Залегание и строение выбросоопасных пород

01.12.2020

На шахте им. Артема, разрабатывающей угольные пласты свит C25, C26, C27, выброс породы зафиксирован на глубине 860 м в околоствольном дворе ствола № 3 при проведении порожняковой ветви в песчаниках k73Sk74. Песчаник светло-серого цвета, среднезернистый с включением обугленных растительных остатков, косослоистый. Мощность песчаника в целом по району достигает 40 м.

На шахте № 1—5 «Кочегарка» выбросы пород зафиксированы при проведении полевых горизонтальных выработок в песчаниках m3Sm40, m4Sm43, M6Sm5 и m8Sm81 свиты C27. Песчаник m8Sm81 в средней части крупнозернистый с включениями растительных остатков, светло-серого цвета. В этом песчанике на горизонте 750 м при проведении главного южного квершлага произошел выброс породы интенсивностью 119 м3 по ходу и вверх на 6 м за проектные контуры выработки.

В песчаниках m42Sm43 на горизонте 860 м при проведении южного квершлага произошло пять выбросов интенсивностью 15—90 м3. Песчаник косослоистый с преобладанием зерен кварца крупностью до 3 мм, обугленных растительных остатков и карбонатных конкреций. Мощность песчаника 20—45 м. На этом же горизонте один выброс произошел при проходке квершлага по песчаникам m3Sm40. Песчаник светло-серого цвета, мелкозернистый с включениями обугленной древесины и прослойкой алевролита.

Выбросы пород при проведении полевых горизонтальных и наклонных выработок наиболее часто происходят в песчаниках Донецко-Макеевского района на шахтах «Петровская», № 29, «Кировская», «Ново-Центральная» (в пластах h41 Sh7 свиты C32), им. Скочинского (в пластах H6Sh4, H41Sh7, H7SH50 свиты С32), Октябрьского рудника (в пластах L6Sl6, L7Sl7 и l81Sl882 свиты С32; m2SM3 и m3Sm40 свиты C27), им. Поченкова (в пластах k74Sk75 свиты C25, l1Sl2 свиты C26 b m2SM2 свиты C27), «Пролетарская-Глубокая» (в пласте k74Sk75 свиты C25).

Участок поля шахты им. Скочииского, выделенный в западной части Донецко-Макеевского угленосного района и занимающий южное крыло Кальмиус-Торецкой котловины, сложен породами, верхнего карбона С3 (нижней части), среднего карбона C23, С24; C25; C26; C27 почти повсеместно покрытых маломощными пропластками глинистых и песчанистых сланцев неогенового и в западной части мелового возраста. Восточная часть поля характеризуется крупной флексурной складкой (Ветковская флексура) и тремя крупными дизъюнктивными нарушениями (Мушкетовский, Французский и Коксовый надвиги). Крайняя западная и центральная части поля характеризуются спокойным моноклинальным залеганием пород карбона, осложненных немного численными дизъюнктивными нарушениями с незначительной амплитудой колебания (2—7 м). В южной части поля проходит ряд мелких тектонических нарушении, вскрытых горными выработками действующих шахт «Петровская», № 29, «Кировская», расположенных по восстанию от поля шахты им. Скочинского. Все эти нарушения имеют крутое падение (50—60°), отличаются небольшой амплитудой смещения (0,5—5,6 м) и большой протяженностью. Простирание пород’ на участке поля юго-западное, падение — на северо-запад.

К разработке принят угольный пласт h7 Смоляниновский свиты C23, литологический состав которой в пределах границы шахтного поля следующий: песчаники 35%; артиллиты 32,7%; алевролиты 28,9%; угли 2,7%; известняки 0,7%.

Угольные пласты свиты вскрыты двумя центральными и четырьмя одиночными вентиляционными и воздухоподающими стволами. Подготовка шахтного поля в соответствии с проектом выполняется полевыми бремсбергами и откаточными штреками, заложенными в песчанике под пластом h7 Смоляниновским. Падение пород северо-восточное, пологое (10—14°).

Выбросы породы в поле шахты им. Скочинского происходят в отдельных слоях песчаника пласта р4Sh7 мощностью 26—55 м, залегающего ниже угольного пласта h7 Смоляниновского. Зарегистрированы выбросы в пласте песчаника мощностью 6—10 м, залегающем на расстоянии 10—17 м выше угольного пласта h7.

Отложения каменноугольной свиты C2 под угольным пластом h7 представлены:

1. Песчаником кварцевым, мелкозернистым, в середине слоя до среднезернистого, светло-серым. В средней части слой перемежован прослойками крепкого песчаника, местами сильно слюдистый, в верхней части слоистость волнистая, контакт резкий. Мощность изменяется в пределах 6,5—10 м. Склонен к выбросам.

2. Сланцем песчаным, темно-серым, слюдистым, по всему слою слоистым за счет топких прослойков светлосерого песчаника, наблюдаются остатки, мелкой обугленной флоры. Контакт резкий, мощность изменяется в пределах 1,5—5 м.

3. Песчаником кварцевым, светло-серым, межозернистым, слюдистым, в верхней части косослоистым, минерализованным, очень крепким с примазками углистого вещества, а также с включениями глинистого материала и остатками растительного детрита. Мощность изменяется в пределах 33—35 м.

Выбросы (пород на шахте им. Скочииского происходили при проведении вертикальных стволов, полевых штреков и бремсбергов. Интенсивность отдельных выбросов породы достигала 1250 м3.

В Алмазно-Марьевском районе выбросы -пород происходили на шахте им. Менжинского (песчаники пласта l2Sl2 свиты C26) и в Красноармейском районе — на шахте «Красноармейская-Капитальная» (песчаник пласта l2Sl3 свиты Cf).

