Порядок выполнения работы. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

Донецкий национальный технический университет

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К практическим и самостоятельным работам по курсу

"Разведка месторождений полезных ископаемых"

(для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 6.050301 – "РПМ", "БТД")

Часть 2

Рассмотрено на заседании кафедры

"Полезные ископаемые и экологическая геология"

Протокол №5 от 07.02.08 г.

Утверждено на заседании

Учебно-издательский совет ДонНТУ

Протокол № 3 от 5.03.2008 г.

УДК 553

Методические указания к практическим и самостоятельным

работам по курсу «Разведка месторождений полезных ископаемых» (для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 6.050301 – "РПМ", "БТД") Черняева В.В., Лубочников А.Н. – 2008, 2 часть - 24 с.

Описаны методы составления и практического использования геологической документации, применяемой для промышленной оценки и разработки угольных месторождений Донбасса.

Составили: асс. Черняєва В.В.

ст. преп. Лубочников А.М.

Ответственный за выпуск проф. Т.П.Волкова

Рецензент: доц. Ю.А. Проскурня

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К практическим работам по курсу

"Месторождения полезных ископаемых и их разведка"

(для студентов специальности 6.050301)

Часть 2

Составили: асс.Черняева В.В.

ст.преп.Лубочников А.Н.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

НАХОЖДЕНИЕ ЛИНИИ ОБРЕЗА УГОЛЬНОГО ПЛАСТА РАЗРЫВНЫМ НАРУШЕНИЕМ

Цель работы: Усвоение методики нахождения линий обреза угольных пластов разрывными нарушениями.

Основные понятия

Обычно на действующих угольных предприятиях шахтное поле нередко разбито одним или несколькими разрывными нарушениями (сбросами, взбросами, надвигами). Смещенные крылья пластов занимают разное высотное положение и при больших амплитудах смещения по существу представляют собой как бы два или несколько самостоятельных блоков.

Линии пересечения угольных пластов с разрывным нарушением лежат как в плоскости почвы (кровли) угольного пласта, так и в плоскости самого нарушения. Их называют линиями обреза угольных пластов разрывным нарушением или линиями скрещивания плоскостей угольных пластов (почвы или кровли) и плоскости сместителя разрывного нарушения. Они имеют важное практическое значение для планирования и успешного ведения горных работ.

Чтобы найти эти линии, надо построить гипсометрический план разрывного нарушения и гипсометрические планы смещенных крыльев пласта. Для каждого крыла разрывного нарушения линия скрещивания проводится через точки пересечения одноименных изогипс плоскости пласта и плоскости сместителя.

На практике сечение изогипс для тектонического нарушения принимается таким же, как и для угольного пласта.

Порядок выполнения работы

1. Нам дана геологическая карта участка шахтного поля, на которой тектоническое нарушение с углом падения 75⁰ делит шахтное поле на два блока (северо-западный и юго-восточный) и стратиграфическая колонка. (рис.5.1). На северо-западном блоке на дневную поверхность выходят следующие угольные пласты: к₁, i₃³, i₃² и известняк К₁, на юго-восточном - угольные пласты к₂, к₁, i₃³, i₃² и известняк К₁. Масштаб геологической карты и стратиграфической колонки 1:5000.

2. В рабочую тетрадь переносим геологическую карту и стратиграфическую колонку без каких-либо изменений.

3. Допустим, нам необходимо найти линию обреза угольного пласта i₃ тектоническим нарушением. Данную работу выполняем в следующей последовательности:

а). для построения гипсометрического плана поверхности тектонического нарушения, строим геологический разрез по линии I-I¹, которая проводится по линии падения плоскости сместителя (рис.5.2).

На чистом листе бумаги делаем надпись «Геологический разрез по линии I-I¹» (рис. 5.3.), ниже данной надписи – "Масштаб 1:5000", и отступив еще ниже 0,5 – 1 см, проводим горизонтальную линию – линию поверхности земли, равную по длине линии разреза на геологической карте. У этой линии проставляем ориентировку относительно сторон света. С боков линию разреза ограничиваем вертикальными линиями. На левой вертикальной линии наносим шкалу глубин в масштабе геологической карты (1 см соответствует 50м глубины) и проводим горизонтальные уровенные линии через каждый сантиметр.

