Характер распре кровли для статьи (1)x

УДК 622.03(574.31)
Магистрант Айтпаева А.Р.гр.ГРМ-12-1(КарГТУ)
Руководитель к.г.м.н. Кряжева Т.В.(КарГТУ)
Характер распределения пород кровли разрабатываемых угольных
пластов к10 и к12 шахты имени Т. Кузембаева
Ключевые слова
Синклиналь
Кровля
Почва
Толща
Свита
Фации
Угленосные отложения
Данная статья посвящена вопросам изучения управления кровлей угольных пластов.Она
исследует распределение горных пород Карагандинского угольного бассейна. Угольный
бассейн расположен в Карагандинской области,в средней части восточного бассейна р.Нуры.
В геологическом строении района принимают участие осадочные породы, представленные
алевролитами, аргиллитами, песчаниками. Они выполняют кровлю и подошву
разрабатываемых угольных пластов.Переслаивание и чередование различных литотипов
пород характеризуют их устойчивость. Управление кровлей пластов имеет очень большое
значение при разработке угольных месторождений.
Карагандинский угольный бассейн расположен в Карагандинской области,в
средней части восточного бассейна р. Нуры, находящегося в пределах ИртышБалхашского водораздела. Он вытянут в широтном направлении на 120 км, при
ширине 30 км. Площадь бассейна составляет 3600 км2, из них на долю
угленосных отложений карбона приходится около 2000 км2.
В целом рельеф района представляет собой волнистую равнину,
осложненные мелкосопочником, с относительными превышениями 30 м.
Типичный
мелкосопочник
развит
преимущественно
на
участках
распространения эффузивных и эффузивно-осадочных образований девона,
составляющих обрамление бассейна. Центральная же часть бассейна
характеризуется равнинным денудационным и аккумулятивным рельефом.
Высокий мелкосопочник распространен непосредственно к югу от бассейна,
в районе гор Байдаулет (с абсолютной высотой до 815,1 м). На остальной
территории развит низкий мелкосопочник с абсолютными отметками главным
образом от 500 до 600 м, редко до 750 м.
Шахта имени Т.Кузембаева сдана в эксплуатацию в 1959 году. В 1998 году
произошло объединение шахт имени Т.Кузембаева и имени 50-летия СССР.
Поле шахты имени Т.Кузембаева расположено в центральной части северозападного крыла Карагандинской синклинали.
Отработка запасов по пластам К12, К10 шахты им.Кузембаева принята в
границах:
- на западе – взброс 7 бис, разведочная линия 50, взброс 7, разведочная
линия 56, горизонт с отметкой 0м. Граница является общей с полем шахты
«Саранская».
- на севере – выхода угольных пластов К12, К10 под мезозойские отложения,
сброс 12, взброс 14;
- на востоке – взброс 14;
- на юге - нижняя техническая граница шахты по изогипсе с отметкой
0м.
В принятых границах отработки запасов размеры поля шахты составляют:
- по простиранию 2500-6600м;
- по падению 1300-2600м.
Балансовые запасы в технических границах объединенной шахты им.
Т.Кузембаева составляют 219556 тыс.т.
В геологическом строении поля объединенной шахты им.Т.Кузембаева
принимают участие отложения карбонового, юрского, неогенового и
четвертичного возрастов.
Карбоновые отложения представлены полным разрезом карагандинской
свиты мощностью до 600 м и нижней частью надкарагандинской свиты
мощностью до 350 м. Карагандинская свита, сложена песчаниками,
алевролитами, аргиллитами и угольными пластами. Карагандинская свита
характеризуется переслаиванием песчано-глинистых пород и пропластов угля
некондиционной мощности от 0,2 до 0,5 м.
Толща в 30м между пластами К9 и К10 сложена среднезернистыми,
светлыми песчаниками с алевролитовой галькой. Аргиллиты и алевролиты
представляют кровлю и почву пластов.
Выше пласта К10 залегает сорока метровая толща преимущественно светлосерых среднезернистых песчаников, отделяющая его от пласта К12 на северовостоке участка. Мощность песчаников между пластами К12 и К11 постепенно
возрастает в направлении расщепления с северо-востока на юго-запад от 0 до
30 м.
