автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.15, диссертация на тему:Закономерности локализации и критерии прогноза мелкоамплитудных дизъюнктивов угольных пластов на шахтах Восточного Донбасса

Государственный комитет РСФСР по делам науки и высшей школы

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе

Специализированный совет Д.063.30.02

На правах рукописи БЕЛОКОНЕВ Геннадий Александрович

УДК 551.243:553.94

Закономерности локализации и критерии прогноза мелкоамплитудных дизъюнктивов угольных пластов на шахтах Восточного Донбасса

Специальность 05.15.15 — «Рудничная геология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Новочеркасск 1991

Работа выполнена в Новочеркасском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте имени Серго Орджоникидзе.

Научные руководители:

— доктор технических наук, профессор

Аркадий Николаевич Медянцев;

— кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Игорь Иванович Тупикин.

Официальные оппоненты:

— доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Борис Викторович Смирнов;

— кандидат геолого-минералогических наук, старший

научный сотрудник Владимир Евгеньевич Григорьев.

Ведущее предприятие - "Гуковуголь"

Защита состоится « > 1991 г. в /^^час.

ка заседании специализированного Совета Д. 063.30.02 при Новочеркасском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте имени Серго Орджоникидзе по адресу: 346400, г. Новочеркасск Ростовской обл., ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, доцент

В. С. Баранов

; | _ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Основным! напрашснпяг.'л соцкалыго-зкоиоглл-"""ттея/го развития народного хозяйства СССР основной рос? доби-чи угля планируется получить за счет интенсификации горних работ, применения новой техники к технологии. Эффективность использования добычных механизированных комплексов в значительной степени зависит о? горно-гесдогкческпх условий разработки угольных пластов, ванным фактором которых является г.-ол-коакплитудвая тектоника.

Традиционные з практике геологоразведочных работ методы позволяют заявлять тектонические разрывы с амплитудой до 1015 м. Однако наиболее распространенными. в пределах шахтных полей являются мелкоамплитудные дизъвнктивы, которые и оказывают наиболыпее отрицательное воздействие на добычные работы. Поэтов установление критериев, контролирующих малкоамплитуд-яутэ нарушенность уголь них пластов, является важной задачей, решение которой позволит повысить надежность прогнозирования мелкой тектоники и достичь более высокого уровня детализации тектонической обстановки выемочных блоков Еахтных полей.

Цель исследования. Целью работы являлось установление критериев, контролирующих келкоамшгитудну» разрывную нарушенное?* угольных пластов на шахтах Восточного Донбасса, п разработка на этой основе методики ее локального количественного прогнозирования. . . .

Использозанкый арктический материал*п методы исследований. Фактический материал, послуяквпий основой для данной работы. был получен в-период проведения.хоздоговорных опытно-методических работ'с-Ростовской ГРЭ з' 1985-89 годах, в которых автор принимал непосредственное участие. •

Исследования базируются на стандартной горно-геологической и геологоразведочной информации более чём по 500 скважинам, пробуренным в 1950-60 годах. Для увязки п формализации разновозрастной документации автором бая изучен каченный материал по керну геологоразведочных скважин (более 1,5 тыс. аог.м), обнакенгл в очистных и подготовительных выработках ряда шахт ПО "Ростовугодь", ПО Тукозугсль*.' Кроме того использовалась информация геологических слузб шахт за весь их эксплуатационный период. Характеристика прочностных сеойств

пород выполнялась с учетом данных $ л з ик о- v.e х а ш: ч с с кх испытаний образцов, проведенных центральной лабораторией ПГО "ifereo-логия", Анализировались результаты испытаний более 150 образцов пород,

В работе использован комплекс кий метод исследований: отдельный взаимосвязи мзлду элементам:: угленосной системы изучались графоаналитическим и статистическими методами, многофакторное моделирование наруяенноети угольных пластов выполнялось матзматаяэскем методом группового учета аргументов, ре-паюшие правила и особенности диагностики локальных участков шахтных полей изучались котодамя классификации и распознавания образов.

Обработка исходных: данных выполнялась на ЗС ЗБМ в вычислительном центре КГШ.

Заттааекые палозения:

1. Маккоаттатудиая наруденность угольных пластов многофакторно взаимосвязана с литодогическам составом, строением я неоднородность» генетически. обусловленных объемных зон угле-вмешавщих отложений.

2. Кацносгь зон углевиеяаадеЯ таяла, значлко воздейстиую-щей па наруленнссть угагьнсго, пласта, определяется соотношением аоаяости, яространстзайнога расположения а врочнсстщаа хз-рактергстиками слагающих: ее слоев пород.

3. Локальные закономерности прсясленяя келкоааялитудной разрывной угольной тектоника Восточного Донбасса, в однородных структурно-тектонических условиях, обусловлены литслоги-ческой неоднородностью углзноенше отложена?.,

. 4. Методика прогнозярозакая ме^хозкокатудной разрывной карушанпоста угольных плас.таэ та г.оудде-кеу лктолого-прочкос?--пих характеристик вме^акае'Я толст порюд.

Научная новизна.. I. разработана ре-аглг/л дразяяа аыделе-.кая границ тектоначеска однородна зон углег^есаетк? ::лоае-Н22, простракствзнко-|актор^о. характзрлстакх которых служат исходным иатериалом систеглы моделирования мздкоама-жудкой разривной угольной тектоника.»

