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 ] --

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И

МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА -МЕЖОТРАСЛЕВОЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР 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 2 Руководство по геодинамическому районированию шахтных полей. Санкт Петербург, 2012 г.

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

В «Руководстве…» изложены основные приемы и методы реконструк тивного анализа строения геологической среды, выявления наличия и трас сировки имеющихся геодинамически активных структур на основе мор фоструктурного анализа и анализа изменчивости картины подземного строе ния геологической среды, оценки кинематических типов геодинамически ак тивных структур, характера и форм представляемых ими геодинамических рисков. Предназначены для повышения качества и достоверности прогноз ных оценок геодинамических рисков по методике ВНИМИ с учетом подзем ного 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 райо нирования 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 морфострук турного 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 изменчиво сти 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 уста новленными крупными разрывными нарушениями................... 3. Выделение геодинамически активных структур на основе оценки неодно значности представлений об энергетическом состоянии пластов по дан ным 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 сей смоактивных зон и сейсмоконтролирующих структур...................

6. Типизация установленных геодинамически активных нарушений и пред ставляемых ими форм геодинамического риска....................... 7. Ведение горных работ на участках геодинамической опасности.......... Приложение 1. Термины и определения................................ Приложение 2. Использование геофизичесиких методов при заверке геодинами чески активных структур на территории шахтных полей......... Приложение 3. Организация геодинамического мониторинга на территориях шахтных полей......................................... Литература........................................................ ВВЕДЕНИЕ Важным фактором риска возникновения аварий геодинамической природы при производстве подземных горных работ является наличие и близкое расположение к участкам подземной добычи геодинамически актив ных структур, характеризующихся присутствием в них зон высоконапряжен ных горных пород и нестабильным состоянием геологической среды. Из вестно, что структуры эти редко обнаруживают себя при традиционном под земном геологическом картировании и требуют привлечения более содержа тельной информационной базы и специализированных методов её анализа и обработки. Общепризнанным в практике районирования является метод гео динамического районирования ВНИМИ, основанный на использовании мор фоструктурных и геофизических признаков трассировки активных структур с привлечением широкого спектра уточняющих и корректирующих их показа телей состояния геологической среды [1].

Настоящее «Руководство…» разработано 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 райо нирования недр на основе использования признаков изменчивости внутрен него («глубинного») строения вмещающей геологической среды. Предложе ны новые решения традиционных задач морфоструктурного анализа и до полнительные методические подходы по выявлению активных структур на основе горно-геометрических методов анализа строения и свойств подзем ной геологической среды. В редакции действующих «Методических указа ний…» [1,2] эти вопросы рассматривались в качестве перспективных направ лений развития методики и не имели подробного освещения.

Содержащиеся во вновь представляемом «Руководстве…» новые мето дические подходы разработаны на основе многолетнего практического ис пользования действующих «Методических указаний…», применения их на многих горнодобывающих объектах нашей страны и адаптированы к различ ным 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 (Гор ная Шория), Денисовское (Южная Якутия), Ургал (Хабаровский край), Куз нецкий 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 ха рактера и ссылки на всеобъемлемость проблемы геодинамики недр. Основ ное внимание уделено технологии трассирования геодинамически активных структур и установления режима активности действующих в них природных сил, управляющих современными геодинамическими процессами.

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

Под геодинамически активными структурами в геодинамике понима ются прорастающие в современный период развития геологические наруше ния, отличающиеся более активным развитием деформаций геологической среды вдоль их направлений, высокой концентрацией напряжений и повы шенной проницаемостью недр вдоль их простирания, развитием структурных изменений примыкающих к ним участков горного массива (малоамплитуд ных разрывов, флексур, послойных нарушений, раздувов и пережимов пла стов 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 иерархи ческого 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 мас штабных рангов, однако максимальная концентрация напряжений чаще при урочена к структурам среднего или самого мелкого масштабного ранга (бо лее «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 собы тий и явлений геодинамической природы.

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

В результате проведенного к настоящему времени крупномасштабно го геодинамического районирования территорий основных горнодобываю щих 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 даётся в произвольных таксонах и имеет качественные характеристики, принимае мые условно 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РЕАЛИЗАЦИИ ЦЕЛЕВЫХ ЗАДАЧ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ В СВЕТЕ ТРЕБОВА НИЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 1.1 Общие положения 1. Руководство предназначено для выполнения геодинамического рай онирования недр, результаты которого должны учитываться при раскройке шахтных полей месторождения, выборе последовательности и порядка их отработки, организации систем контроля состояния горного массива как эле ментов многофункциональных систем безопасности угольных шахт. Руко водство составлено в развитие ранее изданных ВНИМИ методических указа ний «Геодинамическое районирование недр» и содержит описание методиче ских особенностей технологии районирования применительно к территори ально ограниченным площадям шахтных полей с учетом современных усло вий ведения подземной добычи и требований к обеспечению их безопасно сти.

2. Геодинамическое районирование выполняется применительно к ре шению конкретных технологических задач функционирования шахт и руд ников, ведущих подземную добычу, в пределах участков осуществляемого и планируемого развития горных работ. Руководство основывается на требова ниях учета результатов геодинамического районирования при проектирова нии 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 соответствую щую 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 геодинамическо го 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 со стоит из следующих основных этапов:

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

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

организация в соответствии с требованиями п. 41 ПБ [3] геодинамиче ского мониторинга на участках месторождений и шахтных полей, в зо нах 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 свой ствах, строении и состоянии недр с привлечением имеющихся геоинформа ционных ресурсов.

8. По материалам районирования определяется необходимость органи зации и структура системы контроля состояния горного массива на террито рии опасных зон.

9. Результаты геодинамического районирования учитываются при вы боре оптимальных схем раскройки шахтных полей и порядке отработки вы емочных единиц.

1.2. Методические основы и принципы геодинамического районирования шахтных полей В основе метода геодинамического районирования недр ВНИМИ, изло женного в методических указаниях «Геодинамическое районирование недр»

(Л., ВНИМИ,1990)2 [1], лежат основополагающие принципы современной геодинамики недр:

неотектоническая природа современной активности геологических нарушений;

иерархическое построение схеме геодинамически активных наруше ний;

специфика развития вертикальных и горизонтальных тектонических процессов;

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

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

Далее - Методические указания Методический подход к решению задач районирования состоит в по следовательном решении следующих задач:

трассировки геодинамически активных структур как в границах горно го отвода (месторождения), так и на смежных с ним территориях по комплексу выявленных явных морфологических и скрытых топометри ческих 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 опас ности активных нарушений в части их влияния на условия отработки месторождений при известных условиях залегания полезных искоопа емых, принятых технологических схемах и системах разработки;

Решение первой задачи в соответствии с «Методическими указания ми…» и настоящим «Руководством…» осуществляется на основе системного анализа широкого перечня геоинформационных показателей и использова нии ниже следующих методов:

морфометрического анализа рельефа земной поверхности;

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

проведения геофизических наблюдений на территории контроля, в ма териалах которого разломы проявляют себя в различных формах ано малий природных геофизических полей;

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

анализа строения осадочного чехла на районируемой площади;

анализа структурных связей и отношений с ранее выявленными в гра ницах бассейна региональными геодинамически активными и сейсмо генными структурами;

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

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

Назначение методов топографического, космо- и аэротопографическо го анализа состоит в раскрытии комплекса морфометрических признаков проявления геодинамической активности недр, а также наличия и местопо ложения геодинамически активных структур на районируемой территории и в её окрестностях.

На аэрофотоснимках и топографических картах активные структуры фиксируются в виде линеаментов с азимутально выдержанной ориентиров кой (либо сегментом построении), индикаторами которых являются рисунки эрозионных форм рельефа, повторяющихся ориентированных морфологиче ских элементов: водоразделов речных долин, либо центрозонально органи зованных форм рельефа с седловинами, перегибов склонов и др. К подтвер ждающим указанные признаки трассировки активных структур на снимках относятся ландшафтные признаки: смены форм и типов растительных покро вов, зон повышенной увлажненности, вызывающих появление болотной рас тительности, 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 фактиче ским конфигурациям каждым кинематическим типом геодинамической опас ности на стадиях подготовки и проведения очистных работ.

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

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

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

метод линеаментного анализа по признакам линейной организации формообразующих элементов рельефа (проявленности в рисунке ре льефе «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, гониоба зит, и др.);

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

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

прогнозного положения участков максимальной концентрации раз рывных и пликативных нарушений (как признака современной гео динамической 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 построе ния орографических ансамблей и гидрографической сети, которые содержат в себе полезную информацию о происходивших на этой территории геоди намических процессах. Подавляющее большинство рек, тальвегов оврагов и ручьев имеют признаки системного строения с четко выраженной линеа ментной конфигурацией сети.

