Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Прогноз малоамплитудной разрывной нарушенности шахтных полей угольных месторождений геолого-математическими методами

ВАК РФ 04.00.16, Геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Прогноз малоамплитудной разрывной нарушенности шахтных полей угольных месторождений геолого-математическими методами"

^ О МЛ? ^^ На правах рукописи

ПАНФИЛОВ Алексей Львович

ПРОГНОЗ МАЛОАМПЛИТУДНОЙ РАЗРЫВНОЙ НАРУШЕННОСТИ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ГЕОЛОГО-МАТЁМАТИЧЕСКИМИ

МЕТОДАМИ

Специальность 04.00.16 - "Геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург - 1997

/

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

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

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералотических наук, профессор

кандидат геолого-минералогических наук А.К. Худолей Ведущее предприятие - АО "СПб - ГИПРОШахт"

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.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " февраля 1997 г. Ученый секретарь диссертационного совета

В.Н. Волков;

Защита состоится

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основным фактором осложняющим ведение горных работ на месторождениях угля геосинклиналыюго типа являются разрывные нарушения. С разрывами пластов угля пространственно связаны такие геодинамические явления как куполение кровли, внезапные выбросы, горные удары. Наличие дизъюнктивов в значительной мере определяет геолого-промышленную оценку запасов угля. Разрешающая способность методов детальной разведки ниже требований горного производства в части изучения мелких и очень мелких разрывов, объединяемых в группу малоамплитудных разрывов. Малоамплитудные дизъюнктивы выявляются в основном при эксплуатационной разведке и представляют важнейший объект геологического изучения шахтных полей. В связи с этим актуально совершенствование как прямых геологических методов прогноза разрывных нарушений, так и косвенных способов, основанных на оценке горно-геометрических и анализе вероятностно-статистических закономерностей проявления дизъюнктивов. Важное значение в эксплуатационной разведке месторождений угля имеет автоматизация обработки информации, способствующая повышению качества и оперативности инженерных решений. Специальные разработки в области компьютеризации для целей геологического обеспечения горных работ находятся на начальной стадии.

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

Задачи исследований:

- горно-геометрическое изучение и статистический анализ характеристик малоамплитудных разрывных нарушений шахтных полей;

- изучение содизъюнктивных изменений прочностных свойств углей, оценка возможности выявления границ зоны влияния разрывного нарушения на основе использования статистических методов;

- изучение информационного обеспечения геологических заключений при эксплуатационной, разведке угольных месторождений, с целью создания концепции автоматизированной системы обработки геологических данных при прогнозе разрывной нарушенное™.

Фактический материал и метопы исследований. В ходе исследований использовались материалы геологических служб

предприятий отрасли, проведено изучение более 100 разрывных нарушений и зон содизъюнктивного изменения массива горных пород в десятках горных выработках 8 шахт Кузбасса и Средней Азии. Наблюдения в горных выработках сопровождались испытаниями образцов угля на крепость. Использовались фондовые материалы по 59 пластам угля 17 шахт. При обработке фактического материала применялся горногеометрический анализ, методы математической статистики, современные методы обработки информации.

В основу работы положены исследования, выполненные в Государственном предприятии Научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ) по темам: 02300114 "Установить закономерности локализации малоамплитудных разрывных нарушений в массиве горных пород" и 0230064 "Решение практических геологических задач при разведке угольных месторождений на основе использования персональных компьютеров".

Основная -инея работы. Малоамплитудная нарушенность угольных пластов имеет сложный характер, обусловленный многофакторной природой условий формирования дизъюнктивов и проявлением содизъюнктивных процессов. Прогноз малоамплитудной нарушенное™ возможен методом сложной аналогии, т.е. с учетом данных о корреляции между нарушениями и геологическими признаками, фиксация которых возможна на более ранних этапах изучения.

