авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

ДЕПАРТАМЕНТ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

МИНИСТЕРСТВА ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И

МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА –

МЕЖОТРАСЛЕВОЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ОАО ВНИМИ

.

УТВЕРЖДЕНО

приказом Федеральной службы

по экологическому, технологическому

и атомному надзору

от «_» _ 2012 г. № УДК 65.016.8:622.012.2 № гос. регистрации РУКОВОДСТВО ПО ГЕОДИНАМИЧЕСКОМУ РАЙОНИРОВАНИЮ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ Санкт-Петербург 2012 Руководство по геодинамическому районированию шахтных полей. Санкт Петербург, 2012 г.

ГЕОДИНАМИКА НЕДР, ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА, ГЕОДИНАМИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ, ЗОНЫ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РИСКА, ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЛЬЕФА.

В «Руководстве…» изложены основные приемы и методы реконструктивного анализа строения геологической среды, выявления наличия и трассировки имеющихся геодинамически активных структур на основе морфоструктурного анализа и анализа изменчивости картины подземного строения геологической среды, оценки кинематических типов геодинамически активных структур, характера и форм представляемых ими геодинамических рисков. Предназначены для повышения качества и достоверности прогнозных оценок геодинамических рисков по методике ВНИМИ с учетом подземного строения геологической среды.

Предназначаются для работников научно-исследовательских, проектных организаций горного профиля.

Рассмотрены и одобрены на Ученом Совете ВНИМИ.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

В В Е Д Е Н И Е.................................................... 1. Общие положения по реализации целевых задач геодинамического районирования в свете требований промышленной безопасности............

1.1. Общие положения............................................... 1.2. Методические основы и принципы геодинамического районирования шахтных полей.................................................. 1.3. Выявление геодинамически активных структур методом морфоструктурного анализа.................................................

1.3.1. Анализ вершинной и базисной поверхностей....................... 1.3.2. Изоморфный анализ............................................. 1.3.3. Построение каркасной и сетевой моделей рельефа. Оценка индекса геодинамической активности по состоянию склоновой эрозии....... 1.3.4. Сегментный анализ. Реконструкция кольцевых структур............. 1.3.5. Анализ каскадных наложений рельефа и структурно-кинематических групп. Маркировка пересечений геодинамически активных структур по следам резких перегибов рельефа.............................. 1.4. Анализ космоснимков и индикационные признаки системного строения геологической среды в их яркостных характеристиках................. 2. Выделение геодинамически активных структур по признакам изменчивости подземного строения геологической среды........................

2.1. Анализ признаков геодинамической нестабильности недр по картине изолинейного распределения мощностей четвертичных отложений..... 2.2. Поля флексурных форм как признак формирования активных структур. 2.3. Малоамплитудные нарушения и геодинамика шахтного поля........... 2.4. Анализ соотношения геодинамически активных структур с ранее установленными крупными разрывными нарушениями...................

3. Выделение геодинамически активных структур на основе оценки неоднозначности представлений об энергетическом состоянии пластов по данным цифровых нерегулярных моделей их гипсометрии (сплайн-анализ)..

3.1. Исходные данные................................................ 3.2. Теоретические предпосылки....................................... 3.3. Сплайн-анализ по сетям замеров................................... 3.4. Сплайн-анализ по линиям замеров................................. 4. Инструментальная заверка геодинамически активных структур на основе мониторинга геофизических и деформационных систем................ 5. Выявление геодинамически активных структур с учетом положения сейсмоактивных зон и сейсмоконтролирующих структур...................

6. Типизация установленных геодинамически активных нарушений и представляемых ими форм геодинамического риска.......................

7. Ведение горных работ на участках геодинамической опасности.......... Приложение 1. Термины и определения................................ Приложение 2. Использование геофизичесиких методов при заверке геодинамически активных структур на территории шахтных полей.........

Приложение 3. Организация геодинамического мониторинга на территориях шахтных полей......................................... Литература........................................................ ВВЕДЕНИЕ Важным фактором риска проявления аварий геодинамической природы при производстве подземных горных работ является наличие и близкое расположение к участкам подземной добычи геодинамически активных структур, характеризующихся присутствием в них зон высоконапряженных горных пород и нестабильным состоянием геологической среды. Известно, что структуры эти редко обнаруживают себя при традиционном подземном геологическом картировании и требуют привлечения более содержательной информационной базы и специализированных методов е анализа и обработки.

Общепризнанным в практике районирования является метод геодинамического районирования ВНИМИ, основанный на использовании морфоструктурных и геофизических признаков трассировки активных структур с привлечением широкого спектра уточняющих и корректирующих их показателей состояния геологической среды [1].

Настоящее «Руководство…» разработаны в развитие ранее изданных ВНИМИ методических указаний «Геодинамическое районирование недр» (изд.

ВНИМИ, Л.1990 [1]), «Временные указания по выявлению и контролю зон риска возникновения аварий и чрезвычайных ситуаций при освоении недр и земной поверхности на основе геодинамического районирования недр» (изд.

ВНИМИ, Л.1997 [2]) и базируются на появившихся в последнее десятилетие новых геоинформационных подходах к решению задачи районирования недр на основе использования признаков изменчивости внутреннего («глубинного») строения вмещающей геологической среды.. Предложены новые решения традиционных задач морфоструктурного анализа и дополнительные методические подходы по выявлению активных структур на основе горно геометрических методов анализа строения и свойств подземной геологической среды. В редакции действующих «Методических указаний…» [1,2] эти вопросы рассматривались в качестве перспективных направлений развития методики и не имели подробного освещения.

Содержащиеся во вновь представляемом «Руководстве…» новые методические подходы разработаны на основе многолетнего практического использования действующих «Методических указаний…», применения их на многих горнодобывающих объектах нашей страны и адаптированы к различным горно-геологическим условиям угольных и рудных месторождений:

Лунное (Магадан), Оленегорское (Кольский полуостров), Аметистовое и Балхачское (Камчатка), Коневинское (Восточные Саяны), Корбалихинское (Горный Алтай), Кызыл-Таштыгское (Тыва), Таштагольское и Казское (Горная Шория), Денисовское (Южная Якутия), Ургал (Хабаровский край), Кузнецкий угольный бассейн и др.

В большинстве своем, эти подходы ориентированы на использование доступных информационных ресурсов горных предприятий, стандартных технологий и программных средств (AutoCAD, MapInfo, Surfer) и не требуют использования специализированных программных продуктов.

В настоящем «Руководстве…» опущены вопросы концептуального характера и ссылки на всеобъемлемость проблемы геодинамики недр. Основное внимание уделено технологии трассирования геодинамически активных структур и установления режима активности действующих в них природных сил, управляющих современными геодинамическими процессами. В своей основе, методика базируется на стандартных информационных ресурсах действующих горнодобывающих предприятий.

В основе модели геодинамического поведения недр лежат представления о блочном строении геологической среды, неотектонической природе современной активности геологических нарушений, иерархическом построении систем геодинамически активных нарушений.

Под геодинамически активными структурами в геодинамике понимаются прорастающие в современный период развития геологические нарушения, отличающиеся более активным развитием деформаций геологической среды вдоль их направлений, высокой концентрацией напряжений и повышенной проницаемостью недр вдоль их простирания, развитием структурных изменений примыкающих к ним участков горного массива (малоамплитудных разрывов, флексур, послойных нарушений, раздувов и пережимов пластов и т.д.).

По природе своего образования все геодинамически активные структуры в реальной геологической среде находятся в соподчиненном положении. Они ранжируются по масштабному признаку на структуры различного иерархического уровня (обычно с I по VII), при этом каждая из них находится в иерархической подчиненности от структур более крупного ранга. Наиболее активными движениями обычно отличаются структуры самых крупных масштабных рангов, однако максимальная концентрация напряжений чаще приурочена к структурам среднего или самого мелкого масштабного ранга (более «молодым» в ряду иерархической подчиненности)1.

При производстве подземных горных работ геодинамически активные структуры несут риски возникновения горных и горно-тектонических ударов, внезапных выбросов, внезапных обрушений кровли, и других опасных событий и явлений геодинамической природы.

Зоны сопряжения геодинамически активных структур представляют собой наиболее опасные участки недр, характеризующиеся самыми высокими рисками развития опасных геодинамических процессов и явлений, проявления горных и горно-тектонических ударов на подземных горных работах, развития крупных оползней и обрушений в бортах угольных разрезов и рудных карьеров.

В результате проведенного к настоящему времени крупномасштабного геодинамического районирования территорий основных горнодобывающих бассейнов, угольных месторождений и рудных полей, в основном уже установлены геодинамически активные структуры I-III рангов. В настоящем «Руководстве…» акцентируется внимание на детализации разработанной ВНИМИ схемы районирования для выделения активных структур IV-VII рангов с учетом особенностей строения недр.

Параметрический ряд датся в произвольных таксонах и имеет качественные характеристики, принимаемые условно 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РЕАЛИЗАЦИИ ЦЕЛЕВЫХ ЗАДАЧ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ В СВЕТЕ ТРЕБОВАНИЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 1.1 Общие положения 1. Руководство предназначено для выполнения геодинамического районирования недр, результаты которого должны учитываться при раскройке шахтных полей месторождения, выборе последовательности и порядка их отработки, организации систем контроля состояния горного массива как элементов многофункциональных систем безопасности угольных шахт.

Руководство составлено в развитие ранее изданных ВНИМИ методических указаний «Геодинамическое районирование недр» и содержит описание методических особенностей технологии районирования применительно к территориально ограниченным площадям шахтных полей с учетом современных условий ведения подземной добычи и требований к обеспечению их безопасности.

2. Геодинамическое районирование выполняется применительно к решению конкретных технологических задач функционирования шахт и рудников, ведущих подземную добычу, в пределах участков осуществляемого и планируемого развития горных работ. Руководство основывается на требованиях учета результатов геодинамического районирования при проектировании новых предприятий и новых участков, горизонтов действующих шахт (требования пп. 1.10, 2.1, «Инструкции…» [4]).

3. Геодинамическое районирование выполняется специализированной организацией (ВНИМИ или другой организацией, имеющей соответствующую лицензию Ростехнадзора).

4. Геодинамическое районирование недр включает:

выделение элементов блочной структуры горного массива и оценку их взаимодействия;

выделение активных разломов и определение степени их активности;

оценку напряженного состояния горного массива;

выделение тектонически напряженных зон и склонных к проявлению опасных процессов на различных участках угольных пластов;

участие в мониторинге шахтных полей для контроля геодинамического состояния горного массива.

5. Использование профилактических мер, основанных на результатах геодинамического районирования недр, должно производиться на стадиях проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации угольных шахт.

6. Выполнение работ по геодинамическому районированию недр состоит из следующих основных этапов:

установление местоположения потенциально геодинамически опасных участков на основе комплекса методов морфоструктурного, горно геометрического, структурно-геологического анализа, признаков измечивости подземного строения геологической среды, современных геоинформационных ресурсов динамично развивающихся космических технологий изучения динамики геосферы;

проведение комплекса геофизических, горно-геометрических и геодезических наблюдений на потенциально опасных участках (приложения 2, 3) в целях уточнения их границ и дифференциации по степени геодинамической активности (опасности);

организация в соответствии с требованиями п. 41 ПБ [3] геодинамического мониторинга на участках месторождений и шахтных полей, в зонах прогнозируемой геодинамической активности с глубин отнесения пластов к угрожаемым по горным ударам.

7. Геодинамическое районирование осуществляется на основе оценки комплекса показателей геологической среды и данных о фактических свойствах, строении и состоянии недр с привлечением имеющихся геоинформационных ресурсов.

8. По материалам районирования определяется необходимость организации и структура системы контроля состояния горного массива на территории опасных зон.

9. Результаты геодинамического районирования учитываются при выборе оптимальных схем раскройки шахтных полей и порядке отработки выемочных единиц.

1.2. Методические основы и принципы геодинамического районирования шахтных полей В основе метода геодинамического районирования недр ВНИМИ, изложенного в методических указаниях «Геодинамическое районирование ВНИМИ,1990) недр» (Л., [1], лежат основополагающие принципы современной геодинамики недр:

неотектоническая природа современной активности геологических нарушений;

иерархическое построение схеме геодинамически активных нарушений;

специфика развития вертикальных и горизонтальных тектонических процессов;

возможность использования систем «маркирующих» признаков проявления геодинамической активности нарушений на основе стандартных и специализированных форм горно-геометрического анализа строения недр и земной поверхности.

В основе представлений о физической природе геодинамически активных структур рассматриваются начальные процессы трещинообразования и структурной перестройки геологической среды вдоль зарождающегося разрыва, процессы «прорастания» существующего на глубине разрыва, либо влияния «погребенного» разрыва в породах фундамента.

Методический подход к решению задач районирования состоит в последовательном решении следующих задач:

Далее - Методические указания трассировки геодинамически активных структур как в границах горного отвода (месторождения), так и на смежных с ним территориях по комплексу выявленных явных морфологических и скрытых топометрических признаков с учетом их иерархического строения;

установления кинематических типов выявленных активных структур и их связи с системами ранее картированных геологических нарушений;

прогноза степени и характера представляемой геодинамической опасности активных нарушений в части их влияния на условия отработки месторождений при известных условиях залегания полезных искоопаемых, принятых технологических схемах и системах разработки;

Решение первой задачи в соответствии с «Методическими указаниями…»

и настоящим «Руководством…» осуществляется на основе системного анализа широкого перечня геоинформационных показателей и использовании ниже следующих методов:

морфометрического анализа рельефа земной поверхности;

анализа материалов ранних (до периода техногенного поражения рельефа) аэрофотосъемок территории районирования;

проведения геофизических наблюдений на территории контроля, в материалах которого разломы проявляют себя в различных формах аномалий природных геофизических полей;

анализа строения отрабатываемых угольных пластов, рудных тел и качественных показателей полезных ископаемых;

анализа строения осадочного чехла на районируемой площади;

анализа структурных связей и отношений с ранее выявленными в границах бассейна региональными геодинамически активными и сейсмогенными структурами;

анализа материалов сейсмических регистраций на территории горного отвода и в его окрестностях;

анализа связей и отношений с имеющимися системами крупных разрывных нарушений и глубинных разломов.

Назначение методов топографического, космо- и аэротопографического анализа состоит в раскрытии комплекса морфометрических признаков проявления геодинамической активности недр, а также наличия и местоположения геодинамически активных структур на районируемой территории и в е окрестностях.

На аэрофотоснимках и топографических картах активные структуры фиксируются в виде линеаментов с азимутально выдержанной ориентировкой (либо сегментом построении), индикаторами которых являются рисунки эрозионных форм рельефа, повторяющихся ориентированных морфологических элементов: водоразделов речных долин, либо центрозонально организованных форм рельефа с седловинами, перегибов склонов и др. К подтверждающим указанные признаки трассировки активных структур на снимках относятся ландшафтные признаки: смены форм и типов растительных покровов, зон повышенной увлажненности, вызывающих появление болотной растительности, подтопления, образования оползней и оплывин, активизации плоскостного смыва и овражной эрозии.

Решение второй задачи заключается в установлении кинематических типов выявленных активных структур, проверке их соответствия фактическим конфигурациям каждым кинематическим типом геодинамической опасности на стадиях подготовки и проведения очистных работ.

Решение третьей задачи заключается в описании форм геодинамического риска, представляемых выявленными геодинамически активными нарушениями на стадиях развития подготовительных и очистных горных работ. В основу адресной дифференциальной оценки форм геодинамического риска, представляемого каждой активной структурой, положен опыт производства горных работ в аналоговых ситуациях, анализ схемы геодинамической нагрузки на массив структур указанного кинематического типа, степени их газодинамической проницаемости, обеспечивающей миграцию газонасыщенных флюидов в образующихся ослабленных зонах.

Для решения указанных задач в «Руководстве…» использовались следующие направления и методы выявления активных структур:

метод морфоструктурного анализа с сопоставительным привлечением широкого спектра информационных показателей геологической среды;

метод линеаментного анализа по признакам линейной организации формообразующих элементов рельефа (проявленности в рисунке рельефе «полос», «штрихов», «борозд» и их комбинаций);

анализ космоснимков с выявлением признаков системного строения геологической среды в их яркостных характеристиках;

анализ строения гидрографической сети (методом изолонг, гониобазит, и др.);

построение сети сейсмогенных разломов и сейсмоконтролирующих структур района месторождения с привлечением базы данных по регистрации сейсмической активности недр районируемой территории;

анализ геодинамической активности известных геологических нарушений и сопряженных им структур шахтного поля;

прогнозного положения участков максимальной концентрации разрывных и пликативных нарушений (как признака современной геодинамической активности) на основе Анализа неоднозначности структурных построений (по методу Шаклеина-Башкова).

Анализируя морфоструктурные особенности территории районирования, в первую очередь следует выделять специфичные черты и характер построения орографических ансамблей и гидрографической сети, которые содержат в себе полезную информацию о происходивших на этой территории геодинамических процессах. Подавляющее большинство рек, тальвегов оврагов и ручьев имеют признаки системного строения с четко выраженной линеаментной конфигурацией сети.

Рисунок ветвления овражной сети является в геоморфологии показателем интенсивности развития денудационных процессов, напрямую зависящих от скорости воздымающих (или нисходящих) движений земной поверхности.

Похожая конфигурация сети на достаточно обширной территории в окрестностях месторождения косвенно свидетельствует об адекватном или едином геодинамическом режиме подстилающей геологической среды и отсутствии между исследуемыми участками значимых границ е раздела.

В целом, к признакам проявления современной геодинамической активности недр и дискретного строения материнской геологической среды на территориях районируемых шахтных полей и месторождений можно отнести нижеследующие:

резкую расчлененность рельефа (контрастные понижения рельефа в оврагах и речных долинах), свидетельствующую о продолжающихся в современную эпоху вертикальных движениях земной поверхности;

резкие различия ландшафтных характеристик по границам крупных природных образований;

азимутально выдержанную гидрографическую и орографическую сеть в направлениях главных осей деформаций земной коры в исследуемом регионе;

линейно организованные формы строения морфоструктур (протяженные и узкие конфигурации долин и водоразделов, простирающихся на десятки километров);

ступенчатый профиль речных долин, характерный для дискретного строения подстилающих их участков недр;

неустойчивый гидрографический режим рек;

активное развитие современных оползневых процессов на склонах сопок и горных хребтов;

заметное отставание эрозионных процессов на участках, представленных крепкими, устойчивыми к выветриванию породами (особенно в руслах рек);

неравновесное состояние устойчивости склонов, легко нарушаемое при инженерном воздействии на грунт (планировка поверхности, строительные работы, подработка склонов горными выработками);

зональные проявления резких изломов и перегибов рельефа, несвойственные длительно денудируемым поверхностям (пенепленам), но характерных для активных областей.

Перечисленные элементы рельефа обычно не свойственны древним, эродированным формам рельефа (пенепленам) и, в целом, свидетельствуют о продолжающемся развитии современных блоковых движений земной коры, в наибольшей степени свойственных активно развивающимся и относительно молодым платформенным системам.

Так, признаком современных воздымающих движений тектонических блоков (а, следовательно – и наиболее выраженных геодинамически активных режимов) на территории Кузбасса и Алтае-Саянского региона, обычно считают превышение гипсометрических отметок территории и е вершинной поверхности значения определенных «критических» отметок. Например, для территории Алтае-Саянского региона и Кузбасса, такой отметкой является + м. Воздымающиеся над этой отметкой морфотектонические блоки обычно характеризуются, как испытывающие в современную эпоху медленные поднятия. Соответственно залегающие в этих блоках месторождения – как находящиеся в поле современных сжимающих деформаций земной коры.

Следует, однако, отметить, что возникшие в последние годы на территории Кузбасса и других угольных и рудных месторождений специфические формы активизации сейсмических процессов, охватывают и области земной поверхности с существенно более низкими отметками. Так, например, в Кузбассе в районе г. Полысаево (да и на большей части территории Белово Ленинской зоны сейсмической активизации) отметки вершинной поверхности чаще всего в диапазоне 200-240 м. В этой связи, пониженный уровень рельефа районирования уже не может рассматриваться как признак е сейсмической и геодинамической стабильности и должен быть подтвержден отсутствием очагов природных концентраций напряжений.

1.3. Выявление геодинамически активных структур методом морфоструктурного анализа Маркировка признаков геодинамической активности структур методом морфоструктурного анализа осуществляется по широкому комплексу геоинформационных показателей, характеризующих признаки дискретного строения недр и их разнородное развитие. В настоящем «Руководстве…»

использованы следующие формы и методы анализа геологической среды в части выявления геодинамически активных структур:

анализ соотношений вершинной и базисной поверхностей;

изоморфный анализ. Построение маски рельефа;

построение каркасной и сетевой моделей рельефа. Оценка индекса геодинамической активности по состоянию склоновой эрозии;

анализ «напряженности» рельефа по картине изоклин;

построение производных поверхностей рельефа;

сегментный анализ;

реконструкция кольцевых структур;

анализ каскадных наложений рельефа и структурно-кинематических групп. Маркировка пересечений активных зон по следам градиентных зон рельефа (на основе моделей лаборатории тектоники консолидированной коры геологического института РАН [13]);

анализ признаков геодинамической нестабильности недр по картине изомощностей рыхлых отложений;

анализ строения постскладчатых флексурных форм как признака формирования активных структур;

анализ проявленности систем малоамплитудных (сателлитных) разрывов и геодинамика шахтного поля.

1.3.1. Анализ вершинной и базисной поверхностей Идея реконструкции границ активных блоков по геометрическим элементам вершинных и базисных поверхностей рельефа основана на отражении режимов вертикальных движений блоков по глубине эрозионного «вреза» гидрографической сети в вершинную поверхность рельефа, что качественно отображает амплитуды новейших тектонических движений и геодинамически активные их элементы..

Для построения каждой из этих поверхностей последовательно решают прямую и обратную георморфологические задачи. Прямая задача для построения вершинной поверхности заключается в следующем. Территория площади угольной залежи сканируется неким выбранным окном осреднения.

Наиболеьшие значения абсолютных высот относятся к центру окна осреднения.

Формируется матрица точек аномально высоких значений рельефа. Обратная геоморфологическая задача заключается в построении по этим аномально высоким точкам вторичной изолинейной поверхности. Считается теоретически, что полученная вершинная поверхность адекватно отображает поверхность новейшего тектонического рельефа с исключением эрозионной составляющей.

При построении базисной поверхности решаются те же две геоморфологические задачи. Но с тем отличием, что при решении прямой задачи сканируются аномально низкие точки рельефа. Обычно они лежат вдоль килевых линий эрозионной сети. По полученной матрице дискретных значений самых низких точек также стоится вторичная поверхность. Она отображает самые молодые тектонические движения, вызвавшие врез эрозионной сети Полученные обе поверхности пространственно совместитмы между собой.

Поэтому не сложно провести математическое действие и построить разностную поверхность. Такая поверхность отобразит энергию современного рельефа. Е аномальные элементы должны отразить геодинамически активные блоки, зоны, структурные «окна» и др.

В настоящем «Руководстве…» в качестве варианта построения вершинной и базисной поверхностей на малых участках рельефа (шахтных полях) предлагается первоочередное построение цифровой модели земного рельефа и построения двух касающихся е поверхностей (верхней и нижней), принимаемых, соответственно, за положение базисной и вершинной поверхностей. Построения выполняются с привлечением имеющегося для данного участка картографического материала действующих и проектируемых горнодобывающих предприятий - топокарт трех масштабных уровней: 1:50000, 1:25000, 1:5000.

В построенных, таким образом, укрупненных морфоструктурных группах, геодинамически активные структуры представляют собой границы морфотектонических блоков с резко контрастирующими показателями напряженности рельефа (разности отметок базисной и вершинной поверхностей), ландшафтными различиями и локальными проявлениями аномальных свойств и состояния геологической среды.

В интенсивно дискретизированной геологической среде такая форма анализа может проводиться даже без построения геометрических образов вершинной и базисной поверхностей на одном их визуальном анализе.

Зачастую «лоскутный» тип сопочной (скалистой, холмовой, грядовой) формы рельефа достаточно наглядно указывает на положение границ геодинамически активных блоков самых крупных иерархических рангов (с первого по третий).

Следует использовать «эскизное» оконтуривание этих границ с последующим уточнением их положения количественными методами анализа.

Для оценки рангов выделяемых геодинамически активных блоков рекомендуется использовать принцип ранжирования разнопорядковых водотоков с использованием различных (во многих случаях – индивидуальных для каждого региона и авторской группы) методических схем. Достаточно апробированными являются морфометрические методы, основанные на построении производных геометрических поверхностей по гидрографической сети - изолонг (протяженности однопорядковых водотоков) и гониобазит (числа узлов разветвления однопорядковых водотоков).

1.3.2. Изоморфный анализ Морфоструктурные группы геодинамически активных систем и зональное строение недр. Начальной стадией морфометрического анализа рельефа является выделение и описание господствующих на территории районирования морфоструктурных групп и их специфических особенностей. В качестве господствующих форм рельефа традиционно рассматриваются водоразделы, гребни сопок или холмов, седловины, речные русла и долины, тальвеги, террасы, системно построенные их сочетания («ансамбли») в орографических конструкциях геоморфологических ландшафтов низкогорий, мелкосопочника, гидрографической сети.

В первой стадии анализа рассматриваются горные (сопочные, грядовые) системы и речная сеть, формирующие общий облик районируемой площади, присущий ей рисунок ландшафта и характер протекающих эрозионных процессов. Оценивается общность или разнообразие очертаний морфоструктур, их асимметричность, геометрическая сложность. Обращается внимание на геометризацию форм возвышенностей на различных масштабных уровнях и масштабная соподчиненность морфоструктур в системах [16-19].

Устанавливаются имеющиеся различия в характере развития эрозийных процессов на восточных и западных склонах сопочных гряд, их отношения к типам крутых («подрезанных» речной долиной) прямых, пологих или весьма пологих склонов. При наличии резких градиентных отличий в крутизне восточного и западного склонов гряды, рассматривается причина существенно различных темпов происходящих на них эрозийных процессов (например, поднятия активного блока или действия кориолисовых сил движущегося речного потока).

Различие рисунков морфоструктурных групп часто является признаком различия в геодинамической активности блоков. По геоморфологической конфигурации рельефа оценивается степень активности вертикальных движений структурных блоков. При их оценках учитываются следующие положения:

В случае слабых и умеренных скоростей вертикальных движений формируется симметричная изоклинальная конфигурация сопок, имеющих изометричные очертания в разрезе и однотипное построение в плане. Линии водоразделов в этих блоках имеют практически прямолинейные очертания и выдержанную в одном азимутальном направлении ориентировку (для Кузбасса, Воркуты - чаще СВ-ЮЗ, либо ЮВ-СЗ). Речные долины могут иметь извилистые очертания, русла рек содержать меандры, часто характеризующие «перегруженный» тип речного потока.

В случае умеренных скоростей воздымающих движений блоков в рельефе формируется ленточно-грядовый тип долинообразования (прямолинейного).

Русла рек в таких блоках слабо меандрируют в сформированных русловых ложах, подмывая склоны созданных ими форм эрозионных врезов.

Представленный тип руслового процесса (называемый ленточно-грядовым) соответствует равновесному процессу поступления наносов и транспортирующей способности потока. Плановой трансформации русла не происходит, оно остается прямолинейным.

Аналогичную руслам рек конфигурацию имеют хребты сопочных построений, отражая единую выдержанность форм. Для них характерны вытянутые очертания: узкие гребни и крутые склоны. Численные значения их уклонов имеют средние значения 0,1-0,2, достигая на крутых изломах рельефа 0,4-0,5 и снижаясь в низинах до 0,02-0,1. Гривам и холмам в пределах междуречий присущи округлые формы с выпуклыми, волнистыми, уступообразными приречными склонами, часто со следами древних и современных оползней.

Подножья гребней водораздельных линий разделены узкими лощиноподобными долинами. Как и гребневидные сопочные образования, они представляют собой регулярную сеть линейно организованных морфоструктурных элементов, отличающихся значительной протяженностью, слабой искривленностью форм, подобием и согласованностью контуров с осевыми линиями протяженных сопочных конструкций.

В случаях высоких скоростей вертикальных движений блоков, речные русла остаются прямолинейными, однако приобретают элементы неустойчивости в продольном профиле русла. Внутри них образуются внутрирусловые острова. Сопочные конструкции остаются преимущественно линейными, однако локально образуются структуры нерегулярного (нелинейного) очертания. В активно воздымающихся блоках возникают аномальные возвышенности и укрупнения орографических структур. На склонах формируются различные формы эрозионной препарировки структурных форм. Примерами их являются эрозионные -образные структуры. В степных и лесостепных ландшафтах верховья рек тесно связаны с оврагами и балками в приводораздельных пространствах Их характерной особенностью является широкое площадное развитие веерообразных эрозионных форм, гофрирующих склоны. При морфоструктурном анализе особое значение необходимо уделять признакам наличия кольцевых и купольных структур, которые напрямую отражают глубинные формы развития элементов геологической среды и характеризуют развитие в недрах различных форм неравновесных процессов. Их роль рассматривается в современной геодинамике с позиции отражения глубинных процессов энерго-массопереноса материала геологической среды и газонасыщенных флюидов из подстилающей угленосной толщи.

Степень неблагоприятного воздействия этих структур на геодинамическое состояние пластов на наш взгляд определяет стадия «зрелости» купольного образования. В начальной стадии, по мере «созревания» купола (увеличение геоморфологической контрастности) происходит газонасыщение его вершинной части, соответственно, увеличение газообильности находящихся над ним участков угольных пластов. В дальнейшем, после выхода «созревшей»

купольной структуры на поверхность начинается обратный процесс - дегазация угольных пластов и снижения действовавших в нем геодинамических нагрузок до безопасных уровней [5 ].

В качестве иллюстрации на рис. 1.2 представлен космоснимок территории горного отвода шахты №7 Кузбасса с охарактеризованными разновидностями морфоструктурных групп. На космоснимке видны кольцевые структуры и различные формы эрозии склонов сопочной гряды. Отсутствие речных излучин указывает на высокую интенсивность поступления в поток наносов по сравнению с его несущей способностью. Данному типу потока обычно соответствует умеренная интенсивность воздымающих движений геодинамических блоков, залегающих в основании русла.

Регулярный, упорядоченный, характер речной сети и хребтов обычно наследует структурно-геологическую особенность глубинного строения недр, т.е. аналогично построенную регулярную сеть проходящих на разных глубинах геодинамически активных структур.

В качестве типовых структурных форм на малых территориях районирования (шахтные поля, месторождения) могут рассматриваться нижеследующие морфологические конструкции.

Линейно упорядоченные грядовые орографические конструкции характеризуются выдержанностью по протяженности и ширине на многие километры и даже десятки километров. Представляют собой наиболее распространенные структурно организованные формы рельефа. Такая морфология рельефа чаще всего указывает на его подчиненное положение по отношению к простиранию эродирующих геологических структур. В качестве господствующего элемента обычно рассматривается крупный водораздел.

Лучевая конфигурация грядовых структур формируется грядами сопок в виде кольцевых образований, созданных тальвегами рек и временных водотоков первого порядка. Практически все водотоки второго порядка впадают в ориентированные в лучевых направлениях русла рек, имеют овальные очертания. Чаще всего они смыкаются в долинах рек в единые овальные сегменты, образуя двух-четырех-звенные кольцевые сегменты. Далее эта особенность рассматривается как маркирующий признак развития концентрических нарушений, предположительно связанных с современной геодинамикой и газодинамикой недр и формированием под воздействием происходящих газодинамических процессов купольных структур.

Веерная конфигурация грядовых структур представляет расходящийся от господствующей вершины «куст» сопочных грядовых конструкций обычно изометрической формы. Такая структура характерна для переходных зон и узлов сопряжения геодинамически активных структур различного масштабного ранга.

эрозионные структуры первичной эрозионной сети, -образные представляющие специфические формы склоновой эрозии, приводящие к образованию геометрически правильных треугольных фигур эрозии, исключительно выдержанных по внешним границам, но имеющих волнистую (иногда – «гофрированную») поверхность рельефа внутри этих правильных контуров. Своими вершинами -образные водосборные воронки упираются в вершину сопочной гряды, размывая е склон многочисленными рукавами.

Спецификой описываемой морфоструктуры является отсутствие традиционного ветвления потока на конкурентные составляющие, и практически равномерное запитывание склонового потока из 15-25 стоков равномерно распределенной эрозионной сети. Развитие «гофрированных» форм рельефа более обнаруживает себя на аэро- и космофотоснимках земной поверхности, и практически не отображается на топографических картах и планах (Соколовское, Осиновское месторождения Кузбасса).

«Скученные» (неупорядоченные) грядовые конструкции, не имеющие господствующего направления простирания хребтов и повторяющегося рисунка рельефа.

Рис. 1.1. Пример построения маски рельефа на территории шахтного поля №7 Кузбасса.

Зеленым цветом выделено главенствующее морфоструктурное образование районируемой территории - вершинно-сопочная гряда западного участка месторождения, вытянутая в направлении действия наибольших сжимающих напряжений;

Розовым цветом выделены области субгоризонтального сноса четвертичных отложений и соответствующих этому процессу «кустообразных» форм эрозии восточных склонов сопочных гряд, ориентированных в субширотном направлении;

Граница поля шахты № Рис. 1.2. Выяделение кольцевых структур на космоснимке территории шахты «№7»

Кузбасса, Граница шахтного поля обозначена светлым контуром. На снимке отражены различные формы склоновой эрозии по границам блоков.

Конфигурации хребтов внешне достаточно хаотичны, однако в большинстве случаев они ограничены структурами более высокого ранга.

Такие морфоструктурные группы имеют ограниченное площадное распространение внутри обособленных геодинамических блоков.

Скученные грядовые конструкции характерны для неустойчивых режимов геодинамической активности с «колебательным» характером вертикальных движений на фоне преобладающих воздымающих движений.

Отрисовка «маски» рельефа осуществляется с целью определения тенденций геодинамического развития территорий шахтных полей по конфигурации господствующих однотипных форм рельефа с преобладающими геометрическими формами пространственного соотношениями. Основное е предназначение состоит в иллюстрации наиболее общих форм и закономерностей строения рельефа и вмещающей геологической среды, которые при более тонких методах горно-геометрического анализа (дифференцировании поверхностей) оказываются менее наглядными. Для отрисовки «маски» рельефа удобно использовать срединные линии склонов, равноотстоящие от подошвы и гребней сопок. Образованные этими линиями контуры чаще всего указывают господствующие направления геодинамически активных структур III-IV рангов. Пример построения маски рельефа представлен на рис. 1.1.

1.3.3. Построение каркасной и сетевой моделей рельефа. Оценка индекса геодинамической активности по состоянию склоновой эрозии При решении задач выявления геодинамически активных структур и оценки индекса их геодинамической активности могут использоваться методы числовой обработки топографических поверхностей, включая математические действия с ними (процедуры их вычитания и построения первых и вторых производных - наклонов, кривизны).

Геометризация форм рельефа осуществляется с использованием оптимальной схемы картографической оцифровки точек земной поверхности на основе идей каркасного моделирования. Важнейшим его преимуществом является оптимальное соотношение числа координируемых точек с информативностью содержащихся в них данных. Для оцифровки рельефа используются линии максимального перегиба земной поверхности положительной и отрицательной кривизны.

Базовая модель земной поверхности задается по фактическим элементам разветвлений систем хребтов и тальвегов с детальной отрисовкой важнейших вершинных, донных и склоновых «ребристых» элементов рельефа.

Методически эти построения воспроизводят схему построения Вершинной и Базисной поверхностей но не для крупных региональных структур, а для самых мелких неоднородностей рельефа в границах шахтных полей. Пример построения каркасной модели рельефа представлен на рис.1.3 для поля шахты «Осинниковская».

Сетевые конфигурации разветвлений линий хребтов (гребневые) и линий тальвегов (килевые), характеризующих, соответственно, нижние и верхние урезы эрозионных построек представляются отдельными наборами данных.

Структуры сетей и находящиеся на них точки координирования поверхностей представляются в виде фрактально встроенных друг в друга самоподобных фигур налегающей и подстилающей (врезанной в склоны) поверхностей рельефа, обозначаемых на схеме выборками «каркас-плюс» и «каркас-минус».

По каждой из этих выборок строятся аппроксимирующие их поверхности, интерпретируемые как граничные поверхности структур эрозии соответственно в донной (преимущественно - русловой) и вершинной (бровочной) частях рельефа.

Вдоль относительно «консервативных» элементов рельефа (горных хребтов и речных долин) подразумевается касание либо максимальное сближение поверхностей «каркас-плюс» и «каркас-минус» друг с другом.

