Содержание к диссертации
Введение
1. Методика анализа углеразведочных данных с использованием компьтерной технологии 9
1.1. Подготовка первичных данных 13
1.2. Подготовка данных по пластопересечениям 13
1.3. Построение геологических разрезов 15
1.4. Построение планов подсчета запасов 17
1.5. Подсчет запасов углей 18
1.6. Литолого-палеоструктурный анализ угленосных толщи 19
1.6.1. Построение литолого-палеоструктурных карт 21
1.6.2. Построение литолого-палеоструктурных разрезов 22
2. Характеристика сеидинского месторождения печорского угольного бассейна 26
2.1. Стратиграфия 31
2.1.1. Воркутская серия. 33
2.1.2. Печорская серия 33
2.2. Тектоника 34
2.3. Угленосность 40
2.4. Качество углей 45
3. Литолого-палеоструктурные реконструкции угленосной толщи 50
3.1. Существующие представления о происхождении угленосных толщ 50
3.2. Результаты литолого-палеоструктурных реконструкций 53
3.2.1. Стратиграфический интервал между угольными пластами 53
3.2.2. Стратиграфический интервал между угольными пластами 63
3.2.3. Стратиграфический интервал между угольными пластами 70
4. Анализ изменчивости параметров угольных пластов 78
4.1. Анализ изменчивости мощности угольных пластов 78
4.2. Особенности изменения качества углей 83
4.3. Связь угленосности Сейдинского месторождения с палеоструктурой угленосной толщи 91
4.4. Учет изменчивости параметров угольных пластов при проектировании разведочной сети 97
5. Особенности подсчета запасов углей с использованием компьютерной технологии 104
5.1. Пересчет запасов в связи с изменением кондиций 104
5.2. Результаты подсчета запасов применительно к условиям открытой разработки 107
Заключение 111
- Подготовка данных по пластопересечениям
- Тектоника
- Результаты литолого-палеоструктурных реконструкций
- Особенности изменения качества углей
Введение к работе
Актуальность темы. Наметившийся в последнее время повышенный интерес к каменному углю, вероятнее всего, является началом принципиального пересмотра существующей расстановки приоритетов между энергоносителями. Прошедшие в начале 2005 года аукционы продемонстрировали отчетливую тенденцию роста интереса к месторождениям преимущественно коксующегося угля. Повышение цен на энергоносители, несомненно, коснется и энергетических углей, что потребует оперативной и точной переоценки их запасов, пересмотра кондиций, выработки оптимальных способов отработки еще не востребованных месторождений. Решение этих проблем в условиях изменчивой конъюнктуры рынка невозможно без использования компьютерных технологий, позволяющих быстро решать многофакторные задачи при широком диапазоне значений задаваемых параметров.
В процессе разведки и переоценки угольных месторождений наиболее важной является задача подсчета запасов углей, включающая подготовку геологоразведочных данных, построение геологических разрезов и планов, а также оконтуривание подсчетных блоков. В Печорском бассейне в связи с разведкой Сейдинского месторождения актуальным стал анализ угленосности применительно к условиям открытой отработки.
Сложившаяся методика обработки углеразведочных данных направлена, прежде всего, на всестороннее изучение параметров угольных пластов. Состав и строение вмещающих отложений рассматриваются с точки зрения характеристики стратиграфических подразделений и горно-геологических условий отработки запасов углей. В первом случае использование данных о составе и строении угленосной толщи имеет преимущественно статистический характер. Элементы пространственного анализа ее строения используются лишь при оценке горно-геологических условий возможной эксплуатации месторождения. При этом изучаются лишь примыкающие к угольным пластам
5 части разреза. Основной же объем этой информации (документация скважин, результаты интерпретации каротажных данных и др.) оказывается, на наш взгляд, недостаточно востребованным и проанализированным. Необходимость же такого анализа не требует особой аргументации как с практической точки зрения, то есть с позиции выявления связи угленосности с палеотектоническими особенностями угленосной толщи, так и с теоретической точки зрения - с позиций уточнения генезиса угленосной толщи и, следовательно, угольных пластов, являющихся ее неотъемлемой частью. Однако такие исследования применительно к Печорскому угольному бассейну не проводятся. Это обусловлено отсутствием методики и большой их трудоемкостью.
