автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Прогноз мелкоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов по содержанию металлов-индикаторов

0 т На правах рукописи

Салихов Валерий Альбертович

ПРОГНОЗ МЕЖОАМПЛИТУДНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПО СОДЕРЖАНИЮч МЕТАЛЛОВ-ИНДИКАТОРОВ

Специальность 05.15.11.- "Физические процессы

горного производства"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1998

Работа выполнена в Сибирском Государсгвеннс индустриальном университете (СибГИУ)

Научный руководитель: - доктор технических наук,

профессор Казаков С.П.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук

Зыков B.C.

кандидат геолого-минералогаческих наукГуков C.B.

Ведущая организация: АО УК "Кузнецкуголь" Защита диссертации состоится " ¿У- ûoi^JcaJxÀ^ 1998 г. в 3часов назаседании диссертационного совета Д 003.57.01 при Институте угля и углехимии СО РАН по адресу: 650025, г. Кемерово, ул. Рукавишникова, 21 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института угля углехимии СО РАН

Автореферат разослан " e£tyjrjuf^ 1998 г.

Отзывы на автореферат просим отправлять по адресу: 650025, г. Кемерово, ГСП, ул. Рукавишникова, 21, Инстетуг угля и углехимии СО РАН

Ученый секретарь диссертационного совета, докг. техн. наук, профессор

Б.В. Власенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работе»!. При отработке угольных пластов в ложных горно-геологических. условиях важно обеспечение [остоверного прогноза с л а б о д и агн о ста ру е мых мелкоамшштудных ехтонических нарушений. С ними связано повышенное метановыделение горные выработки, внезапные выбросы угля и газа, а также другие игасные газо- и геодинамические процессы. Эти явления отрицательно оздействуют на безопасность проведения горных выработок и на табильность проходческих и очистных работ. По статистическим [анным ВНИМИ и ВостНИИ свыше 95 % внезапных выбросов на гольных шахтах Росс1Ш происходит в зонах тектонических нарушений, а объемы добычи снижаются здесь в 1,2-3 раза. Поэтому разработка и шедрение метода, позволяющего повысить надежность прогноза 1елкоам1шпудных нарушений, является актуальной научной задачей.

Применяемые в настоящее время методы прогноза 1елкоамплитудной тектонической нарушенности угольных пластов не юегда позволяют обеспечить необходимую достоверность и точность 1анных. В результате нарушения часто фиксируются лишь при вскрытии и юдготовке запасов к выемке или уже в . процессе очистных работ. Тоэгому требуется разработка нового метода прогноза, уточняющего и (ополняющего используемые. Для решения этой задачи необходимо 'читывать воздействие внешних факторов, влияющих на формирование гарамегтров угленосных толщ. Значительный интерес представляет [спользование связи геохимических аномалий с тектонической гарушенностыо угольных пластов. Здесь часто отмечаются зоны ювышенной минерализации, графитоподобных новообразований,

геохимические ореолы тяжелых металлов. Формирование этих учасп связано с эндогенным воздействием глубинных флюидов на проницаем участки угленосной толщи. Поэтому для разработки нового мел прогноза мелкоамплшудных разрывных, нарушений можно использсв. результаты анализа содержания в углях ряда тяжелых металл приуроченность которых к участкам тектонической нарушенно< угольных пластов позволяет трактовать их как элементы-индикаторы интенсивность их проявления в нарушенных участках может косе« свидетельствовать об условиях миграции, то есть о горно-геолошчеа ситуации. Исходя из вышеизложенного, тема диссертации, посвящеш разработке метода текущего прогноза мелкоамплитудных текгоничесь нарушений угольных пластов по содержанию в углях металл' индикаторов, является актуальной.

Исследования проведены на шахтах АОУК "Кузнецкуголь" направлениям государственной программы "Недра России", регионалы программы "Уголь Сибири", входящей в комплексную програм "Сибирь" СО РАН, и планам НИР СибГИУ.

Целью работы является повышение достоверности прош< мелкоамшштудных тектонических нарушений угольных пластов пут контроля геохимических аномалий, отличающихся повышенш содержанием некоторых тяжелых металлов.

Идея работы заключается в установлении и использован закономерностей распределения физико-геохимических аномал] образуемых рядом тяжелых металлов на участках тектоническ нарушенное™ угольных пластов, для прогнозировав мелкоамплшудных нарушений.

Задачи исследований:

- провести анализ содержания элементов-примесей в углях в зонах ел ко амплитудных тектонических нарушений угольных пластов и >ишить тяжелые металлы, являющиеся элементами-индикаторами «рывных нарушений;

- обосновать эндогенную природу физико-геохимических аномалий горно-геологических условиях и определить физико-химические

хловия и формы переноса тяжелых металлов в зоны тектонической 1рушенности угольных пластов;

- установить связь морфологических и литолопгческих параметров лсгонических нарушений и интенсивности проявления геохимических юмалий, образованных элементами-1шдикаторами;

- разработать, метод прогнозирования мелкоамплитудных жтонических нарушений угольных пластов но содержанию в углях еталлов-индикаторов;

- обосновать критерии и разработать алгоритм оценки яформативности элементов-индикаторов тектонической нарушенное™ ильных пластов;

- разработать алгоритм прогноза меякоамгшлудных жтонических нарушений угольных пластов по аномалыши содержаниям еталлов-индикаторов; -

- провести опытную проверку разрабатываемого метода прогноза эи отработке тектонически нарушенных пластов и разработать жомендации по его применению.

Методы исследований Для достижения поставленной цели :пользован комплекс методов, включающий:

- отбор проб в шахтных условиях и спектральный анага спектрографом ИСП-30 и микрофотометром МД-100 для определен! содержания элементов-примесей в углях;

- химический анализ (весовой метод) для определен! содержания в углях серы;

- минерапого-петрографический анализ для определен] состава минеральных примесей в углях; —

- математическую статистику и теорию вероятности, д разработки алгоритмов оценки информативности элементов-индикатор* и прогноза мелкоамплитудных нарушений;

- метод адаптации для корректировки интервалов опробован:

углей.

Научные положении, защищаемые автором:

- ряд тяжелых металлов ("Л, Ъх, Со и др.) концентрируется вбли разрывных нарушений, формируя положительные геохимическ аномалии, и, следовательно, последние могут служить элементам индикаторами тектонических нарушений;

- закономерности распределения тяжелых металлов в зон тектонической нарушенное™ угольных пластов, а также зависимое между изменениями содержаний в зонах тектонических нарушен элементов-индикаторов и элементов-кошшексообразователей (алюмиш кремний, магний, натрий, сера и некоторые другие), служат обосновани эндогенной природы геохимических аномалий и свидетельствуют привносе металлов под воздействие повышенных температуры давления в составе комплексных соединений (флюидов) по проницаем] зонам в горном массиве и накоплении их, при благоприятных физш химических условиях, вблизи тектонических нарушений;

- интенсивность проявления геохимических аномалий (г/т), разопашгых элементами-индикаторами (тяжелыми металлами), ходится в эмпирической зависимости от морфологических (тип и гплитуда) и литологических (проницаемость углевмещающих пород) раметров нарушения и косвенно характеризует условия миграции;

- использование показателей и реализация алгоритма оценки гформативности элементов-индикаторов тектонических нарушений ¡зволяет осуществить их ранжирование и выбрать ограниченный речень;

- ранг информативности металлов-индикаторов зависит от режима прации, гарно-геологических условий угольного района и ффологаческих параметров тектонических нарушений

- алгоритм прогноза меякоамплшудных тектонических нарушений | геохимическим аномалиям позволяет достоверно прогнозировать личие разрывных нарушений, а также выявлять ложные аномалии.

Достоверность н обоснованность научных положений, выводов и комендаций подтверждается:

- достаточной точностью применяемых для определения держания в углях элементов-примесей приборов (спектрограф ИСП-30 микрофотометр МД-100); •

- непротиворечивостью полученных результатов о составе ^химических аномалий участков тектонической нзрушенности ольных пластов геологическим представлениям о природе миграции желых металлов;

- установленным достоверным диапазоном физико-химических ловий для миграции металлоорганических соединений в горном ьссиве и накоплении вблизи нарушений;

- необходимым объемом результатов шахтных и аналитическ исследований, проведенных по тектонически нарушенным учасгк, пластов 78 н.п. - шахты "Нагорная" и 6 - шахты "Аларда" (более 1 проб);

- достаточной для практики сходимостью результат статистической обработки шахтных исследований и физико-химическс анализа дня прогноза иелкоамплитудных тектонических нарушен (достоверность > 0,9).

Научная повшиа работы заключается:

- во впервые установленном ряде тяжелых металлов (Тл, Zr, ( Се, У), образующих геохимические аномалии в зонах текгоническ нарушенное™ угольных пластов и, вследствие этого, являющими элементами-индикаторами разрывных нарушений;

- в обосновании эндогенной природы геохимических аномалш в теоретическом определении физико-химических условий и фо переноса тяжелых металлов в тектонически нарушенные участ угольных пластов.

- в установлении ранее неизвестной эмпирической зависимое между морфологическими, литологическими параметрами нарушения интенсивностью проявления геохимических аномалий (г/т), образуем1 элементами-индикаторами разрывных нарушений;

- в разработке принципиально нового метода прогнозирован мелкоамплитудных тектонических нарушений по аномально содержанию в углях металлов-индикаторов;

- в обосновании критериев и разработке специальнс алгоритма оценки информативности элементов-индикатор тектонической иарушенности угольных пластов;

- во впервые разработанном алгоритме . _ для прогноза коамгаппудных тектонических нарушений угольных пластов по чальньш содержаниям элементов-индикаторов.

Лнппыя вклад автора состоит:

- в выявлении ряда тяжелых металлов (Тт, Ъх, Со, ве, У), пощихся элементами-индикаторами разрывных нарушений угольных стов;

- в обосновании эндогенной природы геохимических аномалий и пределешш физико-химических условий и форм переноса тяжелых аллов в зоны тектонических нарушений угольных пластов;

- в установлении эмпирической зависимости между Дологическими, литологическими параметрами нарушения и енсивяосгью проявления геохимических аномалий (г/т), азованных элементами индикаторами;

- в разработке метода прогнозирования мелкоамплитудных тонических нарушений по аномальному содержанию в углях металлов-[икаторов;

- в обосновании критериев и разработке алгоритма оценки юрмативности элементов-индикаторов тектонической нарушенности льных пластов; •

- в разработке алгоритма прогноза мелкоамплшудных тонических нарушений угольных пластов по аномальным содержаниям •аллов-индикаторов;

- в разработке рекомендаций по эффективному применении) ода прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений на льных шахтах.

Практическое значение работы заключается в том, 1 результаты выполненных исследований позволяют:

- прогнозировать мелкоамплитудные тектонические нарушег угольных пластов, а также их морфологические и литологичеа параметры, на этапах проходческих и очистных работ;

- определять пространственные координаты тектоничеа нарушений при проектировании и отработке соседних лав;

- использовать полученные результаты для повыше! безопасности и технико-экономических показателей угледобычи,

- уточнять содержание в углях химических элемент являющимися полезными или вредными примесями.

Реализация работы Результаты работы приняты к использован АОУК "Кузнецкуголь" для прогноза мелкоамплитудных тектоничеа нарушений в Байдасвском и Кондомском угольных районов К Кузбасса, а также применяются при курсовом и дипломе проектировании студентов кафедр РПМ и геологии и геодезии в СибГИ

Апробация работы. Основные положения диссертации результаты исследований докладывались на первом Международа симпозиуме "Молодежь и проблемы геологии" 9-14 декабря 1996 г. Томск), четвертой Международной научно-практической конфереш. "Перспективы развития горнодобывающей промышленности" 14-15 I 1997 г. (г. Новокузнецк), второй Международной конферент "Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождет полезных ископаемых" 11-12 ноября 1997 г. (г.Новокузнеь Международной конференции "Проблемы геологии и географии Сиби{ 1-4 апреля 1998 г. (г. Томск), объединенном научно-методическ семинаре кафедр РПМ и геологии и геодезии СибГИУ 3 сентября 1998 I

Публнкацнн. По теме диссертации опубликовано 7 печатных

бот.