2. Разработан комплекс кодач.ествеаних характерце?гг zz-тазого-прочносткнх особенностей. усдэвшгазксеЗ: тодза.

3. Выявлена в количественно- оонаака взаимосвязь. паоамзт-роэ мазках разрывов угольных пластов с да^одого-прочксстныЕД

характеристиками состава, латеральной изменчивости и вертикальной неоднородности углевмезаицсй толги пород.

4. Предложены дополнительные критерии, контролируетие молкоанплитуднуа наруленность угольных пластоз в отложениях Восточного ДонЗзеса.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается;

1. Поло-итсльными рзоультатами апробации методики б производственных объединениях "Ростозуголь" к "Гуксзугслъ".

2. Контрольными прогнозными построениями, выполнявшейся на отработанны;: участках сахтнкх пелей.

3. Объективностью метода многомерного i-оделированкя, алгоритм которого предусматривает использование части фактических данных з качестве контрольной выборки.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- разработана методика, позволяющая осуществлять локальное количественное прогнозирование мелкоамплитудной разрывной тектоники угольных пластов по данным геологоразведочных й горных работ;

- полечены математические модели каруиенности п построен прогнозные карты мелкоамплитудной тектоники изученных аахтных полей.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при выполнении хоздоговорных работ с Ростовской ГРЭ по темам: "Опытно-методические работы по использованию современных математических методов и ЭВМ для прогнозирования морфологии и нарупенности угольных пластов на примере Шахт Восточ- .' иого Донбасса" и "Опытно-методические работы по использовании современных математических методов и ЭВ?.' для прогнозирования , качества углей, устойчивости я-обруюаемостл вмещавших пород на шахтах Восточного Донбасса". Прогнозные карты тектонической нарупенности внедрены на шахтах ПО "Ростозуголь" и "Гунов-, уголь". ■ ' -

Апробация глботы. Основные положения работы докладывались на региональном семинаре "Применение математических методов к ЭВМ в геологии" (Новочеркасск. 1387) t penioiia.ta.noM со-венаивк ''Метода я результаты прогнозирования мелксамплитудпых яарущез Донбассе. Днепровско-Донецко» впадине и других регионах" (Львов, 1388), 5 Областной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Ростов-на-Дону, 1988), Н"ГС Главного упра&чення геслого-маркше;1дерских работ Минуглепрома

СССР (Тула, 1968), научно-технической конференции "Геология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири" (Иркутск, 1933), IX Всесоюзном геологическом угольном совещании (Ростов-на-Дону, -1991), на кафедре МДиГ НГЩ (Новочеркасск, 1930).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы б 5 печатных работах.

Ооъем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пести глав и заключения, изложенных ка I64 страницах машинописного текста и сопровождается 14 рисунка;-»!, 20 таблицами и списком литературы из 153 наименований.

Диссертация выполнена б Отраслевой научно-исследовательской лаборатории Минуглепрома СССР при Новочеркасском политехническом институте под руководством д.т.н., профессора Медян-цева А.Н. и к»г.-м.н., старшего научного сотрудника Тупикинч И.К., которым автор выражает сердечную благодарность, В процессе написания райоты постоянную помощь автору сказывали сотрудники кафедры Маркцейдерского дела и геодезии Ш'А, которым автор выражает сбой искреннюю признательность.

СОДЕРНАШ РАБОТЫ

Глава I. Аналитический обзор методов изучения и прогнозирования наруаенности угольных-пластов, задачи исследований.

• Изучением структурно-тектонических форм угольных месторождений занимались В.А.Вукринский, ¿.¿.Григорьев, П.С.Гарбзр, Ю.Н.дупак, В.й.Дскненко,- Й.Я.2йнгель, А.С.Забяодкн, Ю.А.Косыгин. Г.А.Лвбич; Ю.Н.Нагорный, Б.Н.Нагорный, А.И.Осецкий, /I.A. Очерегенко, B.C.Попов, Л.Б.Лосудиавскип, й.Н.Погребнов. Б.13. Смирнов, ¿.¿.Терентьев, В.^.Т^ердохлебов,- И.Н.Ушаков, В.В.Хмелев к др. Исследования позволили выявить, ряд особенностей и закономерностей развития дизъгнктивов, которые нашли о задание s соответствующих методиках прогнозирования разрывов.

3 основе- ряда методик'лекит установленный факт, что все рг.эркзные формы сопровождается изменением физико-механических, структурно-текстурнах, технологических и других признакоэ уг-лс-гмй:.ясигго комплекса (В.А.Букркиский. S.¿.Григорьев. И.С.

p£>s?. ií.H.Zynax, Г.А.ЛеСич, Ю.Н.Нагорккй, З.Н.НагорныЯ,. ÍÍ.A. Счйр-^тййкв, ¿.Н.йриходько, М.З.Рац.к др.) Однако использова-

ние в локальном прогнозировании установленных авторами закономерностей ограничено, поскольку для нелкоаиплитудних разрывов мощность зон измененных пород во многом определяется конкретной геологической обстановкой и зачастую не превышает амплитуду нарушения.

