На основе чего выполняется геодинамическое районирование
Лекция 2. Основы районирования.
Одной из наиболее важных задач при изучении того или иного региона является районирование. В настоящее время наиболее распространены два основных подхода к районированию: геодинамическое и тектоническое.
Геодинамическое районирование. Теоретической основой этого направления является тектоника литосферных плит, а в основу положен принцип выделения комплексов-индикаторов геодинамических обстановок. Таким образом, геодинамическая карта любого масштаба несет информацию об условиях формирования конкретных структурных элементов, составляющих участок земной коры, отображенной на карте. Индикаторными формациями называют определенные совокупности осадочных, магматических и метаморфических пород, образующиеся в строго определенной геодинамической и геотектонической обстановке и являющиеся, соответственно, индикаторами таких обстановок существовавших в прошлом. Все многообразие современных геодинамических обстановок (рис.) может быть сведено к четырем основным группам: океанические, активные окраины континентов, пассивные окраины континентов, внутриконтинентальные, для каждой из них характерен свой набор пород (табл.1). Использование метода индикаторных формаций при районировании базируется на принципе актуализма, предполагающем сходство геологических процессов, протекающих в настоящее время с геологическими процессами прошлых эпох.
Основные комплексы индикаторы геодинамических обстановок
Тектоническое районирование.
В основу тектонического районирования могут быть заложены различные принципы:
1. По возрасту завершающей складчатости.
2. По возрасту становления континентальной коры.
3. Плейт-тектоническое районирование.
4. Террейновый анализ и др.
Тектоническое районирование по возрасту главных деформаций основано на выделении крупных естественных геологических регионов по возрасту “завершающей” фазы складчатости, после которой регион не испытывал существенной тектонической переработки. Как правило “завершающая” фаза складчатости соответствует аккреционно-коллизионному событию, после которого регион был консолидирован. Достоинством такого метода является его историчность, поскольку мы имеем возможность непосредственно на карте проследить хронологическую последовательность основных этапов роста континентальной коры региона. На территории России можно выявить большинство основных эпох тектогенеза. Под последним понимается геологический интервал времени, насыщенный геологическими событиями, приведшими в итоге, к консолидации того или иного участка земной коры.
Главные фазы складчатости:
По возрасту становления континентальной коры:
В истории геологического развития можно выделить несколько крупных тектонических этапов, связанных с постепенным ростом континентальной коры и формированием структуры региона:
3. Венд – раннепалеозойский этап (байкальская эпоха складчатости).
4. Позднепалеозойский этап (герцинская эпоха складчатости).
5. Мезозойский этап.
6. Кайнозойский этап (дальнейшее раздвигание материков и формирование современных океанических бассейнов.
Приложение 9. Геодинамическое районирование месторождений
Геодинамическое районирование месторождений (к пп. 17, 26)
Степень и характер проявления горного давления, в том числе горных ударов, находятся в прямой зависимости от напряженного состояния горного массива в период вскрытия, подготовки и отработки месторождения. Напряженное состояние массива, в свою очередь, определяется его естественным напряженным состоянием и накладывающимся на него полем напряжений, возникающим под воздействием горных работ.
— выявление блочной структуры горного массива в районе расположения месторождения по данным геоморфологии с выделением тектонически напряженных зон;
— установление динамики взаимодействия блоков и реконструкции главных напряжений по тектоно-физическим и геологическим данным;
— оценку напряженного состояния нетронутого массива расчетными методами с учетом его блочного строения;
— оценку удароопасности массива и его участков по структурному анализу;
— разработку основанного на результатах геодинамического районирования комплекса региональных профилактических мер по снижению удароопасности в процессе строительства и эксплуатации горных предприятий. При этом раскройка шахтных полей, расположение стволов, околоствольных и других капитальных выработок, порядок и последовательность во времени отработки рудных тел, слоев и другие вопросы должны решаться из условия обеспечения минимальных концентраций напряжений в горном массиве вблизи мест ведения горных работ.
Комплекс мер по профилактике горных ударов должен закладываться в проекты строительства горных предприятий*.
Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Приложение 4. Геодинамическое районирование угольных месторождений
Геодинамическое районирование угольных месторождений*
1. Геодинамическое районирование выполняется ВНИМИ или другой организацией, имеющей соответствующую лицензию Госгортехнадзора России.
Геодинамическое районирование недр должно включать:
выделение элементов блочной структуры горного массива и оценку их взаимодействия;
выделение активных разломов и определение степени их активности;
оценку напряженного состояния горного массива;
выделение тектонически напряженных зон и склонных к динамике участков угольных пластов;
разработку и внедрение комплекса профилактических мер по обеспечению геодинамической безопасности при ведении горных работ;
разработку и внедрение комплекса методов геофизического, геомеханического мониторинга на стадиях прогноза и контроля геодинамического состояния горного массива.
2. Геодинамическое районирование выполняется применительно к решению конкретных технологических задач функционирования шахт в пределах локальных территорий, так и комплексно для региона (группы регионов) в целях решения вопросов безопасного и экологически чистого освоения недр.
3. Разработка и внедрение комплекса практических рекомендаций и профилактических мер по результатам геодинамического районирования недр должно производиться на стадиях проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации угольных шахт.
4. Выполнение работ по геодинамическому районированию недр состоит из следующих основных этапов:
установление местоположения потенциально геодинамически опасных участков на основе морфоструктурного анализа земной поверхности по топографическим картам различного масштаба с привлечением космических и аэрофотоснимков, данных аналитических расчетов;
проведение комплекса геофизических, геохимических и геодезических наблюдений на потенциально опасных участках в целях уточнения их границ и дифференциации по степени геодинамической активности (опасности);
организация геодинамического мониторинга на угольных шахтах, выделенных как опасные по геодинамической активности.
5. Масштаб карт для морфоструктурного анализа рельефа поверхности выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от площади территории, особенностей функционирования горного предприятия и своеобразия решаемых практических задач. При этом используются разные приемы построения и интерпретации блоков и структур по рельефу: по интенсивности вертикальных или горизонтальных движений блоков разными методами (тренд, ингредиентов, анализ речной сети и др.) в зависимости от типа рельефа.
6. Уточнение границ мегаблоков и блоков, степени активности блочной структуры осуществляется путем использования космических снимков, результатов инженерно-изыскательских работ, сейсморайонирования, а также ранее выполненных геологических и геофизических исследований для соответствующего региона земной коры.
7. Характер, степень активности и границы элементов выделенной блочной структуры, местоположение опасных зон, их возможное влияние на вид техногенной деятельности в данном районе устанавливаются в соответствии с действующими Методическими указаниями.
8. Оценка напряженного и газогидродинамического состояния блочного горного массива соответствующего региона производится с использованием расчетных методов.
9. Условия и характер взаимодействия элементов блочной структуры устанавливаются в соответствии с Методическими указаниями.
10. Определяются необходимость и структура системы контроля на территории опасных зон.
12. Полученные по данным геодинамического районирования сведения о блочном строении шахтного поля, распределении естественного поля напряжений, расположении активных разломов, тектонически напряженных и разгруженных зон в массиве дают возможность разработать в каждом конкретном случае практические рекомендации по рациональному расположению основных горных выработок в пространственно-планировочных схемах вскрытия, подготовки и отработки шахтных полей (выемочных блоков).
Места заложения стволов следует выбирать таким образом, чтобы они не попадали в пределы зон влияния активных разломов, особенно на участки тектонически напряженных зон, заключенных между фрагментами прорастающих разломов. Расположение капитальных выработок и камер различного назначения следует предусматривать вне зон влияния крупных тектонических нарушений и за пределами выявленных геодинамическим районированием тектонически напряженных зон. Направление проведения протяженных горных выработок должно совпадать или быть близким с ориентацией действия максимальных напряжений в нетронутом массиве горных пород.
Выработки следует располагать таким образом, чтобы они как можно реже пересекали зоны разломов. При этом не рекомендуется располагать в этих зонах сопряжения горных выработок.
* Геодинамическое районирование недр. Методические указания. Л.: ВНИМИ, 1990.
Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Геодинамическое районирование недр
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Октября 2012 в 04:52, реферат
Краткое описание
Наиболее сложный и нерешенный вопрос в настоящее время– величина активных горизонтальных сил, ответственных в конечном счете за напряженное состояние земной коры и литосферы в целом, перемещение литосферных плит и силовое взаимодействие блоков разного иерархического ранга.
Вложенные файлы: 1 файл
Геодинамическое районирование недр.doc
Евразийский национальный университет имени Л.Н.Гумилева
Геодинамическое районирование недр
Геодинамическое районирование недр
Наиболее сложный и нерешенный вопрос в настоящее время– величина активных горизонтальных сил, ответственных в конечном счете за напряженное состояние земной коры и литосферы в целом, перемещение литосферных плит и силовое взаимодействие блоков разного иерархического ранга.
Метод геодинамического районирования месторождений – как метод исследования естественного напряженного состояния массива горных пород – сформировался в 1978-1979 гг., в связи с решением вопроса о доле участия современной тектоники в проявлении горных ударов[2].
К этому времени значительно возросли глубины разработки месторождений, появились горно-тектонические удары и техногенные землетрясения. Утвердился тезис о том, что горные удары есть результат взаимодействия двух процессов: современного тектонофизического и технологического, создаваемого инженерной деятельностью человека при отработке месторождений. Эта уверенность базировалась на фактах превышения горизонтальных напряжений над вертикальными, установленных учеными в результате большого числа измерений, произведенных на горных выработках различных регионов. Причину этой закономерности объясняли влиянием современной тектонической деятельности.
Для горной науки возникла методологическая проблема необходимости изучения и учета естественного поля напряжений массива горных пород при проектировании, строительстве и эксплуатации горных предприятий, опасных по горным ударам. Для этого был проведен анализ 2,5 тысяч источников публикаций по горным ударам начиная с 1900 г. Из этого анализа следовало, что наличие зонповышенных тектонических напряжений в массиве горных пород при разработке месторождений подтверждалось фактами:
–стреляния горных пород в тоннелях (Евдокимов-Рокотовский М. И., 1929г.), объясненного современной тектонической деятельностью;
–участия энергии вмещающих пород в проявлении горного удара (Петухов И.М., 1954 г.);
–превышения горизонтальных напряжений над вертикальными на отдельных рудниках, полученного инструментально по методу разгрузки, и объяснение этого факта с позиций современных движений земной коры (Батугин С.А. и др. 1964 г.);
–приуроченности мест возникновения внезапных выбросов угля и газа к зонам максимального изменения скоростей современных движений земной коры (КоньковГ.А. и др. 1965 г.);
–наличия связи неравномерного распределения горных ударов по площади и глубине с касательными тектоническими напряжениями (Батугина И.М., 1968 г.).
Установлено также, что горные удары проявляются неравномерно в пространстве и времени. Интенсивность горных ударов и условия их проявления в пространстве значительно зависят от величин касательных тектонических напряжений в земной коре, а также времени и режима их действия. Причем, чем больше величина касательных напряжений, тем с меньшей глубины и большей интенсивностью происходят горные удары. Кроме того, число горных удароввозрастает в определенные часы, дни, сезоны года. Это обусловлено влиянием на напряженное состояние пород таких глобальных факторов, как действие солнечной активности, лунно-солнечных приливов, неравномерности скорости вращения Земли и т.д. (Батугина И.М., Батугин А.С., 1966-1969 гг., Петухов И.М., 1972 г.).
В связи с этим появилась вторая методологическая проблема горной науки: раскрыть механизм формирования исходного поля напряжений в районе месторождения на стадии проектирования, строительства, а также прекращения деятельности горных предприятий для выявления опасных, тектонически напряженных зон. На стадии проектирования и строительства мы имеем общую геологическую карту. Инженерно-геологические данные о свойствах грунтов в местах сооружения промплощадок, сведения о физико-механических свойствах пород, полученные на основании результатов бурения скважин под стволы. Наличие только этого фактического материала о естественном состоянии недр в районе месторождения не давало достаточного основания для раскрытия механизма формирования естественного поля напряжений.
Однако разработка месторождений ведется на глубинах до 5 км, т. е. в верхних частях земной коры. Следовательно, исходное поле напряжений горных пород в районе разрабатываемого месторождения обусловливается теми физико-химическими процессами вещества земной коры, изучением которых занимаются науки о земле, такие как геология, геофизика, геохимия, география, в том числе и геодезия и др. Каждая их этих наук владеет определенным уровнем информации о свойствах и поведении вещества земной коры.