Литологичеокий состав свиты C2 в пределах шахтного поля шахты «Красноармейская-Капитальная»: песчаники 47,0%; аргиллиты и алевролиты. 46,0%; угли и углистые аргиллиты 3,7%; известняки 3,3%; в пределах шахтного поля шахты им. Менжинского: песчаники 32,7 %; алевролиты 38,8%; аргиллиты 20,6%; угли и углистые аргиллиты 3,0%; известняки 4,9%.

Песчаники, пластов l1Sl2 и l2Sl3 светло-серого цвета, среднезернистые до мелкозернистых с косой прямолинейной слоистостью. Мощность слоев от 2—4 до 41 м.

Опыт проведения полевых выработок на строящихся и эксплуатируемых глубоких шахтах Донбасса показал, что выбросоопасной является не вся толща пласта песчаника в котором проведены эти выработки, а лишь отельные ее слои. Выбросоопасные слои характеризуются наличием мелких геологических нарушении, изменчивой мощностью и невыдержанным залеганием. Характер структур породы наиболее детально можно изучать при полном обнажении той или иной структурной формы (раздувов, пережимов, изгибов). Ho так как горными выработками в большинстве случаев вскрываются только отдельные части этих структурных форм, то не всегда возможно полностью изучить их строение, а также петрографические и физико-механические свойства. В таких случаях исключительно большой интерес представляет изучение мелких структур, полностью вскрываемых горными выработками. Результаты их изучений можно распространить и нa крупные структурные формы. В данном случае различия форм будут лишь количественные.

Представление о структурной форме в толще пород можно получить, располагая данными о гипсометрии угольных пластов, а также разрезами пород по стволам, скважинам, квершлагам. В местах пережимов мощность выбросоопасных слоев песчаника в 4—10 раз меньше, чем в местах раздува.

В выбросоопасных зонах наблюдаются также пологие тектонические трещины надвигового характера со смещениями от одного до нескольких, сантиметров. В слоях, не опасных по выбросам, имеются первичные трещины, реже отрывные тектонические, вдоль плоскостей которых иногда имеются микросбросы с амплитудами в несколько сантиметров. Первичные трещины часто заполнены кальцитом. Направления осей пережимов и раздувов, а также тектонических трещин надвигового характера согласны между собой и с направлением геологических нарушений, отмеченных на угольных пластах вышележащих шахтных полей.

В невыбросоопасных зонах (например, западный полевой откаточный штрек № 1, западный вентиляционный ствол шахты им. Скочинского) породы отличаются большим постоянством мощности слоев, наличием первичной трещиноватости и отрывных трещин с мелкими сбросами, а также отсутствием пологих трещин надвигового характера.

Петрографические исследования показали, что зональность выбросоопасных пород зависит от содержания и размеров обломочных зерен кварца. По данным работы выбросоопасные песчаники на 65—86% состоят из зерен кварца размером 0,2—0,8 мм. Невыбросоопасные песчаники обычно мелкозернистые, размер зерен 0,03—0,15 мм. Содержание обломочных зерен кварца не превышает 65%.

Исследования минерального состава и структурных особенностей песчаников, выполненные в ИГТМ АН Украины, показали, что выбросоопасные и невыбросоопасные песчаники Донецко-Макеевского района отличаются повышенным содержанием обломочного и регенерационного кварца, пониженным содержанием глинисто-слюдистых минералов, более высоким значением среднего размера зерен, протяженности контактов соприкасающихся зерен, отношением конечного диаметра зерен кварца к начальному.

По результатам петрографических исследований установлена зональность минеральных новообразований, вызванных изменениями в залегании слоев пород. Известно, что при спокойном залегании осадочных пород у контактов пластов зерна породообразующих минералов более мелкие, чем в середине. В выбросоопасных породах, где имеются тектонические трещины надвигового характера, раздувы и пережимы, эта закономерность несколько нарушена. С возникновением раздувов и пережимов в слоях пород произошло вторичное перераспределение зерен породообразующих минералов по крупности и их процентному содержанию, при этом изменился и тип цемента. В месте раздува выбросоопасного слоя породообразующие минералы крупнее и содержание крупных частиц выше, чем в местах пережимов этого же слоя.

Породы выбросоопасных слоев в пределах раздувов и особенно в их центре характеризуются большим содержанием кварца в результате замещения им других минералов и цемента. В таких местах, как правило, происходят выбросы породы исключительно большой интенсивности. В местах пережимов выбросоопасного слоя кварц и полевые шпаты замещены карбонатными минералами. Породы выбросоопасных слоев в местах пережимов крупнозернистые, а в местах раздувов мелкозернистые. На крыльях раздувов выбросоопасных слоев и прилегающих к ним вмещающих слоев отмечаются процессы карбонизации и серицитизации пород.

В местах пережимов выбросоопасных слоев пористость песчаника составляет 4—5%, и местах раздувов 6,5—7,5%. Пористость пород, прилегающих к раздувам выбросоопасных слоев, меньшая, чем пород, прилегающих к пережимам. При спокойном залегании песчаников по их простиранию пористость распределяется относительно равномерно и на глубине 800—1200 м равна 6—7%.

Влажность песчаника выбросоопасных слоев в среднем составляет 0,6—0,8%, тогда как влажность песчаника невыбросоопасных слоев составляет в среднем 0,5%. В некоторых выработках, где наблюдался капеж, средняя влажность песчаников равна 1,6—2%. Характерно, что в песчаниках, по которым проведен штрек, наблюдались первичные трещины и микросбросы. Это указывает на то, что слои песчаника были подвергнуты растяжению в плоскости напластования.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна