Особенности тектонического строения поля шахты «Ягуновской»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 127, в. 2 1964

ОСОБЕННОСТИ ТЕКТОНИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ПОЛЯ ШАХТЫ «ЯГУНОВСКОЙ»

Л. М. ПЕТРОВСКИЙ

Проводимые геологоразведочными партиями работы по разведке шахтных нолей, как правило, не освещают закономерностей проявления мелких тектонических форм, значительно влияющих как на непосредственное ведение подготовительно-нарезных и очистных работ, так и на перспективное планирование нового шахтного строительства.

Наиболее полное освещение этих форм может быть получено только в горнодобычных выработках. Ниже приводятся некоторые особенности результатов изучения автором мелких тектонических форм в наиболее сложной части поля шахты «Ягуновской».

Поле шахты «Ягуновской» находится на юго-западе Кемеровского района Кузбасса, в левобережной части бассейна р. Томи. В региональном структурном плане оно расположено на западном крыле господствующей в районе Кемеровской синклинали.

В строении поля принимают участие отложения кемеровской под-свиты (Рх), включающие 9 рабочих пластов угля.

Отмечается различное строение северной и южной частей поля с заметным усложнением их в южном направлении.

Главной отличительной чертой для наиболее сложной по строению южной части поля является наличие крупной полной дополнительной складки. При этом как антиклинальная, так и синклинальная складки отчетливо асимметричны с заметным падением их осевых поверхностей на запад — юго-запад и, соответственно, с более крутыми крыльями, имеющими юго-восточное падение (рис. 1). Шарниры складок постепенно погружаются на юг—юго-запад под углами 4—18°, что при сравнительно крутых углах падения крыльев их привело к образованию узких в плане периклинального и центроклинального замыканий. В плане осевые линии дополнительных складок близпараллельны и составляют весьма небольшой угол с общим простиранием западного крыла кемеровской синклинали. При этом погружение осей их совпадает с общим погружением оси основной синклинали.

Характерна форма поперечного сечения замковой части складок. Так, по данным очистных работ, антиклинальная складка на всем своем протяжении характеризуется узким и острым замком, а синклинальная— широким и тупым. Эта особенность интересна в том отношении, что к острозамковой формы шарнирной части антиклинали приурочивается строго продольное крутопадающее дизъюнктивное нарушение с падением плоскости сместителя на северо-запад (в направлении

падения осевой поверхности). По форме данный дизъюнктив является сложным: от взброса в южной части антиклинали до подброса— в северной.

Наиболее крупным дизъюнктивом здесь и в пределах всего поля является тектонический разрыв 5—5 с падением плоскости сместителя на северо-запад под углами от 76° па северо-востоке до 60° и значительно менее на юго-западе. Являясь отчетливо диагональным к простиранию крыльев дополнительной синклинали, он поражает оба крыла и шарнирную часть ее. Благодаря этому вместе с отмеченным выше характером выполаживания поверхности сместителя разрыв 5—5 является наиболее сложным по форме: от согласного взброса на северо-востоке до несогласного взброса на юго-западе. Вертикальная амплитуда смещения его составляет в среднем 100 м, причем заметно увеличивается с северо-востока на юго-запад, достигая в крайней приповерхностной части по пласту Кемеровскому 125 м.

Рис. 1. Структурный план юго-западной часги пласта Кемеровского.

1 — обрезы ди.тыонктивом висячего (а) и лежачего (б) крыльев пласта; 2, 3, 4, 5 — мелкие дизъюнктивы типа, со ответственно, взброса, надвига, подброса и отдвига; 6--осевые линии складок.

Гораздо более массовое явление здесь представляет развитие мелких дизъюнктивов. При этом, наряду с более или менее равномерным распределением на каждом из крыльев дополнительных складок, месталпт наблюдается повышенная концентрация их. Последнее, прежде всего, наблюдается в боках и непосредственно вблизи обреза пластов д 11 з ы о н к т и в о м 5—5.