Рисунок ветвления овражной сети является в геоморфологии показате лем интенсивности развития денудационных процессов, напрямую завися щих от скорости воздымающих (или нисходящих) движений земной поверх ности. Похожая конфигурация сети на достаточно обширной территории в окрестностях месторождения косвенно свидетельствует об адекватном или едином геодинамическом режиме подстилающей геологической среды и от сутствии между исследуемыми участками значимых границ её раздела.

В целом, к признакам проявления современной геодинамической актив ности недр и дискретного строения материнской геологической среды на территориях районируемых шахтных полей и месторождений можно отне сти 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 (протяжен ные 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 со пок и горных хребтов;

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

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

зональные проявления резких изломов и перегибов рельефа, несвой ственные длительно денудируемым поверхностям (пенепленам), но ха рактерных для активных областей.

Перечисленные элементы рельефа обычно не свойственны древним, эро дированным 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 актив ных режимов) на территории Кузбасса и Алтае-Саянского региона, обычно считают превышение гипсометрических отметок территории и её вершинной поверхности значения определенных «критических» отметок. Например, для территории Алтае-Саянского региона и Кузбасса, такой отметкой является +300 м. Воздымающиеся над этой отметкой морфотектонические блоки обычно характеризуются, как испытывающие в современную эпоху медлен ные 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 террито рии 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 Куз бассе в районе г. Полысаево (да и на большей части территории Белово Ленинской зоны сейсмической активизации) отметки вершинной поверхно сти чаще всего в диапазоне 200-240 м. В этой связи, пониженный уровень ре льефа районирования уже не может рассматриваться как признак её сейсми ческой и геодинамической стабильности и должен быть подтвержден отсут ствием очагов природных концентраций напряжений.

1.3. Выявление геодинамически активных структур ме тодом морфоструктурного анализа Маркировка признаков геодинамической активности структур методом морфоструктурного анализа осуществляется по широкому комплексу геоин формационных показателей, характеризующих признаки дискретного строе ния недр и их разнородное развитие. В настоящем «Руководстве…» исполь зованы 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 консолидиро ванной коры геологического института РАН [13]);

анализ признаков геодинамической нестабильности недр по картине изомощностей рыхлых отложений;

анализ строения постскладчатых флексурных форм как признака фор мирования активных структур;

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

1.3.1. Анализ вершинной и базисной поверхностей Идея реконструкции границ активных блоков по геометрическим эле ментам вершинных и базисных поверхностей рельефа основана на отраже нии режимов вертикальных движений блоков по глубине эрозионного «вре за» гидрографической сети в вершинную поверхность рельефа, что каче ственно отображает амплитуды новейших тектонических движений и геоди намически активные их элементы..

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

Наиболеьшие значения абсолютных высот относятся к центру окна осредне ния. Формируется матрица точек аномально высоких значений рельефа. Об ратная геоморфологическая задача заключается в построении по этим ано мально 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 геоморфоло гические задачи. Но с тем отличием, что при решении прямой задачи скани руются аномально низкие точки рельефа. Обычно они лежат вдоль килевых линий эрозионной сети. По полученной матрице дискретных значений са мых низких точек также стоится вторичная поверхность. Она отображает са мые молодые тектонические движения, вызвавшие врез эрозионной сети Полученные обе поверхности пространственно совместитмы между со бой. Поэтому не сложно провести математическое действие и построить раз ностную поверхность. Такая поверхность отобразит энергию современного рельефа. Её аномальные элементы должны отразить геодинамически актив ные блоки, зоны, структурные «окна» и др.

В настоящем «Руководстве…» в качестве варианта построения вершин ной и базисной поверхностей на малых участках рельефа (шахтных полях) предлагается первоочередное построение цифровой модели земного рельефа и построения двух касающихся её поверхностей (верхней и нижней), прини маемых, соответственно, за положение базисной и вершинной поверхностей.

Построения выполняются с привлечением имеющегося для данного участка картографического материала действующих и проектируемых горнодобыва ющих предприятий - топокарт трех масштабных уровней: 1:50000, 1:25000, 1:5000.

В построенных, таким образом, укрупненных морфоструктурных груп пах, геодинамически активные структуры представляют собой границы мор фотектонических блоков с резко контрастирующими показателями напря женности 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. Зача стую «лоскутный» тип сопочной (скалистой, холмовой, грядовой) формы ре льефа достаточно наглядно указывает на положение границ геодинамически активных блоков самых крупных иерархических рангов (с первого по тре тий). Следует использовать «эскизное» оконтуривание этих границ с после дующим уточнением их положения количественными методами анализа.