Соответственно на склонах сопок, подверженных наиболее активным процессам эрозии и выветривания эти поверхности расходятся на максимальные амплитуды, характеризуя активность развития эрозионных процессов на указанных участках местности и косвенно - причастность к ним геодинамически активных структур.

h= h= 2. h= } x;

0. {\H h= 60%%d h= } }} x;

x;

x;

0. 0. 0. {\H {\H {\H %d 35%.50 %d h=160% h= h=0.

h= h= 60%%d h= h=2. %D 3% } h0.

x;

0. {\H h=0. %D 15%%D 0% %D h-1. h=0. 36% %D h= h0.8 25% h0.. h- h=0.310%%D. %D h-. 0% 15%%d h- h= h=1, -2. h= D %d h= D %% h=09%%d 15% %%. 0. 1, h= h= 5948000 h=0. 515% h-1, %D. h-.. h- h- }} x;

h= x;

0. 0. {\H {\H -. h- H= 3- %d h= %d. 20% 35% %D h- 5% %d 35% %d 35% h= %d %d h= 35% 35% h= %d 35% h= h= h= h= }} x;

x;

0. 0. {\H {\H %d 35% h=. h- 5947000 d h= 30%% h= d 18%% h=0. 1. 0. h= h= 0. h= 0, h= 1. h= 1. h= h=0. 1. h= h=0.. h= } x;

0. {\H. h= h= 0. 0,. h= h= 0. 0, h= 0. 3. h= h= h=1. dh= %% 4. h= h=1.

h=.. h- h= 1. h= 0.4.9 0 %d d h= "" h=0 0. %% 19% h= 0 2. h=0. h= 1. h= d %%. h= ;

1};

2}.5x 0.5x {\H {\H.

.

. h=.

.

.

h=3..

.

.

.

h-100- целик под стройгородок 15526000 15527000 15528000 15529000 15530000 15531000 15532000 Рис. 1.3. Пример построения каркасной модели рельефа для условий шахты «Осинниковская» Кузбасса. Красными и синими линиями обозначены, соответственно, сети каркасной модели «каркас-плюс» и «каркас-минус».

Проходящие по ним поверхности являются касательными к земной поверхности соответственно со стороны отрицательных и положительных элементов его рельефа.

Эти поверхности соответствуют положениям наиболее неустойчивого (неравновесного) и устойчивого (равновесного) состояния объектов рельефа. Синими кружками обозначены очаги сейсмических проявлений.

Оцифровка рельефа осуществляется в программной среде AutoCAD 3D полилиниями. Построение каркасной 3D модели рельефа выполняется от осевых линий русел рек и хребтов с разветвлением сетей «каркас-плюс» и «каркас-минус» без разрывов корневой фрактальной структуры обеих сетей на склонах сопок. Степень детальности оцифровки рельефа, как правило, соответствует шагу построения изолиний рельефа (обычно - 5 и более м). Этот критерий обеспечивает необходимую степень детальности эскизного отражения рельефа для модели 100000-400000 точек сети.

При построении линий каркасной сети отмечаются все точки пересечения этих линий с горизонталями рельефа, которым в соответствии с отметками пересекаемых горизонталей присваивались те же высотные отметки.

Построение каркасной модели производилось с разбивкой на слои «каркас плюс» и «каркас-минус». Для дальнейших процедур анализа рельефа предусматривается преобразование каркасной модели рельефа в сетевую, т. е. в виде наборов координат XYZ точек земной поверхности в узлах регулярной решетки.

Построение сетевой цифровой модели рельефа. Для построения сетевой модели рельефа построенная в AutoCAD2004 каркасная модель рельефа сохраняется отдельно по слоям «каркас-плюс» и «каркас-минус» в обменном формате AutoCAD (dxf-файлы). С помощью специализированных утилит осуществляется извлечение численных значений координат точек каркасной модели в формат txt и с помощью программы SURFER – в формат dat. Для дальнейшей обработки модели рельефа полученный, таким образом, цифровой эквивалент каркасной модели преобразуется в регулярную grid-сеть.

Построение этой сети осуществляется с разбивкой квадратной сетки с размером ячеек 25х25 или 50х50 м.

Все дальнейшие геометрические построения выполняются с grid-файлами рельефа, позволяющими осуществлять различные операции и действия с математическими поверхностями. Для построения обобщенной модели поверхности рельефа формируется сводная выборка данных, путем объединения наборов координированных точек моделей «каркас-плюс» и «каркас-минус». Раздельный анализ наборов данных «каркас-плюс» и «каркас минус» используется лишь для оценки глубины склоновой эрозии. Все остальные исследования выполняются над сводной моделью поверхности рельефа. Настоящим «Руководством…» предусмотрены следующие формы анализа описанных поверхностей:

Вычитание поверхностей «каркас-плюс» и «каркас-минус», в результате чего устанавливается глубина вреза сети первичных водотоков в рельеф земной поверхностии оценивается картина развития процессов склоновой эрозии, косвенно характеризующая интенсивность развития геодинамических процессов;

Построение графиков наклонов склонов земной поверхности (первой производной поверхности рельефа), косвенно характеризующих пространственное распределение зон повышенных значений крутизны склоновой эрозии;

Построение графиков кривизны рельефа земной поверхности (второй производной поверхности рельефа), косвенно характеризующих интенсивность развития склоновой эрозии;

Построение графиков -критериев, характеризующих степень азимутальной неравномерности кривизны. Следуя за С. В. Шаклеиным [8], принимаем в качестве -критерия разности отметок центров диагоналей элементарных ячеек сети, что характеризует меру отклонения формы элементарных ячеек сети от плоской.

Наклон и искривление земной поверхности рассматриваются, как одни из важнейших признаков и количественных характеристик нестабильного состояния недр на участках развития его воздымающих движений.

Геометризация этих параметров осуществляется на основе базовой цифровой модели рельефа, построенной по обобщенной сетевой модели «каркас-плюс» и «каркас-минус» без техногенных изменений и микроструктурных вариаций рельефа. Для участков со слаборасчлененным рельефом допускается построение базовой цифровой модели рельефа по наборам координированных точек, взятых с топографических планов, либо по оцифрованным (с указанием высотных отметок) изолиниям рельефа в программной среде AutoCAD.


Для построения производных поверхностей рельефа (наклонов, кривизны, -критериев) предусматривается процедура их дифференцирования по площади, а также установления степени отклонения формы элементарных ячеек сети от плоской поверхности. Эта процедура выполняется с помощью программных ресурсов SURFER, либо отдельными приложениями в программной среде EXCEL и позволяет подготовить данные для численного анализа степени геометрической сложности поверхности рельефа.

Для установления численных значений производных поверхностей в программе EXCEL, данные grig-файлов, содержащие информацию сетевых моделей рельефа передаются в программную среду EXCEL посредством обменного формата ASCII. Далее они форматируются на листах ECXEL в виде сводных двухмерных таблиц с заполненными полями высотных отметок. На дополнительных листах по формулам наклона и кривизны рассчитываются таблицы производных параметров по формулам 1.1-1.3, которые возвращаются в программную среду SURFER в виде новых наборов данных в файлах dat и grid. На основе этих наборов данных строятся наглядные отображения производных поверхностей рельефа в изолиниях с числовыми отметками.

При расчетах численных значений наклонов и кривизны земной поверхности в вершинах сетевой модели grig-файла используются геометрические образы элементарных площадок рельефа в виде треугольных секторов, примыкающих к узлу Nij (i,j- номера соответственно горизонтальной и вертикальной линий сети). Для расчета вблизи каждого узла выделяются четыре элементарных площадки, примыкающие к расчетным узлам с СВ-ЮЗ и ЮВ-СЗ сторон (рис.1.4). Для каждой из них рассчитываются углы наклона n.

За численное значение угля наклона в вершине Nij принимаются максимальные из полученных значений (рис.1.4).

Hi-1;

j+1 Hi;

j+1 Hi+1;

j+ j Hij Hi-1;

j Hi+1;

j Рис. 1.4.

4 Hi+1;

j- Hi-1;

j-1 Hi;

j- i Расчет углов наклонов поверхности в каждом сегменте производится по формуле ) 2 ( H ij H i;

j 1 ) ( H ij Hi 1;

j, (1.1) tg ( ) Где: Hij – отметка узла решетки grid-файла с i-тым номером строки и j-тым номером столбца;

Hi+1;

j - отметка узла решетки grid-файла с (i=1)-тым номером строки и j-тым номером столбца (смежного по оси Х);

Hi;

j=1 отметка узла решетки grid-файла с i-тым номером строки и (j+1)-тым номером столбца (смежного по оси Y);

– шаг решетки grid-сети (расстояние между смежными узлами grid-файла по осям Х и Y). Принимается, обычно, равным 25 м.

Кривизна рельефа рассчитывается по предварительно вычисленным углам наклона фрагментов рельефа для комбинаций сегментов 1-3 и 2-4 по формулам:

1 2 Sin( ) (1.2) i1 i k R1 3 2 (d3 d1 ) (Hi Hi 1;

j ) 1;

j 1 2 Sin( ) (1.3) 12 k R2 4 d2 )2 H i;

j 1 ) (d 4 ( H i;

j По результатам расчета для каждой из расчетных точек Nij принимаются максимальные численные значения кривизны из полученных в обеих комбинациях.

В соответствии с описанными выше методическими построениями, решение задачи предусматривет выполнения следующих процедур:

Передачи базы данных сетевой модели в программу EXCEL и переформатирование структуры базы данных по сетевой форме (колонки – Х, строки – Y, значение - H);

Расчеты производных характеристик наклона и кривизны рельефа по указанным выше формулам;

Расчет «-расхождения» диагоналей узловых точек сетей =(Нi1-Нi2+Нi3-Нi4)/2, отражающих производные параметры напряженности рельефа;

Построения в программной среде SURFER поверхностей изоклин (равных наклонов рельефа), кривизны и «-расхождений» диагоналей;

Выявление признаков подсечения элементов рельефа активными структурами по совокупности маркирующих признаков.