Важной особенностью проявления мелких разрывов является исключительно диагональный характер их ориентировки относительно простирания пород. Так, из всех учтенных в южной части поля, по пласту Кемеровскому, мелких дизъюнктивов 77% оказались диагональными, 13% — продольными и 10% — поперечными. При этом из числа диагональных и продольных 91% —согласнопадающие и только 9% — иесогласнопадающие. Последние, как правило, развиваются в прост-

ранственной взаимосвязи с согласноп&Д'аюшими и гораздо реже — самостоятельно.

Небезынтересно также, что среди всех согласиопадающих дизъюнктивов взбросы составляют 25%, надвиги 15%г подбросы 25% и отдвиги (обратные надвиги) 35%. Таким образом, количество форм разрывов, у которых сместитель падает круче пласта (взбросы и подбросы), в данном случае оказывается как бы сбалансированным с количеством форм, у которых сместитель падает положе пласта.

Говоря о характере распределения той или иной формы мелких дизъюнктивов, можно заметить, что, за исключением повышенной приуроченности их к зонам обреза частей пласта сложным диагональным разрывом 5—5 и к! замковым частям дополнительных складок, гто-ви-димому, никакой другой закономерности в этом отношении нет. Как правило, мелкие разрывы всех форм встречаются на обоих крыльях дополнительных складок и в обоих боках разрыва 5—5. Приходится констатировать, что формы мелких разрывов не повторяют форму крупного разрыва, в боках которого они локализуются. Создается впечатление, что все разнообразие форм мелких дизъюнктивов в данном случае предопределяется исключительно только направлением напластования (91% согласиопадающих форм).

Важно отметить, что в отличие от других шахтных полей района па поле шахты «Ягуновской» широким развитием (35%) пользуются отдвиги. Если учесть, что отдвиг — дизъюнктив с зиянием между относительно смещенными частями пласта, то понятно, какое огромное значение здесь приобретают вопросы тектоноструктурного анализа в связи с поисками смещенной части пласта.

Как показывают наблюдения в горных выработках и очистных пространствах, все без исключения пласты в той или иной степени поражаются рядом различно ориентированных систем трещин, а многие, к тому же, характеризуются развитием плойчатости, микроскладчатости, вплоть до полного перетирания. При этом степень дислоцирован-ности нередко оказывается различной не только в разных участках поля, но и в рядом лежащих пластах, а то и в одном и том же пласте угля.

С целью установления закономерностей связи между мелкими дизъюнктивами и трещцноватостью в южной части поля проводилось изучение последней в различных структурных условиях.

В результате обработки массовых замеров трещиноватости в 2 точках наблюдений по пласту Владимировскому нижнему в наиболее спокойных здесь структурных условиях, на участке северо-восточного крыла антиклинали, были получены следующие результаты. На обеих круговых диаграммах (рис. 2) достаточно четко фиксируются сопряженные диагональные (18с^о6°, 215° ^ 65°) и вертикальная поперечная (25° ^90°) и менее четко—продольная (305° ^ 44°) нормаль-носекущие системы трещин. Кроме того на диаграмме № 1 выявляется ряд кососекущих систем трещин, как согласно- (42°^45°), та*к и несо-гласнопадающих. Более полное выявление систем трещин на диаграмме № 1, по-видимому, следует объяснять в данном случае относительно более открытым характером соответствующих трещин в приповерхностных условиях (рис. 2а).

Сравнительно в более сложных структурных условиях были произведены массовые замеры трещин по пласту Волковскому в близосевой зоне на северо-восточном и юго-западном крыльях синклинали. Из диаграмм (рис. За, б) -видно, что на обоих крыльях синклинали развиты в общем одинаковые системы трещин. Можно также констатировать аналогию выделяемых систем трещин в данных структурных условиях

4

270

Рис. 2. Диаграммы трещин пласта Владимировского на северо-восточном крыле антиклинали: а) на верхнем горизонте (210 замеров; 0,5—1—2—3%); б) на нижнем горизонте (300 замеров; 1—2—3—4%).

Диаграммы трещин >гля в зонах обреза разрывом 5—5 лежачего (а, в) и висячего крыльев пласта Волковского (район скв, № 370). 200 замеров. 0,5—1—2 -3—4 /0

270

Рис. 4. Диаграммы трещин угля пласта Кемеровского на северо-восточном крыле синклинали, вблизи обреза дизъюнктивом: а) лежачего крыла (230 замеров; 0,5—1—2—3%); б) висячего крыла (100 замеров; 1—2—3%).

с выделенными выше соответствующими системами трещин для пласта Владимировского.

В наиболее сложных структурных условиях произведены наблюдения за трещиноватостью по пластам Кемеровскому и Волковскому. Точки наблюдений выбирались так, чтобы, с одной стороны, изучить характер проявления трещиноватости в непосредственной близости от обрезов пластов сложным диагональным разрывом 5—5 и, с другой,— выявить особенности проявления систем трещин в висячем и лежачем боках его. По данным 2-х диаграмм пласта Кемеровского представляется возможным отметить, что в лежачем (рис. 4 а) и висячем (рис. 4 6) боках разрыва 5—5 развиваются, по-видимому, одинаковые системы трещин.

В. несколько отличных условиях, в большем удалении от обреза висячего крыла разрыва 5—5 (уже формы несогласного взброса), был произведен массовый замер трещин по пласту Волковскому. Из диаграммы (рис. 3 б) видно, что здесь также преобладают диагональные кососекущие, как согласно-, так и несогласнопадающие системы трещин.

Данные результатов обработки наблюдений за трещиноватостью в последнем случае интересны и в другом отношении: при отчетливом выражении максимумов полюсов сопряженных песогласнопадающих диагональных систем (335л^ 65°; 256°^57°) коксосекущих трещин отмечается асимметричность их расположения на круговой диаграмме относительно продолжения линии падения пласта, а следовательно, вообще относительно элементов структуры его. Точно такая же картина наблюдается и па других диаграммах, причем не только для кососеку-щих систем, но и для систем диагональных нормальносекущих трещин. Более того, эта асимметричность на всех диаграммах оказывается одного порядка: максимумы соответствующих систем трещин, как правило, смещаются влево от продолжения линии падения пласта для любого из крыльев складок, если ориентировать диаграмму с падением пласта от себя.

Значительная, если не наибольшая, нарушенность пластов угля в пределах южной части поля связана с внутри- и межслойными подвижками в них. Последние, благодаря, главным образом, сложному Литологическому составу кемеровской подсвиты, характеризуются отчетливым избирательным характером в разрезе подсвиты и по мощности отдельных пластов угля. Замечено, что внутрислойными подвижками сильнее поражаются угольные пласты сложного строения (Влади-мировский верхний и нижний, Викторовский) и слабее - - пласты относительно простого строения (Волковский, Кемеровский).

В пластах первой группы разрядка внутрислойных движений происходит обычно только в наиболее пластичном прослое, не захватывая существенно остальные. Например, таким в пласте Владимировском нижнем является нижний (0,60 м) прослой углистого аргиллита, характеризующийся чередованием по падению участков нормальной структуры и участков развития плойчатости, микроскладчатости и перетирания до чешуйчатого состояния. Наряду с этим внутрипластовый прослой (0,30 см) массивного аргиллита испытывает сравнительно незначительную деформацию. Последняя выражается в неравномерном развитии, главным образом в предела^ непосредственно граничащей с ним части нижележащей пачки угля, по ряду поверхностей трещин характерных уступов.