Для оценки рангов выделяемых геодинамически активных блоков реко мендуется использовать принцип ранжирования разнопорядковых водотоков с использованием различных (во многих случаях – индивидуальных для каждого региона и авторской группы) методических схем. Достаточно апро бированными являются морфометрические методы, основанные на построе нии производных геометрических поверхностей по гидрографической сети изолонг (протяженности однопорядковых водотоков) и гониобазит (числа уз лов разветвления однопорядковых водотоков).

1.3.2. Изоморфный анализ Морфоструктурные группы геодинамически активных систем и зо нальное строение недр. Начальной стадией морфометрического анализа ре льефа является выделение и описание господствующих на территории райо нирования морфоструктурных групп и их специфических особенностей. В качестве господствующих форм рельефа традиционно рассматриваются во доразделы, гребни сопок или холмов, седловины, речные русла и долины, тальвеги, террасы, системно построенные их сочетания («ансамбли») в оро графических 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 про цессов. 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 во сточного 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 дви жений структурных блоков. При их оценках учитываются следующие поло жения:

В случае слабых и умеренных скоростей вертикальных движений фор мируется симметричная изоклинальная конфигурация сопок, имеющих изо метричные очертания в разрезе и однотипное построение в плане. Линии во доразделов в этих блоках имеют практически прямолинейные очертания и выдержанную в одном азимутальном направлении ориентировку (для Куз басса, Воркуты - чаще СВ-ЮЗ, либо ЮВ-СЗ). Речные долины могут иметь извилистые очертания, русла рек содержать меандры, часто характеризую щие «перегруженный» тип речного потока.

В случае умеренных скоростей воздымающих движений блоков в релье фе формируется ленточно-грядовый тип долинообразования (прямолинейно го). Русла рек в таких блоках слабо меандрируют в сформированных русло вых ложах, подмывая склоны созданных ими форм эрозионных врезов. Пред ставленный тип руслового процесса (называемый ленточно-грядовым) соот ветствует равновесному процессу поступления наносов и транспортирующей способности потока. Плановой трансформации русла не происходит, оно остается прямолинейным.

Аналогичную руслам рек конфигурацию имеют хребты сопочных по строений, отражая единую выдержанность форм. Для них характерны вытя нутые очертания: узкие гребни и крутые склоны. Численные значения их уклонов имеют средние значения 0,1-0,2, достигая на крутых изломах релье фа 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, уступо образными приречными склонами, часто со следами древних и современных оползней.

Подножья гребней водораздельных линий разделены узкими лощинопо добными долинами. Как и гребневидные сопочные образования, они пред ставляют собой регулярную сеть линейно организованных морфоструктур ных элементов, отличающихся значительной протяженностью, слабой ис кривленностью форм, подобием и согласованностью контуров с осевыми ли ниями протяженных сопочных конструкций.

В случаях высоких скоростей вертикальных движений блоков, речные русла остаются прямолинейными, однако приобретают элементы неустойчи вости в продольном профиле русла. Внутри них образуются внутрирусловые острова. Сопочные конструкции остаются преимущественно линейными, од нако локально образуются структуры нерегулярного (нелинейного) очерта ния. В активно воздымающихся блоках возникают аномальные возвышенно сти и укрупнения орографических структур. На склонах формируются раз личные формы эрозионной препарировки структурных форм. Примерами их являются -образные эрозионные структуры. В степных и лесостепных ландшафтах верховья рек тесно связаны с оврагами и балками в приводораз дельных пространствах Их характерной особенностью является широкое площадное развитие веерообразных эрозионных форм, гофрирующих скло ны. При морфоструктурном анализе особое значение необходимо уделять признакам наличия кольцевых и купольных структур, которые напрямую от ражают глубинные формы развития элементов геологической среды и харак теризуют развитие в недрах различных форм неравновесных процессов. Их роль рассматривается в современной геодинамике с позиции отражения глу бинных процессов энерго-массопереноса материала геологической среды и газонасыщенных флюидов из подстилающей угленосной толщи.