Новизна работы:

- установлена количественная связь между шириной зон сближенных малоамплитудпых разрывов и величиной смещения угольных пластов, а также зависимость между поведением гипсометрии пласта угля и его нарушенностью дая пластов угля средней стадии углефикации;

предложена методика геолого-технологической оценки уровня дизъюнктивной нарушенности на основе выявления анизотропии размещения разрывных нарушений на площади пластов угля;

- оценена возможность аналитического выявления границ зоны влияния разрывного нарушения, как основы для геометризации зоны;

- уточнен характер эмпирических распределений разрывов моноклинально залегающих пластов угля по величине и на этой основе разработана методика прогноза интенсивности дизъюнктивной нарушенности шахтных полей,

- разработана концепция автоматизированной системы обработки результатов эксплуатационной разведки месторождений угля.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на секции и Ученом совете ВНИМИ, рассматривались кафедрой маркшейдерского дела КузПИ, на Международной конференции в Новочеркасском техническом университете. Разделы диссертации использовалось при проведении практических занятий со слушателями ФПК геологов шахт и разрезов при ЛГИ, составлении двух учебных пособий. Программное обеспечение, созданное на основе предложенной концепции, рекомендовано к внедрению Департаментом угольной промышленности министерства топлива и энергетики РФ.

Лично автором:

- проведены полевые исследования разрывных нарушений пластов угля, собраны и обработаны данные геологических служб шахт, фондовые и опубликованные материалы,

- выявлена корреляция между амплитудой разрывов и шириной дизъюнктивной зоны, оценена связь между величиной отклонений математической модели гипсометрии пласта угля от фактического положения кровли пласта в зависимости от расстояния и амплитуды разрыва, проведены исследования прочностных свойств угля в зоне влияния разрывов, разработал вероятностно-статистический прием прогноза уровня дизъюнктивной нарушенное™,

- разработаны основы концепции автоматизированной системы обработки данных эксплуатационной разведки при анализе и оценке содизъюнктивных факторов и явлений.

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.

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

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

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

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 обработки теологической информации осуществлялась канд. техн. наук Морозовым К.В. и с.н.с. Голомолзиным Е.В. Настоящая работа стала возможной при благожелательном отношении всего коллектива лаборатории геологического обеспечения горных работ ВНИМИ. Всем коллегам, ученым и практикам автор выражает признательность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ-

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

Глава I. Малоамшштудные разрывные нарушения угольных

пластов.

В главе по данным публикаций приведена краткая характеристика геологического строения Кузбасса - основного региона исследований, дана характеристика малоамплитудных разрывов и содизъюнктивных зон, оценено существующее информационное и программное обеспечение для целей прогноза дизъюнктивной нарушенное™.

Разрывное нарушение пласта угля представляет собой условное геологическое тело - дизъюнктивную зону, содержащую осевую плоскость в оболочке зон содизъюнктивного изменения угольного пласта. В качестве осевой плоскости принимается сместитель разрыва. Амплитуда дизъюнктива изменяется от максимума до нуля по любому направлению. По теории A.C. Забродина оконтуривание затухания разрыва в плоскости смещения приводит к построению фигуры, близкой к эллипсу. Метрическими характеристиками сместителя выступают размеры осей сместителя и амплитуда разрыва. Ориентировка короткой оси сместителя совпадает с направлением штрихов скольжения по разрыву. При детальном изучении разрывное нарушение зачастую предстает как сложная система сближенных поверхностей скалывания.

Выделение дизъюнктивной зоны как единицы структурного строения месторождения угля обосновано только в случае установления ее пространственных границ. В ряде случаев за границу дизъюнктивной зоны принимается условная поверхность, не имеющая реального отражения в массиве, но 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.

Схемы тектонической деформации сближенных пластов угля нередко совпадают, что обусловлено формированием нарушений под влиянием единого поля палеонапряжений. Подобие касается наиболее крупных структурных элементов шахтного поля. Область же распространения малоамплитудных разрывов часто ограничивается только одним пластом, при этом на основные закономерности размещения нарушений накладывается индивидуальность каждого пласта, обусловленная его положением в общей структуре месторождения, строением и составом угленосной толщи.