Мощная толща пород выше пласта К12представлены в основном
песчаниками, слагающими нижнюю верхнюю части толщи; аргиллиты и
алевролиты залегают в почве и кровле угольных пластов и прослоев К121 и К122,
а также в средней части разреза. В аргиллитах кровли К12 содержится фауна
пелеципод горизонта К3. Мощность толщи от 110 до 90м.
На размытой поверхности угленосной толщи карбона залегают триасоюрские отложения. Их мощность возрастает с северо-запада на юго-восток до
300 м. Представлены они рыхлыми и плотными конгломератами, различной
зернистости песчаниками, аргиллитами, алевролитами и неустойчивыми по
мощности пластами бурых углей.
На участке развиты 3 свиты: саранская, дубовская и кумыскудукская.
Саранская свита (T3r - J1sr.) с резким угловым несогласием залегает на
разновозрастных отложениях палеозоя. Выходит на дневную поверхность в
пределах северного крыла Карагандинской впадины в виде широкой полосы,
начинающейся у поселка Байтам и прослеживающейся до поселка Волынка.
Свита, сложена преимущественно средне- и крупногалечными
конгломератами серого и зеленовато-серого цвета, грубозернистыми
песчаниками и алевролитами, имеющими линзообразное залегание.
Мощность свиты обычно равна от 30 до 140 м и лишь в районе
Михайловского буроугольного месторождения, расположенного в центральной
части Карагандинской впадины, достигает 230 м.
Дубовская свита (J1db). Отложения дубовской свиты согласно залегают на
саранской свите, а в местах, где последняя отсутствует, с угловым несогласием
на породах палеозойского возраста.
Сложена дубовская свита мелко- и среднезернистыми песчаниками,
алевролитами, аргиллитами, мелко- и среднегалечными конгломератами и
пластами бурых углей. Количество углей достигает 20.
Для дубовской свиты характерно постоянство литологического состава. На
значительной площади описываемой территории резкое замещение
тонкозернистых пород грубообломочными происходит лишь на юго-западе и
юго-востоке Карагандинской впадины и на севере Верхне-Сокурской.
Мощность свиты возрастает к югу от 120 до 190 м.
Кумыскудукская свита (J2km). Накопление пород кумыскудукской свиты
знаменует начало второго крупного цикла осадконакопления. Она с размывом и
небольшим угловым несогласием залегает на отложениях дубовской и
саранской свит, а в районе Майкудукского поднятия, разделяющего в северной
части бассейна Карагандинскую и Верхне-Сокурскую впадины, и на отдельных
площадях Кумыскудукского участка – на девонских вулканогенных
образованиях и на угленосном карбоне. Для свиты, характерна резкая
фациальная изменчивость. Сложена она в основном мелко - и среднегалечными
конгломератами, песчаниками, реже алевролитами и аргиллитами с
маломощными линзообразными прослоями бурых углей. Мощность свиты от
30 до 250 м.
Неогеновые отложения не имеют сплошного распространения, а залегают
отдельными пятнами в пониженных частях рельефа и представлены
пестроцветными плотными и вязкими глинами мощностью до 20 м.
Четвертичные отложения развиты на всей площади поля; представлены они
суглинками, супесями и мелкозернистыми песками мощностью до 4,5м, а часто
- только почвенно-растительным слоем до 0,3 м.
По литологическому составу карагандинская свита отличается от
ашлярикской свиты преобладанием хлоритового цемента в песчаниках,
обусловливающего их зеленоватый цвет, обилием флоры, наличием крупно- и
среднезернистых песчаников с прослоями конгломератовидных, наличием
менее зольных углей и отсутствием прослоев с типичной морской
брахиоподовой фауной. [1]
Фации лагун представлены темно-серыми алевролитами и аргиллитами с
неясной горизонтальной или линзовидной слоистостью, обусловленной
тонкими (до 2 мм) прослойками хорошо отсортированного песчаника. В
породах лагунной фации обычно присутствует многочисленная и
разнообразная фауна, указывающая на соленость воды, близкую к морской,
хотя в верхних горизонтах нижней подсвиты наряду с морской и
солоноватоводной фауной встречаются уже пресноводные пелециподы,
свидетельствующие об опресненности лагун.