В качестве примера на рис. 1.5-1.9 представлены иллюстрации построения математических поверхностей рельефа, глубины врезы эрозионных форм, наклонов и кривизны земной поверхности и лямбда критериев для условий представленной на рис. 1.3 каркасной модели поверхности рельефа шахты «Осинниковская». Представленные на рис. 1.5-1.9 графики, в обобщенном виде, характеризуют положение соответственно, наиболее стабильных и нестабильных в геодинамическом отношении участков рельефа. Интерпретация построенных моделей позволяет оценить степень активности склоновой эрозии на различных участках шахтного поля, а следовательно соотнести темпы развития геодинамических процессов на этих участках.

2. %dh 60% 60% %d h-0.

. h-. h- h-0. 12% h-0. %d h= 520. d %%, %d h= 40% %d h= 500. 60% %d h= 70% 480. 460. d %% 14 440. -1. d 47%% h=0. 420. h= IX %d. 2. h= 60% h= d %% %d. 60% h= 8 400. III VI VII IX h= %d 1. h= h=7. %d h= 60% 50% 380. %D h=3,15%. %d 1. h= 60% h= %d XII 40% %d2. - h= XII 40% %D 30% II-,20 360. h= %%D h= 20- 340. h=6-.. h= %d h= 32% h= h= 32%%d 320. h=1. %d 50% 4. 300. h= h=11. ГУ 14.12.62 г d 50%% h=2. h=11. 280. " " d 2. %% h= h= 260. 240.. 30%%d h=.20 %d h=3 20% h=0.. 2. h=3.

h= h= h=0.. h=14. h= ГУ 5.10.80 г.

2. h= h=6.. h= h=4. %d 30%. h=12. h=0. h= 220.. h= ` h=1. h=12. 25%%d. h= d 30%% 2. d h= h=4. 32%%..40 h= h=... h=0 h= h=. %d 3% h= h=0. 30 d %% h=0.h=4.

1. %d 38% h=1. h= h=1.

27% %d 5. H-1.. h= H- d d 0 3. 0 %% h=1. %d %% %d 38% 0.3 h= 0.8 - h=0 12% h=0.

h=1 38%%d 0-1. 9. h=1.

%d 0 h= h=.

h= 38% 0. d h=2.

%d 3.. h= %% 0.8 0 h= h= 1. 35% H-0. h= h= 0. h= 1. "H" h= 0. h=1.

h=. H-0 %d h= %d 0. 18% %d. H-0.

%d %d 18% h= h=5.

18% 17% 20%. h= d d %% %%. H- h= ГУ 15.03.78 г.

ВВ 17.10.62 г.

0. целик под стройгородок 0. 15526000 15527000 15528000 15529000 15530000 15531000 15532000 Рис. 1.5. Цифровая модель рельефа земной поверхности по обобщенной базе данных сетей «каркас-плюс» и «каркас-минус» без техногенных изменений и микроструктурных вариаций рельефа. Кружками отмечены сейсмические проявления, сопутствовавшие подземной добыче в 2005 г. Ромбами отмечены места динамических проявлений горного давления, происходивших при отработке месторождения в указанные даты (ВВ- внезапные выбросы, ГУ – горные удары).

ВВ 17.10.62 г.

m= 0. h= 40% %d h= 0. %% d %% h= D 0. 12 h=3..

.

.

.

.

.

.

.

.

%% %% d d 22% h=1 h= %d. h=1. ГУ 14.12.62 г 20% h= %d. целик под стройгородок ГУ 5.10.80 г.

%% h= 1. d 85% %d h-. h= 18%% 0. d h=0. h=0 II-.5 h=2.00 60%%d XII XII -51 %% h= h= 0. d3. h=0. 28 h=4. 5% 77%% 60%%d %% d %D d h= ГУ 15.03.78 г.

h= IX h=160% 20% 2..50 %d %d VI h=0.8 h=1.60 VII h- 30 50. h= 35%. 30% %d h= h- 0 %d h=0.3 III. h= h- 0.. h=0 h-.. h= h=1. h- 0. 20 h-1,. h=1 15% обозначения как на рис. 1.5.

h=.60 %d -2. h= 0. h= h=09%%d 1.. 15%%d h=1,1 h= 1. h=0.

h-0 IX h=0.. h=0. h-0 h-.. 15%%D h- 30%%.5 h-1. h= h= d 1. h= h=. h=0 0..9 h0. h= 0, h0.8 25% h= %D 36% %D h= 1. 1. h0.

h-100-120 3% %D 2. h= h= 0, h= 0. h= 0, h=0. %% D 25 %% dh= h=0.310%%D h= 515% h=7 3.5 2.. %D h=0. h= h= 3- 4. %% h=0. d h= h= 1. 19% 1, %d "" %% D h= %% h= h=D 1. 20% %d 0. h= H= 100 0% -20 %D h= 0% %D 35% %d h= H=. H=100. H=. 35% 16 h= d %d %%1. h= 45 h= %% h= h= d 1.6 30%.9 7 h= %D h=7 35% 35% %d %d h=8 h= 52 1. %% d 35% %d h= h= 0. h= 1. h= 35% %d h= {\H {\H 0.5x.5x ;

1};

2} {\H{\H 0. 0. x;

1x;

h=8 {\H {\H }} 0. 0. x;

x;

}} h= {\H {\H 0. 0. x;

x;

}} {\H 0. {\H x;

0. } x;

} h= 35% %d h= {\H 0. h=20 x;

h= } {\H 0. x;

} h= характеризующие интенсивность развития склоновой эрозии. Условные Рис. 1.6. Производная поверхность изоклин (равных наклонов земной поверхности), 0. h= h= 0. 2. h= 0. } x;

0. {\H 14 0. h= IX 0. 60%%d h= } }} x;

x;

x;

0. 0. 0. {\H {\H {\H %d 35% III.50 %d h=160% VI h= VII IX h=0.

H=100. h= 0. h= XII 60%%d h= h=2. - XII II- 0. %D 3% 0. } h0.

x;

0. {\H h=0. %D 15%%D 0% %D h-1. h=0. 36% %D h= h0.8 25% h0.. h- h=0.310%%D. %D h-. 0% 15%%d h- h= h=1, -2. h= D %d h= D %% h=09%%d 15%. %%. H= 0. 0.. 1, h= H= h= ГУ 14.12.62 г h=0. 515% h-1, %D. h-.. h- h- }} x;

h= x;

0. 0. {\H {\H -. h- H= 3- %d h= %d. 20% 35% %D h- 5% 0. %d 35% %d 35% h= %d %d h= 35% 35% h= %d 35% h= h= h= h= ГУ 5.10.80 г.

}} x;

x;

0. 0. {\H {\H %d 35% h=. h- 5947000 d h= 30%% h= d 18%% h=0. 1. 0. h= h= 0. h= 0, h= 1. h= 1. h= h=0. 1. h= h=0.. h= } x;

0. {\H. h= h= 0. 0,. h= h= 0. 0, h= 0. 3. h= h= h=1. dh= %% 4. h= h=1.

%d 40% h= h=.. h- h= 1. h= 0.4.9 0 %d d h= "" h=0 0. %% 19% h= 0 2. h=0. h= 1. h= d %%. h= ГУ 15.03.78 г.

ВВ ;

1};

2}.5x 0.5x {\H {\H 17.10.62 г..

.

. h=.

.

.

h=3..

.

.

.

0. h-100- d 77%% h=0.. h= d3. m= h= %d. %% h= 20% %d %D 22% 1.6 30% h=1. целик под стройгородок h= 1. h= 0. d %%1. 16 h= 20% 2. %d h= d %d 85% %% %% 28 h=4.. d d %% h= 0. h=. 0 %d h=. d %% h= 30% d %% h= d %% 1. h= 1. h=D %% 0. h= D %% 15526000 15527000 15528000 15529000 15530000 15531000 15532000 Рис. 1.7. Производная поверхность кривизны рельефа земной поверхности, построенная по базовой цифровой модели рельефа. Отражает неравновесное состояние склоновой поверхности и интенсивность развития склоновой эрозии. Условные обозначения как на рис. 1.5.

ВВ 17.10.62 г.

0. H- 18% %d H-0.

H-0. SURFER.

H-0. H-. H-1. ГУ 14.12.62 г целик под стройгородок ГУ 5.10.80 г.

h= 2. h=0. h=0. h= h=.. h= 2. %% d h=2. 50%% h= d. h= 4.0 II- h=1. 50% 32%%d %d XII XII -51 h=. 32% %d h=. ГУ 15.03.78 г.

IX 3% %d 17% h=1.

%d VI 20% %d VII h= h=1.. h= h= 1.2 III. %% d. h= h=0. h=0 h=. -1. h=3. h=. h=7. 30%%d h=1 0 1.0 47%% 60%.40 d 60% %d h= %d 40%. h= 16 h= %d2. %% 2.3 h= d 40%. %d h= IX h=. 0.6 30%% d h= 50% h= 1.5 h= 12 %d 1. h=6-. %% h=2 20- d.00 %%D h= h= 1. h= h= 0. 9. h= 0.8 0 0.5 h= 0 h= 0.3 h= 3.0 0 3. 0 h= 0.8 0 %% h= d 2. %% h=4. d 32%% h= h= h= d.2. 0. h=5. 60% 18% 30 60% h=2 %d %d %%,20- %d d 18% 30% %d %D h=2.


h= 38% 5. - %d %% d 25%%d h=1. h=1.

h=1 38%%d h=0.