Обьем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, ключения, изложенных на 150 страницах машинописного текста, держит 8 таблиц, 46 рисунков, список литературы из 84 наименований,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Опасные газо- и геомеханические процессы, такие как: вышенное метановыделение в горные выработки, выбросы угля и газа, гзалные обрушения кровли пласта, пучение почвы, во многом связаны с гами, которые приурочены к тектонически нарушенным участкам ictob и происходят при потере равновесия в системе уголь - газ -юла, при ведении подготовительных и очистных работ, лределение газоносности закономерно и обусловлено ювременным влиянием различных геологических факторов. Это пень метаморфизма и вещественный состав углей, литологический тав углевмещающих пород, гидрогеологические условия торождения, тектоническое строение месторождения и некоторые гае. Из всех факторов, оказывающих влияние на газоносность 1ьных пластов и, следовательно, на газообильность горных выработок ¡ыбросоопасность углей, основное значение имеет тектоническая ^ценность угольных пластов. Воздействие других факторов находится гределенной зависимости от тектонического строения месторождения и затушевываются тектоническим фактором.

Тектонические нарушения наиболее характерны для угольных ейнов геосинклинального и переходного типов и мало

распространены в платформенных бассейнах. Нарушения с амплитуд смещения от 1 до 10 метров объединяются в группу мелкоамшшгудш Они труднопрогнозируемы и приводят к резкому и неожиданно осложнению условий отработки угольного пласта, так как практически вскрываются в процессе геолого-разведочных работ. Проп мелкоамплетудных нарушений наиболее актуален при эксплуатациовя работах. В связи с тем, что мелкоамплитудные нарушения наибо широко распространены в пределах выемочного участка и .ча фиксируются лишь при очистных работах, они фактически являю основным осложняющим компонентом горно-геологических условий, ] подземной разработке угольных пластов.

К мелкоамплитудным нарушениям часто приуроч< внезапные выбросы угля и газа, где они имеют зональный и пот вероятностный характер. Свыше 95% выбросов на угольных ша> России происходит в зонах тектонических нарушений. В то же вр более половины разрывных нарушений не газоносны. Это мо объяснятся двояким (дренирующим или экранирующим) воздейств дизъюшсшвоб на газоносность угольных пластов и приуроченное выбросоопасных углей к тектонически напряженным зо. расположенным вдоль простирания -нарушений.

С тектоническими нарушениями связана также повыше] трещиноватость горного массива и, как следствие, повыше] газовыделение в горные выработки. Наиболее досгове классификация нарушений по метанопроявлениям возможна, учап большое число параметров, с применением многомерных математиче методов.

Таким образом, проблема повышения точности прогноза инсоамплшудных тектонических нарушении угольных пластов при ючодке и очистной выемке в сложных горно-геологических условиях ляется актуальной, особенно для таких, сложных в тектоническом ношении, угольных бассейнов - как Кузбасс.

Проблеме прогноза тектонических нарушений угольных пластов »священны работы многих исследователей: М.В. Гзовского, М.А. змекова, К.А. Ефремова, В.М. Макеева, В.И. Макарова, В.М. шшченко, И.Т. Козельского, А.И. Очеретенко, Б.В. Смирнова, А.Н. [абарова и других авторов. В настоящее время применяются в :новном графоаналитические, вероятностно-статистические, офизические и текгонофизические методы прогноза мелкоамплитудной ктонической нарушешгостл. Как правило, они применяются »мплексно, так как не один из них не является доминирующим, этользуемые методы прогноза не всегда мотуг обеспечить необходимую »стоверность данных, что связано с большим количеством параметров, мяющих на формирование нарушения, с трудоемкостью выполнения юсовых замеров элементов тектоники, а также с некоторыми раничениями возможностей самих методов. Для более достоверного югноза необходима разработка принципиально нового метода, «голняющего и уточняющего применяемые и, по возможности бавленного от отмеченных недостатков.

В этой обстановке предлагается исследование геохимических юмалий на участках тектонических нарушений угольных пластов с угью выявления их связи с локализацией дизъюнктивов. В настоящее >емя установлено, что природные системы развиваются под ^действием ювенильных флюидных потоков, являющихся по

отношению к ним как бы внешней средой и обеспечивают привнос-вы» некоторых химических компонентов. Этой проблеме посвящены работ П.Ф. Иванкина, А.И. Кравцова, В.Р. Клер, А. А. Маракушева, Н.1 Назаренко, А.Е. Пережилова, Э.М. Паха и других исследователей

Ископаемый уголь традиционно рассматривался только как проду последовательного распада захороненной в осадках растительной ткш при воздействии на них процессов катагенеза и метаморфизма. П] использовании различных методов прогноза тектонических нарушений, также связанных с этими нарушениями опасных газо- и геодинамичесю явлений, уделялось мало внимание процессам, связанным с глубин» дегазацией недр, поставляющей потоки флюидов различного состава различной степени восстановленности по проницаемым зонам тектонически нарушенные участки пластов.

Учитывая эндогенное воздействие можно сделать вывод о том, ч продуктами собственно катагенетических преобразований торфяно субстрата являются начальные части ряда углефикации (угли от бурых , длиннопламенных включительно). Формирование основной массы угл (после длиннопламенных и отчасти газовых) происходило, в услови повышенных температуры (до 200-300° С) и давления, под воздействи< на катагенетически преобразованную органическую мае дополнительных внешних факторов - как геодинамических, связанных активизацией глубинных разломов и неоднородным смятием толщ, ч привело к созданию разнообразных зон проницаемости, так термогеохимических, обусловленных вторжением по этим зонам угленосные толщи глубинных водород-углеводородных, сернистых других флюидов. Уголь (как высокопористый сорбент) улавлив движущийся тепломассопоток, поглощая компоненты флюидов. П

ом, эндогенное воздействие могло быть неоднократным и длительным, -о связано с повторяющимися периодами тектонической активизации.

Для такой динамической обстановки характерны ¡рекристаллизация и метасоматические преобразования углевмещающих >род и углей под действием паро-, угле-, кисло-, водно-, метановых и >угих углеводородных флюидов. Геохимически это выражается в 'ложение в углях эндогенного углерода, пирита и некоторых тяжелых гталлов. Осаждение твердого углерода могло происходить в этом случае ) следующим реакциям:

С„Н^2 -> пС + (п + 1)Н2;

2СО -> С02 + С; (1)

СО + Н2 -> С + н2о. одобные процессы наиболее проявлены в угольных бассейнах осинклинального типа, имеющих сложное тектоническое строите -ких как Кузбасс.