С появлением и развитием компьютерных технологий задача многократно упрощается. Имеющиеся на рынке преимущественно импортные программные продукты, применимые для решения рассматриваемых задач, не позволяют выводить документы в форматах, принятых в угольной отрасли России. Кроме того, они обычно не русифицированы, достаточно сложны для освоения и характеризуются высокой стоимостью. Поэтому автором была разработана автоматизированная система накопления и обработки углеразведочной информации на базе широко известных программных средств, оснащенных встроенным языком программирования Visual Basic for Applications (VBA). Система внедрена в практику поисково-разведочных и эксплуатационных работ на месторождениях Воркутского геолого-промышленного района Печорского угольного бассейна. Созданная на ее основе методика литолого-палеоструктурного анализа угленосных толщ апробирована при изучении Сейдинского месторождения.
Цели и задачи работы
Основная цель настоящей работы - усовершенствование методики анализа углеразведочных данных для обеспечения максимальной полноты их
использования при проектировании геологоразведочных работ, выявлении пространственных закономерностей изменения показателей угленосности, осуществлении оперативного подсчета запасов в различных контурах и при различных граничных значениях параметров угольных пластов.
Для достижения поставленной цели автором решались следующие задачи:
Разработка компьютерной системы накопления и обработки углеразведочной информации, обеспечивающей оперативный анализ всего объема геологоразведочных данных.
Разработка методики компьютерного подсчета и оперативного пересчета запасов угля применительно к условиям подземной и открытой добычи.
Разработка методики литолого-палеоструктурного анализа угленосных толщ.
Выявление палеоструктурных особенностей угленосной толщи Сейдинского месторождения.
Изучение характера изменчивости показателей угленосности Сейдинского месторождения.
Изучение связи угленосности Сейдинского месторождения с палеоструктурными особенностями угленосной толщи.
7. Выявление однородных естественных геологических блоков на основе
\
анализа изменчивости параметров угольных пластов и палеоструктуры
угленосной толщи.
Фактический материал и личный вклад автора
Настоящая работа суммирует результаты геологических исследований Сейдинского угольного месторождения, в которых автор принимал непосредственное участие с 1999 года в качестве геолога и разработчика автоматизированной системы накопления и обработки углеразведочной информации. Компьютерная графика, используемая при анализе особенностей геологического строения и угленосности Сейдинского месторождения,
7 построена на основе подготовленной автором базы данных, содержащей информацию всех стадий геологоразведочных работ, проводившихся на месторождении.
Основные методы исследования
Для решения поставленных задач автор использовал метод изолиний применительно к различным параметрам угольных пластов и угленосной толщи и методику автоматизированного построения геологических разрезов. Все графические построения осуществлялись с использованием оригинальной компьютерной системы накопления и обработки углеразведочной информации.
Научная новизна и практическая значимость
Впервые для Печорского угольного бассейна выявлена связь угленосности месторождения с палеотектоническими особенностями угленосной толщи на уровне одного цикла ее накопления.
Разработана и внедрена в практику геологоразведочных работ в Печорском угольном бассейне автоматизированная система накопления и обработки углеразведочной информации.
Апробация работы и публикации
Предварительные результаты и основные положения работы докладывались на научных конференциях: Всероссийской геологической конференции, Сыктывкар, 2000 г.; Республиканской научно-практической конференции, Воркута, 2001 г.; XIV Геологическом съезде Республики Коми, Сыктывкар, 2004 г.; Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 2004 г.
По теме диссертационной работы опубликовано 7 научных работ, включая тезисы докладов на конференциях.
8 Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 119 страницах, включает 38 рисунков и список литературы из 46 наименований. Состоит из введения, пяти глав и заключения.
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность бывшим руководителям ОАО «Полярноуралгеология», Н.Н. Герасимову и И.В. Деревянко, благодаря которым данная работа состоялась, а также своему научному руководителю, профессору А.В. Козлову, за внимание, помощь и ценные научные консультации.
При подготовке работы автор пользовался всесторонней помощью, поддержкой и советами коллег из ООО «Геоном»: В.А. Алафьева, А.А. Климова, В.Е. Коркина, Ф.Н. Потаповой, С.К. Пухонто, Ю.Р. Шеслера, А.П. Шипунова, З.П. Шипуновой, за что всем им весьма признателен.
Ценные советы, рекомендации и практическая помощь в решении ряда вопросов со стороны сотрудников воркутинского филиала СПГГИ (ТУ): В.Н. Бобровникова, Ю.Н. Долоткина, В.А. Зуева, О.И. Казанина, Ю.М. Погудина, а также сотрудников кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ: М.В. Голицына и Н.В. Прониной, были добрым подспорьем в процессе работы над диссертацией.
Подготовка данных по пластопересечениям
Эти данные являются производными от первичных, и система формирует их автоматически. Предусмотрен и непосредственный ввод этой информации, вплоть до полного исключения первой стадии. Доступ к данным по пластопересечениям осуществляется посредством нескольких диалоговых окон, одно из которых приведено на рисунке 1.3. В нем осуществляется подготовка следующих важнейших параметров угольных пластов: глубины почвы, строения, мощности угольной и горной масс, угла падения, выхода керна, зольности угольной и горной масс, выхода летучих компонентов, содержания серы, толщины пластического слоя. Еще несколько параметров вычисляются, прежде всего, координаты точки пересечения скважиной почвы угольного пласта. Данные по пластопересечениям являются основой для построения планов подсчета запасов. Построение геологических разрезов.
Эта функция системы реализуется путем последовательного построения в интерактивном режиме элементов геологического разреза: каркаса, линии рельефа, линии подошвы мезокайнозойских отложений, проекций скважин, информации по скважинам, разрывных нарушений, линий пластообразующих поверхностей, литологических колонок скважин. Под каркасом разреза понимаются следующие графические объекты: рамка, шкалы вертикального масштаба с горизонталями между ними, шкала расстояний между скважинами. Построение каркаса осуществляется посредством соответствующего диалогового окна (рис. 1.4). Ключевыми здесь являются поля, содержащие список выработок, горизонтальный и вертикальный масштабы, масштаб вывода и магнитное склонение. Остальные поля могут оставаться незаполненными. В этом случае каркас формируется в соответствии с расстояниями между скважинами и разницей абсолютных высот между устьями и забоями скважин. Построение разреза может быть ограничено сверху и снизу горизонталями, указанными в соответствующих полях. Отдельного рассмотрения заслуживает заключительная стадия построения разреза, включающая следующие операции: сглаживание тектонических, литологических и стратиграфических границ и построение замкнутых контуров с последующим заполнением их цветом или крапом. Сглаживание геологических границ, представляющих собой ломаные линии или полилинии в терминологии Surfer, заключается в придании им плавной формы путем добавления узлов, то есть увеличения числа точек, через которые проходит ломаная линия. Для решения этой задачи автором использован алгоритм сплайн-аппроксимации, интерполяции и экстраполяции [14]. Замкнутые контуры это границы литологических и стратиграфических тел. Они могут быть построены как «вручную», с использованием набора специально разработанных для этой цели подпрограмм. Для их заполнения применяются крапы, полностью соответствующие литологическим обозначениям, принятым у геологов-угольщиков. Построение планов подсчета запасов
Эта функция системы является одной из двух ключевых, наряду с построением геологических разрезов, и включает формирование следующих основных элементов (рис. 1.5): рамки и координатной сетки, частичных горизонтальных проекций скважин от устья до точки пересечения почвы угольного пласта, информации по скважинам, линий тектонических нарушений. Затем на план выносятся элементы, связанные с угольными пластами: их выходы под мезокайнозойские отложения, линии расщепления, изогипсы почвы, структурные колонки. Рамка и координатная сетка строятся с помощью соответствующего диалогового окна (рис. 1.6). Назначение его полей и кнопок не требует пояснений. Отметим лишь, что с помощью крайней левой кнопки можно автоматически определить границы плана по координатам устьев скважин в базе данных и затем, при необходимости, их откорректировать. Вынос информации по скважинам осуществляется с помощью диалогового окна (рис. 1.7), основное содержание которого составляют шесть полей, расположенных вокруг символа, обозначающего устье скважины. Показанные на рисунке 1.7 значения этих полей соответствуют данным, выносимым на план подсчета запасов.
