Прогноз малоамплитудной разрывной нарушенности шахтных полей угольных месторождений геолого-математическими методами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.16, кандидат геолого-минералогических наук Панфилов, Алексей Львович

• Панфилов, Алексей Львович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 1997

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Панфилов, Алексей Львович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. МАЛОАМПЛИТУДНЫЕ РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ.

1.1. Краткая характеристика геологического строения Кузнецкого бассейна.

1.2. Общая характеристика малоамплитудных разрывов и содизъюнктивных зон.

1.3. Связь малоамплитудных дизъюнктивов с крупными и средними разрывами пластов угля.

1.4. Информационное и программное обеспечение для целей прогноза дизъюнктивной нарушенности при эксплуатационной разведке шахтных полей.

1.5. Целевая постановка исследований.

Глава 2. ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК МАЛОАМПЛИТУДНЫХ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ.

2.1. Типы и параметры зон концентрации малоамплитудных разрывов угольных пластов.

2.2. Связь между параметрами зон разрывных нарушений.

2.3. Гипсометрический контроль пространственного распределения дизъюнктивных зон в пределах шахтных полей.

2.3.1. Особенности горногеометрических моделей скрытых складчатых структур.

2.3.2. Применение метода тренд-анализа для выявления дизъюнктивных зон на примере месторождения Кок-Янгак.

2.3.2.1. Выявление закономерной составляющей складчатой структуры.

2.3.2.2. Анализ отклонений закономерной составляющей тектонической структуры.

2.4. Анизотропия размещения разрывных нарушений пластов угля.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И УГЛЕЙ В ПРЕДЕЛАХ ЗОН РАЗВИТИЯ МАЛОАМПЛИТУДНЫХ РАЗРЫВОВ.

3.1. Общие закономерности изменения прочностных свойств угля у разрывных нарушений.

3.2. Оценка прочностных свойств углей и вмещающих пород в точке наблюдения и по профилю.

3.3. Статистический способ определения границ зон влияния разрывных нарушений.

3.4. Применение метода статистического выявления границ участков содизъюнктивного изменения пластов угля.

3.5. Характер размещения разрывов пластов угля в зависимости от крепости вмещающих пород.

Выводы по главе 3.

Глава 4. ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА МАЛОАМПЛИТУДНОЙ ДИЗЪЮНКТИВНОЙ НАРУШЕННОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ.

4.1. Реконструкция тектонических условий формирования структур угольных месторождений.

4.2. Изучение эмпирических функций распределения нарушений по величине.

4.3. Дифференцированная оценка уровня дизъюнктивной нарушенное™ угольных пластов.

4.4. Применение способа дифференцированной оценки уровня нарушенности угольных пластов.

Выводы по главе 4.

Глава 5. ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ПРОГНОЗА РАЗРЫВНОЙ НАРУШЕННОСТИ.

5.1. Характер и структура геологической информации.

5.2. Принципы создания и элементы системы автоматизированной обработки данных для целей прогноза разрывной нарушенности.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогноз малоамплитудной разрывной нарушенности шахтных полей угольных месторождений геолого-математическими методами»

Актуальность изучения угольных месторождений определяется значимостью угля в хозяйственной деятельности. По прогнозам в начале

XXI века уголь, как энергоноситель, вновь приобретет ведущее положение

1]. Особое значение имеет тот факт, что 10% территории СНГ угленосны

2], а общие кондиционные ресурсы ископаемых углей всех типов и марок России определены в 5.3 трл. тонн, что составляет 30% общемировых запасов [3]. Пятая часть добычи угля в России приходится на Кузнецкий бассейн. Основные исследования выполнены автором на основе изучения 7 шахт Прокопьевско-Киселевского и Томь-Усинского геолого-промышленных районов Кузбасса, шахты Кок-Янгак Узгенского бассейна Киргизии, использовались материалы по ряду угольных шахт других регионов России.

Исследования значимости компонентов горно-геологической обстановки при подземной угледобыче показывают ведущую роль разрывной нарушенности на ход горных работ [4, 5, 6, 7]. Геометрические параметры, расположение и интенсивность проявления складчатых и разрывных структур, определяют размеры шахтных полей и выемочных блоков, их границы, размещение основных вскрывающих и подготовительных выработок, уровень потерь балансовых запасов. Складчатые нарушения угольных пластов относительно выдержанны, выявляются с достаточной полнотой при геологической разведке и не вызывают внезапной остановки горных работ. Разрывные нарушения -дискретные элементы геологической среды, причем границы зон содизъюнктивного изменения угленосной толщи визуально не выявляются. Неожиданная встреча разрыва вызывает сбой в технологическом процессе горных работ. Разрывные нарушения подразделяются на очень крупные и крупные - со стратиграфической (нормальной) амплитудой более 100 м, средние - с нормальной амплитудой от 10 до 100 м, мелкие и очень мелкие 6 с амплитудой смещения пластов угля менее 10 м [8]. Разрешающая способность методов детальной разведки ниже тех требований, которые предъявляются в части изучения мелких и очень мелких разрывных нарушений, образующих группу малоамплитудных разрывов. Малоамплитудные дизъюнктивы выявляются в основном в ходе эксплуатационной разведки и поэтому представляют важнейший объект геологического изучения шахтных полей. В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании как прямых геологических методов прогноза разрывных нарушений, так и косвенных способов, основанных на оценке горно-геометрических и анализе вероятностно-статистических закономерностей проявления дизъюнктивов.

Проектирование и планирование горных работ должно базироваться на четких представлениях об уровне дизъюнктивной нарушенное™, распределении разрывов на площади угольного пласта, зонах влияния отдельных дизъюнктивов, параметрах тектонических зон. Важное значение в эксплуатационной разведке занимают вопросы методического обеспечения обработки результатов полевых наблюдений. Разработка автоматизированных методов прогноза горногеологических условий отработки запасов угля повышает качество и оперативность инженерных решений без увеличения объема исходной информации.

Обзор способов и средств выявления дизъюнктивов показал, что в практике геологических работ наиболее распространены графоаналитические и вероятностно-статистические методы прогноза. Графический метод выявления разрывов путем построения параллельных разрезов пригоден для пологих пластов с преимущественным простиранием нарушений по падению пласта [9]. Графо-аналитические и вероятностно-статистические методы основаны на представлении о едином механизме образования складок, разрывов и трещин, изменении прочностных характеристик, текстурных, петрографических свойств горных пород в зоне влияния разрывного нарушения. Прогноз уровня 7 нарушенности осуществляют на основе регрессионных и вероятностных моделей детально изученных участков аналогов [10]. Дистанционные методы выявления малоамплитудных разрывов находятся на стадии опытно-методических исследований. Это вызвано тем, что малоамплитудные нарушения вызывают аномалии физических свойств массива на уровне чувствительности геофизических приборов [3].

Сложность математического описания разрывов угольных пластов обуславливает необходимость применения вычислительной техники для прогноза нарушенности. Многочисленные разработки в этом направлении (В.В. Попов, A.A. Корицкий, H.H. Шатагин, В.И. Щеглов, В.В. Шмелев, Ш.В. Гумиров, В.А. Привалов, И.И. Тупикин и др.) базируются на различных геологических предпосылках и математических методах, ориентированы в значительной мере на информацию по разведочным скважинам. Сложные математические методы прогноза дизъюнктивной нарушенности могут быть задействованы при наличии пополняемых электронных баз данных, которые на шахтах отсутствуют. При разработке методик прогноза горногеологических факторов и явлений необходимо ориентироваться на реальное состояние информационной базы угледобывающих предприятий [11].

Цель исследований: выявление корреляции между разрывами и содизъюнктивными геологическими признаками как основы автоматизированного прогноза нарушенности пластов угля и совершенствование технологии обработки первичной геологической информации при эксплуатационной разведке угольных месторождений.

В ходе исследований автором использовались материалы геологических служб предприятий отрасли, проведено натурное изучение более 100 разрывных нарушений и зон со дизъюнктивного изменения массива горных пород в десятках горных выработках шахт Кузбасса. Наблюдения в горных выработках сопровождались испытаниями образцов угля на крепость. Использовались фондовые материалы о 5000 разрывов 59 8 пластов угля 17 шахт. Выполнено обобщение и систематизация геологической информации, научно-методической литературы. При обработке фактического материала применялся горно-геометрический анализ, методы математической статистики, современные методы обработки информации. Автор защищает:

1) Для пластов угля средней стадии катагенеза при определенном региональном поле напряжений ширина зон локализации малоамплитудных разрывов прямо пропорциональна величине смещения пласта угля. Отклонение тренд-модели гипсометрии от почвы пласта коррелирует с размещением и амплитудой разрывов. Расстояния между разрывами определенного ранга в плоскости пласта являются выдержанными и подчиняются нормальному закону.

2) Крепость угля в зоне проявления разрыва статистически значимо отличается от фонового. Разрывные нарушения угольных пластов по разрезу развиваются в направлении пород меньшей крепости и затухают в породах большей крепости.

3) Подобие в характере разрывной нарушенности угольных пластов, определяется по степени соответствия геотектонических условий и прочностных характеристик угленосной толщи для прогнозируемого и эталонного участков.

4) Автоматизированный прогноз горногеологических условий отработки запасов угля следует осуществлять на основе типовых геолого-математических моделей, уточняемых специалистом в предметной области.

В основу диссертационной работы положены исследования выполненные в Государственном предприятии Научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ)" по темам: "Установить закономерности локализации малоамплитудных разрывных нарушений в массиве горных пород" и "Решение практических 9 геологических задач при разведке угольных месторождений на основе использования персональных компьютеров".

Основные положения диссертационной работы докладывались на Ученом совете ВНИМИ, на заседании кафедры геологии МПИ СПбГГИ, на научно-практической конференции в Новочеркасске, рассматривались кафедрой маркшейдерского дела КузГПИ. Разделы диссертации использовалось при проведении практических занятий со слушателями ФПК геологов шахт и разрезов при ЛГИ, составлении двух учебных пособий. Программное обеспечение созданное на предложенной методологической основе рекомендовано к внедрению Департаментом угольной промышленности министерства топлива и энергетики РФ.

Научное значение работы состоит:

- в выявлении геологических и математических связей между разрывными нарушениями, горно-геометрическим пространством и прочностными свойствами угля;

- в создании прогрессивных методов обработки данных эксплуатационной разведки месторождений угля.

Диссертационная работа выполнена под руководством канд. геол,-мин. наук Григорьева В.Е. Большую помощь в изучении разрывных нарушений автору оказали: докт. геол.- мин. наук Мишин Н.И., канд. геол-мин. наук Любич Г.А., канд. техн. наук Никулин М.В., гл. геолог ш. Кок-Янгак Онучин A.A. Реализация алгоритмов в виде программ осуществлялась канд. техн. наук Морозовым К.В. и с.н.с. Голомолзиным Е.В. Настоящая работа стала возможной благодаря благожелательному отношению коллектива лаборатории геологического обеспечения горных работ ВНИМИ. Всем коллегам, ученым и практикам автор выражает свою признательность.

10

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых», Панфилов, Алексей Львович

Выводы по главе 5

Отсутствие комплексного программного обеспечения для прогноза горногеологических факторов и явлений вызвано в первую очередь противоречием между характером геологической информации и особенностями компьютерной обработки. Основная часть геологических

129 данных имеет образный и описательный характер. Компьтер работает только с числом. Наиболее общий результат компьютерной обработки геологической информации - цифровая модель горногеологического фактора, явления. Цифровая модель строится на базе типовой модели дополненной результатами наблюдений. Поэтому типовая модель должна быть математической. Существующая нормативно-методическая база не позволяет формировать типовые математические модели факторов и явлений угольной геологии. Разработка научно-методической базы автоматизированной системы геологического прогноза условий отработки угольных месторождений находится в начальной стадии. Продолжение и координация этих работ требует принятия научных и управленческих решений. Отдельные разработки вне рамок общей концепции способны решить только частные вопросы компьютеризации геологического обеспечения горных работ. Создание автоматизированной системы для целей эксплуатационной разведки месторождений угля следует рассматривать как самостоятельное научное направление. Ключевым вопросом при создании системы является разработка справочно-поисковой информационой базы геолога угледобывающего предприятия.