Степень неблагоприятного воздействия этих структур на геодинамиче ское состояние пластов на наш взгляд определяет стадия «зрелости» куполь ного образования. В начальной стадии, по мере «созревания» купола (увели чение геоморфологической контрастности) происходит газонасыщение его вершинной части, соответственно, увеличение газообильности находящихся над ним участков угольных пластов. В дальнейшем, после выхода «созрев шей» купольной структуры на поверхность начинается обратный процесс дегазация угольных пластов и снижения действовавших в нем геодинамиче ских нагрузок до безопасных уровней [5 ].

В качестве иллюстрации на рис. 1.2 представлен космоснимок террито рии горного отвода шахты №7 Кузбасса с охарактеризованными разновидно стями морфоструктурных групп. На космоснимке видны кольцевые структу ры 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 со ответствует умеренная интенсивность воздымающих движений геодинами ческих 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 райониро вания (шахтные поля, месторождения) могут рассматриваться нижеследую щие морфологические конструкции.

Линейно упорядоченные грядовые орографические конструкции харак теризуются выдержанностью по протяженности и ширине на многие кило метры и даже десятки километров. Представляют собой наиболее распро страненные структурно организованные формы рельефа. Такая морфология рельефа чаще всего указывает на его подчиненное положение по отношению к простиранию эродирующих геологических структур. В качестве господ ствующего элемента обычно рассматривается крупный водораздел.

Лучевая конфигурация грядовых структур формируется грядами сопок в виде кольцевых образований, созданных тальвегами рек и временных водо токов первого порядка. Практически все водотоки второго порядка впадают в ориентированные в лучевых направлениях русла рек, имеют овальные очер тания. Чаще всего они смыкаются в долинах рек в единые овальные сегмен ты, образуя двух-четырех-звенные кольцевые сегменты. Далее эта особен ность рассматривается как маркирующий признак развития концентрических нарушений, предположительно связанных с современной геодинамикой и га зодинамикой недр и формированием под воздействием происходящих газо динамических процессов купольных структур.

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

-образные эрозионные структуры первичной эрозионной сети, пред ставляющие специфические формы склоновой эрозии, приводящие к образо ванию геометрически правильных треугольных фигур эрозии, исключитель но 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 её склон многочисленными рукавами. Специфи кой описываемой морфоструктуры является отсутствие традиционного ветв ления потока на конкурентные составляющие, и практически равномерное запитывание склонового потока из 15-25 стоков равномерно распределенной эрозионной сети. Развитие «гофрированных» форм рельефа более обнаружи вает себя на аэро- и космофотоснимках земной поверхности, и практически не отображается на топографических картах и планах (Соколовское, Осинов ское месторождения Кузбасса).

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

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

Зеленым цветом выделено главенствующее морфоструктурное образование райо нируемой территории - вершинно-сопочная гряда западного участка месторожде ния, вытянутая в направлении действия наибольших сжимающих напряжений;

Розовым цветом выделены области субгоризонтального сноса четвертичных от ложений и соответствующих этому процессу «кустообразных» форм эрозии во сточных 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 боль шинстве случаев они ограничены структурами более высокого ранга. Такие морфоструктурные группы имеют ограниченное площадное распростране ние внутри обособленных геодинамических блоков.

Скученные грядовые конструкции характерны для неустойчивых режи мов геодинамической активности с «колебательным» характером вертикаль ных движений на фоне преобладающих воздымающих движений.

Отрисовка «маски» рельефа осуществляется с целью определения тен денций геодинамического развития территорий шахтных полей по конфигу рации господствующих однотипных форм рельефа с преобладающими гео метрическими формами пространственного соотношениями. Основное её предназначение состоит в иллюстрации наиболее общих форм и закономер ностей строения рельефа и вмещающей геологической среды, которые при более тонких методах горно-геометрического анализа (дифференцировании поверхностей) оказываются менее наглядными. Для отрисовки «маски» рель ефа удобно использовать срединные линии склонов, равноотстоящие от по дошвы 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 ин декса геодинамической активности по состоянию склоновой эрозии При решении задач выявления геодинамически активных структур и оценки индекса их геодинамической активности могут использоваться мето ды числовой обработки топографических поверхностей, включая математи ческие действия с ними (процедуры их вычитания и построения первых и вторых производных - наклонов, кривизны).

Геометризация форм рельефа осуществляется с использованием опти мальной схемы картографической оцифровки точек земной поверхности на основе идей каркасного моделирования. Важнейшим его преимуществом яв ляется оптимальное соотношение числа координируемых точек с информа тивностью содержащихся в них данных. Для оцифровки рельефа использу ются 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. Методи чески эти построения воспроизводят схему построения Вершинной и Базис ной поверхностей но не для крупных региональных структур, а для самых мелких неоднородностей рельефа в границах шахтных полей. Пример по строения каркасной модели рельефа представлен на рис.1.3 для поля шахты «Осинниковская».

