°) нахилом зміщувача, при якому висячий бік піднятий відносно лежачого і насунутий на нього. Насуви розвиваються при утворюванні складок в процесі пластичних деформацій.

Зсув – переміщення масиву в горизонтальному напрямку.

Рудні родовища за формою відрізняються від вугільних. часто вони трапляються в формі пластоподібних покладів, жил, штоків, штокверків, трубоподібні.

Трубоподібні тіла характеризуються збільшенням одного розміру над двома другими. Форма поперечного перетину трубоподібного покладу може бути різною: від близької і ізометричної до витягнутої неправильної. Положення трубоподібних тіл в просторі характеризується орієнтуванням їх вісі за кутом і напрямком скочування, тобто зміщенням рудних тіл від лінії падіння. Кут скочування – це кут, утворений віссю витягнутості рудного тіла в площині його падіння з проекцією вісі витягнутості на горизонтальну площину. Кут, утворений віссю найбільшої витягнутості рудного тіла в площині його падіння з лінією простягання, називається кутом схилення (рис. 1-7).

Часто рудні тіла мають складну форму.

Вивчення форм і умов залягання рудних тіл має велике практичне значення, особливо для раціональної детальної розвідки та експлуатації родовища.

Рис. 1‑7 – Схематичне зображення лінзоподібного рудного тіла:

АВ – лінія простягання; СД – лінія падіння; СЕ – вісь рудного тіла (лінія найбільшої витягнутості рудного тіла); АГБ – кут падіння; ВСЕ – кут схилення