Сходные процессы характерны для черносланцевых рригенных голщ, во многом сформировавшихся под воздействием щород-углеводородных флюидов при повышенных температуре (более 10° С) и давлении. Здесь наблюдается повышенное содержание которых тяжелых металлов (Си, И, Zn, Н§, Сг, Мо, N1 и некоторых >угих), относящихся к группе переходных. У них не заполнен внешний >дуровень, что позволяет им легко образовывать комплексные единения с углеводородами. В производственных технологиях ложение графита (твердого углерода) и некоторых тяжелых металлов Со, Ре, Сг) происходит на алюмосиликатных катализаторах, в зонах звития микродислокаций и трещин, при относительном понижении начально высоких температуры (около 600° С) и давления.

Вполне вероятно, что в тектонически нарушенных участк угольных пластов, подвергшихся эндогенному воздействию, п] благоприятных физико-химических условиях также возможт повышенные (аномальные) содержания подобных тяжелых металле которые можно использовать как элементы-индикаторы тектоническ нарушений. Причем, учитывая более локальный по масштабу контрастный по составу характер флюидизации в угленосной толп здесь можно ожидать более наглядно (сильно) проявленные аномалии.

Согласно проведенному автором теоретическому анализу, миграц] тяжелых металлов в зоны тектонических нарушений угольных пласт наиболее вероятна в составе щелочных цианидов (типа КСЫ или ЫаО а также в виде, таосульфатных (типа 8г[Со($Оз)2]) или гидросульфидж (типа 8г[Си(Н5)4]) соединений.

Для разработки методики прогнозирования мелкоамплитудш тектонических нарушений угольных пластов предполагается компле шахтных и аналитических исследований включающих: подготов исходных данных, выделение обучающего и прогнозного массиве выявление спектральным анализом элементов-тшдлкатор тектонических нарушений и разграничение геологически однородщ совокупностей (по Принципу: есть нарушение или нет нарушения).

Для реализации подобного подхода обоснован статистичесю метод и решающее правило, позволяющие достоверно прогнозирова разрывные нарушения. Информативность элементов-индикаторов оцене по значимости различия их средних значений (г-критерий) и диспера (Р-критерий) (рис. 1). Значение Z-кpитepия определяется по формуле:

г а -^г > V

^н + ¿>0

1с. 1. Алгоритм оценки информативности элементов-индикаторов кгонических нарушений угольных пластов

где хн и Хо - среднее содержание каждого из элементов-индикаторов I зоне нарушения и в спокойной зоне, а лн и По - число замеров в зоне нарушения и в спокойной зоне. Уровень значимости этого критерии находится по формуле:

где Ф0 - гауссовский интеграл ошибок. Значение Р-критерия определяете« на основе трех величин Ш) = пн - 1, т2 = а0 - 1 и Г - бн' бо- При этоя считается, что величина Г имеет Р-распределение с (шх, ш2) степенями свободы. Значение а2 вычисляется по соответствующим таблицам. Е качестве решающего критерия выбирается тот, который имеет наименьший уровень значимости оц.

Проведенные шахтные и аналитические исследования позволяют предложить следующий порядок прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений по аномальным содержаниям элементов-индикаторов (х» > х ). Для участков с аномальным содержанием элементов-индикаторов определяется их среднее значение ( хц). Затем для каждого элемента-индикатора определяется вероятность повышенного проявления (Р;) по формуле:

где Р - вероятность проявления элемента-индикатора в конкретном аномальном участке. При этом считается, что величина Р распределена по нормальному закону N (0; 1). Значение Р, находят по соответствующим

определением суммарной вероятности (2 Р,) наиболее информативных

о,= 1-2Ф0(Й),

(3)

(4)

таблицам, исходя их того, что Р = 0,5 ± у. При том, что: у = | *я-„ .

V О )

Достоверность геохимических аномалий подтверждается

лементов-индикаторов. При £ Р; < 0,7, анализируемый участок просится к "ложной аномалии", а при 2 Р, > 0,7 является разрывным [ару; пением.

Согласно разработанному алгоритму схема текущего прогноза •гелкоамплитудных нарушений на выемочном участке выглядит :ледующим образом (рис. 2). Опробование проводится по параллельным годготовительным выработкам через интервал, определенный по ¡езультатам исследования обучающей выработки, перед проведением

Г _ /

»чистных работ. В участках интенсивной нарушенности интервал щробования может быть уменьшен. Содержания металлов-индикаторов (ыносятся на графики. Тектонические нарушения оконтуриваются но 1аличию истиштых (заверенных аномалий). Результаты прогноза могут зыть также использованы ¡три отработке соседних лав.

Предварительные исследования по реализации

разрабатываемого метода прогноза проведены согласно вышеизложенной методики на шахтах Нагорная и Ачарда (Южный Кузбасс). По поведению ! зонах тектонической нарушенности угольных пластов гроанализированные тяжелые металлы можно условно разбить на 4 группы.

Металлы первой группы (У, Со, 'П, Ъх, Се) формируют положительные аномалии в интервалах 0 - 10 м от нарушения (рис. 3, 4). 1ричем содержания У, Со и Се в экранируемом крыле нарушения заметно шже, чем в проницаемом.' Все это позволяет отнести эти металлы к шементам-индикатсрам тектонической нарушенности угольных пластов.

Элементы второй группы (¿а и Бг) образуют в целом отрицательные шомалии вблизи разрывных нарушений, что может свидетельствовать об тх высоком содержании в исходных углях и относительно

Рис. 2. Схема качественной связи тектонических нарушений I геохимических аномалий угольных пластов на выемочном участке. 1 подготовительные выработки; 2 - выработанное пространство; 3 очистной забой; 4 - тектонические нарушения; 5 - интервал отбора проб 6,7 - графики изменения содержания элементов-индикаторов

Расстояние до «вдтеииж, м

Рнс.З. Содержание Тг, 7х в углях пл. б, лава 6-1-9 ш. Аларда. Нарушение 1

Расстояние до н&рушевия, м

Рис.4. Содержание Т1, & в углях пл. 6, лава 6-1-9 ш. Аларда. Нарушите 2

незначительным поступлением в составе флюидных соединений.

Элементы третьей группы (Си, РЬ, Мц, Мо и N0 формируют р; положительных аномалий в разных участках угольного пласта Э1 позволяет говорить о том, что эти металлы могли присутствовать и исходных углях и в составе флюидных соединений. Вероятностны характер их распределения не позволяет использовать их в качесп элементов-индикаторов.

