Нарушенные пласты

НАРУШЕННЫЕ ПЛАСТЫ горных пород (а. broken beds, disrupted beds, dislocated seams, faulted seams, disturbed seams, irregular seams; н. gestorte Floze; ф. соuches mouvementees, veines failleuses, соuches tourmentees; и. capas perturbadas) — условно выделяемая категория пластов горных пород (полезных ископаемых), ведение горных работ по которым (или вблизи которых) осложнено геологическими нарушениями. Термин "нарушенные пласты" наиболее широко применяется в угле- и сланцедобыче с 50-х гг. 20 в.

В CCCP разработка нарушенных пластов угля ведётся в Донецком, Кузнецком, Карагандинском, Печорском, Подмосковном и других бассейнах, горючих сланцев — в Прибалтийском бассейне за рубежом — на ряде месторождений угля стран Западной Европы (ФРГ, Бельгия, Франция и др.).

Нарушенные пласты в горном деле оцениваются в основном как отрицательный фактор; в зоне нарушений пластов отмечается ухудшение показателей качества полезных ископаемых, к ним наиболее часто приурочены выбросы угля, газа и пород, горные удары, прорывы воды и плывунов, обрушение пород кровли, пучение почвы и др. В горном деле основное внимание уделяется нарушенным пластам, морфология и строение которых изменены локальными геологическими нарушениями. Эти нарушения подразделяются на сингенетические (неровность почвы и кровли, выклинивание, фациальное замещение по простиранию и падению, расщепление, кластические инъекции, включения) и эпигенетические (разрывные и складчатые, трещиноватость, размывы, раздувы, пережимы, ступенчатость в кровле и почве, внедрение магматических тел, диапировые выжимания, карст).

Большое разнообразие нарушенных пластов, отличающихся морфологией, структурой геологическими нарушениями, а также физическими и механическими свойствами слагающих пород, осложняет заблаговременное их выявление и прогнозирование. Прогноз зон нарушенных пластов как с поверхности Земли, так и из подземных и открытых горных выработок осуществляется геологическими и геофизическими (электрометрия, сейсмоакустика и др.) методами на стадиях разведки месторождений и их эксплуатации.

При подземной разработке в зависимости от развитых на месторождениях разновидностей геологических нарушений разрабатываются рекомендации по оптимальной схеме расположения шахтных стволов, капитальных и подготовительных выработок по отношению к нарушенным пластам и безопасному расстоянию выработок от нарушений, по их переходу с применением соответствующей технологии горных работ, а также по направлениям отработки выемочных столбов. Границы шахтных полей обычно располагаются вдоль зон геологических нарушений с расчётом оставления нарушений в барьерных целиках между шахтными полями. Стволы шахт на месторождениях стремятся закладывать вне зоны геологических нарушений, чтобы исключить или уменьшить объём работ со специальными способами проходки выработок (тампонирование, замораживание и др.) и водопонижения. В целях исключения непроизводительных затрат на проходку выработок по зонам геологических нарушений, обеспечения шахт надёжным фронтом добычных работ, снижения потерь полезных ископаемых в целиках, повышения устойчивости кровли выработок изменяют направление развития горных работ, располагая выработки перпендикулярно к простиранию геологических нарушений, а крепление их производят дифференцированно по выделенным структурным зонам нарушения. Например, на пологих пластах (сланцевые шахты Прибалтийского бассейна). Откаточные штреки располагаются параллельно нарушениям, а панельные — перпендикулярно им, с расчётом оставления этих нарушений в межлавных целиках или межвыемочных столбах, подвигание забоя лав осуществляется навстречу направлению падения сместителей (трещин). При этом зависающие слои пород непосредственной и основной кровли (консоли) поддерживаются нижними слоями пород и тем самым уменьшается нагрузка на крепь. Наиболее благоприятны при проходке горных выработок условия, когда "угол встречи" тектонических трещин и линии забоя лавы (в плане) составляет 15-25°. Ширина целиков по нарушенным пластам принимается исходя из внешней границы структурной зоны дробления и приравнивается обычно амплитуде смещения крыльев разрыва. На угольных шахтах наибольшее внимание уделяется нарушенным пластам с малоамплитудными геологическими нарушениями, пересечение которых подготовительными и очистными выработками чаще всего сопровождается присечкой боковых пород (иногда буровзрывным способом), снижением устойчивости кровли, рядом горно-геологических явлений.

Нарушенные пласты осложняют также технологию открытой разработки месторождений. При этом снижается устойчивость рабочих и нерабочих бортов карьеров, изменяется профиль транспортных путей, осложняются условия защиты выработок от воды (особенно на участках концентрированного поступления воды из геологических нарушений) и т.д. При бурении скважин по нарушенным пластам наблюдаются поглощение бурового раствора, обрушение стенок скважин и газодинамические явления.