Так как геологический разрез по линии I-I¹ начинается с точки пересечения этой линии с разрывным нарушением, то прикладываем транспортир к его началу, откладываем угол 75⁰ (угол падения разрывного нарушения) и проводим прямую линию, которая определяет местоположение разрывного нарушения в плоскости этого разреза. Путем пересечения плоскости сместителя разрывного нарушения и уровенных линий на геологическом разрезе находим изогипсы плоскости сместителя и тонкими пунктирными линиями проектируем их на горизонтальную плоскость (на линию поверхности) (рис.5.3). Возле каждой полученной точки записываем абсолютные отметки плоскости разрывного нарушения: - 50 м, - 100 м; - 150 м; - 200 м; - 250 м; - 300 м; - 350 м.

Затем к горизонтальной линии поверхности земли на геологическом разрезе по линии I-I¹ прикладываем лист бумаги (полоску бумаги) и методом засечек переносим на нее все точки с абсолютными отметками поверхности плоскости сместителя разрывного нарушения. Возле каждой засечки (точки) записываем отметки.

Для построения гипсометрического плана разрывного нарушения переносим информацию с полоски бумаги на линию геологического разреза на геологической карте. Возле каждой засечки, перенесенной с полоски бумаги, карандашом проставляем отметки: - 50, - 100; - 150; - 200; - 250; - 300; - 350. Затем через полученные точки по линии геологического разреза на геологической карте пунктирной линией проводим изогипсы гипсометрического плана плоскости сместителя разрывного нарушения параллельно

его следу на поверхности, т.к. у нас рельеф поверхности земли горизонтальная плоскость, то выход плоскости сместителя разрывного нарушения на дневную поверхность представляет собой линию простирания плоскости сместителя разрывного нарушения (рис.5.2). Таким образом, мы построили гипсометрический план плоскости сместителя разрывного нарушения.

б). для построения гипсометрического плана почвы угольного пласта i₃, строим геологический разрез по линии II-II¹, который проводим перпендикулярно линии простирания пластов (рис.5.2). Геологический разрез по линии II-II¹ cтроится на основании геологической карты и стратиграфической колонки по принципу, который описан в практической работе № 2.

И так, мы построили геологический разрез по линии II-II¹. Изогипсы пласта i₃ находим путем пересечения плоскости угольного пласта i₃ с уровенными линиями на геологическом разрезе по линии II-II¹ и тонкими пунктирными линиями проектируем их на линию поверхности дневной поверхности (рис.5.2). Возле каждой полученной точки записываем абсолютные отметки почвы угольного пласта i₃: –100 м, -150 м, -200 м, -250 м, -300м, - 350м.

Затем к горизонтальной линии поверхности земли на геологическом разрезе по линии II-II¹ прикладываем лист бумаги (полоску бумаги) и методом засечек переносим все точки с абсолютными отметками почвы угольного пласта i₃: –100, -150, -200, -250, -300, -350. Для построения гипсометрического плана угольного пласта i₃ переносим информацию с полоски бумаги на линию геологического разреза на геологической карте (рис.5.2). Возле каждой засечки, перенесенной с полоски бумаги, карандашом проставляем абсолютные отметки. Затем через полученные точки на линии геологического разреза на геологической карте проводим изогипсы почвы угольного пласта i₃ параллельно простирания пласта. Так как дневная поверхность представляет в данном случае горизонтальную плоскость, то выходы угольных пластов и известняков на дневную поверхность являются одновременно их линиями простирания. Для нахождения линии обреза угольного пласта i₃ плоскостью разрывного нарушения юго-восточного крыла находим точки пересечения одноименных изогипс, т.е. точки пересечения изогипсы – 350 угольного пласта и изогипсы – 350 разрывного нарушения, -300 угольного пласта и изогипсы -300 разрывного нарушения и т.д. Таким образом, мы получили четыре точки пересечения одноименных изогипс, которые являются общими как для плоскости угольного пласта i₃, так и для плоскости сместителя разрывного нарушения. Линия, проведенная через общие точки пересечения одноименных изогипс, и является линией обреза угольного пласта i₃ тектоническим нарушением для юго-восточного крыла.