Металлы образующие четвертую группу (Ag, Сг) присутствуют относительно выдержанных концентрациях на всем протяженл угольного пласта, что может свидетельствовать об их незначительно! поступлении извне. Они также не могут быть использованы в качеств индикаторов тектонических нарушений.

Кроме того, отмечается определенная зависимость межд; изменением содержаний эдементов-комгсгексообразователей - Ха. Мд 81, А1 и элементов-индикаторов тектонической нарушенности. Эгсп факт может служить подтверждением совместного поступления этю химических элементов в составе флюидов в тектонически нарушенные участки угольных пластов. Результаты химического анализа серы показали, что ее содержание значительно выше в проницаемом крыле дизъюнктива, чем в экранируемом. Это обстоятельство может являться подтверждением привноса именно сернистых флюидов.

Необходимо также отметать, что в зоне нарушения, ограниченного более проницаемыми углевмещающими породами (песчаниками и милонитами) положительные аномалии элементов-индикаторов смещены на 5 - 10 м в сторону проницаемого крыла дизъюнктива (ш. Нагорная).

Таким образом, полученные результаты служат подтверждением гипотезы о привносе глубинных эндогенных флюидов в

зоны тектонических нарушений угольных пластоз, а выявленные элементы-индикаторы разрывных нарушений могут быть использованы для их прогноза.

Опытные испытания разрабатываемого метода прогноза проведены по лаве 6-1-9 пласту 6 шахты Аларда (Рис. 3, 4). Прогнозные работы проведены по двум нарушениям (взбросам), являющимся по отношению друг к другу одновременно и обучающими и прогнозными выборками (Табл.). В качестве решающего но уровню значимости выбран, согласно формул (2) и (3), Р-кригерий. По информативности элементы-индикаторы ранжированы в следующем порядке: Се > У 7л И —> Со.

Таблина

Содержания элементов-индикаторов по пласту 6 в тектонически нарушенных (х„, о„) и спокойных (Хо, 50) зонах (ш. Аларда)

Нарушение Мегалл х„ 5„ Хо 50

1 взброс И 320 180 280 165

■II- Ъх 178 105 180 85

-II- ве 0,13 0,14 0,08 ' ч-о о"

-II- У 0,26 ОД ОД -

Со 0,19 0.11 ОД 0,12

2 взброс "Л 255 165 200 177

-II- Ъх 155 121 95 92

-II- Ъъ 0,15 0.15 0,07 0,008

У 0,19 0,09 0.23 0,09

-II- Со 0,11 0,07 од 0,09

Проведенный, в соответствии с разработанным алгоритмом (рис. 5), прогноз дал следующие результаты. Вблизи каждого нарушения выявлено два участка с аномальным содержанием элементов-индикаторов (рис. 3, 4). Значение £ Р} составило в районе первого нарушения соответственно 0,74 и 0,34, а в районе второго нарушения 0,87 и 0,51. То есть, исходя из принятого решающего правила (Е К > 0,7) в нарушениях 1 и 2 имеем в первом случае нарушение, а во втором "ложную аномалию". Поскольку анализируемые выборки одновременно и обучающие и прогнозные можно уверенно интерпретировать полученные результаты. Аномальные участки с повышенными значениями суммарной вероятности являются истинными нарушениями, а аномальные участки с пониженными значениями суммарной вероятности образовались в результате вторичного переотложения химических элементов. Аномалии здесь менее интенсивные и более расплывчаты.

Таким образом, проведенные на основании разработанной методики опытно-методические испытания позволяют сделать вывод об эффективности предлагаемого метода прогноза мелкоамплитудной тектонической нарушенности угольных пластов. Сходимость результатов по обоим выборкам служит лучшим критерием достоверности предлагаемого метода

Для эффективного прогнозирования нарушений рекомендуется проведение опробования по параллельным выработкам, с цельте прослеживания направления нарушений. Интервал опробования определяется исходя из требований соответствующих инструкций. Каждая аномалия, образуемая металлами-индикаторами, должна быть подсечена как минимум в двух точках. В местах интенсивного развития тектонической нарушенности, дяя более точного определения

Опробование прогнозного участка через определенный интервал

Определение содержания в углях наиболее информативных элементов-индшсаторов тектонической нарушенности угольных пластов спектральным полуколичественным анализом

ис. 5. Алгоритм прогноза медкоамплшудных тектонических нарушений гольных пластов по аномальным содержаниям элементов-индикаторов

локализации конкретного нарушения, интервал опробования может быт] уменьшен.

Ранг металла-индикатора, учитывая его зависимость от режим, миграции, горно-геологических условий угольного района I морфологических параметров нарушения, должен определяться длз каждого прогнозируемого участка отдельно. Так для пласта 6 ш Аларда информативность Тг по Б-критерию находится, исходя и; формул(2) и (3), в диапазоне 0,7-0,8, а для ш. Нагорная - 0,07-0,08. .

Применение данного метода позволяет повысит безопасносп проведения очистных работ, стабилизировать их ритмичность I одновременно полнее оценить содержание в углях целесообразных длз извлечения (Сс, Ag, и, Мо), а также экологически вредных (Н», Мп, № Сг, V) элементов-примесей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научной квалификационной работай, в которой содержится решение задачи прогнозирования

мелкоамплитудных тектонических нарушении угольных пластов по содержанию в углях металлов-индикаторов, имеющей существенное значение для повышения безопасности и эффективности очистных и подготовительных работ в угольных шахтах.

Основные научные выводы и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Ряд тяжелых металлов (германий, иттрий, кобальт, титан, цирконий и некоторые другие), относящиеся к группе переходных, формируют положительные геохимические аномалии на участках

жтонической нарушенное™ угольных пластов в 2-3 и более раз ревышаюшие средние содержания, что позволяет использовать эти ета;тлы как элементы-индикаторы мелкоамплитудных нарушений. Например соотношение средних и аномальных содержаний в углях егаллов-индикаторов по пл. б ш. Аларда соответственно составляет: Ое -,1 и 0,5; У, Со - ОД и 0,3; Т1 - 200 и 500; 2г - 100 и 300.

2. Привнос тяжелых металлов в зоны текгоничесюк нарушений гольных пластов происходил в условиях повышенных температуры зол ее 500° С) и давления и сопровождался отложением эндогенного глерода. Металлы-индикаторы поступали в составе водород-глеводородных, сернистых и других флюидов по глубинным разломам в роницаемые участки горного массива и осаждались вблизи екгонических нарушений при относительном понижении температуры до 200-300° С) и давления. Повышенные содержания и особенности определения вблизи нарушений элементов комплексообразовахелей О^а, Лg, АЗ, 5) а также зависимость изменения их содержания от изменений удержаний элементов-индикаторов, подтверждают эндогенную природу еохимических аномалий. Привнос осуществлялся в основном в форме цепочных цианидов (типа КСК или NaCN), а также в виде тиосульфатных 8г[Со(803)2]) или гидросульфидных (8г[Си(Н8)4]) соединений.

3. Интенсивность проявления геохимических аномалий (г/т), »бразованных металлами-индикаторами зависит от морфологических и штологаческих параметров нарушения. Бели дизъюнкгивы ограничены фоницаемыми углевмещающими породами (песчаниками, милонитами), го аномалии смещены на 5-10 м в сторону проницаемого крыла трушения.

4. Метод прогнозирования мешкоамплитудных тектонических нарушений, основанный на анализе динамики содержания металлов-индикаторов по пластам, позволяет достоверно определять пространственные координаты нарушений, а также косвенно характеризовать их морфологические (взброс, сброс) и литологические (степень проницаемости) параметры. Прогноз нарушений достоверно осуществляется по величине суммарной вероятности (2 РО проявления элементов-индикаторов в аномальных участках. При £ Р; >. 0,7 прогнозируемый участок является нарушением, а при 2 Р] < 0,7 "ложной аномалией".

5. Оценку и ранжирование элементов-индикаторов по информативности (ранжирование металлов-индикаторов для пл. б, ш. Аларда - ве -> У ->■ Ъ\ Т1 Со) эффективнее производить по значимости различия их дисперсий (Р-критерию), чем по значимости различия их средних значений (2-критерию). Первый критерий на порядок эффективнее второго.

6. Ранг информативности металлов-индикаторов изменяется в зависимости от режима миграции, горно-геологических условий угольного района и морфологических параметров нарушения. Вследствие чего информативность одного и того же металла-индикатора может отличаться в 2-3 раза и даже на порядок. Так для ш. Аларда информативность Т{ по Р-критерию находится в диапазоне 0,7-0,8, а для ш. Нагорная - 0,07 - 0,08.

7. Исходя из условий подсечения аномалий минимум в двух точках, а также из того, что величина выявленных аномалий составляет 15-25 м интервал опробования прогнозного участка должен быть не более 10 м. Для уточнения места локализации конкретного нарушения интервал

олжен быть уменьшен. Для уточнения направления развития нарушения еобходнмо провод1Ггъ опробование по параллельным подготовительным ыработкам.

8. Использование разработанного метода прогноза

1еякоамплитудных нарушений позволяет повысить безопасность и табильносгь проходческих и очистных работ за счет достоверного бнаружения тектонических, нарушений, а также более полно оценить одержание в углях целесообразных для извлечения (Се, Ад, Ът, Мо) и . кологически вредных (Нд, Мп, N1. Со, Сг, V) элементов-примесей.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Салихов В.А. Анализ закономерностей распределения азоносности угольных месторождений // Материалы пятой научно-рактической конференции по секции машиностроения и горных машин / :од ред. Л.Т. Дворникова - Новокузнецк, 1996. - С. 146-149.

2. Казаков С.П., Салихов В.А., О возможности применения метода лавных компонент^для классификации тектонических нарушений по гетанопроявлениям // Тезисы докладов первой международной онференции "Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки [есторождений полезных ископаемых". - Новокузнецк, 1996, - С. 52-54.

3. Гумиров Ш.В., Макеев С.М., Салихов В.А. Прогнозирование гелкоампяитудных тектонических нарушешш на угольных пластах по еохимическим аномалиям // Тезисы докладов первого международного импозиума "Молодежь и проблемы геологии" - Томск, 1997. - С. 104.

4. Салихов В.А. Обоснование метода прогноза гелкоамплитудной тектонической нарушенное™ угольных пластов по

геохимическим аномалиям // Тезисы докладов четвертой международной научно-практической конференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленности - Новокузнецк, 1997. - С. 72-74.

5. Оалихов В. А. Особенности распределения содержаний некоторых переходных химических элементов в зонах тектонических нарушений угольных пластов П Тезисы докладов второй международной конференции "Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых". - Новокузнецк, 1997. - С. 64-67.

6. Казаков С.П., Салихов В.А. Обоснование статистического критерия для прогноза мелкоамшипудных тектонических нарушений по аномалиям тяжелых металлов в углях И Современные технологии разработки месторождений месторождений полезных ископаемых: сб. научных работ / СибГИУ. - Новокузнецк, 1998. - С. 165-169

7. Салихов В.А. Некоторые особенности формирования геохимических аномалий в зонах тектонических нарушений угольных пластов // Материалы научной конференции "Актуальные вопросы геологии и географии Сибири", посвященной 120-летию основания Томского государственного университета". - Томск, 1998. - С. 130-131.

Сибирский государственный шщустриа^ный университет

На правах рукописи

Салихов Валерий Аяьбертович

ПРОПЮЗ МЕЖОАМПЛИТУДНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПО СОДЕРЖАНИЮ МЕТАЛЛОВ-ИНДИКАТОРОВ

Специальность 05.15.11. - "Физические процессы

горного производства"

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата тшшчейшх наук

Научный руководитель -докг. техн. наук, профессор Казаков СЛ.

Новокузнецк 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.............................................................................................................4

1. Анализ и оценка эффективности применяемых методов прогноза тектонических нарушений угольных пластов................................................12

1.1. Оценка влияния тектонической нарушенносги и других геологических факторов на проявление опасных газо- и геодинамических процессов в горных выработках...........................................................................................12

1.2. Анализ методов прогноза мелкоамплитудной тектонической нарушенносги, применяемых при отработке угольных пластов..................24

1.3. Анализ геохимических аномалий в зонах тектонической нарушенности угольных пластов..............................................................................................32

1.4. Цель и задачи исследований.....................................................................39

2. Теоретический анализ процессов миграции эндогенных (глубинных) флюидов в горном массиве..............................................................................42

2.1. Эндогенная (глубинная) флюидизация угленосных толщ......................42

2.2. Особенности формирования углеродистых терригенных толщ............53

2.3. Формы миграции тяжелых металлов в составе флюидов......................60

3. Обоснование и разработка метода прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов по оценке содержания в углях тяжелых металлов (элементов-индикаторов)................................................ 64

3.1. Методика шахтных исследований участков мелкоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов................................................64

3.2. Аналитические исследования участков разрывных нарушений............66

3.3. Разработка метода прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов по оценке содержания в углях элементов-индикаторов (тяжелых металлов)...................................................................71

алий ряда тяжелых металлов в зо:

[ластов (Южный Кузбасс).................

