книги из ГПНТБ / Вилесов Г.И. Методика геометризации месторождений

род лежат над пластом и их процентные соотно­ шения.

По диалогическому составу выделяют три основ­ ных группы кровель: труднообрушаемые (песчаники, глины), среднеобрушаемые (глины) и легкообрушаемые (песчанистые глины, местами пески).

Предварительное выявление возможных наруше­ ний впереди забоев выработок особенно целесообраз­

ность нарушений в метрах, отнесенную к 1 га, a k2 — количество пересечений нарушений на длину вырабо­

ные показатели нарушенное™ при планировании гор­ ных работ [15].

На каждой шахте и карьере приходится считаться с установленным для них стандартом зольности то­ варной продукции, так как изменение последней влияет на экономику предприятия.

Геометризацию угольных месторождений, разраба­ тываемых подземным способом, можно проводить по данным: только разведочных скважин; горных работ и скважин; только горных работ.

Геометризация угольных месторождений, разраба­ тываемых открытым способом, имеет некоторые осо­ бенности в методике построения.

§ 10. ГЕОМЕТРИЗАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО ДАННЫМ РАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

Инструкция по подсчету запасов угольных место­ рождений предписывает построение гипсометрических планов пластов этих месторождений.

Одним из важнейших показателей угольных гори­ зонтов является коэффициент угленосности, который определяют по формуле

К = - £ - 1 0 0 , %,

31

где т. — суммарная мощность пластов; М — мощность всей угленосной толщи.

Для определения закономерности распределения угленосности в месторождении и суждении о его из­ менениях, можно строить график изолиний коэффи­ циента /(. Для этого на план масштаба 1 : 10 000 на­ носят все скважины, проводят границу изолиний ко­

ся следующим приемом. Строят вначале гипсометри­ ческий график известного вышележащего пласта или маркирующего горизонта по достаточно большому количеству мелких скважин. Затем по данным редких глубоких скважин строят график изохор, т. е. равных расстояний между маркирующим горизонтом и изу­ чаемым пластом. Графически вычитая из изоповерхиости маркирующего горизонта изоповерхность изо­ хор, получают гипсометрический план, характеризую­ щий форму залегания рассматриваемого пласта. Этот способ основан на принципе соподчиненности пород и их схождении. Если маркирующий горизонт находит­ ся геофизическими методами, вначале строят график отражающей поверхности, затем график изохор и, наконец, гипсометрический план пласта. Для изуче­

ных типов (по ГКЗ). Рассмотрим три группы, резко отличные по геометрическим признакам. Месторож­ дения первой группы с горизонтальным или очень по­ логим залеганием, платформенного или близкого к нему типа. К этой группе относятся месторождения с пластообразмыми и линзообразными угольными за­ лежами, не дислоцированными, с нечетко выражен­ ными элементами залегания, с простой или сложной гипсометрией. Разведку этих месторождений обычно производят по прямоугольной сети разведочных вы­ работок.

3'2

Месторождения второй группы приурочены к про­ стым складчатым структурам. К этой группе относят­ ся месторождения простого геологического строения с крупными, мало нарушенными складчатыми струк­ турами, характеризующимися четкими элементами залегания угольных отложений. Разведку месторож­ дений этой группы производят с расположением раз­ ведочных выработок по линиям, ориентированным вкрест простирания угольных пластов.

Месторождения третьей группы со сложными складчатыми структурами, сильно нарушенные. К этой группе относятся месторождения со сложным геометрическим строением, нарушенные, с блочной структурой, характеризующейся резкими изменения­ ми элементов залегания угольной толщи. Разведку их производят также по линиям, но при значительном сгущении разведочных выработок на линиях у выхо­ дов пластов и сокращением расстояний между линиями.

В зависимости от горно-геологических факторов, методики и степени разведанное™, конкретная мето­ дика геометризации по этим группам месторождения будет различной.

§ 11. ГЕОМЕТРИЗАЦИЯ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

Незначительные изменения залегания пологих пластов нередко приводят к потере угля и создают затруднения в использовании шахтных механизмов, поэтому построение гипсометрических графиков по­ логих пластов является одной из важнейших задач маркшейдерско-геологической службы. При электро­ возной откатке прямолинейность штрека приобретает исключительно большое значение, так как увеличи­ вает скорость движения транспорта, уменьшает ава­ рии и затраты на ремонт. Однако сложная морфоло­ гия залегания пластов не позволяет это делать.

Месторождения этой группы характеризуются сле­ дующими особенностями: залегание пластов горизон­ тальное, с углом падения до 10°; мощность угольных пластов от 1,5 до 5 м; пласты склонны к выклинива-

нию, раздувам и расслаиванию; породы разнообраз­ ные (пески, глины, рыхлые песчаники, глинистые сланцы); глубина залегания угольных пластов в большинстве незначительная; морфология угольных •залежей сложная; буровая разведка проводится по прямоугольной сети; размер линз резко меняется; известняки иногда оказываются выдержанными и от­ носятся к маркирующим при поисковых работах; глина, подстилающая угольные пласты, часто заме­ щается песчаниками; наблюдается замещение глины песком в кровле угольных пластов; в зависимости от состава пород в кровле они разделяются на тяжелые, средние и легкие; эксплуатация осуществляется шах­ тами небольшой и средней производительности; уголь используется главным образом как энергетическое топливо.

