WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

б

=-1

=0

=+1

в

Рис. 3 - Теоретические стереограммы значений:

а); б) ; в) для случая и.

Назрел вопрос о внесении в нормативные акты для строительства и инженерно-геологических изысканий норм по оценке и учету геодинамического состояния платформенных территорий при проектировании и строительстве.

На участках 2-й степени геодинамической опасности исследования проводились на нефтяных месторождениях Удмуртии, в Донбассе, Северном Кузбассе, участках трубопроводов на Европейской части России.

Геодинамически активные границы блоков достаточно отчетливо выражены в современном рельефе и смещают элементы гидросети и другие фрагменты рельефа. Границы крупных (I-II ранг) блоков проявляются как линейные зоны повышенной геодинамической опасности при ведении горных работ (выбросоопасные зоны в Донбассе, зоны линейной трещиноватости в Кузбассе и др.).

Установлено, что границы блоков III –IV рангов, и особенно узлы их пересечения, на шахтных полях им. Калинина и им. газеты «Социалистический Донбасс» в Донбассе сопровождаются участками ложной кровли, водопроявлениями, местами концентрации очагов внезапных выбросов, достигающих 24 шт./га. На шахте «Березовская» в Кузбассе попадание очистных участков лав 122 и 132 пласта XXI на границу блока приводило к интенсивному куполообразованию, завалам комбайна, повышенному водопритоку, увеличению расхода крепления в 2 раза, повышению опасности для рабочих и снижению производительности труда.

Исследованиями в горных выработках установлено, что в массиве границы блоков геологически выражены как зоны повышенной трещиноватости, реже как сплошные дизъюнктивы. Во многих случаях границы блоков наследуют поверхности ослабления фрагментов крупных тектонических нарушений.

На нефтяных месторождениях Удмуртии исследованиями отмечен эффект отжима флюидов в разгруженные зоны. Например, на Чутырско-Киенгопском месторождении с использованием разработанных методов оценено напряженное состояние блочного массива.

Анализ дебитов скважин показал, что к областям максимумов и минимумов напряжений приурочены соответственно участки пониженных (несколько тонн в сутки) и повышенных (десятки тонн в сутки) дебитов скважин, что свидетельствует о влиянии напряженного состояния массива на распределение флюидов в недрах. На основании проведенных исследований предложены способ разработки нефтяных месторождений, способы выбора мест для захоронения радиоактивных и других токсичных отходов, позволяющие повысить эффективность освоения недр, снизить экологическую нагрузку на район месторождения за счет избирательного расположения и дальнейшей эксплуатации скважин, повысить экологическую безопасность хранения отходов.

при L>l, l >h

а

б

при L= 100 км, l = 500 км

h

0,5

10

M

3,2

2,7

в

г

Рис. 4 - Решения новых задач типа задачи Бюффона: а – математическое ожидание числа пересечений сети инженерных объектов длиной l с границами блоков; б – г с учетом ширины зон б – вероятность пересечения границы блока целиком; в – математическое ожидание числа пересечений объектом длиной l границ блоков шириной h; полос шириной h; г - математическое ожидание числа пересечений контуром длиной l границ блоков шириной h.

На примере шахты «Анжерская» в Кузбассе отмечено, что возникновение техногенных землетрясений на участках 2 - й степени геодинамической опасности возможно в исключительных случаях, когда выполняется сразу несколько способствующих этому условий, таких, как унаследованность современного поля напряжений; наличие крупных тектонических нарушений, совпадающих с границами блоков и пересекающих выработанные пространства шахт; затопление шахты.

На участках 3-й степени геодинамической опасности исследования проводились на бокситовых месторождениях Северного и Южного Урала, южной части Кузбасса, участке магистрального трубопровода.

На угольных и рудных месторождениях, расположенных в участках земной коры 3-й степени по геодинамической опасности, границы блоков в горном массиве представлены протяженными сместителями нарушений, фрагментами, состоящими из сместителей, реже зонами повышенной трещиноватости или границами зон смены ориентировки трещин.