^логический состав, угленосность

х месторождений Кузбасса..............

зделения некоторых тяжелых метал.

угольных пластов..............................

[ы аномалий ряда тяжелых металла ольных пластов...............................!

Заключение. Литература., Приложение

141 150

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. При отработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях важно обеспечение достоверного прогноза слабодиагностируемых мелкоамплитудных тектонических нарушений. С ними связано повышенное метановыделение в горные выработки, внезапные выбросы угля и газа, а также другие опасные газо- и reo динамические процессы. Эти явления отрицательно воздействуют на безопасность проведения горных выработок и стабильность проходческих и очистных работ. По статистическим данным ВНИМИ и ВостНИИ свыше 95 % выбросов на угольных шахтах России происходит в зонах тектонических нарушений, а объемы добычи снижаются здесь в 1,2-3 раза. Поэтому разработка и внедрение метода, позволяющего повысить надежность прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений, является актуальной научной задачей.

Применяемые в настоящее время методы прогноза

мелкоамплитудной тектонической нарушенности угольных пластов не всегда позволяют обеспечить необходимую достоверность и точность данных. В результате нарушения часто фиксируются лишь при вскрытии и подготовке запасов к выемке или уже в процессе очистных работ. Поэтому требуется разработка нового метода прогноза, уточняющего и дополняющего используемые. Для решения этой задачи необходимо учитывать воздействие внешних факторов, влияющих на формирование параметров угленосных толщ. Значительный интерес представляет использование связи геохимических аномалий с тектонической нарушенностью угольных пластов. Здесь часто отмечаются зоны повышенной минерализации, графитоподобных новообразований,

геохимические ореолы тяжелых металлов. Формирование этих зон связано с эндогенным воздействием глубинных флюидов на проницаемые участки угленосной толщи. Поэтому для разработки нового метода прогноза мелкоамплитудных разрывных нарушений можно использовать результаты анализа содержания в углях ряда тяжелых металлов, приуроченность которых к зонам тектонической нарушенности угольных пластов позволяет трактовать их как элементы-индикаторы, а интенсивность их проявления в нарушенных участках может косвенно свидетельствовать об условиях миграции, то есть о горно-геологической ситуации. Исходя из вышеизложенного, тема диссертации, посвященная разработке метода текущего прогноза тектонических нарушений угольных пластов по содержанию в углях металлов-индикаторов, является актуальной.

Исследования проведены на шахтах АОУК "Кузнецкуголь", по направлениям государственной программы "Недра России", региональной программы "Уголь Сибири", входящей в комплексную программу "Сибирь" СО РАН, и планам НИР СибГИУ.

Целью работы является повышение достоверности прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов путем контроля геохимических аномалий, отличающихся повышенным содержанием некоторых тяжелых металлов.

Идея работы заключается в установлении и использовании закономерностей распределения аномалий, образуемых рядом тяжелых металлов на участках тектонической нарушенности угольных пластов, для прогнозирования мелкоамплитудных разрывных нарушений.

Задачи исследований:

- провести анализ содержания элементов-примесей в углях в зонах мелкоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов и выявить

тяжелые металлы, . являющиеся элементами-индикаторами разрывных нарушений;

. - обосновать эндогенную природу физико-геохимических аномалий в горно-геологических условиях и определить формы переноса тяжелых металлов в зоны тектонической нарушенности угольных пластов;

- установить связь морфологических и литологических параметров нарушений и интенсивности проявления геохимических аномалий, образованных элементами-индикаторами;

- разработать метод прогнозирования мелкоамплитудных тектонических нарушений пластов по содержанию в углях металлов-индикаторов;

- обосновать критерии и разработать алгоритм оценки информативности элементов-индикаторов тектонической нарушенности угольных пластов;

- разработать алгоритм прогноза мелкоамплигудных тектонических нарушений угольных пластов по аномальным содержаниям металлов-индикаторов;

- провести опытную проверку разрабатываемого метода прогноза при отработке тектонически нарушенных пластов и разработать рекомендации по его применению.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели использован комплекс методов, включающий:

- отбор проб в шахтных условиях и спектральный анализ спектрографом ИСП-30 и микрофотометром МД-100 для определения содержания элементов-примесей в углях;

- химический анализ (весовой метод) для определения содержания в углях серы;

- минералого-петрографический анализ для определения состава минеральных примесей в углях;

- математическую статистику и теорию вероятности для разработки алгоритмов оценки информативности элементов-индикаторов и прогноза мелкоамплитудных нарушений;

- метод адаптации для корректировки интервалов опробования

углей.

Научные положения, защищаемые автором:

- ряд тяжелых металлов Ш, Ъх, Со и др.) концентрируется вблизи разрывных нарушений, формируя положительные геохимические аномалии и, следовательно, могут служить элементами-индикаторами тектонических нарушении;

- закономерности распределения тяжелых металлов в зонах тектонической нарушенное™ угольных пластов, а также зависимость между изменениями содержаний в этих зонах элементов-индикаторов и элементов-комплексообразователей (алюминий, кремний, магний, натрий, сера и некоторые другие), служат обоснованием эндогенной природы геохимических аномалий и свидетельствуют о привносе металлов под воздействием повышенных температуры и давления в составе комплексных соединений (флюидов) по проницаемым зонам в горном массиве и накоплении их, при благоприятных физико-химических условиях, вблизи тектонических нарушений;

- интенсивность проявления геохимических аномалий (г/т), образованных элементами-индикаторами (тяжелыми металлами), находится в эмпирической зависимости от морфологических (тип и амплитуда) и литологических (проницаемость углевмещающих пород) параметров нарушения и косвенно характеризует условия миграции;

- использование показателей и реализация алгоритма оценки информативности элементов-индикаторов тектонических нарушений позволяет осуществить их ранжирование и выбрать ограниченный перечень;

- ранг информативности металлов-индикаторов зависит от режима миграции, горно-геологических условий угольного района и морфологических параметров тектонических нарушений.