Построение линий выходов под мезокайнозойские отложения разрывных нарушений и пластообразующих поверхностей осуществляется, главным образом, на основе засечек, полученных с разрезов. Если позволяет масштаб и информация о нарушении, то оно изображается в виде двух линий (висячего и лежачего крыльев) в соответствии с тем, как это принято у геологов-угольщиков. Характерная особенность угольных пластов - явление их расщепления. Системой предусмотрено отображение на плане подсчета запасов информации по нескольким угольным пластам, являющимся расщепленными аналогами. Линии расщепления формируются как изолинии мощности междупластий. Изогипсы почвы угольного пласта при наличии разрывных нарушений отстраиваются по тектоническим блокам по данным таблицы пластопересечений и засечек, полученных с разрезов. Если конфигурация изогипс не устраивает пользователя, предусмотрена возможность ввода в интерактивном режиме дополнительных точек. Это касается, как правило, краевых частей блоков и, прежде всего, их тектонических границ. Если и с помощью дополнительных точек не удается получить необходимую конфигурацию, то возможно и редактирование «вручную» отдельных изогипс. На планах подсчета запасов принято показывать структурные колонки угольных пластов, и эта возможность также предусмотрена описываемой системой. Структурные колонки могут быть вынесены как возле каждой скважины, при простом строении пласта, так и выборочно у некоторых скважин, при сложном его строении. Подсчет запасов углей С использованием описываемой системы подсчет запасов углей производится методом геологических блоков и состоит из двух основных операций: построения под счетного блока определенным образом из ограничивающих его линий и вычисления средних параметров в нем. По завершении первой операции автоматически определяется площадь горизонтальной проекции блока и, таким образом, исключается трудоемкая операция планиметрирования. Для этого используется известная формула определения площади многоугольника по координатам угловых точек [15]: Sr=l/2-I(Yk+1-Yk.,)-Xk,nie X, Y - плановые координаты угловых точек блока; к - порядковые номера угловых точек. 19 Не безынтересно отметить, что К.В. Миронов пишет: «Этот способ дает высокую точность определения площадей, но затраты времени на его производство значительно больше, чем при других способах. Развитие вычислительной техники может привести к более широкому его распространению» [15]. Выборка выработок для вычисления средних значений мощности и зольности угольного пласта в подсчетном блоке формируется в значительной степени автоматически. Это касается выработок, расположенных на границах блока и внутри него. Запасы угля в подсчетном блоке определяются по формуле: Q = Sr-seca-m-dK, где Sr — площадь горизонтальной проекции блока; a - среднее значение угла падения почвы пласта в блоке; m - средневзвешенная мощность угольной или горной массы в блоке; dK - кажущаяся плотность угольной или горной массы в блоке. Кажущаяся плотность определяется на основе зольности по формуле: dK = (dopr + 0,01- Ad) чі, где dopr - действительная плотность органической массы угля; Ad - средневзвешенная зольность угольной или горной массы в блоке; п - пористость угля. Результаты подсчета запасов на экране представляются в виде таблицы подсчета запасов (рис. 1.8) и могут быть выведены в файл Microsoft Word.