. 38% %d 35% 38% h=1. %d %d "H" h= 27% h= h=0 12%. %d 10 %d h=0.h=4.

h=0. 0-1.60 h=0. 30 30 h=1.

.

h= 2. %% h=0 d. Условные обозначения как на рис. 1.5.

30% h=3 20% h=4. %d.20 %d 0. %D h= h=3,15% h= h- h-. " "1. h= 12% h-0. %d h-0. h=12. 60% h= 70% h-0.

%d 60% %d h= %d 60% %dh 2. %% 7 d h= h=14. ` h=. 40% %d h=, h=9 h= h=6. h=11. h= h= h=12. h=11. Рис. 1.8. Гамма-показатель объемной кривизны земного рельефа, характеризующий шахты «Осинниковская». Рассчитан по расхождению отметок пересечений неравновесное состояние земной поверхности на территории горного отвода диагоналей элементарных ячеек сетевой модели рельефа в программной среде 2. %dh 60% 60% %d h-0.

. h-. h- h-0. 12% h-0. %d h= d %%, %d h= 40% %d h= 60% %d h= 70% 13 d %% 14 1 -1. d 47%% h=0. h= IX %d. 2. h= 60% h= d %% %d. 60% h= III 9 VI VII IX h= %d 1. h= h=7. %d h= 60% 50% 7. %D h=3,15%. %d 1. h= 60% h= %d XII 40% 5949000 %d2. - h= XII 40% %D 30% II-,20 h= %%D h= - 20- h=6-. -. h= %d h= 32% h= h= 32%%d - h=1. - %d 50% 4. h= h=11. - ГУ 14.12.62 г d 50%% h=2. h=11. " " - d 2. %% - h= h= - -. 30%%d h=.20 %d h=3 20% h=0.. 2. h=3.

h= h= h=0.. h=14. h= ГУ 5.10.80 г. - 2. h= h=6.. h= h=4. %d 30%. h=12. h=0. h=. h= - ` h=1. h=12. - 25%%d. h= d 30%% 2. d h= 32%% h=4...40 h= h=... h=0 h= h=. %d 3% h= h=0. 30 d %% h=0.h=4.

1. %d 38% h=1. h= h=1.

27% %d H-1. 5.. h= H- d d 0 3. 0 %% h=1. %d %% %d 38% 0.3 h= 0.8 - h=0 12% h=0.

h=1 38%%d 0-1. 9. h=1.

%d 0 h= h=.

h= 38% 0. d h=2.

%d 3. h=. %% 0.8 0 h= h= 1. 35% H-0. h= h= 0. h= 1. "H" h= 0. h=1.

h=. H-0 %d h= %d 0. 18% %d. H-0.

%d %d 18% h= h=5.

18% 17% 20%. h= d d %% %%. H- h= ГУ 15.03.78 г.

ВВ 17.10.62 г.

0. целик под стройгородок 0. 15526000 15527000 15528000 15529000 15530000 15531000 15532000 Рис. 1.9. Изолинии глубин эрозионного вреза в рельеф земной поверхности, рассчитанных по разности отметок поверхностей «каркас-плюс» и «каркас-минус», характеризующие степень активности склоновой эрозии на различных участках шахтного поля.

На южном фланге выделяются кольцевые формы активной эрозии, предположительно отражающие глубинные геодинамические процессы.

Условные обозначения как на рис. 1.5.

1.3.4. Сегментный анализ. Реконструкция кольцевых структур Сегментный анализ предусматривает отрисовку в границах районируемой территории всех встречающихся на ней овальных очертаний тальвегов, образующих обычно двух или четырехзвенные конфигурации. Эти морфоструктурные группы объединяют русла рек, ручьев и примыкающие к ним овраги со смыкающимися устьями или истоками, как бы продолжающими очертания предшествующего звена на следующем интервале дуги.

Для построения этих форм рельефа должны выделяться лишь наиболее существенные элементы овальных форм, укладывающиеся в интегрированный образ кольцевой системы. Совокупность сегментных форм в ряде случаев позволяет выделить в границах районируемой площади одиночные, телескопические («вложенные» друг в друга) кольцевые структуры, чаще всего характеризующиеся прерывистым, а на отдельных участках - «отсеченным» от материнской морфоструктуры строением.

В практике районирования чаще обнаруживают себя «полукольцевые» и «дугообразные» структуры, не имеющие четкого замыкания. По оценкам специалистов такие структуры могут представлять повышенный газодинамический потенциал и находятся в фазе продолжающегося развития.

Положения сопутствующих им нарушений могут быть выявлены путем проведения сплайн анализа гипсометрии пластов на всей площади шахтного поля.

1.3.5. Анализ каскадных наложений рельефа и структурно-кинематических групп. Маркировка пересечений геодинамически активных структур по следам резких перегибов рельефа Описываемый тип морфоструктурных маркирующих признаков достаточно эффективен при идентификации геодинамически активных структур сдвиговой и взбросо-сдвиговой кинематики в системах складчатых и складчато-надвиговых поясов. При его использовании предполагается наличие горизонтальной составляющей неотектонических движений земной поверхности, вызывающей видимые смещения линейно организованных или протяженных форм рельефа или элементов строения недр на пересечениях активных структур (русел рек, тальвегов, плоских склонов, хребтов, сместителей геологических нарушений, осей складок и т. д.).

Исторически, излагаемый метод достаточно апробирован, поскольку используется как один из базовых методов структурно-геологического картирования территорий и применялся при реконструкции трасс многих тектонических разломов. После «русловой» схемы трассировки тектонических разрывов по спрямлнноориентированным руслам рек он является наиболее часто применяемым в практике геодинамических прогнозов и построений.

Однако в ряде случаев указывает на двойственность возможных построений, поскольку в конфигурации колен обнаруживаются несовпадения направлений излома. Из опыта установлено, что направления излома не следует однозначно характеризовать как предполагаемое направление смещения, поскольку в рисунке излома линий наиболее значимым является наличие самой точки пересечения структуры.

Чаще всего этот метод рассматривается в связи с проявлениями специфических коленоподобных изломов русел рек и ручьев, последовательно повторяющих его на руслах нескольких водотоков. Вместе с тем, аналогичные структуры отмечены и в строении гребней сопок и хребтов, и даже осей синклинальных (брахисинклинальных) складок, флексур, древних разрывных нарушений. Эти формы рельефа могут рассматриваться в качестве результата действия новейших тектонических сдвигов.

При достаточно продолжительных геодинамических процессах вместо одиночного излома створного направления структуры, может возникнуть е ступенчатый «каскадный» профиль с многократно повторяющимися морфоструктурными группами. Эти структуры также свойственны неустойчивым трассам геодинамически активных структур в узлах пересечения с более молодыми (низкоранговыми) активными структурами или крупными разрывными нарушениями.

1.4. Анализ космоснимков и индикационные признаки системного строения геологической среды в их яркостных характеристиках В ряду современных геоинформационных ресурсов космоснимки приобретают безусловно приоритетное значение. Высокая степень их информативности, наглядности, возможной детализации и неограниченные возможности в реализации различных физических принципов и схем производства съемок (оптические, спектрозональные) указывает на большие возможности их использования для решения задач геодинамики.

Чаще всего, для распознавания геодинамически активных структур используется зрительный образ земной поверхности на космоснимках, на которых активные разломы обнаруживают себя по тонально контрастирующим областям рисунка, отражающим дискретные границы глубинного строения недр. На космоснимках, как правило, гораздо более наглядно, рельефно и контрастно бывают отображены особенности ландшафтного и растительного оформления территории районирования.

Указанное качество обеспечивается благодаря способности космоснимков отражать наиболее тонкие детали рисунка рельефа, недоступные средствам традиционной тематической картографии. Чаще всего, эти детали касаются визуализации дискретных границ ландшафтного отображения площадей. Они достигаются свойством зрительного восприятия, формирующим собирательный зрительный образ, даже по разнородным фрагментам снимка, а также естественностью восприятия зонального строения объектов снимка.

Космоснимки обычно содержат достаточно четкие морфоструктурные признаки крупномасштабных геодинамически активных структур высших рангов, отражающих строение недр в окрестностях районируемых территорий.

Прежде всего, это касается рисунка гидрографической сети, обычно отражающей картину блокового строения рельефа. В ряде случаев в ней просматриваются элементы пентагонального строения подстилающей тектонической структуры. Несмотря на отображаемые на космоснимках хаотические отклонения русел, речная сеть обычно образует весьма выдержанные по направлению многокилометровые колена, практически лежащие в линейных створных направлениях с наиболее крупными геодинамически активными структурами.

В отличие от картографического материала, космоснимки, также, передают информацию о качественных различиях в состоянии блоков, благодаря имеющимся на них дискретным изменениям цветового и тонального наполнения. В настоящее время имеются множество программных продуктов по анализу специфических форм градиентных оценок их цвето- и светопередачи в расчете на задачи линеаментного анализа и дискретизации среды. Однако, по-прежнему большое значение уделяется зрительному восприятию космоснимков, как модели географической среды с высоким информационным наполнением.