Однако, необходимо отметить, что для нахождения линии обреза угольного пласта разрывным нарушением достаточно найти две точки пересечения одноименных изогипс плоскости угольного пласта и плоскости сместителя разрывного нарушения.

в). для нахождения аналогичной линии обреза угольного пласта i₃ плоскостью сместителя разрывного нарушения в северо-западном крыле строится гипсометрический план искомого угольного пласта на этом крыле способом домера, при этом положение изогипс -150м, -200 м, -250 м и -300 м на юго-восточном крыле относительно почвы известняка К₁, переносится на северо-западное крыло и продлевается до пересечения с одноименными изогипсами плоскости сместителя разрывного нарушения. Проведенная через полученные точки пересечения линия и является искомой линией обреза угольного пласта i₃ на северо-западном крыле.

г). Для построения гипсометрического плана на чистый лист бумаги переносим контур геологической карты участка шахтного поля, найденные изогипсы и линии обреза угольного пласта i₃. Над гипсометрическим планом делаем надпись «Гипсометрический план почвы угольного пласта i₃», ниже, по центру рисунка, «Масштаб 1:5000» (рис.5.4).

Домашнее задание.

1. Построить гипсометрические планы заданных угольных планов, используя геологические карты шахтных полей, осложненных одним разрывным нарушением (рис.5.5 – 5.10) и данные сводной нормальной стратиграфической колонки (рис. 5.11).

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИРЫ РАЗВЕДКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Цель: Усвоение основных принципов разведки угольных месторождений на примере типовых участков Донецкого бассейна.

Основные понятия

До 2000 года процесс поисков и разведки месторождений протекал в определенной последовательности и разделялся на следующие четыре стадии.

Поиски имели своей задачей отыскать месторождение и установить заслуживает ли оно дальнейшего исследования по наличию на нем залежей полезного ископаемого с кондиционной мощностью и качеством, а также с достаточными запасами.

Данные поисковых работ служат для обоснования разведки и перспективных планов промышленности.

Предварительная разведка имела своей целью установить масштаб месторождения, его размеры по площади, количество (запасы) и качество полезного ископаемого и основные горнотехнические условия эксплуатации.

Данные предварительной разведки ложились в основу разработки основных положений промышленного освоения месторождения и установления очередности освоения и дальнейшей разведки по отдельным его частям.

Детальная разведка проводилась на месторождении или его отдельной части, промышленное значение и ценность которых с достаточной достоверностью были установлены в результате предварительной разведки. Она имела цель изучить месторождение с детальностью, обеспечивающей получение геологических данных, необходимых для составления технического проекта горнодобывающего предприятия.

Эксплуатационная разведка проводится в процессе разработки месторождения, в течении всего срока эксплуатации

Приказом № 19 от 15.02.2000 г. Комитета Украины по вопросам геологии и использования недр стадийность геологоразведочных работ несколько изменилась, а также изменились требования к их последовательности.

Геологоразведочные работы на твердые полезные ископаемые проводятся по следующим стадиям:

Стадия I. Региональное геологическое изучение территории Украины.

Подстадия I-1. Региональные геолого-геофизические исследования масштаба 1:1000000 – 1:500000.

Подстадия I-2. Региональные геологосъемочные, геофизические и геологопрогнозные работы масштаба 1:200000 (1:100000).

Подстадия I-3. Геологосъемочные и геологопрогнозные работы масштаба 1:50000 (1:25000).

Стадия II. Поиск и поисковая оценка месторождений полезных ископаемых.

Подстадия II-1. Поисковые работы.