Фации прибрежного мелководья представлены частым чередованием
прослоев темно-серых алевролитов и серых мелкозернистых песчаников со
следами взмучивания и мелкими размывами. Фауна здесь встречается
исключительно редко, но характерно присутствие сильно измельченного
растительного детрита.
Фации песчаных отмелей широко распространены в нижней подсвите и
представлены мелкозернистыми песчаниками и алевролитами, которые
характеризуются преобладающей косой однонаправленной слоистостью; реже
отмечается косая, косоволнистая и горизонтальная слоистость.
Фации подводных частей русел характерны для самых верхних
горизонтов нижней подсвиты, где они приурочены непосредственно к
переходной зоне от прибрежно-морских фаций к континентальным. К
подводно-дельтовым фациям относятся среднезернистые песчаники с плохой
сортировкой обломочного материала. В песчаниках преобладает косая
однонаправленная слоистость. Фауна в них полностью отсутствует.
Фации пересыпей или баров пользуются весьма незначительным
распространением в нижней подсвитеКарагандинской свиты и представлены
мелкозернистыми светло-серыми, довольно хорошо сортированными
известковистыми
песчаниками,
переполненными
обломками
фауны.
Слоистость в песчаниках, как правило, отсутствует.[2]
Континентальные осадки имеют подчиненное значение и не характерны
для нижней подсвиты. Они представлены темно-серыми аргиллитами и
алевролитами с тонкой горизонтальной слоистостью, с многочисленными
растительными остатками, а также углями и углистыми аргиллитами. Угли
имеют значительную зольность, но более низкую, чем в ашлярикской свите.
Верхняя часть карагандинской свиты характеризуется преобладанием
темно-серых аргиллитов и алевролитов, при значительным уменьшением серых
песчаников различного гранулометрического состава.
Аргиллиты обычно имеют серые, зеленовато-серые, чаще темно-серые
плотные глинистые породы. Слоистость их связана с условиями образования.
Так, озерные аргиллиты имеют отчетливую горизонтальную слоистость,
лагунные – нечеткую горизонтальную или линзовидную, а аргиллиты фации
сухих равнин обычно не слоисты. Породообразующие минералы представлены
каолином, гидрослюдами, хлоритом и минеральными монтмориллонитнонтронитового ряда.
Сложены аргиллиты обычно слабо двупреломляющим глинистым
веществом, часто превращенным в микро чешуйчатые агрегаты.
Путем увеличения песчанистой примеси аргиллиты переходят в
алевролиты. Обычно в связи с этим усиливается слоистость породы. Наиболее
чистые разности глинистых пород обычно бывают неслоистыми. Такие
переходы связаны с фациальными изменениями. В паралических бассейнах в
большинстве случаев слоистые глинистые породы кровли пласта оказываются
породами морского происхождения, часто охарактеризованными фауной.
Иногда в кровле встречается фауна солоноватоводная и пресноводная – в
известной последовательности.
Аргиллиты и алевролиты темно-серого, до черного цвета. Цвет
обусловлен наличием большого количества обуглившихся растительных
остатков. Породы, как правило, неслоистые, но иногда в них наблюдается
неясная горизонтальная или линзовидная слоистость, образованная в
результате скопления растительного детрита на плоскостях напластования или
за счет изменения гранулометрического состава осадков.
Алевролиты состоят из неокатанных зерен кварца, полевого шпата,
кислых эффузивов и гидрослюд. Цемент глинистый, иногда глинистослюдистый.
Алевролиты по составу не отличаются от среднезернистых полимиктовых
песчаников. Изредка в виде отдельных линз или тонких (10-15 см)
выклинивающихся прослоев в них встречаются известковистые песчаники и
алевролиты. Половина обломков в песчаниках замещена карбонатом;
практически отсутствуют обломки эффузивных пород. Цемент кальцитовый.
Песчаники по составу являются полимиктовыми и сложены обломками
изверженных (в основном эффузивным), осадочных, реже метаморфических
пород, а также зернами различных минералов (полевых шпатов, кварца, слюды
и др.).
Почти все песчаники являются мелкозернистыми. Средне- и особенно
крупнозернистые песчаники встречаются редко. Обычно они относятся к фации
конусов выноса, реже к русловой.Окатанность обломков и зерен слабая. [2]
Слоистость песчаников самая разнообразная.
Цвет песчаников обычно серый, светло-серый, реже зеленовато-серый.
Пойменные осадки тесно связаны с русловыми и представлены
мелкозернистыми песчаниками с тонкими прослоями алевролитами.
Слоистость в песчаниках мелкая, косая, однонаправленная, обусловленная
скоплением растительного детрита. Алевролиты, как правило, неслоистые.
Пойменные осадки имеют небольшое распространение на площади и обычно
сменяются как по простиранию, так и вверх по разрезу русловыми
песчаниками.
Изучение петрографического состава пород карагандинской свиты
показало, что крупнозернистые песчаники, характерные в основном для
средней подсвиты, по составу полимиктовые. Структура их псаммитовая, реже
псефитопсаммитовая. Отсортированность зерен плохая, форма их угловатая,
реже полуокатанная. Кластический материал в основном представлен
обломками глинистых, слюдисто-глинистых, кремнистых и слюдистокремнистых пород, реже встречаются обломки эффузивных пород, кварца и
плагиоклаза. Цемент поровый, соприкосновения, по составу глинистый и
глинисто-слюдистый.
Среднезернистые песчаники, обычно окрашенные в серый цвет
различной интенсивности, обладают однородной массивной текстурой. Реже
встречаются песчаники серовато-зеленого и зеленого цвета. Разница окрасок
обусловлена различиями в составе обломочного материала. Серые песчаники
полимиктовые, зеленые – туффитовые. Полимиктовые песчаники во многом
близки к крупнозернистым песчаникам, несколько отличаясь от них структурой
и составом цемента. Цемент по структуре базальный, выполнения пор и
соприкосновения, по составу глинистый, кремнисто-глинистый, слюдистоглинистый, реже карбонатный и хлоритовый. Среди туффитовых песчаников
выделяются зеленовато-серые и зеленые разности. Первые характеризуются
плохой сортировкой угловатых обломков, которые представлены главным
образом эффузивами и в меньшей мере глинистыми и кремнистым породами.
Встречается углистый материал и единичные обломки сидеритизированных
карбонатов. Среди обломков минералов наблюдается кварц и плагиоклаз.
Цемент в основном пленочный, по составу хлоритовый, реже карбонатный и
глинистый. Зеленые туффитовыепесчаники отличаются от вышеописанных
более высоким содержанием обломков эффузивов и табличек плагиоклаза.
Обломки других пород встречаются крайне редко. [2]
Мелкозернистые песчаники от среднезернистых отличаются в основном
меньшим размером обломков, в составе которых несколько увеличивается
количество кварца и полевого шпата с соответственным уменьшением числа
обломков глинистых и кремнистых пород; увеличивается в них содержание
углистого материала, лучше выражена слоистость.
Вопросы управления кровлей угольных пластов имеют очень большое
значение при разработке угольных месторождений, так как от характера
переслаивания и чередования различных литотиповпород, залегающих в кровле
и почве разрабатываемых угольных пластов зависит их устойчивость.
Указанные параметры особенностей геологического строения угленосной
толщи разрабатываемых месторождений, как известно, зависят, главным
образом, от палеогеографических, тектонических и условий угленакопления.
Выявить мощность, строение и характер распределения различных
литотипов пород кровлей как по вертикали, так и по латерали (по площади
шахтного поля), можно по результатам разведочных работ на нем.
Литература
1. Отчет по шахте им. Т.Кузембаева // Караганда,2007, 195с.
2. Месторождения полезных ископаемых : учебник / В. А. Ермолов [и
др.] ; Под ред. В. А. Ермолова. - 2-е изд., стер. - М. : МГГУ, 2004. - 570
с. : ил., табл. - (Высшее горное образование)