Обобщение фактов и синтез методов потребовали единого методологического подхода. В данном случае был выбран общий диалектический метод о единстве материального мира, который позволил выделить одни и те же закономерности, полученные путем дифференциации исследований в смежных науках, и синтезировать их по принципу «от общего к частному»в более или менее целостное представление о естественном напряженном состоянии массива.
Статистическое исследование являются предварительной разведкой о сущности явления. Полученные при этом выводы свидетельствуют о скрытом механизме явления, который предстоит расшифровать.
Путем синтеза информационных блоков из смежных отраслей наук о Земле был создан метод геодинамического районирования месторождений в качестве основного метода новой отрасли наук о Земле – геодинамики месторождений. Позднее область применения метода расширилась, и он получил название – метод геодинамического районирования недр (геодинамика недр).
Логико-структурная схема создания метода геодинамического районирования недр представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Логико-структурная схема геодинамического
Процесс деформирования состоит из суммы частных процессов, он происходит на более качественной ступени. Познав его, мы очевидно, смогли бы расшифровать последовательность деформирования горных пород, подработанной земной поверхности, выявив, таким образом, для правильного планирования, например горных работ, наиболее напряженные участки разломов в исследуемом районе на данном этапе его развития.
Использование при создании метода геодинамического районирования принципа от общего к частному (1978–1980 гг.) позволило получить возможность оперативного выделения блочной структуры, выявления взаимодействия и взаимозависимости элементов блочной структуры, выявления взаимодействия и взаимозависимости элементов блочной структуры, классифицировать блоки по рангам (I, II, IIIи т.д.), учитывая «главенство» блоков высшего ранга по отношению к низшему. Вопрос об иерархической соподчиненности блоков получил позднее отражение в работах Садовского М.А. и других, прежде всего, в части выявления возможности установления количественной оценки соотношения размеров блоков в структуре. В методе же геодинамического районирования соподчиненность и размеры блоков выявляются автоматически из методики их выделения последовательно от высшего ранга к низшему.
Таким образом, методологическими основами создания метода геодинамического районирования недр являются:
–выявление общности закономерностей в частных, науках о Земле на основании их диалектического единства;
–раскрытие закономерностей формирования исходного поля напряжений региона на основе изучения геодинамического состояния земной коры;
–выявление блочной структуры земной коры на основе принципа «от общего к частному», раскрывающего существующую соподчиненность элементов блочной структуры;
– применение выявленных закономерностей для планирования безопасного освоения недр на стадии проектирования и строительства предприятий и других объектов.
Содержание метода геодинамического районирования вытекает из логико-структурной схемы (рисунок1) в общих чертах сводится к следующему.
Тектоническое поле напряжений как в районе месторождений, так и в районе любого объекта, если подходить к его изучению по принципу «от общего к частному», можно охарактеризовать следующим образом. Земная кора состоит из плит, каждая из которых имеет свое вращательно-поступательное движение. Под влиянием напряжений, действующих на границе плит, они дробятся на крупные мегаблоки. которые определенным образом взаимодействуют между собой и под влиянием напряжений, возникающих на их контактах, делятся на блоки более низкого ранга и т.д. В конечном итоге можно прийти к микроблочному строению массива, динамическое взаимодействие блоков на котором и будет определять естественное поле напряжений в районе месторождений (объекта).
Такое районирование территории месторождения, подработанной территории (участка любого другого объекта) на блоки, определение характера подвижности по их границам (динамики взаимодействия), ориентировки и соотношения (величины) главных напряжений в блоках составляют существо предлагаемого способа оценки естественного напряженного состояния массива горных пород в земной коре [3].
С учетом полученных результатов составляются карты геодинамического районирования территории месторождений (участков любого объекта), которые, в свою очередь, являются основой при решении вопросов управления геодинамической безопасностью и эффективностью эксплуатации при освоении недр и земной поверхности.
Классификация участков земной коры по степени геодинамической опасности
Рост масштабов человеческой деятельности, вмешательства в природу, все более обостряет проблему обеспечения геодинамической безопасности как самого человека, так и природных и инженерных объектов. Известно, что под опасностью понимают «состояние природы или техносферы, при котором возможно возникновение явлений и процессов, способных поражать людей, наносить материальный ущерб, разрушительно действовать на окружающую человека среду». Тогда под геодинамической опасностью можно понимать опасность, связанную с геодинамическим состоянием земной коры и техногенным внешним воздействием на недра и земную поверхность. Основной геодинамической опасностью в этом случае можно назвать такую, которая может привести к крупной аварии или катастрофе.