- алгоритм прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений по геохимическим аномалиям позволяет достоверно прогнозировать наличие разрывных нарушений, а также выявлять ложные аномалии.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- достаточной точностью применяемых для определения содержания в углях элементов-примесей приборов (спектрограф ИСП-30 микрофотометр МД-100

- непротиворечивостью полученных результатов о составе геохимических аномалий участков тектонической нарушенности угольных пластов геологическим представлениям о природе миграции тяжелых металлов;

- установленным достоверным диапазоном физико-химических условий для миграции мегаллоорганических соединений в горном массиве и накоплении вблизи нарушений;

- необходимым объемом результатов шахтных и аналитических исследований, проведенных по тектонически нарушенным участкам пластов 78 н.п. - шахты "Нагорная" и б - шахты "Аларда" (более 120 проб);

- достаточной для практики сходимостью результатов статистической обработки шахтных исследований и физико-химического

анализа для прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений (достоверность > 0,9).

Научная новизна работы заключается:

- во впервые установленном ряде тяжелых металлов (Т1, 2г. Со, Ое, У), образующих геохимические аноматши в зонах тектонической нарушенности угольных пластов и, вследствие этого, являющимися элементами-индикаторами разрывных нарушений;

- в обосновании эндогенной природы геохимических аномалий и в теоретическом определении физико-химических условий и форм переноса тяжелых металлов в тектонически нарушенные участки угольных пластов.

- в установлении ранее неизвестной эмпирической зависимости между морфологическими, литологическими параметрами нарушения и интенсивностью проявления геохимических аномалий (г/т), образуемых элементами-индикаторами разрывных нарушений;

- в разработке принципиально нового метода прогнозирования мелкоамплитудных тектонических нарушений по содержанию в углях металлов-индикаторов;

- в обосновании критериев и разработке специального алгоритма оценки информативности элементов-индикаторов тектонической нарушенности угольных пластов;

- во впервые разработанном алгоритме дня прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов по аномальным содержаниям элементов-индикаторов.

Личный вклад автора состоит:

- в выявлении ряда тяжелых металлов (Тл, Ъх, Со, Ое, У), являющихся элементами-индикаторами разрывных нарушений угольных пластов;

- в обосновании эндогенной природы геохимических аномалий и в определении форм переноса тяжелых металлов в зоны тектонических нарушений угольных пластов;

- в установлении эмпирической зависимости между морфологическими, литологическими параметрами нарушения и интенсивностью проявления геохимических аномалий (г/т), образованных элементами индикаторами;

- в разработке метода прогнозирования мелкоамплитудных тектонических нарушений по содержанию в углях металлов-индикаторов;

- в обосновании критериев и разработке алгоритма оценки информативности элементов-индикаторов тектонической нарушенноети угольных пластов;

- в разработке алгоритма прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений уг ольных пластов по аномальным содержаниям металлов-индикаторов;

- в разработке рекомендаций по эффективному применению метода прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений на угольных шахтах.

Практическое значение работы заключается в том, что результаты выполненных исследований позволяют:

- прогнозировать мелкоамплитудные тектонические нарушения угольных пластов, а также их морфологические и литологические параметры, на этапах проходческих и очистных работ;

- определять пространственные координаты тектонических нарушений при проектировании и отработке соседних лав;

- использовать полученные результаты для повышения безопасности и технико-экономических показателей угледобычи;

- уточнять содержание в углях химических элементов, являющимися полезными или вредными примесями.

Реализация работы. Результаты работы приняты к использованию АОУК "Кузнецкуголь" для прогноза мелкоамплитудных тектонических нарушений в Байдаевском и Кондомском угольных районах Юга Кузбасса, а также применяются при курсовом и дипломном проектировании студентами кафедр РПМ и геологии и геодезии в СибГИУ.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на первом Международном симпозиуме "Молодежь и проблемы геологии" 9-14 декабря 1996 г. в г. Томске, четвертой Международной научно-практической конференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленности" 14-15 мая 1997 г. в г. Новокузнецке, второй Международной конференции "Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых" 11-12 ноября 1997 г. в г.Новокузнецке, Международной конференции "Проблемы геологии и географии Сибири" 1 -4 апреля 1998 г. в г. Томске, объединенном научно-методическом семинаре кафедр РПМ и геологии и геодезии СибГИУ 3 сентября 1998 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных

работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, изложенных на 150 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, 46 рисунков, список литературы из 84 наименований.

1. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЯЕМЫХ

МЕТОДОВ ПРОГНОЗА ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ

УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

1.1. Оценка влияния тектонической нарушенности и других

геологических факторов на проявление опасных газо-

и геодинамических процессов в горных выработках

Опасные газо- и геодинамические явления, такие как: повышенная метанообильность подземных горных выработок, повышенная выбросоопасность угля и газа, внезапная обрушаемость кровли, пучение почвы пласта и некоторые другие, во многом связаны с участками повышенной газоносности угольных пластов и происходят при нарушении равновесия в системе уголь - газ - порода [64].

Распределение газов в угленосных толщах характеризуется значительными качественными и количественными изменениями по простиранию, падению и вкрест простирания отложений. Колебания природной газоносности угольных пластов и вмещающих пород могут при этом происходить постепенно, а в некоторых случаях и резко, скачкообразно, что может привести к внезапным выбросам угля и газа. Все изменения газоносности являются закономерными и обусловлены одновременным влиянием различных природных геологических факторов. Основными геологическими факторами, влияющими на газоносность угленосных толщ являются [12, 72]:

а) история геологического развития угольного бассейна;

б) мощность и состав покровных отложений;

в) литология вмещающих угольные пласты пород;

г) гидрогеологические условия;

д) степень метаморфизма и вещественный состав углей;

е) стратиграфическая и относительная глубина залегания пластов;

ж) тектоническое строение месторождений.

История геологического развития угольного бассейна является основным фактором, определяющим современное распределение газов угольных месторождений, так как оно связано с двумя причинами: степенью метаморфизма угленосной толщи (генерация газов) и условиями дегазации. С положительными формами движения земной коры связана интенсивная денудация и, как следствие того, дегазации угленосной толщи. С отрицательными формами движения - перекрытие более молодыми осадками, что означает замедление или почти полное прекращение дегазации [38].

Покровные отложения в зависимости от мощности, литологического состава, фациальной выдерж