Сетевые конфигурации разветвлений линий хребтов (гребневые) и ли ний тальвегов (килевые), характеризующих, соответственно, нижние и верх ние урезы эрозионных построек представляются отдельными наборами дан ных. Структуры сетей и находящиеся на них точки координирования поверх ностей представляются в виде фрактально встроенных друг в друга самопо добных фигур налегающей и подстилающей (врезанной в склоны) поверхно стей рельефа, обозначаемых на схеме выборками «каркас-плюс» и «каркас минус». По каждой из этих выборок строятся аппроксимирующие их поверх ности, интерпретируемые как граничные поверхности структур эрозии соот ветственно в донной (преимущественно - русловой) и вершинной (бровоч ной) частях рельефа.

Вдоль относительно «консервативных» элементов рельефа (горных хребтов и речных долин) подразумевается касание либо максимальное сбли жение поверхностей «каркас-плюс» и «каркас-минус» друг с другом. Соот ветственно на склонах сопок, подверженных наиболее активным процессам эрозии и выветривания эти поверхности расходятся на максимальные ампли туды, характеризуя активность развития эрозионных процессов на указанных участках местности и косвенно - причастность к ним геодинамически актив ных 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 «Осинников ская» Кузбасса. Красными и синими линиями обозначены, соответственно, сети каркасной модели «каркас-плюс» и «каркас-минус». Проходящие по ним поверх ности являются касательными к земной поверхности соответственно со стороны отрицательных и положительных элементов его рельефа. Эти поверхности соответ ствуют положениям наиболее неустойчивого (неравновесного) и устойчивого (рав новесного) состояния объектов рельефа. Синими кружками обозначены очаги сей смических 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, со ответствует шагу построения изолиний рельефа (обычно - 5 и более м). Этот критерий обеспечивает необходимую степень детальности эскизного отра жения рельефа для модели 100000-400000 точек сети.

При построении линий каркасной сети отмечаются все точки пересече ния этих линий с горизонталями рельефа, которым в соответствии с отмет ками 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 преду сматривается 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 со храняется 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, цифро вой эквивалент каркасной модели преобразуется в регулярную grid-сеть. По строение 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 дей ствия с математическими поверхностями. Для построения обобщенной моде ли поверхности рельефа формируется сводная выборка данных, путем объ единения наборов координированных точек моделей «каркас-плюс» и «кар кас-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 ре льефа. 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 геодинамиче ских процессов;

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

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

Построение графиков -критериев, характеризующих степень азиму тальной неравномерности кривизны. Следуя за С. В. Шаклеиным [8], прини маем в качестве -критерия разности отметок центров диагоналей элементар ных 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 со стояния недр на участках развития его воздымающих движений. Геометриза ция этих параметров осуществляется на основе базовой цифровой модели ре льефа, построенной по обобщенной сетевой модели «каркас-плюс» и «кар кас-минус» без техногенных изменений и микроструктурных вариаций рель ефа. Для участков со слаборасчлененным рельефом допускается построение базовой цифровой модели рельефа по наборам координированных точек, взя тых с топографических планов, либо по оцифрованным (с указанием высот ных отметок) изолиниям рельефа в программной среде AutoCAD.


Для построения производных поверхностей рельефа (наклонов, кривиз ны, -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 про граммной 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 об менного 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 возвраща ются 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 поверх ности в вершинах сетевой модели grig-файла используются геометрические образы элементарных площадок рельефа в виде треугольных секторов, при мыкающих к узлу Nij (i,j- номера соответственно горизонтальной и верти кальной 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 3 Hi-1;

j Hij 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 ( H ij H i 1;

j ) 2 ( H ij H i;

j 1 ) tg (12 ), (1.1) 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 форму лам:

2 Sin ( i 1 i 3 ) k (1.2) (d3 d1 ) 2 ( H i 1;

j H i 1;

j ) R1 2 Sin (1 2 2 3 ) k (1.3) (d 4 d 2 ) 2 ( H i;

j 1 H i;

j 1 ) R2 По результатам расчета для каждой из расчетных точек Nij принимаются максимальные численные значения кривизны из полученных в обеих комби нациях.

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

Передачи базы данных сетевой модели в программу EXCEL и перефор матирование 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 напря женности рельефа;

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

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

В качестве примера на рис. 1.5-1.9 представлены иллюстрации построе ния 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 обоб щенном виде, характеризуют положение соответственно, наиболее стабиль ных и нестабильных в геодинамическом отношении участков рельефа. Ин терпретация построенных моделей позволяет оценить степень активности склоновой эрозии на различных участках шахтного поля, а следовательно со отнести 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, сопутствовав шие подземной добыче в 2005 г. Ромбами отмечены места динамических проявле ний 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 чения как на рис. 1.5.

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% 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-. 8. 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;

x;

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= рактеризующие интенсивность развития склоновой эрозии. Условные обозна Рис. 1.6. Производная поверхность изоклин (равных наклонов земной поверхности), ха 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 скло новой поверхности и интенсивность развития склоновой эрозии. Условные обо значения как на рис. 1.5.

ВВ 17.10.62 г.

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

H-0. H-0. SURFER.

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=.70. 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. 30% h=3 20% h=4. %d.20 %d 0. Условные обозначения как на рис. 1.5.

%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 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= 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 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», характери зующие степень активности склоновой эрозии на различных участках шахтного поля.

На южном фланге выделяются кольцевые формы активной эрозии, предположи тельно 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 районируе мой территории всех встречающихся на ней овальных очертаний тальвегов, образующих обычно двух или четырехзвенные конфигурации. Эти мор фоструктурные группы объединяют русла рек, ручьев и примыкающие к ним овраги со смыкающимися устьями или истоками, как бы продолжающи ми очертания предшествующего звена на следующем интервале дуги.

Для построения этих форм рельефа должны выделяться лишь наиболее существенные элементы овальных форм, укладывающиеся в интегрирован ный образ кольцевой системы. Совокупность сегментных форм в ряде случа ев позволяет выделить в границах районируемой площади одиночные, теле скопические («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 газодинами ческий потенциал и находятся в фазе продолжающегося развития. Положе ния 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 доста точно эффективен при идентификации геодинамически активных структур сдвиговой и взбросо-сдвиговой кинематики в системах складчатых и склад чато-надвиговых поясов. При его использовании предполагается наличие го ризонтальной составляющей неотектонических движений земной поверхно сти, вызывающей видимые смещения линейно организованных или протя женных форм рельефа или элементов строения недр на пересечениях актив ных структур (русел рек, тальвегов, плоских склонов, хребтов, сместителей геологических нарушений, осей складок и т. д.).

Исторически, излагаемый метод достаточно апробирован, поскольку ис пользуется как один из базовых методов структурно-геологического карти рования территорий и применялся при реконструкции трасс многих текто нических разломов. После «русловой» схемы трассировки тектонических разрывов по спрямлённоориентированным 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 направле ний излома. Из опыта установлено, что направления излома не следует одно значно характеризовать как предполагаемое направление смещения, по скольку в рисунке излома линий наиболее значимым является наличие самой точки пересечения структуры.

Чаще всего этот метод рассматривается в связи с проявлениями специ фических коленоподобных изломов русел рек и ручьев, последовательно по вторяющих его на руслах нескольких водотоков. Вместе с тем, аналогичные структуры отмечены и в строении гребней сопок и хребтов, и даже осей син клинальных (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 её ступенчатый «каскадный» профиль с многократно повторяющимися мор фоструктурными группами. Эти структуры также свойственны неустойчи вым трассам геодинамически активных структур в узлах пересечения с более молодыми (низкоранговыми) активными структурами или крупными раз рывными нарушениями.

1.4. Анализ космоснимков и индикационные признаки си стемного строения геологической среды в их яркостных ха рактеристиках В ряду современных геоинформационных ресурсов космоснимки при обретают безусловно приоритетное значение. Высокая степень их информа тивности, наглядности, возможной детализации и неограниченные возмож ности 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 ис пользуется зрительный образ земной поверхности на космоснимках, на кото рых 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 космосним ков отражать наиболее тонкие детали рисунка рельефа, недоступные сред ствам традиционной тематической картографии. Чаще всего, эти детали ка саются визуализации дискретных границ ландшафтного отображения площа дей. Они достигаются свойством зрительного восприятия, формирующим со бирательный 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 террито рий. Прежде всего, это касается рисунка гидрографической сети, обычно от ражающей картину блокового строения рельефа. В ряде случаев в ней про сматриваются элементы пентагонального строения подстилающей тектони ческой 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, пере дают информацию о качественных различиях в состоянии блоков, благодаря имеющимся на них дискретным изменениям цветового и тонального напол нения. 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 космо снимков, как модели географической среды с высоким информационным наполнением.

