CC BY
45
СЕМИНАР 3
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© М.Г. Тиркель, А.И. Компанец,
2001
УДК 550.834:622
М.Г. Тиркель, А.И. Компанец
ПРИМЕНЕНИЕ ШАХТНОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ И ТРАССИРОВАНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
Производительная и ритмичная работа очист-
ных забоев предполагает заблаговременный и надежный прогноз горно-геологических условий строения и состояния углепородного массива. С этой целью давно и успешно используются методы шахтной геофизики с целью изучения условий залегания угольного пласта и вмещающих пород. В данной статье рассматриваются результаты применения сейсмического метода разведки условий залегания углепородного массива на шахтах Украинского Донбасса.
В геологическом обосновании на проведение сейсморазведочных работ по пласту d4 на поле 1й южной лавы блока N3 ГОАО "Шахта "Красно-армейская-Западная N1", указывалось, что забой будет оборудован чешским добычным комплексом МУРО-2800 и лава должна работать с высокой нагрузкой. При проходке 1-го южного вентиляционного штрека на ПК 56 был встречен надвиг с амплитудой смещения 2,2 м, на ПК 81+6 м встречен надвиг с амплитудой смещения 10 м, по геологическому прогнозу смыкающиеся внутри выемочного столба на удалении порядка 35 м от вентиляционного штрека (рис.). Помимо этого, при проходке как 1-го южного вентиляционного, так и 1-го южного конвейерного штреков встречены многочисленные разрывные нарушения с амплитудами смещения менее мощности пласта. По данным горных работ определить простирание нарушений невозможно. Цель сейсмических исследований заключалась в разведке местоположения и простирания нарушений внутри выемочного столба 1-й южной лавы. Геофизиче-
ские работы по разведке нарушений внутри выемочного столба 1-й южной лавы выполнялись из 1-го южного вентиляционного и первого южного конвейерного штреков блока №3 пласта d4.
Угольный пласт простого строения, состоит из одной угольной пачки мощностью 1,7—1,9 м. Залегание угольного пласта пологое, угол падения 2—60. Марка угля Ж. Глубина работ на участке исследований 540—550 м. В кровле пласта залегает алевролит мощностью 4,5—6,9 м, выше залегает песчаник мощностью 4,5—11,5 м. На отдельных участках алевролит заменяется песчаником. В почве пласта залегает алевролит небольшой мощности 0,5—1,4 м. Ниже залегает песчаник мощностью 10—14 м.
Для решения геологической задачи по разведке нарушений применены методы шахтной сейсморазведки с использованием отраженных и преломленных волн. Положение сейсмоприемников и пунктов возбуждения колебаний показано на рис. Возбуждение колебаний производилось ударным способом посредством ударов кувалды по металлической штанге, прижимаемой к обнаженной поверхности угля посредине пласта. Регистрация упругих волн производилась цифровой суммирующей сейсмостанцией ШСС-1 "Дружба". Обработка сейсмических данных выполнялась с использованием специализированного программного обеспечения "КРОТ". Положение и простирание тектонических нарушений, прогнозируемых по результатам сейсморазведочных изысканий в конвейерном и вентиляционном штреках внутри выемочного столба 1-й южной лавы блока N3 пласта d4, показано на плане горных выработок (рис.).
С целью проверки сейсмического прогноза были пройдены разведочные горные выработки. Разрывные нарушения, встреченные этими выработками, показаны на рис.
Анализ подтверждения данных геофизического прогноза горными работами, показал что положение отражающих площадок 1 - 1, 3 - 3 и 5 - 5 полностью совпадает с положением встреченных разрывных нарушений.
Отражающая площадка 1 - 1 соответствует положению тектонического нарушения с амплитудой 10.0 м, переходящему в зону распространения серии малоамплитудных разрывных нарушений различного характера с амплитудами смещения от 0.3 до 1,0 метра. Отражающая площадка 3 - 3 соответствует положению серии тектонических нарушений с амплитудами смещения от половины мощности пласта и выше. Положение отражающей площадки 5 - 5 подтверждено
встреченным тектоническим нарушением с амплитудой смещения 1,0 метра.
Местоположение отражающей площадки 2 -2 не подтверждается горными работами, хотя она довольно уверенно прослеживается на временных разрезах. Скорее всего отражения получены от серии разрывных нарушений с амплитудами от 0.2 до 1,0 метра, встреченными при отработке лавы. Ошибка в определении их местоположения связана с неоднозначностью при выборе скорости распространения упругих волн.
При отработке лавы в районе расположения отражающих площадок 4 - 4 и 6 -6 встречены участки повышенной трещиноватости кровли угольного пласта, а также тектонические трещины без смещения.
Использование данных геофизического прогноза позволило отработать 1 южную лаву блока
№5 с наименьшим снижением нагрузки на лаву, а также повысить безопасность горных работ в результате заблаговременного использования мероприятий при подходе к зонам тектонических нарушений.
Применение методов шахтной геофизики в угольных шахтах Донбасса не ограничивается рассмотренным примером. Подземные (шахтные) сейсморазведочные работы проводятся из горных выработок шахт с использованием метода сейсмического просвечивания (МСП) между горными выработками, метода отраженных волн (МОВ) из одиночной горной выработки и метода сейсмоакустической локации из забоя одиночной горной выработки. При этом основными решаемыми задачами являются: прогноз мелкоамплитудной тектонической на-рушенности угольных пластов, прогноз зон по-
вышенной трещиноватости кровли (почвы) угольных пластов, дифференциация кровли на трудно- и легко обрушаемые участки; прогноз мест (участков), опасных по внезапным выбросам газа и породы, опасных по внезапным прорывам подземных вод в горные выработки; прогноз морфологических нарушений угольного пласта (размывов, утонений, замещений и др.); комплексный геолого-геофизи-ческий прогноз горно-геологических условий отработки угольных пластов для безопасной и эффективной работы в опасных, обусловленных горно-геологическими осложнениями зонах.
Значительный опыт в решении вышеперечисленных задач шахтными геофизическими методами накоплен в лаборатории геофизических исследований УкрНИМИ, г. Донецк, Украина.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Тиркель М.Г. - кандидат технических наук, УкрНИМИ, г. Донецк, Украина. Компанец А.И. - инженер, УкрНИМИ, г. Донецк, Украина.