Сопровождающее в данном случае внутрислойные подвижки межслоевое проскальзывание приурочивается к границе наиболее пластичного прослоя углистого аргиллита с соседним более или менее жестким прослоем. При этом оно происходит, по-видимому, избира-

6. За к. 4270. ^

тельно на границе с выше- или нижележащим, как в данном случае, относительно жестким прослоем пласта. Морфологически межслоевые подвижки выражаются в развитии обычно небольшой (1—2 м) мощности зоны отчетливо выраженных поверхностей притирания и зеркал скольжения, нередко сопровождающихся развитием вязкой тектониче-4 с кой глинки.

Проявление внутри- и межслойных подвижек в пластах второй группы имеет свои отличительные особенности. Так, мощный (до 6 м) пласт Болконский, по крайней мере в своей верхней части, является простым по строению и в общем случае состоит из нескольких угольных пачек, непосредственно контактируя в кровле с достаточно выдерживающимся по мощности (0,15—0,35 м) и распространению слоем конгломерата. Последний, называемый эксплуатационниками ложной кровлей, сменяется выше непосредственной кровлей, представленной песчаником. В отличие от пластов первой группы здесь вместо сложной плойчатости и микроскладчатости часто наблюдается только интенсивное перетирание угля до чешуйчатого, местами сажистого, состояния и сравнительно реже — простая плойчатость. При этом такая различная по степени деформация, соответственно, проявляется или в пачке угля, граничащей с ложной конгломератовой кровлей, или в одной из внутренних пачек угля.

Наряду с отмеченной закономерностью по тому же пласту Болконскому наблюдались отдельные, противоречащие на первый взгляд, явления. Из наблюдений на участке юго-западного крыла дополнительной синклинали, между разведочными линиями За и В, находящегося в близосевой зоне ее и в непосредственной близости от обреза висячего крыла пласта сложным разрывом 5—5, выше самой верхней пачки угля появляется своеобразный «прослой» углистого аргиллита (рис. 5).

Рис. 5. Строение верхнего слоя пласта Волковского в забое лавы № 2: а) в районе р. л. В и б) в 120 м на северо-восток от р. л. Illa. 1 —уголь'' верхнего (а) и нижнего (б) слоев пласта; 2 — аргиллит; 3 — песчаник; 4 — линии дизъюнктивов.

Установлено, что, во-первых,- указанный «прослой» имеет сильно изменчивую форму как по падению, так и по простиранию пласта, с изменением своей мощности от 0,6 до 2 м; во-вторых, этот «прослой» распространяется только на сравнительно ограниченном по падению участке пласта, достигая в центральном сечении длины 30 м (рис. 5 б); в-третьих, отмечается тесная пространственная приуроченность «про-

слоя» к зоне пересечения разрывом 5—5 осевой части погружающейся дополнительной синклинали; в-четвертых, подобный «прослой» отсутствует в аналогичной окружающей обстановке (в близосевой зоне и в боку того же разрыва 5—б), характеризующейся, однако, уже тем, что разрыв 5—5 сечет крыло синклинали, а не шарнирную часть ее. Несомненна также тесная пространственная связь этого сложной формы линзообразного прослоя с относительно мелкими сопряженными дизъюнктивными нарушениями, развивающимися в висячем боку разрыва 5—5. При этом в месте наибольшего раздува «прослоя» развивается серия сближенных, макроскопически хорошо выраженных близпарал-лельных поверхностей скольжения или «вязких» дизъюнктивов, обычно несколько выходящих за пределы данного «прослоя» и смещающих непосредственно ниже граничащую с ним пачку угля (рис. 5 а). Наконец,, нельзя не отметить в данном случае сравнительно высокую степень нарушенности самого углистого аргиллита и отмечающееся местами отщепление прослойков угля от верхней пачки пласта.

На основании только что изложенного представляется вероятным связывать образование подобной вторичной ложной кровли с результатом процессов течения и нагнетания углистого аргиллита в благоприятных, в данном случае, локальных тектоноструктурных условиях.