Существующее программное обеспечение не отвечает задачам геологической практики. Имеются недостатки в методологии и организации разработки Прикладных программ. Нерешенным вопросом является создание математических моделей горногеологических факторов и явлений.

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

Важнейшими элементами тектонической структуры месторождения являются складчатые и разрывные нарушения. Морфолого-генетическая связь складок и разрывов отмечена в работах • Эза В.В., Плотникова Л.М., Николаева П.Н., Спенсера Э.У., Уемуры Т. и др. Геологические особенности формирования разрывов и содизъюнктивных зон детально описаны в работах Гзовского М.В., Пугачева М.И., Любима Г.А., Никулина М.В. При отработке угольных месторождений установлено, что малоамплитудные разрывы распределены по площади пластов угля, неравномерно. Совокупность сближенных малоамплитудных разрывов, образующих сложную дизъюнктивную зону, на ранних этапах изучения трассируется как единый относительно крупный сместитель. Малоамплитудные разрывы как по падению, так и по простиранию могут трансформироваться в ослабленную ' (трещинную) зону. В непосредственной близости от разрыва отмечаются существенные изменения прочностных свойств горных пород. Дизъюнктивы и участки содизъюнктивных изменений пласта угля образуют зоны, в которых сместители разрывов являются наиболее четко выраженными элементами. Для характеристики дизъюнктивных зон используют оценку ширины зоны и амплитуду смещения пласта угля. За ширину зоны принимается

поперечный замер области концентрации сближенных субпараллельных дизъюнктивов. Зона единичного нарушения в простейшем случае включает сместитель и полосы интенсивной трещииоватости. Если разрывное нарушение представлено серией сближенных поверхностей скольжения или зоной раздробленных пород, в пределах дизъюнктивной зоны выделяется подзона сместителя. Для участков развития крупных разрывных нарушений, оперенных мелкими и средними разрывами выделяются зоны, состоящие из подзоны главного сместителя и нескольких подзон, принадлежащих оперяющим нарушениям.

Величина смещения пласта угля у дизъюнктивной зоны может быть оценена суммарной амплитудой, представляющей собой сумму абсолютных величин амплитуд всех нарушений в зоне, или амплитудой общего смещения, которая является алгебраической суммой амплитуд всех нарушений. При построении разрезов по данным разведочного бурения за амплитуду предполагаемого нарушения принимают величину смещения пласта угля в 'соседних скважинах с учетом угла падения толщи. Отсутствие информации о строении участка между разведочными скважинами определяет этот способ оценки амплитуды разрыва как основной для раннего этапа освоения месторождения. В то же время, такие построения могут быть причиной значительных ошибок в интерпретации данных бурения. Незначительное общее смещение может явиться причиной пропуска довольно мощной зоны при увязке геологических разрезов по разведочным линиям.

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. Результаты исследований между- параметрами дизъюнктивных зон по пластам угля средней стадии катагенеза при определенном региональном поле напряжений приведены в таблице.

Установленные для конкретных условий зависимости между4 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. Гипсометрический план построенный по данным детальной разведки описывает скрытую поверхность угольного пласта. Координаты точек пластоподсечения по скважинам оценивают со значительными

Ширина дизъюнктивных зон (М) в зависимости от амплитуды смещения.

Ш. Коксовая (Кузбасс)

• Строение зоны Зависимость

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

Очень мелкие разрывы, с суммарной амплитудой М2=4Ц^|

Мелкие разрывы, с суммарной амплитудой Ы; |. С учетом ширины подзоны усиленной трещиноватости м_1= з +ю.5ЦН1

погрешностями. Для описания скрытых пликативных структур, обладающих незначительной изменчивостью, следует использовать аппроксимациоиные математические модели. Алгебраический полином позволяет оценить общую пликативную структуру пласта. Отклонения математической поверхности от геологической модели гипсометрии обусловлены тектонической нарушенностыо, не сглаженной трендом. Положение нарушенных участков и величина разрывных нарушений пластов угля в складчатой структуре угольных месторождений коррелирует 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. Формальное представление структурных особенностей поверхности пласта является основой для автоматизированного принятия технологических решений при проектировании и планировании горных работ. Использование метода тренд-анализа для выявления дизъюнктивных зон для условий шахты Кок-Янгак показало реальность описания общей геологической структуры в виде полинома 3 степени. Прогноз местоположения зон разрывных нарушений подтвержден горными работами в 40 случаях из 49.

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 выявить основные закономерности размещения разрывных нарушений и

усредненные оценки геометрических параметров условно ненарушенных участков. Под анизотропией размещения разрывных нарушений в плоскости пласта угля принято отношение частот встречаемости или средних расстояний между дизыонктивами разных классов по заданным направлениям. ,

Распределение расстояний между разрывами одного класса (участками локализации разрывов одного порядка) в плоскости пласта" угля описывается нормальным законом. Диаграммы анизотропии в виде многоугольников различной формы фактически представляют собой геометрическую модель условно ненарушенного участка пласта, границами которого являются разрывы соответствующего ранга (рис.1).

Ш. Северный Маганак. Пласт IV Внутренний. Рис. 1. Диаграммы анизотропии размещения разрывных нарушений

Появление таких , разрывов в контуре многоугольника маловероятно. Разрывы с амплитудой более 20 м совпадают с границами шахтных полей, дизъюнктивы с амплитудой 10-20 м определяют контура эксплуатационных блоков, встреча разрывов с амплитудой смещения более половины мощности пласта в контуре лав вызывает серьезные осложнения в ходе горных работ. Число условно ненарушенных участков ограниченных разрывами определенного ранга приходящихся на 1 км2 площади конкретного пласта угля будет характеризовать уровень дизъюнктивной нарушенности пласта угля. Предлагаемый коэффициент

ранговой дизъюнктивной нарушенное™ (Кранг) является безразмерной величиной и вычисляется по формуле Краиг = 1/5ранг, где 5ранг - площадь условно ненарушенного участка пласта ограниченного разрывами соответствующего ранга (км2).

Наряду с изучением анизотропии размещения разрывных нарушений предпринята попытка увязать ориентировку осей анизотропии разрывной нарушенное™ с ориетировкой главных нормальных тектонических напряжений. Реставрация осей главных нормальных тектонических напряжений осуществлялась методом структурно-геометрического анализа. Учитывая, что план тектонических напряжений выдержан на значительных площадях шахтных полей, установив угол у между осью ст3 и направлением осей диаграммы размещения разрывных нарушений, можно прогнозировать направление неблагоприятного развития горных работ. Предложенная схема получения геометрических моделей условно ненарушенных участков может быть использована при планировании горных работ на угольных шахтах.

Глава 3. Изменение свойств горных пород и углей в пределах зон развития малоамплитудных разрывов.

Наблюдениями в горных выработках установлено, что на участках угольных пластов, прилегающих к сместителям разрывных нарушений, как правило, резко меняются свойства угля и вмещающих пород. В общем случае график изменения значений геологического показателя по профилю представляется ломаной линией. Традиционно участки пониженных значений крепости устанавливались на графике после визуального сглаживания исходных данных. Процедура выявления участков содизъюнктивиых изменений пласта угля не была формализована.

Изучение крепости угля позволило установить, что статистическое распределение показателя Г в точке опробования не противоречит нормальному закону. При значительном колебании средних значений крепости угля по отдельным пробам (от 0,4 до 1,2) коэффициенты вариации показателя в пределах месторождения оказались близки. Следовательно, для выявления границ зоны содизъюнктивиых изменений крепости угля можно использовать способ статистического разграничения линейно упорядоченных результатов опробования (Родионов Д.А.). Проведенные исследования позволили положительно оценить статистический подход при выявлении границ зон влияния малоамплитудных разрывов. Наличие надежно устанавливаемых границ содизъюнктивиых изменений угольных пластов дает возможность рассматривать дизъюнктивные зоны как геологические тела и поставить вопрос об их горногеометрическом описании.

Изучение крепости вмещающих пород на Шахте им. Ленина (АО Кузнецкуголь) позволило установить закономерность размещения малоамплитудных разрывов угленосной толщи. На шахте разрабатывается группа выдержанных, пологих пластов мощностью более 5 м: III, IV-V, VI. Мощность междупластий не превышает 40-45 м. При этом характер проявления мелкоамплитудной нарушенное™ смежных угольных пластов различен.

Тенденция развития (затухания) нарушений в определенном направлении устанавливается при оценке длины линии скрещения пласта и сместителя на разных сечениях эпюры разрыва. Очевидно, что нарушение развивается в. сторону сечения наибольшей длины и затухает в противоположную сторону. В случае примерного равенства параметров разрыва на двух сечениях можно считать, что центр эпюры сместителя расположен между этими сечениями. Для условий шахты Ленина характерна незначительная величина двугранного угла между плоскостью напластования и сместителями надвигов (5-10°), поэтому расстояние между линиями скрещения сместителя с кровлей и почвой пластов угля значительной мощности измеряется десятками метров (30-100 м). Линии скрещения сместителя с кровлей и почвой угленосной толщи представляют собой субпараллельные сечения эпюры сместителя.

В ходе исследований были рассмотрены данные о 29 надвигах. Для пл. III установлено развитие нарушений по кровле пласта. По пласту IY-Y длина разрывов по кровле меньше чем по почве. Только в двух случаях (из 18) разрывы имеют близкие параметры по кровле и почве. Из 11 надвигов задокументированных в двух сечениях на пл.УI, в 8 случаях нарушения имеют близкие параметры По кровле и почве. Таким образом можно считать, что характер развития надвигов для каждого из перечисленных пластов обладает четко выраженной особенностью. Принадлежность изученных участков пластов к одной и той же геологической структуре подтверждается данными наблюдений в ходе горных работ. Следовательно, помимо общих тектонических условий на характер локализации разрывов угольных пластов влияют и свойства вмещающих пород.

Кровля пласта III представлена алевролитом с крепостью f=3.8, крепость алевролита в почве f=6. Пласт IY-Y подстилается алевролитом (f=2.1-4.4), перекрывается конгломератом (f=12-14). Протяженность линий скрещения надвигов по кровле пласта III превышает длину линий скрещения по почве. Для пласта IY-Y отмечается обратная закономерность. Основные почва и кровля пласта YI представлены

алевролитами имеющими равную крепость 1=4-5. Разрывы размещаются симметрично относительно пласта угля.

Это позволяет сделать вывод о наличии качественной связи между характером развития малоамплитудных нарушений и крепостью пород вмещающих угольный пласт. Малоамплитудпые разрывы по разрезу угленосной толщи размещаются закономерно относительно пластов угля. В случае примерного равенства прочностных характеристик пород основных кровли и почвы угольных пластов нарушение располагается симметрично относительно пласта. При пересечении разрывом толщи с различной прочностью слоев, нарушение развивается в сторону пород меньшей крепости. Следует ожидать затухания разрыва при встрече нарушения с выдерженной пачкой прочных пород.

Глава 4. Прогнозная оценка малоамплитудной дизъюнктивной нарушенное™ угольных пластов.