Ряд исследователей отмечает структурный и тектонический контроль мелкоамплитудных разрывов (В.В.Григорьев, Ю.Л.Косыгин, А.И.Осецкий, А.Ь.Посудиевский, Ю.Н.Приходько и др.). Выявленные ими закономерности позволяет оценивать насыщенность мелкими нарушениями зен влияния средне-крупноамплитудкьх разрывов, замков, крыльев складок и других характерных участков структур. Однако их таксонометрические Параметры таковы, что локальнее прогнозирование мелкоамплитудной тектоники на основе выявленных закономерностей затруднительно или не представляется возможным. -

В ряде методик прогнозирования используется диалогический контроль мелких разрывов, то есть учитывается их приуроченность к зонам с определенным диалогическим составом и строением'Вмещающей толщи пород. Теоретической основой такого подхода возможно считать учение о генетической (или парагене-тической) взаимосвязи элементов циклов (Й.А.Жемчукников), ри-тмое (Г.д.Иванов), фаз (а.Г.Кобилев) угленосных формаций. Развитие этого учения привело к значительной фациалькой дифференциации угленосных отложений (до 30 типоиорфных разностей пород, более 40 литогенетических их типов и т.д.). В тоже время, в угольной тектонике одной из наиболее важных характеристик углевмещасщих пород является их прочность (на.скатие, растяжение и др.).'Поэтому, на начальных этапах исследований' ли-тологичесхого контроля мелкой нарушенности пластов угля целесообразно ограничиться комплексом литотипов .пород существенно различных именно по прочностным параметрам, а не по их фаци-альной принадлежности.

Анализ, выявленных рядом исследователей (В.И.Ващенко, Ю.Б.Казаков, И.Н.Приходько, В.В.Шмелев и др.) отдельных закономерностей в области диалогического контроля мелкоаиплитуд-нои наруноннссти показал, что зональность ее развития определяется составом и строением близлежащей змещавщей толщи пород. Так Шмелевым В.5. ',.1934) установлено, что зоны локализации мелких разрывов приурочены к участки/, шахтных полей с мощное- ■

тьв пзсчанах и глинистых литстипов пород, в той или иной мере отличных от ненарушенных зон угленосных отлскений. Го есть,,по сути, автором рассматривается такой фактор тектонических процессов как прочность среди. Ь тоае время, г.с мнеки*. й.Ь.Гзое-ского, Б.С.Попова и др. мелкие разрыва яадактсн результатом разрядки ьнутрислойаых капрягекай, которые ъъ^алжи? вследствие взаимодействия литологически я,- гоотл-эгстз&нао, прсчностно неоднородной среды и регионального пуля игярлжъиих. Лерспехтиз-нкн, поэтому, представляется яселедс^ия^ длаияссьс»^ параметров мелких разрывов с характеристиками лктолого-ьрочностной неоднородности среды с целъь выявления дополнительных, контролирующих наруиенность угольных пластов критериев.

Исследования .чедкеамплктудно;: тектоники как элемента единой прародаой угленосной системы показали, что каруценность пластов угля кногссактоояо взаимосвязана с .цитологическим:' характеристиками вмеаасдих г.ород.. Тескога отдельных взаимосвязей мелду элементами угленссией система непостоянна, поскольку сана система инсгоаариактна. Б .определенных геологических условиях аозисдек росг влияния одного пли нескольких факторов, чт.о делает соответствующие вз&икеезязи ярко вйраасенними и позволит их выявлять огнссительнс ггссотнйк методами - грасоаналитич-.-ми, парной корреляций к др. (до&хо, более распространении,ук лявтея условия, когда взаимосвязи угленосной -.системы резко кз проявляются, то есть как-Са з%ь/а:;4.рс.£лны к тогда для их выяв- , ления нсоохсдимс применение матехг-г-ич ¿еккх методов мкогофак-торнсго анализа. Количественное ояйсаниг таких многофакторных взаимосвязей позволит повысить о^сгГ-т/.'-лОсть и локальность прогнозирования келкоаянлитудко* неруийннг.'.гт.и угольных пластов. Для достижения поста&геякых. делан потре;оь^огъ резить следующие задачи:

1. газрасотатА гратеока вадедеккк разоеза угле-змзжа^гах отдохенвй, активно воздеистаусди* '¿г. ..»и пласт..

2. г.аднчестьекно едпеатъ лхтслогкческяе* .С5.сэ£?зегт,в угле-£ме»асьеп зел-ди на основе анализа, стааанх йл ед^неЛ кг т;дт.с-нвческид процессы.

л5'а2аигь, £0личзстве!нн0 зыразитъ и исследовать ¿¿ьнл»-ст-язи кедкгх раз разов угольных пластсд с агтодсгс-п-5гч£ ^гти^й хирахтеристигс.акп толак пород, х устеасгать гд, этой

основе кр«ар»а-,' контролирующие нелхоакллатуднус наруценность.

Глаза 2. Характеристика геологических сб^ектсз и математических методов исследования.