Горные удары отмечаются с меньших глубин, чем на участках 2-й степени опасности (около 200 метров). Потенциально опасные зоны по горным ударам приурочены не только к границам блоков и узлам их сочленения, но отмечается опасность и в целом для одного или группы блоков.

При ведении горных работ происходят удары горно-тектонического типа, с подвижкой пород по сместителям нарушений в направлении действия касательных напряжений регионального современного поля напряжений.

На трубопроводах Сибирь-Центр, пересекающих участки 1, 2, 3-й степеней геодинамической опасности, максимум аварийности приурочен к участку 3-й степени геодинамической опасности, вероятность аварий на котором выше в 4 раза, чем в целом на остальной части трубопроводов.

На участках 4-й степени геодинамической опасности (по результатам исследований на месторождениях Бейпяо и Монтего, нефтяном месторождении Шан-Зи в Китае, в зоне бедствия Спитакского землетрясения) наблюдаются все известные формы проявления геодинамической опасности: горные и горно-тектонические удары, «оживление» тектонических нарушений, техногенные землетрясения при различных видах инженерной деятельности, аварии на инженерных объектах в геодинамически активных зонах. Большинство геодинамических явлений проявляется настолько отчетливо, что их техногенная природа не вызывает сомнений. Подвижки по нарушениям при горно-тектонических ударах происходят в направлении действия современных тектонических сил, не считаясь с предшествующей кинематикой нарушений; места аварий на инженерных объектах приурочены к местам пересечения их с границами блоков; границы блоков различных рангов отчетливо тектонически выражены в массиве пород, флюиды в недрах перераспределены в зависимости от напряженного и структурного состояния массива.

Третья часть диссертации (главы 8 - 11) посвящена установлению закономерностей проявления геодинамической опасности и доказательству 3 - 5 научных положений диссертации.

В глава 8 дано обоснование тектонофизической модели очага горно-тектонического удара и землетрясения при затоплении шахт, а также закономерности нарастания опасности их проявления от участков 2-й к участкам 4-й степеней геодинамической опасности (третье научное положение).

Исследованиями автора в 1983-86 годах на шахтах СУБРа, 1992-93 годах на шахтах Бейпяо было установлено соответствие направлений подвижек при горно-тектонических ударах по мелким тектоническим нарушениям техногенному полю напряжений, связанному с ведением горных работ, а по крупным тектоническим нарушениям - современному тектоническому полю напряжений. Для объяснения этих фактов автор использует известное (В.А. Смирнов, и др.) соотношение между размерами области подготовки горного удара R и размерами его очага r, R/r = 5-10.

Размеры очагов горно-тектонических ударов, установленные автором по результатам изучения разрушений горных выработок и следов смещений на сместителях нарушений, составляли на СУБРе более чем 200 метров по простиранию и несколько горизонтов по восстанию; на ЮУБРе, шахта Кургазакская (1990), - не менее 300 метров; на шахте Бейпяо в КНР – первые сотни метров. Если принять по фактическим данным размеры r очага в первые сотни метров, то размеры области R, в которой происходила подготовка горно-тектонического удара, составят уже первые километры, что соизмеримо с блоками земной коры IV ранга на этих месторождениях, участвующих в самостоятельных тектонических движениях. Это доказывает, что в подвижках крыльев крупных нарушений при горно-тектонических ударах реализуется процесс тектонических движений блоков земной коры соответствующего ранга. Измененное горными работами поле напряжений имеет более низкий масштабный уровень и может вызывать подвижки только по соответственно более мелким нарушениям и с меньшим выделением энергии. Поэтому направление подвижки по сместителям крупных нарушений увязывается с направлением тектонических сил в регионе, несмотря на влияние измененного от ведения горных работ поля напряжений. Эти наблюдения и представления о механизме горно-тектонического ударов изложены автором в работах /Батугин, Воинов, 1986; Батугин, 1994; Батугин, 1996; Прогноз, 1997 и др./.

Для доказательства закономерности нарастания опасности горно-тектонических ударов рассмотрены особенности их проявления на участках земной коры 4, 3 и 2-й степеней геодинамической опасности.

  • На угольном месторождении Бейпяо, расположенном на участке 4-й степени геодинамической опасности, в результате геодинамического районирования установлено, что максимальное сжатие действует в субгоризонтальной плоскости по азимуту 2550 (рис. 5). Вертикальной осью является ось промежуточных напряжений. В этом современном поле напряжений крупные нарушения № 8 и 9 северо-восточной ориентировки испытывают тенденцию к правому сдвиганию, а нарушение №10 северо-западной ориентировки – к левому (рис. 5 в).

По этим нарушениям, уходящим за границы шахтного поля, неоднократно отмечались подвижки их крыльев при горно-тектонических ударах. Результаты обследования сместителей нарушений № 8, №9, №10 показали, что они испытывали реверсивные подвижки при горно-тектонических ударах, не считавшиеся с их прежней тектонической кинематикой, и направление подвижек подчинялось современному полю напряжений. Нарушение №10 работало как левый сдвиг (амплитуда смещения до 17 см), нарушения №9 и №8 – как правые сдвиги (амплитуда смещения 8-9 см). У всех нарушений во время горно-тектонического удара двигалось только одно из крыльев – то, породы которого могли смещаться в выработанное пространство.

Таким образом, для этого месторождения, находящегося на участке земной коры 4-й степени геодинамической опасности, отмечаются явления: во-первых, смещения крыльев крупных различно ориентированных нарушений происходят вдоль сместителей по направлениям, соответствующим ориентировке максимальных касательных напряжений современного тектонического поля в их плоскостях. Во-вторых, эти подвижки происходят в направлениях, которые не считаются с направлениями предыдущих тектонических смещений, т.е реализуются даже при высоких коэффициентах трения по сместителю. Это возможно при высоком запасе энергии в массиве и является, по мнению автора, характерной чертой участков 4-й степени геодинамической опасности.

На Североуральском бокситовом месторождении (участок 3-й степени по геодинамической опасности) напряженное состояние характеризуется субгоризонтальным направлением оси максимального сжатия с соотношением max/min=2,5. Для Североуральского бокситового месторождения по результатам авторских и других исследований устанавливается унаследованное поле напряжений, т.е. тектоническая структура месторождения уже подготовлена к деформированию массива путем смещений блоков пород по существующим нарушениям. Результаты исследований показывают, что направления смещений по мелким внутриблоковым нарушениям при горных ударах распределены хаотично и подчиняются техногенному полю напряжений. Однако для крупных тектонических нарушений, соизмеримых с границами блоков IV ранга или являющихся этими границами, установлено соответствие направления смещений при четырех горно-тектонических ударах (в период 1984-86 гг) направлениям имевшихся на них штрихов и борозд скольжения (табл. 2).

В современном поле напряжений нарушение 25-25, например, работает как правый сдвиг, нарушения 31-31 и 32-32 работают как правые взбросо-сдвиги, Восточный сброс испытывает тенденцию к взбросовому смещению крыльев (рис. 5, а, б). При горно-тектоническом ударе 5.10.84 г. по этим нарушениям произошли подвижки: по нарушению 31-31 висячее крыло нарушения переместилось на горизонте -320 м на 5 см вверх и на 3-4 см на восток, т.е. произошла правосдвиговая подвижка со взбросовой составляющей вдоль ранее существовавших штрихов и борозд скольжения; по Восточному сбросу регистрировались взбросовые перемещения; по нарушению 25-25 произошла правосдвиговая подвижка подвижка на 7 см также в направлении ранее существовавших штрихов и борозд скольжения. То есть подвижки по крупным нарушениям произошли в направлении касательных напряжений тектонического поля напряжений регионального уровня. Кроме этого, некоторые из крупных тектонических нарушений, являясь границами блоков IV ранга, выходят на земную поверхность и поглощают поверхностные воды.

Таблица 2

Сопоставление ориентировки следов скольжения на крупных нарушениях до и после горно-тектонических ударов на СУБРе, шахта 15-15 бис.

Место наблюдения, название дизъюнктива

Угол склонения штрихов скольжения на сместителе,

Различие в ориентировке

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»