Тектоника
Современный структурный план рассматриваемого региона определяется его положением в Предуральском краевом прогибе и близостью к Уралу и Пай-Хою. В связи с этим все структурные элементы имеют два отчетливо выраженных направления простирания: уральское - с юго-запада на северо-восток и пайхойское — с юго-востока на северо-запад. Основными структурами пайхойского простирания являются поднятие (горст) Чернова и Воргашорская синклиналь, уральского - гряда Чернышева и Косью-Роговская впадина [33]. В структурном отношении Усино-Сейдинская угленосная площадь приурочена к северной части Косью-Роговской впадины, которая с востока обрамляется зоной антиклинальных складок Полярного Урала, с севера -поднятием Чернова, с запада - грядой Чернышева. Указанные структуры 2-го порядка являются составными элементами Предуральского краевого прогиба -структуры 1-го порядка.
Активизация тектонических движений в юрско-меловое время, затем в палеогене и неогене повлекла за собой возрождение поднятия Чернова, омоложение Урала, что, в свою очередь, привело к дальнейшей дислокации Косью-Роговской впадины. В результате образовались брахиформные структуры третьего и складки четвертого порядков. Конфигурация пермской угленосной толщи Усино-Сейдинской площади подчиняется некоторым общим закономерностям (рис. 2.4). Во-первых, четко выделяется Центральная синклиналь, ось которой находится на одной линии с осями Воркутской и Хановейскую мульд. Не менее отчетливо проявляется Центральная антиклиналь, связанная аналогичным образом с Ярвожским поднятием [34]. С целью анализа пликативной и дизъюнктивной тектоники Сейдинского месторождения построен разрез по простиранию угленосной толщи. На разрезе отчетливо выражены упомянутые структуры четвертого порядка: Северная антиклиналь, Северная синклиналь, Центральная антиклиналь и Центральная синклиналь (рис. 2.5). Наиболее отчетливо проявилась Центральная синклиналь, как на карте, так и на разрезе. Ее амплитуда по почве угольного пласта е2 составляет около 50 м, а ширина - более 6 км. Центральная антиклиналь имеет двухосный (сундучный) характер. Причем на разрезе более четко прослеживается северная ось, а на карте - южная, которая и считается основной (рис. 2.4). Еще более «расплывчатый» характер имеют Северная синклиналь и Северная антиклиналь. Прослеживание их осей на карте не представляется возможным. При этом речь не идет о плохой выраженности этих структур как таковых. По амплитуде и ширине она выше, чем у Центральной синклинали и Центральной антиклинали. Амплитуда Северной синклинали по почве угольного пласта е2 около 140 м, а ширина более 18 км, что превышает аналогичные параметры Центральной синклинали приблизительно в 3 раза. К Центральной синклинали приурочено отчетливое увеличение мощности угольного пласта е2, основного рабочего пласта Сейдинского месторождения. Только здесь его мощность стабильно превышает 7 м. Мощность второго по значению угольного пласта Сейдинского месторождения (е3) здесь также близка к максимальной для него, более 5 м. Это дает основание говорить о приуроченности максимума угленосности Сейдинского месторождения к Центральной синклинали. Различие между северным и южным блоками Сейдинского месторождения отчетливо прослеживается и на гипсометрических планах почв угольных пластов е2 и е3 [35]. Оно выражается весьма заметным различием в заложении изогипс почв этих пластов в пределах обоих блоков. Особенно четко оно проявлено на гипсометрическом плане пласта е2 (рис. 2.6, б). Северный блок характеризуется выдержанным заложением изогипс (выдержанными углами падения), а южный - минимальными углами падения (вплоть до горизонтального залегания) и меньшей их выдержанностью. Причем наибольшие величины заложения изогипс приурочены к Центральной синклинали. Шарнир Центральной синклинали погружается по азимуту около 240 и под углом 1,5 - 3. Для северного блока характерны существенно меньшие значения заложения изогипс, соответствующие углам падения около 7. Схожая картина наблюдается и на гипсометрическом плане пласта е3 (рис. 2.6, а). Здесь кроме северного и центрального блоков, выделяется южный блок, в пределах которого пласт е2 практически отсутствует. Центральный блок имеет углы падения угольного пласта е3 около 2. Для северного блока здесь характерны углы падения около 8. Наибольшие же углы падения фиксируются в южном блоке (около 11), в пределах которого происходит резкое уменьшение мощности и выклинивание обоих рассматриваемых пластов.
