2. Аналіз геологічної будови заданого вугленосного району Донбасу і геологічної карти ділянки
Виконання курсової роботи починається з опрацювання матеріалів з геологічноі будови заданого вугленосного району.
Необхідно відзначити, що, як правило, площі вугільних басейнів поділяються на геолого-промислові райони, виділення яких враховує їх географічне положення, економічне значення територій та принципові особливості геологічної будови різних частин басейну. Геолого-промислове районування Донбасу проводилося неодноразово в різних зведених роботах по басейну, відображаючи вивченість на відповідному етапі. У 1963 році в монографії «Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР» [1] було виділено 30 вугленосних районів. Монографія була складена за участю великого колективу геологів-виробничників, які працювали у відповідних районах. У більш пізні періоди були видані інші роботи по Донецькому басейну, проте дане районування залишилося незмінним і існує по теперішній час [2, 3, 4, 8]. Враховуючи складності з пошуками у бібліотеках літературних джерел з геології і розвідки вугільних родовищ Донбасу і особливості заочного навчання, нами в додатку В надані основні матеріали з характеристики геологічної будови чотирьох вугленосних районів Донбасу.
Аналіз геологічної карти ділянки заданого вугленосного району включає: встановлення простягання та напрямку падіння пластів, іх літологічного складу та віку, визначення типу розривного порушення на напряму його падіння, встановлення меж стратиграфічної колонки до карти згідно з виданим завданням. При цьому треба зазначити наступне - падіння пластів має бути в напрямкуу більш молодих формувань, вугільні пласти позначаються маленькою латинською буквою, а вапняки великою. Стратиграфічну колонку до карти вибирають з зведеної стратиграфічної колонки Донбасу (додаток Б) наступним чином: верхня межа колонки - самий молодший за віком пласт на карті, нижня межа – заданий вугільний пласт.
3. Виконання графічних побудов І ВИМОГИ ДО ЇХ ОФОРМЛЕННЯ
Графічні побудови на розсуд студента можуть бути виконані в туші або в олівці на аркушах білого паперу або міліметрівки формату А3 після опрацювання матеріалів вивченості району та геологічної карти ділянки. Вони включають:
1. Підготовку до роботи геологічної карти і нормальної стратиграфічної колонки.
2. Проектування детальної розвідки вугільного пласта в межах ділянки шахтного поля.
3. Побудова геологічних розрізів.
4. Побудова гіпсометричного плану підошви вугільного пласта з контурами блоків різних груп і категорій запасів.
Загальна кількість графічних додатків має становити 3-4 листа (в залежності від складності).
3.1 Підготовка до роботи геологічної карти та нормальної стратиграфічної колонки.
На першому аркуші графічних додатків викреслюється геологічна карта і нормальна стратиграфічна колонка. Нормальну стратиграфічну колонку необхідно розміщувати зліва від геологічної карти. Масштаб геологічної карти і нормальної стратиграфічної колонки може бути прийнятий 1:2000, 1:5000 або 1:10000 (на розсуд викладача).
Геологічна карта по кожному вугленосного району Донбасу, яка наводиться в завданні на проектування, носить навчальний характер, тому на ній відображені найбільш принципові особливості геологічної будови ділянки шахтного поля, важливі для розуміння і засвоєння програмного матеріалу. У методичних вказівках розміри кожної геологічної карти складають 16.0 х 6.0 см. Для підготовки карти до роботи її треба збільшити у 2 рази, тобто розміри геологічної карти ділянки шахтного поля на першому графічному аркуші повинні складати 32.0 х 12 см.
Перш ніж нанести контур геологічної карти, необхідно підписати «Геологічна карта ділянки шахтного поля заданого вугленосного району Донбасу», нижче - вказати масштаб. Напис робиться по центру аркушу. Відстань між вугільними пластами, вапняками і розривними геологічними порушеннями вимірюються за допомогою лінійки по контуру геологічної карти, наведеної в методичних вказівках і, дотримуючись пропорції в відстанях, переноситься на геологічну карту курсової роботи.
Стратиграфічна колонка до геологічної карти ділянки береться як фрагмент спрощеної зведеної нормальної стратиграфічної колонки Донбасу (додатку Б). Ширина стратиграфічної колонки на графічному додатку А курсової роботи повинна складати 2 см. По вертикалі колонку перемальовують з додатка Б без змін і лише з тієї частини колонки, яка безпосередньо характеризує дану ділянку шахтного поля ( від наймолодшого плата порід на карті до пласта вугілля, який заданий у варіанті завдання). Тому стратиграфічна колонка починається з наймолодшого вугільного пласта або маркуючого вапняка, який виходить на поверхню в межах даної ділянки шахтного поля. Колонка повинна закінчуватися знизу вугільним пластом або вапняком, який залягає під заданим вугільним пластом (згідно до варіанту завдання). Над стратиграфичною колонкою робиться напис «Нормальна стратиграфічна колонка», нижче вказується масштаб.