Угленосные отложения Восточного Донбасса сдстеекы ритмичным чередование?.; лесча.чо-глииистых пород с прослоями л пласта-кп известняков и углей. В структурно-тектоническом отнсаеиип наблюдается отчетливая зональность Донецкого бассейна. Целесообразно ксследовать эффективность литологического контроля кал-ксгмплктудных разрывов в раз них стратиграфических: интервалах углепоснпс отложений п в разнообразных структурно-тектонкчес-г.'лх условиях. Исходя ::з этого, иахтнне полк для изучения мелкой тектоники вкбирзлясь в пределах двух крупккх структур Восточного Донбасса - центральной зоне крупных линейных складок г; Северной антиклинально;; зоне мелких складок, а стратиграфические интервалы слагающих их стлозеник вкяочали:з замковом к крыльевом участке Несветаевской синклинали - пласт (Сте-пановский), з крыльевой зоне Ковзловеко-ЗаичаловскоЗ актшип-налп - пласт Ко.

Пласт [;; кнтонеявно поранен колки:.'.:! разрывами субзиротного простирания, в основном сбросового характера, пласт Кр - мелкими и группами очень мелких нарушений, в ряде случаев переходя- • ших во флексурние образования. Исследованиям!! Б.З.Смирнсза (1967) установлено, что наиболее часто"встречающимися разрывами пласта к" являются согласные сквозные сбросы и несогласные зэбросц, сквозные или с наруленккм верхним контактом.

Основой количественного прогнозирования целкоакплитудной тектоники угольных пластов дслхшы'бить математические методы, позволяющие1 решать следуктае задачи: I. Выявление'различай в составе и строении угленосных отложенпй нарушенных и ненарушенных их зон, что составляет задачу классификации; 2. Выявление многофакторных взаимосвязей параметров разрывов пласта с характеристикам:-: лктологических особенностей вмещающей тегяг пород в с-е нарушенных зонах.

Первач задача решалась теоретически хорошо разработанными з! апробированными методами - дискркминактным анализом и вероятное тг/л.; методом, в основе которого лекта теорема Байеса. Выбор методов обусловлен, различием их математкчееких аппаратов, что обеспечивало взап/.ококтрель результатов.

Для решения его со;: задачи привлекались мазнк.чые алгоритмы метод» группового учета аргументов О.ТУА), основанного- на

принципах эвристической самоорганизации сложных систем (А.Г. Ивахненко). Его особенностью и преимуществом перед традиционными математическими методами (регрессионным, корреляционным анализами и др.) является возможность построения математических моделей без априорного знания их функционального вида, что достигается путем многорядной селекции возможных аргументов будущих уравнений и их опорных элементов (набора спорных функций). При этом контроль и выбор оптимальных моделей осуществляется пс контрольной совокупности исходных данных, что значительно повышает объективность прогнозных моделей.

Глава 3. Выделение пространственных границ системы моделирования ыелкоамшштудкой тектоники угольных пластов

Угленосные отложения представляют собой литологически неоднородную толщу пород, испытавшую в процессе своего развития воздействие различного рода деформирующих усилий, что привело к образованна складчатых и разрывных структур. Изучению этих процессов и явлений уделяли внимание З.В.Белоусов, М,Вазовский, В.С.Попов, М.В.Рац к многие другие.

Установленный рядом исследователей (В.Б.Григорьев, Ю.А.Косыгин, А.И.Осецквй, А.Б.ПосудиенскиЙ, ¿.ЯЛсихсдько и др.) структурно-тектонический контроль иелках разрывов свидетельствует о той, что степень напрякекности деформирующего поля замковых, осевых, крыльевых зон складчатых образований,, а также участков, ограниченных средне- крушгоампяитудными разрывами, обусловливает их насыщенность у.глкоди нарушениями. Анализ выявленных закономерностей позволяет рассматривать тектонические псяя напряжений таких участков как огородные, а сами участки как тектонически однородные зрш;, в пределах которых локализация мелких разрывов''йоятрслируегск Енутрзяней зональностью- фо~ .. нового поля напряжет^' дейстзитег&20, рш ученых Ц:,3,Гзоз-скяа, З.С.Попов, и др.)1 связывает иехксгхяяхтуяяхе.pa"-"; вы с знутрислойнкка напряжениями, возникашдаи „улелох?.-

ческой неоднородности годин пород. Таккя -образов, в czasp&nz-x с?рустурно^техтояяескях уровнях , взаимосвязи мелких ргг$аэоз уголькых пластов с лит алогическими особенностями углэзиесз вдей татгз зозысено считать гэлетическнми.- • .

А:-2ллз установленных исследователями (З.К.Ваяенко, 5.5, г. аз ахов . А.В.ПосухневсхгЗ, Ю.Е.Зряходько а др.) отдельных закс-hovirsccrei отологического контроля мелких разрывов свидетель-

стг-ует о' том. что л язь йяйзлзясашая к угольному пласту вметающая толша пород оказнзаот актязноз воздействие на ого мелхо-амплптудную нарушеяиссть. Однако миейая о мощности этой тоязи расходятся, В частности шшизиру-угбл: интервал пород от непосредственной кроети л НСЧ2Н пласта до близлежащих маркирующих горизонтов (Б.ИДохиенко) , до блий'лишого угольного пласта СЛ.А. Ыар£утов и др.), !00-?¿eTpOñatf толша пород (З.С.Баранов, Ю.Н.Ka-горный, З.Н.Нагбркнй, 0.13.Савченко, 3,Ф.Твэрдохлебоа, В.-3.Шмелев я др.). Предлагаема критзрки вцдёления активных зон являются лУ.бо условными (ЮО-мет ровая Тйлиа пород), либо стратигра-Фйчеекаиа, ?о есть отрагажвшмй рэздад осаднонакоплейия", йб не '¿КТ0ПКЧ23 кие процессу.