Исследования позволили сформулировать следующие основные требования при разработке первой очереди автоматизированной системы для целей прогноза разрывной нарушенности шахтных полей: - программный продукт должен создаваться в виде отдельных модулей в ограниченные сроки, по принципу от простого к сложному. Частные задачи камеральной обработки информации должны решаться независимо от возможности полной компьютеризации геологического обеспечения горных работ. единство геологического пространства и универсальность математических подходов обуславливает необходимость комплексного подхода при решении отдельных задач. Работа должна строиться по

130 принципу создания модулей общего назначения с доработкой и доведения интерфейса под конкретную проблему горнопромышленной геологии.

- необходимо ориентироваться на реальное состояние информационной базы предприятий отрасли. Внедрение комплексных методик автоматизированного решения задач геологической практики невозможно при отсутствии справочно-информационных систем и действующих интегрированных баз данных.

- система программ должна быть надежна, проста в освоении и эксплуатации, иметь развитый интрерфейс. Требования к начальной подготовке пользователей и уровню технических средств должны быть минимальны.

- учитывая уникальный характер геологической информации система должна обеспечивать надежную архивацию и многократный доступ к первичным материалам.

- программы должны в полной мере соответствовать существующей законодательной и нормативно-методической базе геологического обеспечения горных работ.

- программный продукт должен обладать лицензионной чистотой и обеспечивать решение широкого круга повседневных задач геологической практики без обращения к иным программным средствам.

Автоматизированный геологический прогноз должен осуществляться на основе человеко-машинных систем. При этом ПЭВМ производит селективный отбор информации и формирует цифровую модель горногеологического объекта. Корректировку модели за счет неформализованных представлений и интерпретацию результатов на логическом уровне осуществляет специалист в предметной области.

131

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разрывная тектоника угольных месторождений носит сложный характер, обусловленный многофакторной природой условий формирования дизъюнктивов и проявлением содизъюнктивных процессов. При этом не только дизъюнктивная нарушенность, но и сам процесс ее изучения представляется сложной иерархической системой методов и концепций. Прогноз малоамплитудной нарушенности возможен методом сложной аналогии при наличии априорной информации, т.е. по данным о корреляции между нарушениями и геологическими признаками, фиксация которых возможна на более ранних этапах изучения.

Разрывное нарушение пласта угля следует рассматривать как условное геологическое тело - дизъюнктивную зону, содержащую осевую плоскость (сместитель разрыва) в оболочке зон содизъюнктивного изменения угольного пласта. При детальном изучении, разрывное нарушение зачастую предстает как сложная система сближенных поверхностей скалывания. Малоамплитудные разрывы как по падению, так и по простиранию могут неоднократно трансформироваться из собственно разрывного нарушения в тектонически ослабленную (трещинную) зону. В непосредственной близости от разрыва отмечаются существенные изменения физико-механических свойств горных пород. Дизъюнктивы и участки содизъюнктивных изменений пласта угля объединяются в секущие нарушенные зоны, которые на ранних этапах изучения трассируется как единый относительно крупный сместитель. Для характеристики дизъюнктивных зон используют оценку ширины зоны и амплитуду смещения пласта угля. При выделении дизъюнктивных зон целесообразно учитывать не только полосу перемятых пород непосредственно прилежащих к сместителю разрыва, но и область содизъюнктивных изменений пласта угля и вмещающих пород.

132

Зависимость ширины дизъюнктивных зон от амплитуды смещения следует оценивать с учетом особенностей их строения. Так, для области скопления мелких нарушений приуроченных к относительно крупному разрыву ширину зоны следует связывать с амплитудой этого нарушения и рассматривать тектоническую зону по аналогии с зоной содизъюнктивной трещиноватости. Установленные для конкретных условий зависимости между шириной тектонической зоны и величиной смещения пласта угля разрывами в зоне, могут быть использованы для прогноза размеров участков осложнений при ведении горных работ и оценки уровня потерь угля в таких зонах.

Характер тектонического строения месторождения, как правило устанавливают по гипсометрическим планам почвы угольных пластов. Алгебраический полином позволяет оценить общую пликативную форму пласта. Отклонения гладкой математической поверхности от геологической модели обусловлены тектонической нарушенностью не сглаженной трендом. Положение нарушенных участков и величина разрывных нарушений пластов угля в складчатой структуре угольных месторождений коррелируется с величиной отклонений сглаживающей математической поверхности от гипсометрии пласта. Влияние разрыва на величину отклонения сглаженной поверхности уменьшается по мере удаления от него и усиливается с увеличением амплитуды дизъюнктива. Задаваясь значением общего смещения пласта и зная величину отклонения, по зависимости установленной для конкретных условий можно оценить расстояние до нарушенного участка.

С точки зрения горнопромышленной геологии важнейшими параметрами определяющими целесообразность отработки запасов угля являются наиболее вероятные размеры и форма условно ненарушенных участков пласта угля. Рассматривая дизъюнктивную нарушенность как анизотропную характеристику горногеологического пространства можно предложить схему горногеометрического районирования пластов угля с

133 целью выявления основных закономерностей размещения разрывных нарушений и усредненной оценки геометрических параметров условно ненарушенных участков. Под анизотропией размещения разрывных нарушений в плоскости пласта угля принимается отношение частот встречаемости или средних расстояний между дизъюнктивами разных классов по заданным направлениям.