Методику геометризации рассматриваемого место­ рождения изложим на примере месторождения № 10 (по П. И. Смирнову). Шахтное поле разведано сетью скважин со стороной 125 м. Выход керна угля в среднем равен до 90%, по породам кровли 70%, по породам почвы 80%- Скважины диаметром 65—76 мм бурят до горизонта известняков упииской толщи, с перебуром на 2,0—2,5 м. Угольные пласты в преде­ лах шахтного поля залегают в среднем на глубине 50—60 м. Мощность пластов колеблется от 1 до 4,6 м.

На проведение подготовительных выработок суще­ ственное влияние оказывает обводненность кровли и почвы. Для предотвращения прорыва плывунов при проведении подземных выработок необходимо остав­ лять защитную пачку угля. При очистной выемке ископаемого на участках со сложными гидрогеоло­ гическими условиями возможны частые прорывы под­ земных вод в выработанное пространство.

Горные работы сильно осложняются неравномер­ ностью мощности, даже на незначительных площа­ дях, что приводит к оставлению слоя угля или подра­ ботке подстилающих пород. Для снижения потерь угля по графикам может быть выбрана такая систе­ ма работ, которая даже при неравномерном рельефе кровли и почвы давала бы возможность полного из­ влечения угля.

В зависимости от особенностей месторождения

34

строят следующие графики: структурные геологиче­ ские разрезы по разведочным линиям; гипсометриче­ ские графики залегания почвы и кровли каждого угольного пласта; изомощностей угля; изозольности; залегания подугольных и надугольных пластов пород. Все графики строят в проекции на горизонтальную плоскость в масштабе 1 : 5000. Выбор величины сече­ ния принимают с учетом средних статистических по­ казателей и принятых кондиций. Горизонтальный масштаб геологических разрезов берется равным принятому масштабу геометрических графиков, а вер­ тикальный — в 10 раз крупнее.

Г и п с о м е т р и ч е с к и е г р а ф и к и з а л е г а н и я

по любому направлению; находить наиболее пони­ женные места месторождения для заложения общих шахтных колодцев, собирающих дренирующую воду; правильно выбирать направление горных выработок с учетом наименьшей подрывки породы при их прове­ дении по заданному профилю.

Особое внимание уделяется участкам пластов с углами падения от 0 до 5°, так как наличие даже неглубоких впадин в середине лавы и их обводнение создает большие трудности при очистных работах. Графики необходимы при составлении технических и рабочих проектов. Большое значение они имеют в сочетании с планами литологических особенностей подугольных пород.

Г и п с о м е т р и ч е с к и е г р а ф и к и з а л е г а н и я

Залегающие в покрывающей толще пески, обвод­ ненные за счет надугольного водоносного горизонта, требуют применения эффективных осушительных ме­ роприятий зондировочными скважинами в кровле вы­ работок и заложения их в наиболее пониженных уча­ стках кровли пласта.

фик залегания кровли совмещается с лнтологическим планом надугольных пород.

На месторождении принята следующая классифи­ кация кровли: тяжелая, представленная плотной или пластичной глиной, мощностью не менее 4 м при рас­

стью от 1 до 3 м, выше которых до границы непо­ средственной кровли залегают пески с маломощными прослойками других пород, при расстоянии от кровли пласта до известняков более 7 м; легкая, представ­ ленная залежами глины, мощностью до 1 м с после­ дующим залеганием в пределах толщи непосредст­ венной кровли легко обрушающнхся песков, при рас­ стоянии от кровли пласта до известняков не менее 15 м.

Выделение этих типов кровли на геометрических графиках позволяет наиболее правильно учитывать величину давления на крепь, устойчивость пород и

Пласты в условиях бассейна разрабатывают с оставлением защитной пачки угля в кровле, предо­ храняющей уголь при добыче от загрязнения, а так­ же защищающей очистной забой от возможных про­ рывов песка и плавунов. При сыпучих породах тол­ щина защитной пачки составляет 20—25 см, при устой­ чивых 10—12 см. Правильное установление размера защитных пачек по. геометрическим графикам' сни­ жает эксплуатационные потери.

Г р а ф и к и и з о м о щ н о с т е й составляют по зна­ чениям геологических вертикальных мощностей. Они

очистного фронта лавы); установить границы уголь­ ного пласта мощностью более 3,5 м, разработку ко­ торых будут производить вариантами спаренных или сдвоенных лав; установить границы шахтного поля по мощности; определить оптимальные габариты и коли­ чество крепежных стоек; контролировать правильное ведение очистных работ.

36

горных выработок. Вначале проводят статистическим анализ исходных данных, находят все средние пока­ затели, необходимые для геометрических построений. Затем вычерчивают изолинии. По ним определяют границы угля, отвечающие требованиям кондиции, участки с лучшими и худшими качествами. Так как основными потребителями угля на месторождении являются электростанции и предприятия с паровыми установками, можно, пользуясь графиком зольности, выделить участки товарного топлива, необходимого этим потребителям.