При анализе космоснимков должны быть выявлены наиболее суще ственные ландшафтные особенности строения земной поверхности гидро графической сети и растительного покрова, указывающие на их возможную связь со строением подстилающей геологической среды. На снимках могут быть выделены формы линейно ориентированного строения природных объ ектов, необычных форм эрозии рельефа (например «гофрированных» скла док, террас, «следов» на вспаханных площадях), а также резкой смены расти тельного покрова, стариц, протоков, водоемов, не отраженных на картогра фической документации. На снимках часто обнаруживается четкая линейная организация хаотично чередующихся и внешне случайно повторяющихся форм рельефа. Однако, необходимо убедиться в отсутствии вдоль трассируе мых направлений дорог, троп, просек, линий электропередач, кабельных ли ний и других коммуникаций, создающих на снимках штрихи и линии искус ственного происхождения.

Анализ космоснимков привносит достаточно содержательную дополни тельную 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, её производных, анализа гидрографической сети и космофотоматериалов строятся прогнозные трассы простирания геодина мически активных структур, удовлетворяющие перечисленным выше при знакам их идентификации маркирующими структурами. Выделенные трассы обозначают основные «генерализованные» и подчиненные направления про стирания геодинамически активных структур.

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

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

собственно трасс геодинамически активных структур;

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

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

сопутствующих зон повышенной геодинамической нестабильности геологической среды, в которых всякие изменения внешних условий вызывают резкие вариации её 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 геоло гической задачи - установления интенсивности вертикальных движений гео логической среды по наличию и картине чередующихся зон максимальной и минимальной мощности рыхлых отложений.

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

В качестве примера на рис. 2.1. представлены изолинии мощностей чет вертичных отложений на территории Ленинского геолого-промышленного района Кузбасса, построенные по материалам геологоразведочного бурения с применением стандартных средств обработки цифровых поверхностей в про граммной 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 раз вития разновозрастными формами дополнительной складчатости. Часто, од нако, проявляются специфические формы дополнительной складчатости, указывающие на их неотектоническую природу. Эти вторичные складки мо гут рассматриваться в качестве дополнительных идентификационных при знаков трассирования геодинамически активных структур.

Идея использования подобных форм новейших пликативных деформа ций угольных пластов и стратифицированных рудных тел в процедурах гео динамического районирования состоит в выявлении участков флексур в пре делах залежей, обладающих перечисленными признаками и, соответственно, косвенно указывающих на положение трасс геодинамически активных струк тур.

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

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

установить пространственное соотношение участков развития флек сурных деформаций с элементами интенсивного преобразования рель ефа;

указать на плане районируемой территории границу разнонаправлен ных деформаций флексурного типа, которая принимается за направле ние протирания активной структуры.

На неотектоническую природу флексур, может, также указывать иден тичный механизм их формирования на различных (достаточно удаленных) участках шахтного поля. Характерным для этого случая, является подчинен ность одновременно многих флексур единой кинематической схеме, не свя занной с образованием главенствующей первичной «материнской» структу ры. Другим признаком является приуроченность к ним семейств малоампли тудных разрывных нарушений, традиционно сопутствующих геодинамиче ски активным структурам. В качестве примера на рис. 2.2 построены оваль ные зоны, оконтуривающие участки пластов с кривизной в плане более 2, 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 уголь ных пластах, предположительно связанных с зонами энергетической подпит ки участков массива, прилегающих к геодинамически активным структурам.

Так, структуры группирования флексур в угольном пласте некоторых уголь ных месторождений Кузбасса подчинены областям пересечения зон СВ-ЮЗ, СЗ-ЮВ простирания с выделенными по морфоструктурным признакам коль цевыми структурами.

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

IV Рз Разл ый н еч ор рн IV Че о о м" н м "Ин ий ск IV ай ской" ан кой" 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 т ло Пи й ки Встречный нсIV и пс да й Ка V ый отн ир йШ жны III 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 морфоструктур ного анализа и космофотоматериалов на поле шахты «Первомай ская».

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

Геодинамически активные структуры часто проявляют себя специфиче скими 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 пла стах или стратиформных рудных телах часто бывает достаточно иметь наиболее полную картину распределения разрывных нарушений на вышеле жащих 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.



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.