Диаграммы анизотропии в виде многоугольников различной формы фактически представляют собой геометрическую модель условно ненарушенного участка пласта, границами которого являются разрывы соответствующего ранга, появление таких разрывов внутри многоугольника маловероятно. Диаграмма размещения разрывов определенного ранга в плоскости пласта угля характеризуется минимальным и максимальным векторами анизотропии и площадью. Число условно ненарушенных участков ограниченных разрывами определенного ранга приходящихся на 1 км2 площади конкретного пласта угля будет характеризовать уровень дизъюнктивной нарушенности пласта угля как в целом, так и по отдельным эксплуатационным блокам. Предлагаемый коэффициент ранговой дизъюнктивной нарушенности (КргШг) является безразмерной величиной и вычисляется по формуле:

Кранг — 1/8ранг, где Бранг - площадь условно ненарушенного участка пласта ограниченного разрывами соответствующего ранга (км2).

Выделение дизъюнктивной зоны, как единицы структурного строения месторождения угля обосновано только в случае установления ее пространственных границ. Наибольшее влияние на ведение горных работ оказывают трещиноватость и физико-механические характеристики угля и пород вмещающих угольный пласт. На участках пласта угля прилегающих к разрыву в общем случае крепость угля понижается, а трещиноватость усиливается. В ряде случаев за границу дизъюнктивной зоны принимается условная поверхность, не имеющая реального отражения в массиве, но

134 имеющая определенный математический смысл. Граница зоны является геометрическим местом точек, разбивающих пространственно упорядоченные замеры геологического показателя на существенно различные выборки. Для геометризации дизъюнктивной зоны необходим математический аппарат разграничения фоновых и "аномальных" значений. Проведенные исследования позволили положительно оценить статистический подход при выявлении границ зон влияния малоамплитудных разрывов.

Общий план тектонической деформации угольного пласта нередко коррелируется с тектонической схемой других пластов конкретного шахтного поля, что обусловлено формированием тектонических нарушений под влиянием единого поля палеонапряжений. Подобная корреляция касается наиболее крупных структурных элементов месторождения (шахтного поля). Область же распространения малоамплитудных разрывов часто ограничивается только одним пластом, так как на основные закономерности структурного строения угольного месторождения накладывается индивидуальность каждого пласта, обусловленная его положением в общей структуре месторождения, строением разреза, составом и физико-механическими свойствами угольных пластов и вмещающих пород. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о наличии качественной связи между характером развития малоамплитудных нарушений и крепостью пород вмещающих угольный пласт. Малоамплитудные разрывы по разрезу угленосной толщи размещаются закономерно относительно пластов угля. В случае примерного равенства прочностных характеристик пород кровли и почвы угольных пластов нарушение располагается симметрично пласта. Максимальное смещение приходится на наиболее слабую часть массива -угольный пласт. При пересечении разрывом толщи с различной крепостью слоев, нарушение развивается в сторону пород меньшей крепости. Следует

135 ожидать затухания разрыва при встрече нарушения с выдержанной пачкой прочных пород.

Уровень тектонической нарушенности на площадях вскрытых единичными выработками и участках угольных пластов вне контура горных работ оценивают применяя методы аналогии и экстраполяции, используя модели нарушенности установленные для детально изученных участков. Применение методов аналогии и экстраполяции для прогноза количественных характеристик нарушенности обосновано при сопоставимости литого-фациальных и структурных моделей детально изученного и малоисследованного участков. Тождественность условий формирования тектонических структур однотипных угленосных толщ предполагает сходный характер полей напряжений. При этом эмпирические распределения параметров составляющих основу оценки на участке прогноза и детально изученном участке должны быть статистически неразличимы. Различия моделей на участках объясняет грубые ошибки прогнозирования нарушенности.

Тектонические условия формирования структуры угольных месторождений влияют на модель статистических распределений дизъюнктивов по величине. Близость геологических условий на разных участках шахтных полей определяет подчинение статистических распределений нарушений одному и тому же закону. Расхождение эмпирических распределений вызвано избирательным формированием исходных выборок. При эксплуатационной разведке шахтных угольных полей масса мелких нарушений, не оказывающих существенного влияния на ход горных работ фиксируются выборочно. Поэтому выборки в области минимальных значений не достоверны. С учетом того, что мелкие и мельчайшие нарушения составляют основную массу хрупких дислокаций, анализ выборок без соответствующих поправок некорректен.

Усечение распределений разрывов по величине позволяет устранить неоднородность выборок. При этом основные закономерности

136 характеризующие уровень нарушенности на детально изученном участке, полученные с учетом особенностей выборок, можно распространять на площадь прогноза. Если для прогноза использовать связь крупных и мелких разрывных нарушений угольных пластов, то можно оценить число нарушений как по отдельным классам крупности, так и в целом для конкретной площади пласта угля. При соблюдении требований геологического подобия участков прогноза и участка аналога была получена оценка дизъюнктивной нарушенности с относительной погрешностью в пределах 20%.

Отсутствие комплексного программного обеспечения для прогноза горногеологических факторов и явлений вызвано в первую очередь противоречием между характером геологической информации и особенностями компьютерной обработки. Основная часть геологических данных имеет образный и описательный характер. Компьтер работает только с числом. Наиболее общий результат компьютерной обработки геологической информации - цифровая модель горногеологического фактора, явления. Цифровая модель строится на базе типовой модели дополненной результатами наблюдений. Поэтому типовая модель должна быть математической. Существующая нормативно-методическая база не позволяет формировать типовые математические модели факторов и явлений угольной геологии. Ограниченность методической базы по расчетным способам оценки и анализа горногеологических факторов и явлений резко снижает значимость шахтной геологии как научной и инженерной дисциплины горного цикла. Наиболее существенными недостатками в методологии и организации разработки прикладных программ являются: отсутствие методически обоснованного планирования в развитии программного обеспечения, выбор нерациональных направлений и рассредоточенность разработок. Нерешенным вопросом является создание математических моделей горногеологических факторов и явлений. Действующие нормативно-методические документы не регламентируют конкретные методики математической обработки геологических данных с целью выявления малоамплитудных нарушений. Разработка типовых геолого-математических моделей для целей эксплуатационной разведки месторождений угля следует рассматривать как самостоятельное научное направление. В ходе исследований:

- изучена малоамплитудная дизъюнктивная нарушенность ряда шахтных полей Кузбасса, привлечены многочисленные данные по другим угольным месторождениям; изучены типы и взаимосвязи параметров зон концентрации малоамплитудных разрывов;

- разработан способ выявления тектонических зон на основе тренд-анализа гипсометрии угольных пластов;

- изучена анизотропия размещения разрывных нарушений на площади угольных пластов, предложен коэффициент нарушенности характеризующий плотность разрывов определенной величины и площадь условно ненарушенных участков пластов угля;

- оценена возможность аналитического выявления границ зоны влияния разрывного нарушения по данным опробования пласта угля, как основы для их геометризации;

- установлено влияние физико-механических свойств угленосной толщи на характер разрывной нарушенности; уточнен характер статистического распределения мало- и среднеамплитудных разрывов по величине, предложена методика дифференцированной оценки уровня дизъюнктивной нарушенности,

- предложены принципы создания автоматизированной системы обработки геологических данных при эксплуатационной разведке угольных месторождений для целей прогноза разрывной нарушенности.

138

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Панфилов, Алексей Львович, 1997 год

1. Горовой А.Ф., Кирюков В.В., Брижанев A.M. Геология и разведка угольных месторождений. Киев: 1994. -228 с.

2. Волков В.Н. Основы геологии горючих ископаемых: Учеб. Пособие. -Спб.: Изд-во С.-Петербург, ун-та, 1993. -240 с.

3. Материалы выездной сессии научно-координационного совета по угольной геофизике 31 августа 2 сентября 1993 г. -п. Стрелково. Херсонская обл., 1994. -108 с.

4. Смирнов Б.В. Теоретические основы и методы прогнозирования горногеологических условий добычи полезных ископаемых по геологоразведочным данным. -М.: Недра, 1976, -119 с.

5. Тектоника угольных бассейнов и месторождений СССР. -М.: Недра, 1976, -336 с.

6. Сборник руководящих материалов по геолого-экономической оценке месторождений полезных ископаемых. -М.: ГКЗ, 1985, -52 с.

7. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. В 12 т. М.: Недра, 1969. -7 т.

8. Классификации тектонических разрывов угольных пластов по их морфологическим признакам и величинам: Утв. МУП СССР 27.03.81. -Л., 1981. -22 с.

9. Кузьмин В.И. Построение геологических разрезов и гипсометрических планов пластов. М.: Недра, 1987. -120 с.

10. Калинченко В.М. Математическое моделирование и прогноз показателей месторождений. -М.: Недра, 1993, -319 с.

11. Основные закономерности строения и образования угленосных формаций и методы прогноза угленосности/ Под ред. Г.А. Иванова, Н.В. Иванова, A.B. Македонова. -Л.: Недра, 1985. -255с. (Волков В.Н., с.217-227.)155

12. Геология угольных месторождений СССР/Под ред. А.К. Матвеева. -М.: Изд-во МГУ, 1990. -352 с.

13. Миронов К.В. Справочник геолога-угольщика. М.: Недра, 1991.-363с.

14. Гзовский М.В. Физическая теория образования тектонических разрывов// Проблемы тектонофизики. М.: Наука, 1960, с. 78-98.

15. Плотников Л.М. Структуры сдвига в слоистых геологических телах. -Л.: Недра, 1991. -151 с.

16. Николаев П.Н. Методика тектонодинамического анализа. -М.: Недра, 1992. -295 с.

17. Стоянов С.С. Механизм формирования разрывных зон. -М.: Недра, 1977. -218 с.

18. Ресурсы твердых горючих ископаемых, их увеличение и комплексное рациональное использование в народном хозяйстве. Часть II: Тез.докл. УИ Всесоюзного угольного совещания 8-10 сентября 1981 г.: -Ростов-на-Дону. -243 с.

19. Разрывные нарушения угольных пластов/И.С. Гарбер, В.Е. Григорьев, Ю.Н. Дупак и др. Л.: Недра, 1979. -190 с.

20. Вопросы маркшейдерско-геологической службы.- М.: Недра, 1968. -156 с.

21. Методы и средства контроля состояния и свойств горных пород в массиве / Е.С. Ватолин, А.Б. Черняков, А.Д. Рубан, А.М. Потапов. М.: Недра, 1989,- 173с.

22. Геологические тела (терминологический справочник)/ Под ред. Ю.А. Косыгтна, В.А. Кулындышева, В.А. Соловьева. -М.: Недра, 1986. -334с.156

23. Ходжаев Р.Ш. Экономическая оценка разработки нарушенных угольных пластов. -М.: Недра, 1978. -156 с.

24. Немкин А.Ф. Выявление малоамплитудных тектонических нарушений на шахтах Карагандинского бассейна// Горный журнал. -1978. -N 1. -С. 3-6.

25. Технология разработки нарушенных угольных пластов/ Ф.М. Киржнер, В.Н. Скуба, Е.М. Козионов, П.Е. Левкович; -Якутск: Якутский филиал СО АН СССР, 1983. -172 с.

26. Жингель И.П. Мелкоамплитудные разрывы складчатых структур: Автореф. дис. . . . канд. геол.-мин. наук. -Новосибирск, 1973. -22 с.

27. Привалов В. А. Закономерности развития малоамплитудной тектонической нарушенности угольных пластов и ее прогнозирование: Автореф. дис. . . . канд. геол.-мин. наук. -JL, 1987. -22 с.

28. Гзовский М.В. Основные вопросы тектонофизики и тектоника Байджансайского антиклинория. -М.: Изд-во АН СССР, 1963. 544 с.