На карті і колонці усі пласти (вугілля, вапняки) показуються відповідними умовними позначеннями. Вугільні пласти викреслюються чорним, а вапняки синім кольором. Розривні порушення на геологічній карті показуються червоним кольором. Далі на геологічну карту студентом виноситься положення проектних розвідувальних ліній (профілів) і розвідувальних свердловин. Методика проектування детальної розвідки вугільного пласта описана нижче, а також розглядається на практичному занятті з даного курсу. Проектні розвідувальні лінії нумеруються і підписуються римськими цифрами (II, II-II і т.д.), свердловини в них - арабськими літерами (порядок нумерації довільний). Розвідувальні лінії на геологічній карті показуються тонкими чорними лініями, свердловини - окружністю діаметром 3 мм. У правому верхньому кутку першого графічного листа необхідно написати «Додаток А».
3.2 Проектування розвідки вугільного пласта.
Розвідка є завершальною стадією геологорозвідувальних робіт, яка передує передачі родовища в експлуатацію. У цій роботі вона виконується в межах всієї ділянки шахтного поля, яка умовно приймається за ділянку першочергового відпрацювання. Основним технічним засобом розвідки вугільних родовищ є колонкове буріння. При цьому розвідувальні свердловини проходяться в певній послідовності і в певному порядку по розвідувальних профілях.
Щільність розвідувальної мережі (відстань між розвідувальними лініями і свердловинами в них) залежить від наступних факторів [ 6, 7, 8]::
потужності вугільного пласта;
кута падіння;
ступеня витриманості вугільних пластів і їх якості;
складності геологічної будови ділянки та глибини залягання вугільних пластів;
категорії запасів, яку треба отримати за результатами розвідки.
За величиною потужності пласти кам'яного вугілля і антрациту поділяються за потужністю на [3, 5]:
надто тонкі ≤ 0,8 м - при кутах падіння ≤ 35° та ≤ 0,7 м при кутах падіння > 35°;
тонкі 0,81-1,2м - при кутах падіння ≤ 35° та 0,71-1,2м при кутах падіння > 35°;
середньої потужності 1,21-3,5м;
потужні - 3,51- 15м.
Для розробки родовищ істотне значення мають кут падіння пластів. За кутами падіння виділяють пласти [3, 5, 6 ]:
Горизонтальні (0-5°);
пологі (до -18°);
похилі (19-35°);
крутопохилі (36-55°);
круті (56-90°).
При горизонтальному заляганні порід свердловини буряться по правильної геометричної мережі (квадратної, прямокутної, ромбічної). При пологому, похилому, крутопохилому, крутому і складчатому заляганні свердловини задаються по розвідувальних профілях (лініях), орієнтованим вхрест простягання порід.
Залежно від величини коефіцієнта варіації потужності (V - величина відхилення потужності вугільного пласта від її середнього значення) тонкі пласти та пласти середньої потужності поділяються на три групи (табл. 3.1) [3, 5 ] :
витримані;
відносно витримані;
не витримані.
Таблиця 3.1
| Групи пластів кам'яного вугілля за потужністю | Групи витриманості вугільних пластів | ||
| Витримані | Відносно витримані | Не витримані | |
| Тонкі (0.81-1.2м) при кутах падіння ≤ 35° і Тонкі (0.71-1.2м) при кутах падіння > 35° | V=20% | 21% | З різкою зміною потужності |
| Середньої потужності 1,21-3,5м | V=25% | 26% | З різкою зміною потужності |
| Примітка: 1) пласти з потужністю до 0,7 м відносяться до не витриманих; 2) V – коефіцієнта варіації потужності. | |||
До витриманих по потужності пластів відносяться пласти з відхиленнями потужності в окремих пластопересіченнях від середнього значення потужності не перевищують: 20% для тонких пластів та 25% для пластів середньої потужності.
До відносно витриманих пластів відносяться пласти з відхиленнями потужності в окремих пластопересіченнях від середнього значення потужності знаходиться в інтервалі: 21-35% для тонких пластів та 26 - 50%, при цьому встановлені закономірності просторової зміни морфології пласта і якості вугілля.
До не витриманих пластів відносяться пласти з різкою мінливістю потужності вугільного пласту або з суттєвою незакономірною мінливістю потужності і якості вугільного пласту.
У практиці розвідки вугільних родовищ (ділянок) ступінь витриманості пласту зазвичай встановлюється для площі розміром не менше 4 км2.
