Тектоника шахтных и карьерных полей

Положение в горном массиве угленосной толщи обуславливается наличием или отсутствием влияния тектонических стрессовых движений в определенный геологический период на сформировавшуюся угленосную толщу. Поэтому различают два вида залегания угленосной толщи: ненарушенное (первичное) и нарушенное.

1. Ненарушенное залегание толщи – это первоначальное положение толщ в горном массиве, не подвергнутое действию дислокационных тектонических движений. Первоначальное положение пласта и в целом пластовой толщи – это горизонтальное положение в пространстве, что объясняется физическими законами формирования тел (пластов) в процессе осаждения вещества в поле силы тяжести параллельно дну бассейна осадконакопления.

2. Нарушенное залегание толщи – это любое не горизонтальное положение толщи в горном массиве, либо горизонтальное положение, но с нарушением ее сплошности (разрывом), что является результатом воздействия на толщу тектонических сил. Поэтому нарушенное залегание пластовой толщи, по сути, является тектонически нарушенным залеганием.

Степень нарушенности уленосной толщи зависит от тектонического режима формирования угленосного бассейна, а также особенностей проявления пострудных дислокаций.

Все виды тектонической нарушености пластовых толщ подразделяются на пликативные и дизъюнктивные тектонические нарушения.

Пликативное тектоническое нарушение – это любое не горизонтальное залегание толщи без разрыва ее сплошности.

Пликативные нарушения подразделяются на три типа: моноклинальное залегание, флексуры и складчатое залегание.

Дизъюнктивное тектоническое нарушение – это залегание толщи с разрывом ее сплошности. Дизъюнктивные (разрывные) нарушения подразделяются на следующие типы: сброс, взброс, надвиг, сдвиг, горст и грабен.

При наличии двух и более разрывных нарушений на шахтном или карьерном поле (участке) образуются тектонические блоки. Тектонический блок – это часть угленосной толщи, расположенная между двумя сместителями. По размеру (расстояние по нормали между соседними сместителями) тектонические блоки подразделяются на мелкие (десятки метров), средние (первые сотни метров), крупные (от 500 м до нескольких километров).

Пликативная нарушенность угольных пластов влияет на количество и концентрацию запасов угля в пласте, обусловливает выбор технологии разработки и системы выемки полезного ископаемого и др.

Дизъюнктивная нарушенность обусловливает площади разработки угольных пластов, осложняет эксплуатацию месторождения (участка), иногда начисто уничтожая промышленную угленосность.

Пластовая тектоника определяет также природные опасности, такие как опасность горных ударов, обвалов, газо- и водоопасность.

Многообразие тектонических структур (нарушений) и их комбинаций позволяет классифицировать их на:

а) простые – отдельная структура любого типа и размера (складка, надвиг и др.);

б) сложные – единая структура одного генетического вида, осложненная структурами того же генетического вида, но меньшего порядка. Например, крупная складка осложнена более мелкой складчатостью (рис. 5 а) или крупный взброс, сопровождающийся серией мелких взбросов в обоих крыльях (рис. 5 б);

Рис. 5. Сложные тектонические структуры (пояснения в тексте)

 

в) комбинированные простые и сложные. Комбинированные простые состоят из двух простых структур разных генетических видов. Например, моноклинальное залегание, осложненное сбросом (рис. 6 а), комбинированные сложные нарушения представляют сочетание простых и сложных структур разных генетических видов. Например, сложная складка в сочетании со сбросом (рис. 6 б).

Рис. 6. Комбинированные тектонические структуры (пояснения в тексте)

 

По размерам тектонические структуры могут быть от весьма мелких до весьма крупных. Классификация тектонических структур по размерам представлена в табл. 2.

 

Таблица 2

Классификация тектонических нарушений (структур)

по размерам

 

Типы структур	Размеры
Складки	Абсолютная амплитуда смещения дизъюнктивов (Аабс)
Весьма мелкие	Длина и ширина – первые метры	< 3 м
Мелкие	Длина и ширина – первые десятки метров	3–10 м
Средние	Длина – сотни метров, ширина – десятки, иногда сотни метров	10–50 м
Крупные	Длина – первые километры, ширина – сотни метров	50–300 м
Весьма крупные	Длина – десятки километров, ширина – первые километры	более 300 м

 

По совокупности всех видов и типов тектонических нарушений шахтные поля, поля угольных разрезов или их отдельные участки подразделяются на четыре категории тектонической сложности (I, II, III, IV) или четыре типа тектонической сложности (простой, усложненный, сложный, весьма сложный). Признаки этих категорий представлены в табл. 3.

 

Таблица 3

Классификация шахтных и карьерных полей (участков)

по тектонической нарушенности

 

Категория тектонической сложности (тип)	Признаки тектонической нарушенности
Пликативная	Дизъюнктивная
I (простой)	Моноклинальное пологое и наклонное залегание с выдержанными или плавно меняющимися элементами залегания. Брахискладки простые крупные и весьма крупные с пологими крыльями	Отсутствует
II (усложненный)	Моноклинальное пологое и наклонное залегание с выдержанными или плавно меняющимися элементами залегания. Складки всех типов крупные и весьма крупные, тупозамковые с пологими крыльями, слабо осложненные дополнительной складчатостью	Крупноблочная, мелко- и средне-амплитудная
III (сложный)	Моноклинальное наклонное и крутопадающее залегание с плавно- и резкоменяющимися элементами залегания. Складки всех типов крупные и средние, острозамковые с крутыми крыльями, значительно осложненные дополнительной складчатостью	Крупно- и среднеблочная, разно-амплитудная
IV (весьма сложный)	Моноклинальное крутопадающее залегание с плавно- и резкоменяющимися элементами залегания. Складки всех типов крупные, средние и мелкие, острозамковые с крутыми крыльями, значительно осложненные дополнительной складчатостью	Мелкоблочная, разноамплитудная

Примеры участков различной тектонической сложности изображены на рис. 7, 8, 9.

С учетом морфологических признаков угольных пластов и тектонической сложности месторождения, шахтные поля, поля угольных разрезов или отдельные участки этих полей подразделяются на группы по сложности геологического строения. Классификационные признаки сложности представлены в табл. 4.

 

Таблица 4

Классификация месторождений (участков)

по сложности геологического строения

 

Группы	Морфологические и тектонические признаки
Мощность пластов	Выдержанность	Категория тектонической сложности
	Мощные (более 3,5 м) Сверхмощные (более 15 м)	Выдержанные, относительно выдержанные	I, II
	Средней мощности (1,31–3,5 м) Мощные (более 3,5 м)	а) невыдержанные, относительно выдержанные	I, II
б) относительно выдержанные	II, III
в) выдержанные, относительно выдержанные	III, IV
	Тонкие (0,3–1,3 м) Средней мощности (1,31–3,5 м) Мощные (более 3,5 м)	невыдержанные, относительно выдержанные	IV

Правильная оценка месторождений в целом и его отдельных участков по сложности геологического строения имеет большое значение при решении следующих практических задач:

1) определение границ продуктивных участков угольных пластов при подсчете запасов угля в них;

2) выбор технологии разработки и системы выемки угля;

3) прогноз опасных горногеологических и гидрогеологических явлений (горные удары, внезапные выбросы газа, обвалы пород в кровле и стенках горных выработок, в откосах бортов карьеров, внезапные прорывы воды в горные выработки и др.);

4) выбор мер по обеспечению безопасного ведения горных работ как при подземной, так и при открытой системе эксплуатации месторождения (участка).