29. Шпеталенко Л.П. К прогнозированию мелкоамплитудных разрывов угольных месторождений о. Сахалина//Геологические и минерально-сырьевые ресурсы Сахалина и Курильских островов. -Южно-Сахалинск, -1974, -с. 51-54.

30. Прогнозирование разрывной нарушенности на поле шахты Кок-Янгак: Отчет о НИР/ ВЗПИ. Тема 15-80. -М., 1982. -60 с.

31. Никулин М.В. Исследование влияния тектонической нарушенности угольных пластов на полноту извлечения угля при расчете промышленных запасов: Автореф. дис. . . . канд. геол.-мин. наук. -Л., 1981. -15 с.

32. Эз В.В. Складкообразование в земной коре. -М.: Недра, 1985. -240с.

33. Ярошевский В.А. Тектоника разрывов и складок. М.: Недра, 1981. -237 с.

34. Основные направления научно-технического прогресса при поисках и разведке твердых горючих полезных ископаемых. Часть 2. Тез.докл. YIII Всесоюзного угольного совещания 9-11 сентября 1986 г.: -Ростов-на-Дону, 1986. -391 с.157

35. Единая методика прогнозирования горногеологических условий разработки угольных пластов. JL, 1982, 30 с. (М-во угольной промышленности СССР)

36. Положение о порядке и контроле безопасного ведения горных работ в опасных зонах. СПб, 1994. - 28 с. (М-во топлива и энергетики РФ. ВНИМИ).

37. Инструкция по геологическим работам на угольных месторождениях Российской Федерации. СПб, 1993. - 147 с. (М-во топлива и энергетики РФ. ВНИМИ).

38. Указания по решению шахтно-геологических задач с помощью азимутальных сеток. Л., ВНИМИ, 1973, 170 с.

39. Любич Г.А., Мишин Н.И. Методы изучения трещиноватости с целью оценки горно-геологических условий отработки угольных пластов: Учеб.пособие/ -Л.: ЛГИ, 1988, -73 с.

40. Очеретенко И.А., Трощенко В.В. Стереографические проекции в структурной геологии. -Л.: Недра, 1978.

41. Родыгин А.И. Структурные диаграммы/Учеб.пособ.Томск,Томск.ун-т, 1980, -76с.

42. Такранов P.A., Павлов С.П. Горно-геометрический анализ трещиноватости угольных пластов и вмещающих пород/ Учеб.пособ. СПб,СПГГИ (ТУ), 1996, -87с.

43. Инструкция по эксплуатации пробника БУ-39: М-во угольной пром-сти СССР, ВНИМИ. -Л., 1978,- 24 с.

44. Требования к определению механических свойств горных пород при геологическом изучении полей шахт Министерства угольной промышленности СССР (при разведке, строительстве, реконструкции и эксплуатации). -Л.: , ВНИМИ, 1977, 95 с,

45. Лаудон Т. ЭВМ и машинные методы в геологии: Пер. с англ. -М.: Мир,1981. -318 с.158

46. Арабаджи М.С. Решение геологических задач на персональных компьютерах: Справочное пособие. -М.: Недра, 1995. -239 с.

47. Любич Г.А., Мишин Н.И., Панфилов А.Л. Методы изучения и оценки тектонической нарушенности угольных пластов при механизированной их отработке. / Учебное пособие. -Л.: ЛГИ, 1990г., 64 с.

48. Кабокин А.Н., Молодид P.M. Прогноз малоамплитудных разрывных нарушений по данным, полученным на отработанных горизонтах шахтного поля//Изв. Вузов. Геология и разведка. -1980. -N-2. -с. 74-79.

49. Вереда B.C., Юрченко Б.К. Структурно-геологическая характеристика мелких тектонических нарушений в угленосных отложениях Донбасса.//159

50. Методы изучения тектоники угольных месторождений в процессе разведки и эксплуатации. -М.: Недра, 1981. -С. 87-89.

51. Ушаков H.H. Горная геометрия. -М.: Недра, 1979, -440 с.

52. Справочник по маркшейдерскому делу/ Под ред. А.Н. Омельченко. -3-е изд. Перераб. и доп. -М.: Недра, 1973. -448 с.

53. Аронов В.И. Методы математической обработки геологических данных на ЭВМ. М., Недра, 1977, 168 с.

54. Дэвис Дж. Статистика и анализ геологических данных: Пер. с англ. -М.: Мир, 1977. 367 с.

55. Шубников A.B. Симметрия векторов и тензеров. "Изв. АН СССР. Серия физ/', вып. 13, 1949. -С. 43.

56. Четвериков Л.И. Универсальный принцип симметрии П.Кюри применительно к геометрии генезиса тел полезных ископаемых. "Тр. Третьего совещания по проблемам изучения Воронежской антиклизы". Воронеж, 1966. -С. 29.

57. Четвериков Л.И. Теоретические основы моделирования тел твердых полезных ископаемых. Изд. ВГУ. Воронеж, 1974. 234 с.

58. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. -М.: Финансы и статистика, 1983. -471 с.

59. Букринский В.А. Геометрия недр. -2-е изд. Перераб. и доп. -М.: Недра, 1985. -526 с.

60. Панфилов А.Л. Определение границ зоны пониженной крепости угля у разрывных нарушений. / Тезисы докладов к IY научному областному семинару г.Новочеркасск, 29 июня-3 июля 1987, с. 46-47.160

61. Панфилов A.JI. Прогноз зоны неустойчивого поведения кровли пласта угля в контуре лавы. /Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторождений: Сб.науч.тр./ ВНИМИ. -Л.: ВНИМИ, 1990г., с. 149-151.

62. Плескунин В.И., Воронин Е.Д. Теоретические основы организации и анализа выборочных данных в эксперименте. -Л.: ЛГУ, 1979. -232 с.

63. Орлов А. Г. Методы расчета в количественном спектральном анализе. -2-е изд. Перераб. и доп. -Л.: Недра, 1986. -215 с.