Уровень тектонической нарушенное™ на площадях вскрытых единичными выработками и участках угольных пластов вне контура горных работ оценивают на основе моделей нарушенное™ полученных для детально изученных участков. Применение метода аналогии для прогноза количественных характеристик нарушенное™ обосновано при сопоставимости литолого-фациапьных и структурных моделей детально изученного и малоисследованного участков. В качестве обобщенного геомеханической характеристики литолого-фациальных особенностей междупластья рассматривалась прочность пород. Тождественность условий формирования тектонических структур однотипных угленосных толщ определяет подчинение статистических распределений длины нарушений одному и тому же закону. Расхождение эмпирических распределений вызвано избирательным формированием исходных выборок. При отработке шахтных угольных полей масса мелких нарушений, не оказывающих существенного влияния на ход горных работ, фиксируются выборочно. Усечение распределений разрывов по величине позволяет устранить неоднородность' выборок. При этом основные закономерности, характеризующие уровень нарушенное™ на детально изученном участке, можно распространять на площадь прогноза.

Сформулируем основные положения предлагаемой методики оценки уровня нарушенное™ пластов угля:

- оцениваются геологические особенности участка прогноза;

- определяется количество наиболее крупных разрывных нарушений с амплитудами 5.и более метров;

- по сумме геологических данных выбирается детально изученный участкок, максимально тождественный участку прогноза;

- на основании анализа гистограммы распределения разрывов по величине на детально изученном участке определяется величина усечения выборки;

- по интервалам усеченной выборки находят значения интегральной функции распределения;

- вычисляют вероятности попадания нарушений в определенный интервал группировки по величине;

- оценивают общее число нарушений на участке прогноза;

- расчитывают число нарушений определенной длины;

- интегральную протяженность нарушений на участке прогноза определяют суммированием произведений числа нарушений на средние значения длин разрывов в интервале группировки;

- отнесение суммарной протяженности нарушений к соответствующей площади дает возможность получить прогнозную оценку уровня нарушенное™.

Предложенный способ прогноза уровня дизъюнктивной нарушенное™ был аппробирован для условий 4 шахт Приморья и ш. Кок-Янгак Узгенского бассейна. При соблюдении требований геологического подобия участка прогноза и участка аналога была получена оценка дизъюнктивной нарушенное™ с относительной погрешностью в пределах 20%.

Глава 5. Принципы создания автоматизированной системы обработки геологических данных для целей прогноза разрывной нарушенное™.

Представление горногеологического пространства месторождений угля в виде природной системы, познаваемой с помощью системы геологических знаний, предполагает системный подход и при создании автоматизированной системы прогноза горногеологических условий. Разработка такой системы не может планироваться как разовая задача. Скорость создания системы должна быть выше скорости смены поколений системных программных и технических средств.

В большинстве прикладных программ в качестве источника первичной информации используются данные по скважинам. При несомненной важности этих данных, основу краткосрочного прогноза горно-геологических условий отработки составляют результаты наблюдений в горных выработках. Применение мощных программных комплексов для автоматизированного прогноза не возможно при. отсутствии адекватной базы геологических данных.

Отсутствие комплексного программного обеспечения для прогноза горногеологических факторов и явлений вызвано в первую очередь, противоречием между характером геологической информации и

особенностями компьютерной обработки. Сложность задач угольной геологии определяет их недостаточную унифицированность и формализацию. 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. Созданию автоматизированной системы обработки результатов эксплуатационной разведки разрывных нарушений угольных пластов должна предшествовать разработка типовых геолого-математических моделей (рис.2). Кроме вероятностно-статистических моделей в шахтной геологии значительную роль играют горно-геометрические построения и детерминированные расчеты.

Сложные задачи горнопромышленной геологии не могут быть решены формальными способами в целом. Следует разработать систему программных модулей, каждый из которых позволяет автоматизировать решение конкретной задачи определенным способом. Возможность разработки прикладных программ определяется степенью формализации явных и неявных процедур фрагментарных операций, ведущих к получению обобщающего документа, унификацией информации, типизацией методик решений.