Как уже было отмечено, максимум угленосности Сейдинского месторождения, приходится на центральный блок, а в его пределах, применительно, прежде всего, к угольному пласту е2, к Центральной синклинали. По-видимому, тектонический режим здесь был наиболее благоприятным для углеобразования. Однако, сама Центральная синклиналь, также как и прочие рассматриваемые структуры, очевидно, является постугольной, и сказанное выше дает основания говорить об унаследованности этих поздних структур, прежде всего Центральной синклинали, от более древних структур, конседиментационных угленосной толще. Для решения подобных вопросов автором предложена методика, рассмотренная ниже и состоящая в построении литолого-палеоструктурных карт и разрезов с использованием компьютерной технологии [36]. Дизъюнктивная тектоника пермских отложений тесно связана с пликативной. Большинство разрывных нарушений, выявленных на Сейдинском месторождении, имеют субширотное простирание, совпадающее с простиранием осей складок. К числу установленных относятся нарушения К4, К5, Кб и А, представляющие собой взбросы с крутым падением сместителя на север. Вертикальные амплитуды 5-40 м. Нарушения выявлены, главным образом, благодаря повторению одного и того же угольного пласта в разрезах некоторых скважин. 2.3. Угленосность Разрез угленосной толщи Сейдинского месторождения содержит более 90 пластов и пропластков угля, 24 из которых достигают мощности 1 м и могут представлять промышленный интерес. Наиболее полно изученными являются отложения нижней части печорской серии и верхней части интинской свиты. Вскрытый на месторождении интервал печорской серии содержит до 32 угольных пластов и пропластков, 14 из них в южной части Сейдинского месторождения превышают метровую мощность. Пласты печорской серии имеют очень сложное строение и состоят из многочисленных чередующихся пачек угля, углистого аргиллита и аргиллита. В отложениях интинской свиты известно до 50 угольных пластов и пропластков, но лишь 6 из них имеют рабочую мощность.
Отложения сейдинской свиты наиболее изучены в нижней части. Коэффициент общей угленосности свиты составляет 5,4 %, рабочей (пласты мощностью более 1м)- 4,0 %. На полную мощность вскрыт лишь пакет Е. Он содержит 6 угольных пластов (е6, е53, е4, е3, е2, Єї) и 16 пропластков. Наиболее продуктивной является нижняя пачка пакета Е мощностью 110м, содержащая 13 пластов и пропластков. Три пласта (ез, Є2, Єї) на большей части месторождения имеют мощность свыше 1 м, причём два из них (е3 и е2) относятся к мощным пластам. Коэффициенты угленосности этой части разреза на поле шахты № 5 очень высоки: общей - 14,5%, рабочей - 12,5%, то есть более чем в два раза превышают соответствующие значения для месторождения в целом. Из отложений интинской свиты весьма полно изучены два верхних пакета (F и G). Коэффициент общей угленосности свиты на Сейдинском месторождении составляет 3,1 %, рабочей - 0,8 %. Если рассматривать южную площадь месторождения и наиболее изученную часть разреза свиты (200-метровую толщу), содержащую 28 пластов и пропластков, то общая угленосность здесь возрастает почти в два раза, а рабочая доходит до 3,9%. Таким образом, промышленная угленосность Сейдинского месторождения приурочена к южной его части, прежде всего к полю шахты № 5 (к Центральной синклинали), и связана с отложениями нижней половины сейдинской свиты и двумя верхними пакетами интинской свиты. Ниже приводится характеристика особенностей залегания и строения основных пластов Сейдинского месторождения.