Учитывая достаточно устойчивую корреляционную зависимость между зольностью А и теплотой сгора­ ния Q (г=—0,9; mr = 0,007), по графику изольности в любой точке можно найти значение теплоты сгора­ ния, а также легко выделить группы углей малозоль­ ных, среднезольных и высокозольных.

При планировании горных выработок, требующих оставления предохранительных целиков, они наме­ чаются по участкам с наибольшей зольностью.

При геомётризации пологопадающих осадочных месторождений с прерывистым залеганием многих слоев можно применять циклографические проекции.

§ 12. ГЕОМЕТРИЗАЦИЯ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВТОРОЙ ГРУППЫ

Месторождения этой группы характеризуются сле­ дующими особенностями: количество угольных пла­ стов велико; угольные пласты способны расщеплять­ ся на отдельные пачки и выклиниваться; угленосные отложения сложены в складки; залегание угольных пластов осложнено в большинстве случаев мелкой волнистостью и дизъюнктивными нарушениями; поро­ ды, вмещающие угольные пласты, отличаются частой сменой слоев, быстрой изменчивостью литологического состава, постепенным переходом, от глинистых раз­ новидностей к песчаникам и обратно. Вследствие этого выделить среди пород маркирующие горизонты удается только в редких случаях.

При разведке месторождения буровыми скважи­ нами проследить за пространственным положением отдельных угольных И породных прослоек очень труд-

37

но из-за непрерывных (радиальных замещений и не­ достаточного выхода керна. Выход керна в среднем равен 72%. Пласты представлены двумя разновидно­

скважинами, которая принята равной 75—200 м, и между разведочными линиями до 500 м, со сгуще­ нием их в краевых частях залежи до 125—250 м. Раз­ ведку месторождения осуществляют последовательно: сначала мелкими скважинами глубиной 50 м, затем скважинами механического бурения.

Особенности месторождения и способ разведки обусловливают и методику геометризации. Геометри­ ческие построения производят в следующей последо­ вательности: делают топографическую съемку в мас­ штабе 1 : 2000; составляют лист разведки и разрезы; строят график сместителей, гипсометрические графи­ ки по каждому пласту в отдельности и вычисляют

рять всем требованиям инструкции по крупномас­ штабной топографической съемке.

Л и с т ы р а з в е д к и составляют в следующем порядке: с топографического плана на бумагу пере­ носят все устья разведочных выработок, опорные пункты маркшейдерско-геодезической сети и основ­ ные контуры участка земной поверхности. Затем на­ носят устья скважин, отсутствующие на топографиче­ ском плане, но имеющие координаты, полученные в результате инструментальных съемок. Потом нано­ сят устья скважин, зафиксированные только на ста­ рых планах, не имеющие координат. Наконец, осо­ быми условными знаками показывают разведочные выработки, имеющие только общие описания. У каж­ дого устья скважины подписывают их номера и все основные их показатели, необходимые для геометри­ зации.

Г р а ф и к с м е с т и т е л е й . Характерной особен­ ностью месторождения является наличие густой сети дизъюнктивных нарушений, которые рассекают шахт­ ные поля на отдельные участки — блоки.

38

После составления каталога сместителей точки замера крупных нарушений наносят на точечную диа­ грамму, по плотности точек выделяют отдельные группы нарушений и строят график сместителей в изолиниях.

Для учета геологических признаков инж. А. Т. Упир дал определенные цвета и условные обозначе­ ния геологических признаков; трещинам, заполнен­ ным рассланцованными чешуйками аргиллитов с кус­ ками угля и имеющим обильный приток воды; мощ­ ным трещинам, в зоне которых часто встречаются слабо окрашенные обломки сидеритов и угля; тре­ щинам сухим, с незначительной мощностью и имею­ щим следы волочения; трещинам незначительной мощности, заполненным перемятым аргиллитом, без выделения воды и т. д.

Внимательное изучение всех указанных геологиче­ ских и геометрических признаков позволяет наибо­ лее успешно строить в изолиниях график сместите­ лей.

П о с т р о е н и е г и п с о м е т р и ч е с к и х г р а ф и ­

количество подсечений угля. При резкой фациальной изменчивости пластов и пород, расщеплении их, увяз­ ка угольных пластов оказывается затруднительной. Поэтому построение гипсометрических графиков про­ изводят параллельно с построением разрезов.

Вначале строят гипсометрические графики по пла­ стам, имеющим наибольшее количество горных выра­ боток и данным в отработанных участках. Затем про­ изводя^ пространственную увязку всех пластов по графикам и разрезам. На все разрезы наносят следы вышележащего пласта. Затем учитывая соподчиненность их, стратиграфическую колонку и угольные подсечения по скважинам, наносят (в карандаше) линии последующего нижележащего пласта. Эти гра­ фические гипотезы с разрезов переносят на план и в изолиниях изображают гипсометрию второго пласта (в карандаше). Полученную изоповерхность уточняют данными разведочных выработок, находящихся вне разведочных линий. Такую корректировку произво­ дят и на разрезах. Все последующие графические

39