При анализе космоснимков должны быть выявлены наиболее существенные ландшафтные особенности строения земной поверхности гидрографической сети и растительного покрова, указывающие на их возможную связь со строением подстилающей геологической среды. На снимках могут быть выделены формы линейно ориентированного строения природных объектов, необычных форм эрозии рельефа (например «гофрированных» складок, террас, «следов» на вспаханных площадях), а также резкой смены растительного покрова, стариц, протоков, водоемов, не отраженных на картографической документации. На снимках часто обнаруживается четкая линейная организация хаотично чередующихся и внешне случайно повторяющихся форм рельефа. Однако, необходимо убедиться в отсутствии вдоль трассируемых направлений дорог, троп, просек, линий электропередач, кабельных линий и других коммуникаций, создающих на снимках штрихи и линии искусственного происхождения.

Анализ космоснимков привносит достаточно содержательную дополнительную и эксклюзивную информацию к имеющимся картографическим данным, особенно при их совместном рассмотрении в ГИС приложениях с использованием имеющихся в них инструментов графического наложения изображений, световой и цветовой коррекции, трансформации границ.

В соответствии с указанными методическими приемами на основании цифровой модели рельефа, е производных, анализа гидрографической сети и космофотоматериалов строятся прогнозные трассы простирания геодинамически активных структур, удовлетворяющие перечисленным выше признакам их идентификации маркирующими структурами. Выделенные трассы обозначают основные «генерализованные» и подчиненные направления простирания геодинамически активных структур.

Позиции намеченных направлений далее уточняются по признакам деформирования намеченных к отработке угольных пластов, положению геодинамически нестабильных зон на ранее отработанных пластах, карте изомощностей наносов на территории горного отвода и смежных территориях шахтных полей. В соответствии с современными представлениями геодинамики недр, позиции узлов взаимного пересечения геодинамически активных структур рассматриваются как зоны повышенного геодинамического риска.

По степени геодинамического влияния выделенных геодинамически активных структур, территория районирования подразделяется на ряд зонально ограниченных площадей:

собственно трасс геодинамически активных структур;

примыкающих к ним полосовых зон геологической среды, характеризуемых как зоны влияния активных структур;

узлов пересечения геодинамически активных структур, рассматриваемых как участки их максимального влияния;

сопутствующих зон повышенной геодинамической нестабильности геологической среды, в которых всякие изменения внешних условий вызывают резкие вариации е геомеханических параметров (свойств и состояния). Охватывают области наиболее контрастно выраженных в рельефе современных эрозионных процессов.

Удаленные от описанных зон участки массива представляются зонами относительного спокойного геодинамического поведения.

2. ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СТРУКТУР ПО ПРИЗНАКАМ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОДЗЕМНОГО СТРОЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ 2.1. Анализ признаков геодинамической нестабильности недр по картине изолинейного распределения мощностей четвертичных отложений Методической основой для заверки геодинамически активных структур контрастно чередующимися зонами повышенных и пониженных мощностей четвертичных отложений, является высокая «чувствительность» механизма физического выветривания и эрозии земной поверхности к происходящим вертикальным движениям подстилающих блоковых структур. По существу, процедура заверки активных структур представляет решение обратной геологической задачи - установления интенсивности вертикальных движений геологической среды по наличию и картине чередующихся зон максимальной и минимальной мощности рыхлых отложений.

Запускаемый вертикальными подвижками земной коры механизм энерго массопереноса продуктов выветривания, порождает мозаичную картину распределения изомощностей четвертичных и юрских отложений вдоль геологических нарушений, и в указанном смысле, рассматривается в методике районирования как индикатор их геодинамической активности.

В качестве примера на рис. 2.1. представлены изолинии мощностей четвертичных отложений на территории Ленинского геолого-промышленного района Кузбасса, построенные по материалам геологоразведочного бурения с применением стандартных средств обработки цифровых поверхностей в программной среде SURFER.

шх.им.Кирова шх Красноярская шх Никитинская-1 шх Кольчугинская Ж ур ин шх Комсомолец ск ий вз бр ос шх 7 Ноября шх Полысаевская шх Заречная шх Костромовская Ки ль чиг из ск шахтоучасток ий Октябрьский на дв иг шх им. Тихова 15438000 15440000 15442000 15444000 15446000 15448000 15450000 15452000 Рис. 2.1. График распределения изомощностей четвертичных отложений на горных отводах шахт Ленинского геологопромышленного района Кузбасса.

Косвенно отражает блоковую структуру вмещающей геологической среды.

2.2. Поля флексурных форм как признак формирования активных структур Гипсометрия угольных пластов и стратиформных рудных тел в основе своей продиктована строением главенствующих «материнских» структурных элементов геологической среды, осложненных на более поздних стадиях развития разновозрастными формами дополнительной складчатости. Часто, однако, проявляются специфические формы дополнительной складчатости, указывающие на их неотектоническую природу. Эти вторичные складки могут рассматриваться в качестве дополнительных идентификационных признаков трассирования геодинамически активных структур.

Идея использования подобных форм новейших пликативных деформаций угольных пластов и стратифицированных рудных тел в процедурах геодинамического районирования состоит в выявлении участков флексур в пределах залежей, обладающих перечисленными признаками и, соответственно, косвенно указывающих на положение трасс геодинамически активных структур.

Основным дополнительным требованием для использования их в этом качестве, является совместимость в плане зон флексурного поражения пластов с участками нестабильного состояния земной поверхности, установленными по морфоструктурным признакам.

Таким образом, для выявления признаков неотектонической природы флексурных деформаций, необходимо провести следующие процедуры:

установить пространственное соотношение участков развития флексурных деформаций с элементами интенсивного преобразования рельефа;

указать на плане районируемой территории границу разнонаправленных деформаций флексурного типа, которая принимается за направление протирания активной структуры.

На неотектоническую природу флексур, может, также указывать идентичный механизм их формирования на различных (достаточно удаленных) участках шахтного поля. Характерным для этого случая, является подчиненность одновременно многих флексур единой кинематической схеме, не связанной с образованием главенствующей первичной «материнской»

структуры. Другим признаком является приуроченность к ним семейств малоамплитудных разрывных нарушений, традиционно сопутствующих геодинамически активным структурам. В качестве примера на рис. 2. построены овальные зоны, оконтуривающие участки пластов с кривизной в плане более 2,0 1/км.

Соотношение выделенных участков с геодинамически активными структурами носит характер «отклика» геометрической формы пласта (как наиболее деформируемого слоя геологической толщи) на геодинамические процессы, происходящие вдоль активных геологических нарушений. Даже визуальные признаки указывают на подчиненное положение выделенных зон по отношению к крупным ореолам пликативного нарушения угольных пластов и рудных тел.

На рис. 2.2 выделены ареолы распространения флексурных зон в угольных пластах, предположительно связанных с зонами энергетической подпитки участков массива, прилегающих к геодинамически активным структурам. Так, структуры группирования флексур в угольном пласте некоторых угольных месторождений Кузбасса подчинены областям пересечения зон СВ-ЮЗ, СЗ-ЮВ простирания с выделенными по морфоструктурным признакам кольцевыми структурами.

Устойчивый характер этой закономерности свидетельствует о едином механизме деформирования пластов в зонах развития флексур, связанным с их геодинамической природой.

IV Разл Раз ый н еч ор рн IV Че о о м " Ин "н ий ск IV ай ской" ан к й" к Бу IV IV IV й и рск ый III Сейс ов Ю IV усл др мичн По IV ий ый ск ас нд ла V Ка Гра Та нич ль н ый ж ин ск ный Широт й ий ны от ил П й ки нсIV Встречный и пс да й Ка V ный от Шир ный III ж Ю Св яз но й K2.5 1/км Радиус кривизны менее 400 м V II Рис. 2.2. Положение зон развития флексурных нарушений на пластах Е4, Е5 на поле шахты "Осинниковская". Зоны оконтуривают участки пластов с кривизной изгиба в плане более 2,0 1/км.

Рис. 2.3. Пример построения купольных структур на основе морфоструктурного анализа и космофотоматериалов на поле шахты «Первомайская».

2.3. Малоамплитудные нарушения и геодинамика шахтного поля Значительная часть пересекаемых горными работами малоамплитудных разрывных нарушений, являются сопутствующими геодинамически активным структурам, залегающим на большей глубине. Зачастую, эти нарушения не имеют строго выдержанного азимутального направления и проходят широкой полосой сгруппированных нарушений. Ориентация разрывов в этой полосе также неустойчива и часто отклоняется от генерального направления активной структуры в сторону направления действия максимальных сжимающих деформаций в массиве.

Геодинамически активные структуры часто проявляют себя специфическими кустовыми скоплениями малоамплитудных разрывных нарушений (сателлитных разрывов) либо резкими изменениями условий их залегания (направлений простирания и углов падения). В этой связи для уточнения трассировки активных структур на планируемых к отработке шахтных пластах или стратиформных рудных телах часто бывает достаточно иметь наиболее полную картину распределения разрывных нарушений на вышележащих угольных пластах или на вышележащих горизонтах отрабатываемых стратиформных рудных тел.

Характерно, что при различных углах падения сателлитных разрывов зоны их концентрированного скопления с глубиной своего положения в плане практически не меняют. Однако рисунок их ветвления на различных глубинах может отличаться весьма существенно.

Области концентрации сателлитных разрывов являются достаточно надежным идентификатором пространственного положения геодинамически активных структур. При этом направление простирания активных структур этими разрывами надежно не устанавливается и требует изучения особенностей морфологии геологических тел.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.