Геодинамическая опасность реализуется в такой форме, как аварии (инциденты) и чрезвычайные ситуации в недрах и на земной поверхности, связанные с динамическими проявлениями горного и газового давления, техногенными землетрясениями, оползневыми явлениями, другими геодинамическими явлениями (горные удары, внезапные выбросы, повреждения магистральных трубопроводов, линий электропередач, железнодорожного полотна, метрополитена, герметичности подземных сооружений, деформаций зданий и сооружений и др.).
На угольных месторождениях метод геодинамического районирования применялся во всех крупных бассейнах страны.
Применение метода геодинамического районирования наместорождениях позволило по-новому взглянуть па структурную схему шахтных полей, установить причину и определить механизм динамических явлений, создать основу для разработки практических рекомендаций по безопасному ведению горных работ.
Основой постановки вопроса об управлении геодинамическим состоянием массива горных пород явились результаты широких комплексныхисследований, выполненных под руководством ВНИМИ за последние пятьдесят лет в процессе решения проблем прогноза и предотвращения горных ударов, внезапных выбросов угля, породы и газа при разработке угольных, рудных и нерудных месторождений России, Украины, Казахстана, Узбекистана, Кыргызстана и Грузии.
Результаты этих исследований позволили достаточно основательно изучить вопросы деформирования и разрушения массива горных пород при технологическом воздействии на него. На завершающем этапе этих комплексных исследований с привлечением многих данных наук о Земле стало возможным создание метода геодинамического районирования недр. Оценка, прогноз и контроль геодинамического состояния массива горных пород с помощью этого метода открыли реальную возможность постановки задачи управления массивом.
Решение проблемы целенаправленного управления массивом горных пород позволяет, в свою очередь, добиваться кардинального повышения безопасности, экономичности и экологической частоты освоения недр и земной поверхности.
Наибольший опыт по управлению геодинамическим состоянием массива горных пород при разработке твердых полезных ископаемых получен на угольных шахтах. Это объясняется тем, что угольная промышленность с увеличением глубины разработки раньше других отраслей столкнулась с такими крупными проблемами, как горные удары, внезапные выбросы угля. Породы и газа, высокая газоносность угольных пластов, большие осложнения в поддержании горных выработок. Поэтому целесообразно ниже остановиться главным образом на опыте угольных шахт. По необходимости обращая внимание на значение рассматриваемых месторожденийполезных ископаемых.
Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений»
III. Геодинамическое районирование участка недр
37. Геодинамическое районирование участка недр проводится в целях выявления блочной структуры массива горных пород, оценки его напряженного и динамического состояний, выявления активных геодинамических зон.
Геодинамическое районирование участка недр выполняется на основе:
анализа геологических, геофизических, геохимических и картографических материалов;
дешифрирования космических и аэрофотоснимков;
морфометрического анализа земной поверхности;
геодезических, геофизических и геохимических полевых инструментальных наблюдений.
В результате проведения геодинамического районирования участка недр:
определяется блочная структура массива горных пород участка недр и устанавливается динамика взаимодействия блоков;
выделяются потенциально геодинамические опасные зоны: активные разломы, узлы пересечения активных разломов, активные локальные структуры, тектонически напряженные зоны;
выполняется математическое моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород, определяются главные напряжения в массиве горных пород;
уточняются данные, полученные при проведении геолого-разведочных работ:
области несогласного залегания пород;
области скрытого остаточного рельефа;
локальные антиклинальные и синклинальные структуры;
области поднятия и опускания земной поверхности;
участки «перегибов» в пределах одного блока, образующиеся при неравномерном движении блока или из-за действия сжимающих или растягивающих напряжений;
выполняется картографирование результатов линеаментного и морфометрического анализа и инженерно-изыскательских работ;
выполняется оценка напряженного состояния массива горных пород и его динамика.
38. Выявленные техногенные геодинамические зоны наносятся на горную графическую и технологическую документацию.
Координаты границ геодинамических зон вносятся в каталог координат участка недр.
Границы геодинамических опасных зон увязываются с пунктами маркшейдерско-геодезической опорной сети.
Результаты геодинамического районирования используются при раскройке шахтного поля и разработке проектной документации.