Расскгтризая задачу задаязШй активной зоны углеЕмешаадсй тслши с позиций литояогичесйбГФ контроля мелких разрывов, ее возможно свести к определена сил И Злкяний отдельная слоев вмещающей татаи пород ;ia ка^уметтт, угольного пласта, блбя различных датртипов пород характеризуйся разной вдностьй, прочностью и пространственным яс,1ЖЗУ.'/.аи относительно пласта угла. Кроме этого необходимо учязшаи?, между углем й анализируемым слоем залегает толща яррод isa '/.вУлтйтсу. кепоерэдетвен-'лой кровли и почек пласта), которая бслайляет влияние анализируемого слоя. Бее эти фактора Фмя сведены в одной эмпирической формуле; . •

Kj. - ■i/tí,' Wi/Жу • б с/б: где К ~ кззфрщяев? йсмяеге8?йбз«£ анаяи'зясуекбго слоя, it -eso oí 'fiiüsza угм, м; mt/my-. отн'саеняё мосяостк слоя к могшее тй ataeís; g^./dj - отноаэаиб прочности слоя- к прочностг. променутбчйой т'СЛйй пород.

Ш;огочисленнке расчеты показывают* чте? граничййм' слоем átf-гйвяоЗ soííK пелессобразйс; ггрияяаат* наиболее удаленный ót íttác-та угля азгей «К» 0,3-1,0, Kss йрйвшго, гранична?,i слоем является бшлзЕздгЯ п'ёсчайай мощностью 3-10 кг либо' алезролгт капкоста» 3-10 Sí, либо аргиллит мощностью более 30-40 а.

|523Hí£S Рпббббб'З внаегензй активной зоны в угленосна« зтдбжекиях изучалась путем сопоставления фактических Л расчетных йиюийгуй мелнлх' раз'рывоз пласта I® на хоотрольных участках Небзетазвской синклинали. Сопоставлялась три варианта зйяелёяая активно?., зоны: IdQf-ыёт'ровая толка, ~40-ке?ро-гн2 интервал нерод, сноптурэннуй ло стратяграфическиа грййяпай

маркируют* горизонтов, к тол:;:а, выделенная с игпачьзовангем коэффициентов компетентности углгзиегавдЕХ слоев. Анализ полученных даттх показывает, что сракткчесгая точность математических моделей во многих случая?: достаточна для выявления закономерностей лктслогического контроля наруденнооти как г. ЮО-мет-роиой, так к £ г/.ен'ЗС кеяюсз тсугдс пород. Однако, достоверность прогноза н^нчрушешшх участков сслъшей частью иизка или ледо-статочка, если математически;.' ксдеяк построены в 1СО~мстрозом или 40-кстрог.ом интервалах разрзза, В то у.ч зраж, модели, построенные V. активной зон->; озлогеынй, выделенной по коэффициента:.; шлкетокгкоотк слагавших их слоев, характеризуются 60Ш15Ц фактической достойарностью при прогнозирования нарушенных пластолор^сечоний г. значительно большей точность» при выделен;:!: иенйруйзяйух участков.

Глава 4. формалг.э'глл тектонически: и дктологкчееккх признаков углеюлегазкцой толки:, •

Вопросам оценки нарущеиносги иахтннх полей уделяла внимание многие псследователи (Г.А.Антипенко, В.2.Безруков, Е.К.До-киенко, А.С.Забродин, Ю.Н.Нагорный, В,.Н.Нагорный, Ю.Н.Приходь-ко и др.). Предлагались разнообразные показатели и способы их определения. Наибольшее применение н^олп различного рода коэффициенты наруленности (Л.С.Забродин, К).К.Нагорный, В.Н.Нагорный), представляющие.собой, отношение определенных пара:,ветров разрывов к оцениваемой площади. Требования локального прогнозирования сводятся'к тому, чтобы площадь оценки нарулепнссти была сопоставима с длиной очистных выработок. На этих локальных участках целесообразна оценка-комплекса характеристик ка-рушенности, что при прогнозировании позволяет, осуществлять их взаимный контроль, основанный на взаимосвязи параметров дизъюше-тпвоз. Та?: для средиеамплитудных разрывов на ряде"-.угольных месторождений установлена зависимость вида и ~ 60+30 К , где I , К - соответственно, длина сместителя-и амялитуда наругайся (В.Е.Григорьев, К.С.Гарбер, Ю.Н.Дупаы, Г.Л.Дибкч' и др.). Методом графоаналитического анализа выявлена подобная взаимосвязь для мелких разрывов. Ее вид - ¿> = /150+180 К , что, по всей видимости, отражает общую тенденцию увеличения отношенияпротяженности разрыва к его амплитуде в. ряду крупный - средний -мелкий дизъюнкт ив - трещина. ■•' ' • ' ■ '

Б принятый .комплекс параметров, характеризующий нарушен-'

ность локальных участков уголь тиа пластов, уходят: коэффициент нарувеняозта - К « ¿6/5 , к/га, гдз 1Е - суммарная протя-яеккость рззразов в предала :1лс:::здп участка Й ; сухарная зиплатуда - А. и; а число игрузснзй - {♦ , ст. в пр&Шах тол же площади.

. Казичсств-зяное опасаназ лхтслогячесхатй с-ссЗоня&стоЯ угло-косяых отло-хеппЛ выполнялось на основе а;йл;па установленных зжокоизриостйХ литолоптчеслого контроля !>;и'-уа,.';:лсс,га

и п?'нк:гэ:у:вк«й б ззлк/.одеЛегвяи тектонических- напряже-

ний с : £<; одно род но'Д с рсДОа. что сбуодбзало расширение списка оаасывззмих особонясстеЗ зглеваелаадоД тогда а я'бзвййал'б привести ссшпйтаяьяый анализ ранее прздоясвшгчж к дсгШкяУйльнах характ зр/з^йк.

тхн'л'х йнявлени взаимосвязи мелки* базовой с '.;со-бэннсстял-а жгэлсжчвйХбтс состава (3.С.Баранов, Л.З^азьукоа, Э.Б.Ка^г-йз, Л,Л.!'-а;-;?утОз, И.И.Туллклн, З.В.Тйрентьез, ;;.И.!Га-рудо, З.Э.Кяагяз а Др.) а псзчнсстных характеристик Грп-угдоябб-ггяг отлсяСейКЯ. Поэтому активная ¿она угл-)у:::.-з-гаваей татда Хйрзктзсгзбвалась исакссть» «МЗв с.чпгс&нах эв ли-?стазов (згсчаапкбз, алевролитов, аргиллитов) и ср-гдновяз^оя-гз5> на "с:;пэсть дитотяяов ЕГрочнсстью та":л повод.-

"стллсвленн&я; на ссделйнпх утслькна пвстосолдэяаяа зра~с.о-г'.олкой.у.'цгксуд-шх разравсз :С зсп?:/ резкого -зыглинивания; '¿с.-.:?;*: ¡глбгяг песчаников" (А.Н.Почс:.-апБ,. ¡^.ТгоодохлсСов л др.)' йла яг ¿йц-йльйо.* г'ауеяе.чнбстд (В.П.На^зпко) поззсдг»? пзогпо-локг?,'» с наличия зза:с.:Ссзлзе:! :.:сл::сл. ¡¡-¡ругоянсстя с лагеральпог: яз^ззуязсстуз всего- углевг.ацаздего комплекса пород. ЛоэтСху' а по^л^га:? лекальных учас^асз паатьйх полей характеризовалась- л-а-т-зг-.г^аг* :Г2:.'.экчяе<5с5^ «апйос®я слоев основных лктстяясз зиз-тол;лл и неоднородность ее ярсчк'сстных- свойств. Спита по ¿лзп-оР:-:б.\',у Конэларбаакяв' в5а;с.:од»лстзи^ де'орха-• СВЯЗЯХ сил X СЛСЖТСЛ п'зодлороднсй брЙЙЙ" (Н'.3.'£ёдбуссз, А .-В. Знх-зрт,- ^¿Лбячароз £ ХрЛ завала

зестааа-талбй яэод«?о(рбдя'сгста тол&а пород; в тектснкиских оах. По'бтсиу з йСгипл'бйЗ пар-здгзтрй?,- о'зас'ызйгаях лдталогячесяяз особ-знясстя угЛ-еяссзнх отлсйекЗл- вмгюзена характеристики зоугя-зальяой литбл'оггпеской я пззчкббтпбй нзСднородкости Bun--.ycr.zz пород,- которые пре'де'Тавдякт собой разницу в цогксстя ларакрк-заг-гих и подеталазкая угольйыЙ слаб?" лятотизсз,- слагапдиг. ак-таваре зону углегмехглзей тсл-и-

Глиии Ь. Закономерности локализации мелкоакплитудной разрывной нарушекностк угольных пластов

.цитологический состав к строение угленосных отложений, являясь качественно однообразным (циклично сложенный лесчано-гли-кистыи комплекс пород), характеризуется значительной количественной изменчивостью, что 'обуславливает многовариантность взаимосвязей угленосной системы. Б определенных геологических ситуациях ьозмокно значительное усиление отдельных ее взаимосвязей, что, в отношении мелкой тектоники проявляется в появлении ярковираженных, контролирующих нарусенность.факторов. К числу таких факторов могут относиться: выклинивание мощных толщ песчаников (А.Н.Пономарев, В.Ф.Твердохлеоов), переслаивание пес-чано-глинистых отложений (Ю.Е.Безруков), минимальная мощность песчаников к известняков (Ю.Б,Казаков), резкие фациальные изменения песчаных отложений кровли или почвы пласта (Б.Й.Бащенко) и др.

Белое типично*! является'ситуация, когда взаимосвязи угленосной системы малоинфермативны, завуалированы, что затрудняет их выявление. Так сравнительный анализ,статистических характеристик (средних и дисперсий) выборок нарушенных (тип I) и ненарушенных (тип 2) пластопересечекий показал, что лишь единичные или немногие литологическио параметры среды а отдельных-тектонически однородных зонах имеет значимые различия. Методом сравнительного графоаналитического анализа-графиков функций распределения характеристик обоих типов выборок было выяснено, что доля однозначно диагностируемых пластопиресечений составляет при этом Юг30, в одиничных случаях Из чего был сделан вывод, что только комплексное использование информации о всех породах угленосной толщи, то есть анализ ее мкогефакторных взаимосвязей, позволит повысить полноту и достоверность описания выявляемых закономерностей.