Подстадия II-2. Поисково-оценочные работы.

Стадия III. Разведка месторождений полезных ископаемых. Предварительная и детальная относятся к 3 стадии. Завершающим этапом разведки месторождений полезных ископаемых является детальная разведка, которая предшествует передаче месторождения в эксплуатацию.

Однако, согласно новым требованиям геологоразведочные работы могут начинаться с какой-либо стадии (подстадии), если состояние геологического изучения объекта работ достаточно для его геологического и технико-экономического обоснования.

Для сокращения сроков подготовки месторождения полезного ископаемого к промышленному освоению рекомендуется рациональное совмещение и объединение геологоразведочных работ смежных стадий.

Поиск и разведка небольших месторождений полезных ископаемых 1-й и 2-й групп сложности геологического строения рекомендуется проводить как последовательные стадии беспрерывного геологоразведочного цикла.

Разведка месторождений ценных полезных ископаемых очень сложного геологического строения (3-й и 4-й групп) рекомендуется объединять с опытно-промышленными разработками типовых залежей полезных ископаемых в границах участков первоочередного освоения.

Основным техническим средством разведки угольных месторождений является колонковое бурение. При этом разведочные скважины проходятся в определенной последовательности и в определенном порядке по разведочным профилям.

Плотность разведочной сети (расстояние между разведочными линиями и скважинами в них) зависит от следующих факторов:

§ мощности угольного пласта;

§ угла падения;

§ степени выдержанности угольных пластов и их качества;

§ сложности геологического строения участка, глубины залегания угольных пластов;

§ категории запасов, которую надо получить по результатам разведки.

По величине мощности пласты каменного угля и антрацита (Приказ Государственной комиссии Украины по запасам полезных ископаемых № 225 от 25.10.2004 г.) подразделяются по мощности на:

§ тонкие (менее 0,7м);

§ средней мощности (0,71-1,2м);

§ мощные – более 1,2м.

Ранее данная классификация была иной.

Для разработки месторождений существенное значение имеют угол падения пластов. Выделяются пласты с:

§ горизонтальным (0-5⁰);

§ пологим (6-18⁰);

§ наклонным (19-35⁰);

§ крутонаклонным (36-55⁰);

§ крутым (56-90⁰) залеганием.

При горизонтальном залегании пород скважины бурятся по правильной геометрической сети (квадратной, прямоугольной, ромбической). При пологом, наклонном, крутонаклонном, крутом и складчатом залегании скважины задаются по разведочным профилям (линиям), ориентированным вкрест простирания пород.

В зависимости от величины коэффициента вариации мощности (V - величина отклонения мощности угольного пласта от ее среднего значения) пласты средней мощности и мощные подразделяются на три группы:

§ выдержанные;

§ относительно выдержанные;

§ невыдержанные.

Таблица 1

Группа пластов каменного угля по мощности	Группы выдержанности угольных пластов
выдержанные	относительно выдержанные	невыдержанные
средней мощности 0.71-1.2	V=20	20 <V <35	> 35
Мощные > 1.2	V=25	25<V <50	> 50
Примечание: пласты с мощностью до 0.7 м относятся к невыдержанным.

К выдержанным по мощности пластам относятся пласты с отклонениями мощности в отдельных пластопересечениях от среднего значения мощности не более 20% для пластов средней мощности и не более 25 % для мощных пластов.

К относительно выдержанным пластам относятся пласты с отклонениями мощности в отдельных пластопересечениях от среднего значения мощности находится в интервале 20-35 % для пластов средней мощности, для мощных – в интервале 25 - 50%, при этом установлены закономерности пространственного изменения морфологии пласта и качества угля.

К невыдержанным пластам относятся пласты с отклонениями мощности угольного пласта от средней величины мощности более 35 % для пластов средней мощности, для мощных пластов больше 50%. К невыдекржанным пластам так же относятся тонкие пласты (до 0.7 м), ввиду близости их мощности к установленным кондициями минимальным значениям.