За складністю геологічної будови виділяють наступні групи вугільних родовищ [6, 7, 8 ] :
1група - родовища з витриманими і відносно витриманими вугільними пластами з потужністтю >1.2 м і 0.71-1.2 м, з простим і слабко порушеним горизонтальним або пологим заляганням порід. Приурочені вони найчастіше до простих складчастим або крупноблокових структур.
2група –
а) з потужними, середньої потужності та тонкими відносно витриманими і не витриманими пластами з пологим не порушеним або мало порушеним заляганням;
б) з переважанням в розрізі відносно витриманих пластів і продуктивних товщ, приурочених до простих складчастим або крупноблоковим структурам;
в) з переважанням потужних і середньої потужності витриманих і відносно витриманих в розрізі продуктивних товщ, що складають складчасті й інтенсивно ускладнені розривними порушеннями структури.
Всі ділянки шахтних полів, які відпрацьовуються на глибині понад 1000 м від денної поверхні, відносяться до 2 групи за ступенем складності геологічної будови в результаті надзвичайної складності гірничо-геологічних умов відпрацювання, детальне вивчення яких не забезпечується технічними засобами геологорозвідувальних робіт.
3 група - з переважанням в розрізі продуктивних товщ невитриманих пластів, а також з переважанням витриманих і відносно витриманих пластів, але при дуже складних умовах залягання в результаті інтенсивного прояву дрібної складчастості або розривних порушень, що створюють дрібноблокові структури.
Вугільні родовища 4 групи складності геологічної будови на сьогодні не розробляються, але можуть бути залучені в експлуатацію в майбутньому при конкретних геолого-економічних умовах.
І останній фактор, який регламентує щільність розвідувальної мережі - необхідна ступінь геологічної вивченості ділянки, яка повинна забезпечувати певне співвідношення балансових запасів вугілля за категоріями А, В, С1. Розвідувальна мережа згущується: кількість виробок збільшується, а відстань між ними скорочується для запасів більш високих категорій. Співвідношення категорій запасів, які повинні бути отримані за результатами детальної розвідки, для кожної групи родовищ, встановлюється вимогами Інструкції [ 7 ] ( табл. 3.2).
Таблиця 3.2
Співвідношення категорій запасів при розвідці вугільних родовищ
| Група родовищ за складністю геологічної будови | Рекомендоване співвідношення категорій запасів (%) на ділянках деталізціі і першочергового освоєння | |||
| А | В | С1 | С2 | |
| 1 2 3 4 | 30 - - - | 40 60 20 - | 30 40 80 80 | - - - 20 |
З урахуванням усіх вище означених факторів в таблиці 3.3 вказані орієнтовні параметри розвідувальної мережі (відстані між розвідувальними лініями і свердловинами в розвідувальних лініях) для родовищ 1-ї групи складності.
Таблиця 3.3
Орієнтовані відстані між свердловинами у площині пласта в тектонічно однорідних блоках (м)
| Витриманість вугільного пласта | Група пластів за потужністю | А | В | С1 | |||
| між лініями | між свердло-винами на лініях | між лініями | між свердло-винами на лініях | між лініями | між свердло-винами на лініях | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| витримані | а) середньої потужності (понад 1,2 м) | 600-800 | 200-400 | 800-1200 | 400-600 | 1200-2000 | 600-1000 |
| б) тонкі (до 1,2 м) | 500-700 | 150-300 | 600-800 | 300-1000 | 800-1200 | 400-600 | |
| відносно витримані | а) середньої потужності (понад 1,2 м)) | 300-400 | 150-200 | 400-600 | 200-300 | 600-1000 | 300-500 |
| б) тонкі (до 1,2 м) | 200-300 | 100-150 | 300-400 | 150-200 | 400-600 | 200-300 | |
| невитримані | а) середньої потужності (понад 1,2 м)) | - | - | 250-300 | 150-250 | 300-500 | 200-300 |
| б) тонкі (до 1,2 м) | - | - | - | - | 250-300 | 150-250 | |
Примітка: на родовищах 2-ї групи зі складними умовами залягання вугільних пластів і з невитриманою якістю відстані між лініями і свердловинами на лініях для категорії В приймаються аналогічними, зазначеними для категорії А.
Треба також враховувати, що відстані між профілями і свердловинами треба брати не в горизонтальній площині, а у площині вугільного пласту. Тому до проектування сітки треба побудувати на окремому аркуші 1 розріз до геологічної карти для оцінки куту падіння пласту та відстаней між розвідувальними свердловинами. Розріз будується на окремому аркуші, на якому потім добудовуються ще 2 розрізи.
1 2 3 4 5 6