АНАЛИЗ СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОЯВЛЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В НАДВИГОВЫХ И СДВИГОВЫХ ЗОНАХ НА ШАХТНОМ ПОЛЕ РУДНИКА БКПРУ-2

  • Е.В. ЛУКЬЯНЕЦ Горный институт УрО РАН

Аннотация

Анализ геологических условий газодинамических явлений показал, что прак- тически все случаи интенсивных газовыделений при проходке подготовительных выра- боток соотносятся со складчатыми и разрывными дислокациями, образующие совре- менный структурный план шахтного поля Березниковского калийного рудоуправления 2 ПАО «Уралкалий». Поэтому предметом исследования в данной статье являются надвиговые и сдвиговые зоны на шахтном поле рудника БКПРУ-2. Целью работы является изучение механизма формирования зон, опасных по газодинамическим явлениям, в надвиговых и сдвиговых зонах с учетом факторов газоносности и тектонического строения разраба- тываемых калийных пластов на шахтном поле рудника БКПРУ-2 ПАО «Уралкалий». В процессе выполнения научно-исследовательских работ выполнен анализ и обобщение геологической информации на шахтном поле рудника БКПРУ-2, оцифрова- ны геологические разрезы, построены детальная структурная карта шахтного поля по пласту АБ и выделены надвиговые и сдвиговые зоны (рис. 1). 329 ----------------------- Page 330----------------------- Рис. 1. Рельеф поверхности пласта АБ шахтного поля рудника БКПРУ-2: 1 - линии сдвига, надвига и сброса; 2 - зона влияния Зырянского сдвига; 3 - зафиксированные газодинамические явления; 4 - характерные газодинамические явления из забоя и стенок выработки; 5 - точки повышенной газоносности; 6 - зоны замещения пласта АБ; ТН- Троицкий надвиг; ЛС- листрический сброс; ЗС - Зыряновский сдвиг Общий анализ структурно-тектонических условий в северо-западной части шахтного поля показывает, что на пространственное перераспределение свободных га- зов в северо-западной части БКРУ-2 могли влиять следующие факторы: 1. Положение самого Зырянского сдвига и зоны его влияния. Зафиксированный разворот простирания складок, примыкающих к сдвиговой зоне, дает основание счи- тать, что прилегающий к нему соляной массив был подвержен деформации, в процессе развития которой могли высвобождаться межзерновые и часть внутризерновых газовых включений. Кроме этого сама сдвиговая зона могла служить путем восходящей мигра- ции газонасыщенных водных растворов из подстилающей толщи пород. 2. Пространственное положение границы между участками карналлитового и сильвинитового состава пласта Б, как фронта высвобождения газа при замещении пер- вичных солей вторичными и дегазации газонасыщенных водных растворов. 3. Присутствие крупной зоны галитизации, вскрытой на 14 западной панели и являющейся, вероятно, эпицентром радиальной миграции водных растворов, вызвав- ших сильвинитизацию карналлитовых пород. Она контролируется пересечением суб- широтного прогиба и субмеридионального гребня. Вероятно, в местах пересечения по- добных структур и формируются субвертикальные зоны перетока водных растворов и высвобожденных при растворении соляных пород газов и дегазации газонасыщенных водных растворов [1-4]. Анализ рельефа поверхности пласта АБ шахтного поля рудника БКПРУ- 2показывает, что 4 ГДЯ произошли в зоне Троицкого надвига, 13 - в зоне влияния Ли- стрического сброса, а 42 газодинамических явлений произошло в зоне влияния Зырян- ского сдвига. В целом можно констатировать, что примерно 90% газодинамических 330 ----------------------- Page 331----------------------- явлений на пласте АБ приурочено к зонам сдвигов и надвигов. Кроме этого 70 произо- шедших ГДЯ связано с процессами эпигенетических изменений соляных пород под воздействием агрессивных водных растворов при их латеральной миграции от крупной зоны замещения продуктивных пластов каменной солью, расположенной на 5, 7 и 9 за- падных панелях рудника БКПРУ-2. На фоне этого можно утверждать о двух механиз- мах образования очагов газодинамических явлений на БКПРУ-2. Во-первых, формиро- вание части очагов газодинамических явлений связано с процессами эпигенетических изменений соляных пород под воздействием агрессивных водных растворов при их ла- теральной миграции от зон замещения продуктивных пластов каменной солью. Акку- муляция свободных газов в этом случае происходила, в основном, вблизи контуров развития карналлитовых и смешанных (карналлит + сильвинит) пород пластов АБ, В и других пластов сильвинит-карналлитовой зоны [4]. Во-вторых, механизм образования очагов, приуроченных зонам влияния сдви- гов и надвигов связан, по-видимому, с освобождением связанных газов под воздейст- вием деформационных процессов в зонах влияния сдвигов и надвигов и последующей их аккумуляцией в трещинах отрыва и трещин складок (рис. 2). Рис. 2. Схема формирования очагов газодинамических явлений в пределах зон влияния сдвигов и надвигов на шахтном поле рудника БКПРУ-2: 1 - пласт А (полосчатый сильвинит); 2 - пласт Б (пестрый сильвинит); 3 - пласт Б-В (каменная соль); 4 - трещины отрыва; 5 - трещины отслоения (складок); 6 - глинистые прослойки В виду тектонических процессов и процессов складкообразования происходит раскрытие трещин двух видов. Первая группа - трещины отслоения (складок), которые представлены секущими трещинами. Трещины складок по длине сомкнуты, но имеют отдельные участки с раскрытие - от долей до 11 см (среднее 1-1,5 см). Продольные трещины развиты, главным образом, на соляных поднятиях и обычно приурочены к замковым частям антиклинальных и синклинальных складок. Они обнаружены в ин- тервале пластов от А до Г. Длина трещин колеблется в интервале 0,5-20,0 м, зияние - 2,0-20 см [2]. В процессе формирования выбросоопасных зон складчатые структуры отслоения несут две функции: во-первых, они формируют «газовый коллектор» и зону пониженной прочности пород, во-вторых, собирают газ с окружающих участков пласта по принципу вакуумного насоса [5]. 331 ----------------------- Page 332----------------------- Вторые из представленных на рис. 2 трещин - трещины отрыва, среди которых встречаются как одиночные, так и группы трещин. Длина трещин - первые метры, вы- сота - до 1,7 м, раскрытие - от долей до 11 см (среднее 1-1,5 см). Трещины обычно су- хие, реже заполнены рыжеватым рассолом, и тяготеют к пластам каменной соли и уча- сткам развития крупноблочного пестрого сильвинита. Очевидно, что внутри области соляных пород в интервале от пласта ка- менной соли КрI-А до пласта В, содержащих свободные газы, возникнет перепад давления - газовая депрессия (геологический вакуум), величина которой будет оп- ределяться соотношением давление свободных газов на контуре раскрывшейся геологической трещины и давления в полости раскрывшейся геологической тре- щины [6]. Известно, что свободные газы в соляном породном массиве находятся макропорах, микротрещинах, трещинах, на границах зерен, в слоях и прослойках соленосных глин, на контактах разностей соляных пород. Поэтому, при превыше- нии давления свободных газов на контуре раскрывающейся геологической трещи- ны над давлением в полости данной трещины по флюидопроводникам (наиболее слабыми контактами - слоями и прослойками соленосных глин, микротрещинова- тостью пород и границами зерен) начнется приток свободных газов из окружаю- щего соляного породного массива в секущую трещину. Таким образом, раскрыв- шаяся трещина концентрирует в себе свободные газы, а замкнутость полости тре- щины будет препятствовать транзиту свободных газов как вверх по геологическо- му разрезу, так и в латеральном направлении. Таким образом, на шахтном поле рудника БКПРУ-2 прослеживается приуро- ченность очагов газодинамических явлений и участков с повышенной газоносностью пород пласта АБ к зонам формирования тектонических структур, в т.ч. в зонам влияния сдвигов и надвигов.