В практике разведки угольных месторождений (участков) степень выдержанности слоя обычно устанавливается для площади размером не менее 4 км².

По сложности геологического строения выделяют следующие группы угольных месторождений:

1 группа – месторождения с выдержанными и относительно выдержанными угольными пластами с мощными (> 1.2 м) и средней мощности (0.71-1.2 м), с простым и слабонарушенным горизонтальным или пологим залеганием пород. Приурочены они чаще всего к простым складчатым или крупноблоковым структурам.

2 группа:

а). с мощными и средней мощности относительно выдержанными и невыдержанными пластами с пологим ненарушенным или малонарушенным залеганием;

б). с преобладанием в разрезе относительно выдержанных пластов и продуктивных толщ, приуроченных к простым складчатым или крупноблоковым структурам;

в). с преобладанием мощных и средней мощности выдержанных и относительно выдержанных в разрезе продуктивных толщ, составляющих складчатые и интенсивно усложненные разрывными нарушениями структуры.

Все участки шахтных полей, которые отрабатываются на глубине более 1000м от дневной поверхности, относятся ко 2 группе по степени сложности геологического строения в результате чрезвычайной сложности горно-геологических условий отработки, детальное изучение которых не обеспечивается техническими средствами геологоразведочных работ.

3 группа – с преобладанием в разрезе продуктивных толщ невыдержанных пластов, а также с преобладанием выдержанных и относительно выдержанных пластов, но при очень сложных условиях залегания в результате интенсивного проявления мелкой складчатости или разрывных нарушений, создающих мелкоблоковые структуры.

Угольные месторождения 4 группа сложности геологического строения на сегодня не разрабатываются, но могут быть вовлечены в эксплуатацию в будущем при конкретных геолого-экономических условиях.

Основанием для выделения и оконтуривания запасов углей различных групп и категорий является густота (плотность) разведочной сети.

В таблице 2 показана плотность разведочной сети с учетом стадийности геологоразведочных работ, которая ранее (до 2004г.) применялась при разведке угольных месторождений.

Таблица 2

Виды геологоразведочных работ	Группа сложности геологического строения	Расстояние, м
между разведочными линиями	между скважинами в разведочных линиях
Предварительная	I	600 - 1000
II - III	500 - 800	300 - 400
Детальная	I II III	300 - 400	150 - 250

В настоящее время требования к густоте (плотности) разведочной сети несколько изменились. Согласно приказу Государственной комиссии Украины по запасам полезных ископаемых № 225 от 25.10.2004г плотность и размещение разведочных скважин, глубину следует определять с учетом цели и стадии геологоразведочных работ, особенностей геологического строения месторождения (участка), сложности условий залегания, степени выдержанности, морфологии угольных пластов и качества угля (см. таблицу 3).

Таблица 3.Ориентировочные расстояния между выработками в плоскости пласта в тектонически-однородных блоках (м)

Выдержанность угольного пласта	Группа пластов по мощности	А	В	С1
Между линиями	Между скважинами на линиях	Между линиями	Между скважинами на линиях	Между линиями	Между скважинами на линиях
Выдержан-ные	а). мощные (более 1,2м)	600-800	200-400	800-1200	400-600	1200-2000	600-1000
б). средней мощности, тонкие (до 1,2м)	500-700	150-300	600-800	300-1000	800-1200	400-600
Относительно выдержанные	а). мощные (более 1,2м)	300-400	150-200	400-600	200-300	600-1000	300-500
б). средней мощности, тонкие (до 1,2м)	200-300	100-150	300-400	150-200	400-600	200-300
Невыдержан-ные	а). мощные (более 1,2м)	-	-	250-300	150-250	300-500	200-300
б). средней мощности, тонкие (до 1,2м)	-	-	-	-	250-300	150-250

Примечание: На месторождениях 2-й группы со сложными условиями залегания угольных пластов и с невыдержанным качеством расстояния между линиями и скважинами на линиях для категории В принимаются аналогичными, указанными для категории А