РАЗДЕЛ 2
ОБОСНОВАНИЕ ПРАВИЛ И ПРИНЦИПОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРИРОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗАЛЕГАНИЯ
ПЛАСТОВ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД
2.1. Основная рабочая гипотеза исследований
Для достижения поставленной цели и решения основных научных задач диссертации
необходимо сформулировать рабочую гипотезу (идею) исследований. В данном случае
такой гипотезой может быть упрощенная система представлений о механизме
формирования пликативной нарушенности осадочного массива Донбасса, которая
объясняет неравномерность распределения природного силового поля в нетронутом
горном массиве и зональность газодинамических и геомеханических проявлений в
выработках.
Как уже ранее отмечалось, осадконакопление угленосных отложений в Донбассе
происходило в основном на плоских горизонтальных или слабонаклонных
поверхностях. В пользу такого предположения говорит анализ изменения мощностей
основных рабочих пластов и их спутников по площади месторождения и отдельных
шахтных полей. В качестве примера можно привести пласт m3, который
разрабатывается не менее чем на десяти глубоких угольных шахтах. Его мощность
на шахте им. А.В.Абакумова составляет 1,15–1,35 м. В условиях шахты им.
А.Ф.Засядько (25 км севернее) мощность пласта увеличивается до 1,45–1,7 м.
Примерно такие же небольшие пределы изменения этого параметра отмечены на
шахтах крутого падения в г. Горловка (40 км на северо-восток от г. Донецка) и в
г. Макеевка (15 км на запад от г. Донецка). Аналогичные выводы можно сделать и
относительно изменения мощности других производительных угольных пластов: h7,
h10, k8, l1, l4, l7, n1 и т.д. Весьма выдержанными являются также многие
слагающие толщу породные слои, в частности, песчаники и маркирующие
известняки.
Если бы процесс осадконакопления происходил на неровной поверхности,
существенно отличающейся по форме от плоскости, то мощности пластов и вмещающих
пород изменялись бы более существенно. Отсюда можно сделать очень важный для
последующих рассуждений вывод: складчатость или пликативная нарушенность
угленосного массива Донбасса не была изначально характерна для массива и
сформировалась после периода осадконакопления в результате сложных и
многоэтапных колебательных движений земной коры, т.е. под действием
тектонических процессов. Следовательно, форму залегания массива можно
рассматривать как определенный вид природных деформаций или как своеобразную
«тектоническую память» массива. Как известно, во многих случаях по деформациям
можно судить о действующих напряжениях.
Рис. 2.1. Схема формирования складки под действием тектонических процессов:
а — массив в состоянии объемного гравитационного сжатия;
б — прогиб массива под действием тектонических сил Т.
На рис. 2.1. изображена упрощенная схема формирования антиклинальной складки в
горном массиве под действием горизонтального (тектонического) сжатия, которая
наиболее часто используется при объяснении явления складкообразования пород
[30, 145, 146]. Очевидно, что прогиб пачки породных слоев сопровождается
существенным перераспределением действующих них напряжений. Так как для изгиба
массива необходимы довольно значительные горизонтальные давления, которые
зачастую превышают прочностные характеристики пород, в слоях могут происходить
различные деформации, включая пластическое течение без нарушения сплошности
либо микро- и макроразрушение. Это приводит к необратимым изменениям формы
залегания массива. Следовательно, вид и интенсивность пликативной нарушенности
во многом предопределяют его напряженно-деформированное состояние. Это создает
реальную возможность «реконструкции поля тектонических сил по морфологии
складчатой толщи» [145], которое в свою очередь предопределяет уровень
проявлений горного давления в выработках при разработке.
Идея работы заключается в использовании связи природной формы залегания массива
с месторасположением зон аномального действия природного силового поля для
прогнозирования геомеханических условий отработки запасов пликативно нарушенных
пологих угольных пластов.
Объект исследований — геотектонический процесс формирования пликативной
нарушенности горного массива и его напряженного состояния.
Предмет исследований — закономерности связи природной формы залегания массива с
его напряженным состоянием и условиями ведения горных работ.
2.2. Анализ исходных данных
Для изучения пликативной нарушенности или рельефа залегания необходимы
достоверные исходные данные, отражающие расположение угольных пластов в
массиве. Такие данные могут быть получены только на основе практического опыта
ведения очистных и подготовительных работ в условиях конкретного шахтопласта.
Основным геолого-маркшейдерским документом угольной шахты является план горных
выработок по шахтопласту, который чаще называют планом горных работ. Он
представляет собой специализированную карту масштаба 1:5000 (в 1 см — 50 м), на
которой изображена подробная и точная схема горных выработок, расположение
действующих и ранее отработанных очистных забоев, их временные (годовые,
квартальные или месячные) подвигания, технологические параметры и
характеристики. Рельеф залегания разрабатываемого угольного пласта на плане
горных работ отражается в виде изогипс (горизонталей), проведенных с интервалом
глубин 50 м. На отработанных участках изогипсы не наносятся, а данные о глубине
ведения горных работ представлены в виде совокупности отметок подошвы пластовых
подготовительных выработок. Кроме этой информации на плане горных работ также
присутствуют данные о разрывных геологических нарушениях, направлениях трещин
кливажа в угле и вмещающих породах, фигурах подсчета запасов, расположении
р
- Київ+380960830922