Литература

  1. Андрейко С.С. Механизм образования очагов газодинамических явлений в соляном породном массиве. - Пермь: Изд-во ПГТУ, 2008. - 196 с.
  2. Кудряшов А.И. Верхнекамское месторождение солей / ГИ УрО РАН; [отв. ред. В.И. Раевский]. - Пермь: [Соликам. тип.], 2001. - 429 с.: ил.
  3. Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей / под ред. Н.М. Джиноридзе. - СПб; Соликамск, 2000. - 400 с.
  4. Андрейко С.С. Анализ факторов газоносности и тектонического строения сильвинитовых пластов в надвиговых и сдвиговых зонах шахтных полей рудников БКПРУ- 2 и БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий» / Андрейко С.С., Лукьянец Е.В. // Вестн. Кузбасского гос. технич. ун-та. - 2017. - № 6. - С. 31-41.
  5. Копнин В.И. Структурно-тектонические условия газодинамических явлений на Березниковских калийных рудниках и вопросы прогнозирования выбросоопасных зон / Копнин В.И., Пшеничников А.Г. // Разработка калийных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. - Пермь, 1984. - С.96-99.
  6. Нестеров Е.А. Механизм образования внезапных отжимов призабойной части пород в соляном породном массиве // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. Вып. 13 / ГИ УрО РАН. - Пермь, 2015. - С. 244-246.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи