Складки в центре горного отвода. Геометрически карстовые нарушения

Несмотря на незначительные абсолютные значения геометрических параметров, относительные отклонения залегания промпласта на локальных участках существенно отличаются от моноклинального, что оказывает крайне неблагоприятное влияние на ведение горных работ. Отмечена флексура, шириной до 180 м с амплитудой до 2,5 м субширотного простирания. Трещиноватость пород в шарнирных частях складок резко увеличивается за счет пологонаклонных трещин, образующих скорлуповатые отдельности.

На поле ш. Ленинградская выявлены четыре основные системы трещин. Преобладают трещины СЗ простирания (аз. 310-330º) (более 60%) отстоящие друг от друга на 30-80 м. На трещины СВ (50-70º) и субмеридионального простирания приходится по 15-20% при отстоянии трещин в сотни метров. Субширотные трещины редки.

 Морфологическая характеристика трещин достаточно однообразна. Преобладают субвертикальные трещины. Северо-западные, субмеридиональные и субширотные трещины преимущественно прямолинейные, с ровными стенками и значительной протяженностью. Их раскрытость колеблется в пределах 0-5 мм. Поверхность трещин по падению волнистая. На локальных участках трещины простирания располагаются сериями. Являясь водопроводящими, зоны трещин северо-западного простирания резко осложняют гидрогеологические условия ведения горных работ. В зонах карстовых нарушений трещиноватость резко усиливается при примерном равенстве числа трещин СВ и СЗ простирания и отстоянии трещин от 3 до 18 м. Участки примыкания сближенных трещин северо-западного направления к карстовым нарушениям северо-восточного простирания являются наиболее сложными с точки зрения ведения горных работ.

Северо-восточные трещины более короткие, извилистые, с раскрытостью до 3 см. В прикарстовых зонах встречаются трещины-жилы мощностью до 15 см. Заполнитель трещин, весьма разнообразен: от привнесенных песка и глины до новообразований кальцита и сульфидов (пирита, галенита, сфалерита). Стенки трещин обычно несут следы выщелачивания.

Трещины северо-восточного простирания, часто располагаются группами по 2-5 трещин. Расстояние между сближенными трещинами от 2-5 до 30-40 м. Расстояние между группами трещин составляет 200-600 м. Протяженность отдельной группы трещин в среднем 300-500 м (до 1500 м и более). С трещинами северо-восточного простирания связаны повышенная доломитизация массива и карстовые нарушения.

          На южном фланге поля шахты в кровле промпласта встречены трещины с углом падения 10-15º. Простирание пологих трещин северо-восточное и северо-западное, невыдержанное. Кровля промпласта на участках распространения этих трещин неустойчивая. Интенсивная трещиноватость установлена и вдоль Везенбергского уступа на участке с мощностью карбонатных пород кровли менее 40 м, где отмечены также редкие диагональные сбросы с амплитудой до 0,5-0,7 м и углами падения 55-75º.

Территория Ленинградского месторождения является частью Ижорско-Волховского округа Северо-Прибалтийской карстовой провинции. Карстовые нарушения имеют сложную форму в плане и разрезе, но достаточно выдержанное зональное строение. В направлении от участков с нормальным строением к осевой части карста выделяются следующие зоны:

1)  повышенной трещиноватости массива – внешняя часть карстового нарушения, шириной в среднем 20-30 м (до 120 м).

2)  дезинтеграции массива геохимически измененных карбонатных пород на блоки размером (0,2-0,5×0,2-0,6 м) – промежуточная зона. Доломитизация пород распространяется от зоны замещения до 30 метров по слоям горючих  сланцев  и  до  15 метров  - по слоям известняков, сопровождается изменением объема пород (пережимом слоев пласта),  повышенной трещиноватостью и кавернообразованием. Размеры трещин и каверн достигают от 0,5 до 15 см. Выщелачиванию подвергаются прослои известняков и сланца в кровле на расстояние до 12 м, редко 20 м, от зоны замещения. По напластованию и вертикальным трещинам непосредственная кровля промпласта обрушается и становится неуправляемой. Геохимические процессы дополнительно снижают устойчивость кровли в результате превращения слоев сланца в материал, по составу и свойствам подобный глине, что обуславливает разрушение межслоевых связей и разделение пород кровли на очень тонкие пачки слоев и отдельные слои. При этом даже в узких выработках, закрепленных анкерной крепью, происходит обрушение пород на высоту до 1,8 метра от кровли промпласта. Для зоны характерна повышенная обводненность, а также наличие мульд полушириной до 6 м по почве промпласта, вытянутых по простиранию карста. Ширина зоны в среднем 15-20 м.

3)  замещения - центральная часть нарушения полушириной от нескольких сантиметров до 50 м (в среднем 10 м) (рис.10).

Рис. 10. Зарисовка карста в крест простирания в лаве 449 ш. Ленинградская [11].

1 – неизмененный горючий сланец; 2 – измененный темно-коричневый сланец; 3 – черный порченный сланец; 4 – мергелистый сланец; - 5 – «ложная кровля»; 6 – известняк; 7 – доломитизированный известняк; 8 – доломит; 9 – голубовато-зеленая, пластичная, известково-гидрослюдистая, остаточная глина; 10 – измененная «ложная кровля»; 11 – трещины; 12 – сульфидная минерализация; 13 и 14 – точки опробования.

Геометрически карстовые нарушения характеризуются линейными размерами: шириной и протяженностью. На поле ш. Ленинградской выделены карсты длиной: менее 500 м (38% от общего числа), 500-1000 м (34%), 1000-2000 м (22%) и более 2000 м (6%). В центральной части поля шахты преобладают карстовые нарушения протяженностью 800-900 м, на восточном фланге 600-700 м, на южном 900-1000 м. Средняя суммарная ширина зоны вторичных изменений промпласта достигает 60-80 м. Ведущим параметром с точки зрения ведения горных работ является протяженность нарушений.

Карстовые нарушения по площади месторождения распределены неравномерно (рис.11). В ряде случаев одиночный карст переходит в систему из двух-трех нарушений расположенных кулисообразно. Для системы сближенных карстовых нарушений характерна обособленность зон замещения, примыкание зон дезинтеграции и наложение зон трещиноватости. Сложный карст имеет наибольшую протяженность.

По мере приближения к Везенбергскому уступу наблюдается более интенсивное развитие карстов малой мощности (зона замещения до 1 м) и трещин-жил.

Преобладающая ширина межкарстовых участков составляет 200-300 м, редко 500 м и более. Расстояние между сложными нарушениями составляет 800-1200 м на северном фланге поля шахты с тенденцией уменьшения площади относительно ненарушенных блоков к южному флангу, где расстояние между зонами сложного карста доходит до 500-600 м.

Особую сложность при ведении горных работ представляют скрытые карстовые нарушения и ответвления от основного карста в виде вытянутых клинообразных полос, заполненных перемятыми породами, с полным отсутствием связи с вмещающим массивом. Расположены скрытые нарушения обычно между нижней и верхней пачками непосредственной кровли. Их протяженность достигает 25 м. Обрушение пород в пересекающих такие нарушения выработках происходит при обнажении кровли, как правило, внезапно.

Рис.П.9. Типы трещин-жил северо-восточного простирания.