Автоматизированный геологический прогноз должен осуществляться на основе человеко-машинных систем. При этом ПЭВМ производит селективный отбор информации и формирует цифровую модель горногеологического объекта. Результаты прогноза горногеологических условий на основе формальных моделей следует корректировать, учитывая не формализованную геологическую информацию.

Создание автоматизированной системы геологического прогноза условий отработки угольных месторождений следует рассматривать как самостоятельное научное направление. При создании автоматизированной системы обработки результатов эксплуатационной разведки шахтных полей принципиальными вопросами являются:

- опережающее совершенствование методического обеспечения программ для прогноза горногеологических условий отработки угольных пластов.

- программный продукт должен разрабатываться в виде отдельных модулей в ограниченные сроки по принципу от простого к сложному. Частные задачи обработки информации должны решаться независимо от

возможности полной компьютеризации геологического обеспечения горных работ.

|Источники информации!

г-Ц Дп Г- 12 3^ Г Л I ^ I I I 15 6 7 ттт

• ¡Характер информации!

Описательная! | Цифровая | Образная

1

_]_ _1_ I I I I I

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

I I I I I I П Г

I

|База геологических данных]

Источники информации:

1 - данные геологической службы шахты;

2 - отчет о разведке (доразведке);

3 - НИР (тематические работы);

4 - нормативно-методические документы;

5 - геологическая информация ШСУ по капитальным выборкам;

6 - топографическая (маркшейдерская) съемка;

7 - результаты изучения смежных площадей.

Характер информации:

8 - документографическая;

9 - логическая;

10 - априорная;

11 - фактографическая;

12 - эвристическая;

13 - физические объекты;

14 - условные поверхности;

15 - поверхности, производные от реальных;

16 - скрытые поверхности;

17 - зарисовки, фотографии геологических объектов. Рис.2. Информационное обеспечение геологической модели

единство геологического пространства и универсальность математических подходов обуславливает необходимость комплексного подхода при решении отдельных задач. Работа должна строиться по принципу создания модулей общего назначения с доработкой и доведения интерфейса под частную проблему горнопромышленной геологии. - необходимо ориентироваться па реальное состояние информационной базы предприятий отрасли. Внедрение комплексных методик автоматизированного решения задач геологической практики невозможно при отсутствии справочно-информационных систем и интегрированных баз данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты выполненных исследований заключаются в следующих защищаемых положениях.

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 нарушенное™ 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.

Из 20 опубликованных автором по теме диссертации работ основными являются:

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

2. Методы изучения и оценки тектонической нарушенное™ угольных пластов при механизированной их отработке. Учебное пособие. -Л.: ЛГИ, 1990г., 64 е., Г.А. Любич, Н.И. Мишин, А.Л. Панфилов.

3. Методика обоснования ширины зон влияния дизъюнктивов по физико-механическим свойствам угольного пласта. А.Л. Панфилов, Е.И. Лушпа, В.М. Климкина, ^М.В. Никулин. -Сб. научн. тр."Изучение и прогноз сдвижений и деформаций массивов горных пород, гидрогеомеханических процессов при разработке месторождений подземным и открытым способами". СПб.: ВНИМИ, 1991г., с. 209-212

4. Программное обеспечение для решения оперативных задач шахтной геологии на программируемых микрокалькуляторах МК-52 и МК-61. Методические указания. -СПб, 1992. -105. с.(М-во топлива и энергетики РФ. ВНИМИ) А .Л. Панфилов, И.С. Гарбер, Л.М. Панова, Ю.А. Норватов.

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

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

7. Принципы создания системы автоматизированной обработки геологических данных. А.Л. Панфилов, К.В. Морозов, Е.В. Голомолзин. / Прогрессивные технологии производства и обработки маркшейдерских и геологических съемок: Сб. научн. тр. ВНИМИ. -Спб.: ВНИМИ, 1995г., с.83-88.

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

Содержание диссертации, кандидата 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 Диссертация по геологии, 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 Диссертация 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

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Панфилов, Алексей Львович, Санкт-Петербург

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