Многомерные взаимосвязи угленосной системы изучались способом математического моделирования методом группового учета аргументов. При этой исследовалась теснота взаимосвязей оценок нарушекности (.Коэффициента наруаениости -. К,;амплитуды - Л и числа разрывов - N .) с характеристиками различных лптотнпоз пород, влияние которых 'оценивалось их информативностью в моделях. Выяснено, что пр'от'яке'нНо'сть разрывов наиболее тесно связана с изменчивостью (неоднородность«) песчаников (15-56*) н

з мекызсй степени алезролптоп и арпшштоз (0-3552). 3 уравнениях амшотзда разрквоз наблюдается протлвополояизя зависимость: информативность характеристик алевролитов и аргиллитов виде чем песчаников (соответственно 6-47'^ и 0-3455). Количество нарушений в пласте угля тесное взаимосвязано с керавиомер-нос-тьа. размещения в угленосной толпе слоев песчаников и аргиллитов (20-37?!) при минимальном влиянии алевролитов (0-7$). Вдавленное закономерности подтверждают сложность и многофакторность взаимосвязей угленосных слот ей.

Поиск факторов, контролирующих мелкоамплитудну» наруизи-кость угояьшх пластов, осуществлялся путем оравши ель кого анализа математических: моделей, в которых аргументами являлась отдельно параметры состава угдчзмешахэщей толди, его латеральной изменчивости и вертикальной неоднородности. Исследование многочисленных математических моделей нарушеннооти позволило сформулировать обобщавший вшзод о приуроченности мелких разризоз угольных пластов к зонам с наибольшей диалогической неоднородность» углевмещаюшей татли. При этом, э большинстве геологических ситуаций отмечается влияние вертикальной неоднородности среди на локализацию мгяяо&чпдаюудшх наруд экий. Условия, когда коктролирутацим нарущёиность фактором является латеральная изменчивость углевиетащях отложений., встречаются ража, что, вероятно, связано с относительно болызей анизотропией литологя-ческого состава и физико-механических свойств разреза угленосных отложений по сравнению с их изменчивость» з плочади. Лито-тяйний состав вмедавдей тсдщи пород лишь з одной из изученных ?<?кгоаачсскя однородных зон значимо взаимосвязан с параметрами мелки:? разрывов, уступая при этом по тесноте взаимосвязей характеристикам литодого-прочкосткоЯ неоднородности углозмещаю-дих отлоаснгй.■

Исследован?,« наруиеяности угольных пластов метода:,«л классификация л распознавания образов, показали, что достоверность прогнозирования этими методами возрастает с ростом числа факторов среды, участвующих в построении уравнений карудакнсстн, прием ДД23 самоотсятедьяо у.алоикформатизнке характеристики улучпаат качество математических,моделей.

Глава б. Прогнозирование молксамплктудкой разрывной па-рушенности угольных: пластов по комплексу лктолого-прочиостннх характеристик углеаме^акпой толщи

Проведенные исследования взаимосвязей угленосных систем позволили сформировать рациональную последовательность операции прогнозирования келкоамгиктудиш: разрывов угольных пластов с использованием стандартной геологоразведочной а горно-геологической информации. Разработанная методика включает з себя ряд этапов: пространственное оконтуривание углевкезающей толщи, служащей основой системы математического моделирования у. пред-, ставлявщсй собой конкретную геологическую ситуацию; формализованное описание лптодого-прочностних ксоднородностей вмещающих пород в выделенном объеме углевмсдаюших отлохений; поиск контролирующих нарушекность факторов в конкретных геологических обстановка* путем математического моделирования мелкой разрывной тектоники; поиск резавших правил диагностики нарушенных и ненарушенных пластопсресечений методами классификации и распознавания образов; собственно прогнозирование разрывной на руте кносте угольных пластов. ,

Апробация методики проводилась на полях шахт Соколовская и Комиссаровакая Восточного Донбасса. В пределах шахт« Соколовская было выделено две тектонически однородные зоны, представляющие собой замковый к крыльевой участки синклинальной складки. Математическое моделированае каруяенпости проводилось от- ' дельно в кавдой из зон, при этом было выяснено, что е- замковой зоне шахтного поля локапизация мелких разрывов контролируется вертикальной неоднородностью углевнс:цаю;дей толщи. Б крыле складки ыелкоамплитудкне нарушения приурочены 1; нонам с максимальной латеральной литолого-прочностной изменчивость^! вмэдаоаж пород.

На поле ш. Комкссаровская выделано.два'тектонически однородных участка,.частично.лерзкриваоди*. друг друга, установлено, что в их пределах мелкоампдитудные. разрыв« Приурочены к зонам о максимально коотрастник '.строением разрзза 'углевке'цаетих от- ' локенк". Однако влияние' разных литотипоз пород в выделанных зонах различно. Б восточной части постного поля отмечается большее контрастирующее влияние песчаника и алевролита, т* западной -алевролита'и аргвШййгй»' -.:.