64. Справочник по математическим методам в геологии/Родионов Д.А, Коган Р.И., Голубева В.А. и др. -М.: Недра, 1987. -335 с.

65. Родионов Д.А. Статистические решения в геологии. -М.: Недра, 1981. -231 с.

66. Мишин Н.И., Панфилов А.Л. Применение программируемых микрокалькуляторов для решения задач шахтной геологии. Л.: ЛГИ, 1989. -98с.

67. Справочник по прикладной статистике. В 2 т.: Пер. с англ./ Под ред. Э. Ллойда, У. Ледермана. -М.: Финансы и статистика, 1989. -510 с.161

68. Морозов К.В., Голомолзин Е.В., Панфилов A.J1. Решение оперативных задач шахтной геологии на персональном компьютере. / Маркшейдерский вестник. 1995, -№4, с.36-40.

69. Панфилов A.J1. Геометризация зон опасного ведения горных работ на тектонически нарушенных участках шахтных полей. / Краткие тезисы докладов конференции "Молодые ученые северо-запада горному производству". -Л.: ВНИМИ, 1983г., с.31-32.

70. Безруков Ю.Е. Малоамплитудные разрывы в угленосных толщах и закономерности их размещения на месторождениях Кузбасса: Автореф. дис. . . . канд. геол.-мин. наук. -М., 1985. -20 с.

71. Миронов К.В. Геологические основы разведки угольных месторождений. -М.: Недра, 1982. 331 с.

72. Руководство по изучению геологического строения шахтных полей при подземной разработке угольных месторождений. Раздел Б. Методика изучения геологических и горно-геологических факторов. Под ред. A.C. Забродина. -Л.: ВНИМИ, 1967, -313с.

73. Уемур Т., Мицутани Ш. Геологические структуры: Пер. с англ. -М.: Недра, 1990. -292 с.162

74. Панфилов А.Л. Вероятностная оценка уровня разрывной нарушенности шахтных полей по данным разведочных работ. / Геомеханические и геологические особенности разработки месторождений полезных ископаемых: Сб.науч.тр./ ВНИМИ. -Л.: ВНИМИ, 1989г., с. 26-30.

75. Шарапов И.П. Применение математической статистики в геологии. -М.: Недра, 1971. -248 с.

76. Толковый словарь по вычислительным системам / Под ред. Иллингуорта В., Глейзера Э.Л., Пайла И.К. М., Машиностроение, 1990, 560 с.

77. Деменьтьев Л.Ф. Математические методы и ЭВМ в нефтегазовой геологии. -М.: Недра, 1983. -189 с.

78. Панфилов А.Л. Характер и структура геологической информации. / Прогрессивные технологии производства и обработки маркшейдерских и геологических съемок: Сб. научн. тр./ ВНИМИ. -СПб.:ВНИМИ, 1995г., с.72-75.

79. Чини Р.Ф. Статистические методы в геологии: Пер. с англ. -М.: Мир, 1986,-189с.

80. Ершов В.В. Основы горнопромышленной геологии. -М.: Недра, 1988. -328с.

81. Голомолзин Е.В., Морозов К.В., Панфилов А.Л. Система автоматизированной обработки геологических данных. / Комплексное163изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых. Материалы международной конференции.: Новочеркасск:НГТУ, 1995г., с.66-70.

82. Автоматизированное рабочее место для статистической обработки данных/В.В. Шураков, Д.М. Дайитбегов, C.B. Мирохи, C.B. Ясеновский. -М.: Финансы и статистика, 1990. -190 с.

83. Бондаренко В.Н. Статистические решения некоторых задач геологии. -М.: Недра, 1970.-248 с.

84. Бондарик Г.К. Основы теории изменчивости инженерно-геологических свойств пород. -М.: Недра, 1971. -272 с.

85. Боровко H.H. Статистический анализ пространственных геологических закономерностей. -JL: Недра, 1971. -174 с.

86. Ганджумян P.A. Математическая статистика в разведочном бурениии. -М.: Недра, 1990. 218 с.

87. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. -Д.: Энергоатомиздат, 1990. -288 с.

88. Гуськов О.И., Кушнарев П.Н., Таранов С.М. Математические методы в геологии. -М.: Недра, 1991. -205 с.

89. Дэвис Дж.С. Статистический анализ данных в геологии: Пер. с англ. В 2 т. -М.: Недра, 1990.

90. Кноринг Л.Д., Деч В.Н. Геологу о математике. -JL: Недра, 1989. -208 с.

91. Коган Р.И., Белов Ю.П., Родионов Д.А. Статистические ранговые критерии в геологии. -М.: Недра,1983. 136с.

92. Коган Р.И. Интервальные оценки в геологических исследованиях.-М.: Недра, 1986. -160с.

93. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул. -М.: Высш. Шк., 1988. -239 с.

94. Миллер Р., Кан Дж. Статистический анализ в геологических науках: Пер. с англ. -М.: Мир, 1965. -482 с.164

95. Пащенков В.З. Математические основы разведки недр. -М.: Высш.шк., 1995. -111 с.

96. Поротов Г.С. Математические методы при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. -Д.: ЛГИ, 1977. -107 с.

97. Поротов Г.С. Основы статистической обработки материалов разведки месторождений. -Л.: ЛГИ, 1985. -97 с.

98. Статистическая обработка результатов экпериментов на микро-ЭВМ и программируемых калькуляторах/Костылев A.A., Миляев П.В., Дорский Ю.Д. и др. -Л.: Энергоатомиздат, 1991. -304 с.

99. Усиков Ю.Т. Достоверность геологоразведочной информации. -М.: Недра, 1988. -120 с.

100. Ферстер Э. Методы корреляционного и регрессионного анализа: Пер. с нем. -М.: Финансы и статистика, 1983. -302 с.

101. Шаталин H.H., Щеглов В.И. Моделирование месторождений и рудных полей на ЭВМ. -М.: Недра, 1989. -150 с.

102. Букринский A.B. Горнопромышленная геология и геометрия недр/Проблемы горнопромышленной геологии. -М.: МГИ, 1990. -с.17-23.

103. Ребрик Б.М., Сироткин Н.В., Калиничев В.Н. Инженерно-геологическая графика. -М.: Недра, 1991.-318 с.

104. Гуриев Т.С. Триметрические проекции. -М.:Недра, 1992. -224 с.

105. Кузьмин В.И., Красноперов М.Я. Номограммы для обработки и анализа геологоразведочной информации. -М.: Недра, 1976. -28 с.

106. Кушнарев И.П. Таблицы для решения структурно-геологических задач. -М.: Недра, 1979. -128 с.

107. Гзовский М.В. Математика в геотектонике. -М.: Недра, 1975. 231 с.

108. Леонтовский П.М. Элементы залегания пластов. Екатеринослав, 1905.

109. Ершов В.В., Дремуха A.C., Трость В.М. и др. Автоматизация геолого-маркшейдерских графических работ. М., Недра, 1990. -347 с.

110. Шатагин H.H., Сандомирский С.А. Построение круговых диаграмм ориентировки на ЭВМ. // Изв.АН СССР,- Сер.геол. .- N8-1974.-C.97-104.165

111. Иванова H.Б., Чернышев С.H. Обработка на ЭВМ массовых измерений параметров трещиноватости. // Тр.ПНИИИС. -Вып.26. -1974. -С.184-194.

112. Сандомирский С.А. Комплекс программ для обработки на ЭВМ полевых и лабораторных структурных наблюдений. // ВИЭМС. Инструкт.-метод, материалы. Алгоритмы и программы. -1976. -Вып.6(14). - 10 с.

113. Шатагин H.H., Дергачев AJI. Модифицированный алгоритм построения на ЭВМ диаграмм ориентировок структурных элементов. // Вестн. Моск. ун-та,- Сер.4. Геология,- 1978,-N1. С. 110-111.

114. Рац М.В., Иванова Н.Б. АСОД по трещиноватости горных пород для инженерно-геологических целей.//Инженерная геол.- 1979.-N5.-C.31-34.

115. Такранов P.A., Захаров C.B. Построение диаграмм трещиноватости на ЭВМ. // ВИЭМС. Матем.методы исслед. в геологии,- 1983.-Вып.5.-С.1-5.

116. Литвинцев С.А., Перфильев Л.Г., Баталов К.К. Автоматизация статистических способов представления пространственного распределения структурных элементов.// ВИЭМС. Матем.методы и автоматиз. системы в геологии.- 1984. -Вып.1. -С. 7-14.

117. Вистелиус А.Б. Структурные диаграммы. -М.: АН СССР, 1958, -154с.

118. Stauffer Mel R. An empirical-statistical study of three-dimensional fabric diagrams as used in structural analysis. //Canad.J.Earth Sei. 1966. -Vol.3, No.4. -P. 473-478.

119. Труды по изучению вопросов трещиноватости пород в горном массиве. Сб. LI. / ВНИМИ,- Л., 1964. -238 с.

120. Мардиа К. Статистический анализ угловых наблюдений. -М.: Наука, 1978, -278с.

121. Mardia K.B. Statistics of directional data. -London: Academic Press, 1972. 357p.1. На правах рукописи1. ПАНФИЛОВ Алексей Львович

122. ПРОГНОЗ МАЛОАМПЛИТУДНОЙ РАЗРЫВНОЙ НАРУШЕННОСТИ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ГЕОЛОГО-МАТЁМАТИЧЕСКИМИ1. МЕТОДАМИ

123. Специальность 04.00.16 "Геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых"1. Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук1. Санкт-Петербург 1997

124. Работа выполнена в лаборатории геологического обеспечения горных работ Государственного предприятие НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА (ВНИМИ)

125. Научный руководитель -кандидат геолого-минералогических наук В. Е. Григорьев

126. Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор В.Н. Волков;кандидат геолого-минералогических наук А.К. Худолей

127. Ведущее предприятие АО "СПб - ГИПРОШахт"

128. Защита состоится " 25~ " 1997 г.на заседании диссертационного совета Д.071.07.03 при геологическом научно-исследовательском институте им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ) по адресу: 199026, С-Петербург, Средний пр., 74.

129. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

130. Автореферат разослан "/9 " февраля 1997 г.

131. Ученый секретарь диссертационного совета

132. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

133. Реализация работы. Результаты исследований, изложенные в диссертации, используются в ходе НИР лаборатории геологического обеспечения горных работ, послужили информационной основой системы автоматизированной обработки геологических данных.

134. Публикации. По результатам исследований опубликовано 20 печатных работ, в т.ч. 2 учебных пособия, методические указания.

135. С 1980 г. при участии автора во ВНИМИ ведутся НИР по изучению малоамплитудной нарушенности угольных пластов, а с 1986 г разрабатывается программное обеспечение для решения задач геологической практики на ЭВМ индивидуального пользования.з

136. Диссертационная работа содержит введение, 5 глав, заключение,-перечень литературы и приложения.

137. Глава 1. Малоамплитудные разрывные нарушения угольныхпластов.

138. Глава 2. Горно-геометрическое изучение и статистический анализ характеристик малоамплитудных разрывных нарушений шахтных полей.

139. Ширина дизъюнктивных зон (М) в зависимости от амплитуды смещения.1. Ш. Коксовая (Кузбасс)1. Строение зоны Зависимость

140. Очень мелкие разрывы приуроченные к мелкому (среднему) дизъюнктиву, с амплитудой N М,=

141. Очень мелкие разрывы, с суммарной амплитудой П N¡1 М2= 4Ц^1

142. Ш. Северный Маганак. Пласт IV Внутренний.

143. Рис. 1. Диаграммы анизотропии размещения разрывных нарушений