В выделенных тектонически однородных' зона к шахтных полей. методами классификации к" ра'с'повтшз'а^й ,&бразов наг,учены рзяай-

зиэ поавила диагностики пластопересечэиий по комплексу хаоакта-ристик, кснтролирзтоцпх нар^ен.юсть з ко иксе? них геологических обстапозках.

В диссертации приводятся го о ^атстатические модели нару-ВС1ШОСТК уравнен:*.1: ;а;:ссн!:пса1::т. •:<' лх использованием по— строены ярогпойнко карты иарукениости полей хахт Соколовская и Ксглиссарсвская, на которых окоптуредц и количественно охарактеризован.» зон!! вероятного развития мелких разрывов угольных пластов.

Достоверность прогнозирования оценивалась на ко.чтролышх участках шахты Соколовская, расположенных з центральной я пери-■;;орий!П!\ зонах яахтного поля. Процент -зерно диагностированных гглг.стояооосечелий (по типу 1гзр;,"Ш о гго-ис 1:-а гз:.^ о по) составил иогял-XI Абсолютные отклонения прогцсз.'ШХ значений амплитуды от их фактических величин достигают 0,4 м, в единичных случаях -С.С у,

Исследована-: :йшзфшйгу2йой тектоники угольных пластов в угленосных отлочеяаях Восточного Донбасса, проведенные авто-• роа, позволила выявить особеннее?:« и закоь'омерности локализация «елках разрезов и устакоэдгь койтролисутна их литадогя-т?скке критерии, на основе чего разработала методика локального гсл'/.честзопкого прогнозирования малксашяитулной разрывной иярузеяксстя уге.5Х;Иы:< адистов.

Основные результаты ;:с,'слйдс2а::кй заключена в слздух'дем:

I. Установлено, что у.злкб'^шгятудлая наруланность уголь-них пластов ыногофакторно ззакмосвязаиа с литолого-ттрсчностаы-мп особенностями углевгиещзглих стлохепий. Выявление этих взаимосвязей возможно с йспатмезйюем математических методов многофакторного анализа.

2,. Предложен г.О'лтв&'А зкдэлекпл толки угленосных отдоае-ний, активно воздействий па нарушенное?» стольного пласта.

3. Разработан гоияяеяо йортгадиосзанкух латсябго-прочяост-янх характеристик состазз, латеральной изменчизоста и вертикальной .кеодярррдиоз??, х/глевглсдагаих отделений.

4, Методом ййТСУЛгич еского яодеяирозйиая ассяедоааян взаимосвязи гз^У^роз хздтах разругоз угольных, пластов с лятолого-про^йсетшза юраягзриегггзда состава, а неоднородности в«е:иео-■лс-й гатг,'. пород.

Ь. Методами классификации и распознавания образов исследованы возможности диагностики плаетопоресечениП по комплексу бормализованних характеристик виецавких пород.

6. Предложена дополнительнее критерии, контролирующие локализацию мелких разрихок ь угольных пластах.

7. Разрайотана !.1с:'Одика локального количественного прогнозирования мелких разрыьоь угольных ¡¡ластов с использованием стандартней геологоразведочной к горно-геологической информации.

5. Получены математические подели наруйенности, рееакьие правила классификации пластопэресоченкй к на их основе построены прогнозные карты мелкаамплитудной тектоники изученных г.;ахт-Нкх полей Восточного Донбасса.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работа:'.:

1. Моделирование тектонической наруаенности шахтного пол;; методом группового учета аргументов // Применение математических методов к Ъа'А в геологии / Тез.докл. к Ь научному региональному семинару. - Новочеркасск, 1937. - С.З^т. Соавторы: Кирсанов А .К., Иаркпн il.b.

2. Количественный анализ закономерностей и взаимосвязей изменения состава и строения угленосных комплексов для целен прогноза // Применение математических методов к ЗВЛ в геологии / Тез.докл. к 4 научному региональному семинару» - Новочеркасск, 1937. - С.53. Соавторы: 'Гупикик il.il., Загускина 0.5. и-др.

3. Анализ влияния лктологической неоднородности вмецаю^кх пород на малоамллитудную наруыенность угольных пластов // Геология и разведка угольных месторождений'/ Тез.докл. 5 областной научной конференции молодых ученых и специалистов. - Ростов-на-Дону, 1933. - С.25-26.

4. Локальное прогнозирование мелкоамплитудноп текгоничес-' кей нарукенности угольных пластов методами многомерного математического моделирования // ЗИ ВНИИ экон. минер, сырья и геол. развед» работ (BiiSMC). Отеч. произв. опыт. 1938. - Ьып.8. - C-.I-9-. Соавторы! Варанов B.C., Тупикин И.И.

•5-. ЯйтЬлогйчвЬйие Критерии прогнозирования дизъюнктивных элементов ъ{орфЪЬтруктуры .уМлЫШх Штстов на вахтах ¿осточного. Донбасс^ У/ Pecypciii кё'ч'ёств'о; кЬмйлЭСское использование углей, экология ■/■ Тез-.до'кзг. 1% ШШЪЬЩШгЬ реологического угольного со« веиания. - РостЬ^ка-дону; C;i36-X36v Соавтор: Тупикин

и.и.