Результаты литолого-палеоструктурных реконструкций
Прежде, чем перейти к рассмотрению результатов, следует отметить, что построение литолого-палеоструктурных карт, лежащих в основе этих реконсрукций, строятся с помощью описанной выше методики в три стадии. Результатом каждой из стадий является соответствующая карта (изопахит, палеоструктурная или литолого-палеоструктурная), относящаяся к тому или иному междупластью. Несмотря на то, что на последней карте аккумулируется вся информация, анализ построений, получаемых на промежуточных стадиях, также представляет определенный интерес. Литолого-палеоструктурные карты сопровождаются разрезами по линиям буровых скважин, которые нанесены на них с указанием номеров первой и последней выработки. Рассматриваемые реконструкции выполнены для трех междупластий: ei-f4, е2-Є! и е3-е2. 3.2.1. Стратиграфический интервал между угольными пластами ei и f4 Карта изопахит этого стратиграфического интервала (рис. 3.1, а) отображает удивительно простую картину. Здесь выделяются только конседиментационные структуры, которые можно отнести к надпорядковым (рис. 3.1,6): поднятие (П), опускание (О) и разделяющий их склон (С).
Исключение составляет небольшой участок склона, расположенный в юго-восточном углу карты. Он довольно отчетливо выделяется существенно меньшими углами наклона (до 0,4) по сравнению с остальной частью склона, где они варьируют в интервале 0,5 - 1, и выделен с большой долей условности как структура первого порядка (Сі). Склон (С) имеет очень выдержанное субмеридиональное простирание, лишь вблизи южной границы рассматриваемой площади оно изменяется на субширотное практически под прямым углом. Причем на этом отрезке склона с линией его подошвы хорошо совпадает тектоническое нарушение А, что свидетельствует о конседиментационном развитии этого дизъюнктива применительно к рассматриваемому междупластью. Можно говорить и о связи линии выклинивания угольного пласта Єї с этим нарушением, которая также приурочена к подошве склона. Преобладающая субмеридиональная часть подошвы имеет отчетливо выраженную линейность, что позволяет предполагать здесь конседиментационные тектонические нарушения (Мь М2 и Мз).
Вблизи западной границы Сейдинского месторождения, по изопахите междупластья 0,5 м, в соответствии с максимально допустимой мощностью породного прослоя внутри угольного пласта, проводится линия расщепления пласта ei+t. Мощность рассматриваемого междупластья изменяется от 0,15 до 53 м. Резкое расхождение пластов начинается при мощности около 5 м и, несомненно, обусловлено тектоническими причинами. Угольные пласты Сейдинского месторождения являются расщепленными аналогами Роговского пласта Верхне-Роговского месторождения, грандиозное по масштабам расщепление которого на целую серию угольных пластов, вскрытых на Сейдинском и Воргашорском месторождениях было установлено в 1962 году. Оно происходит с запада на восток, то есть в сторону постоянной суши и области сноса [42].
Анализируя расщепление пласта Роговского, В. И. Яцук пришел к выводу об его обусловленности конседиментационным проявлением разрывных нарушений. По его мнению, можно не сомневаться, что целый ряд разрывных нарушений в угленосной толще являются конседиментационными. Именно с ними связано явление расщепления пластов угля. Конседиментационные угленосной толще разрывные нарушения распознаются по несоответствию мощностей пород в лежачем и висячем крыльях. Их простирание сочетается с ходом изопахит угленосных пачек и линий расщепления пластов угля. Изопахиты в общем имеют субмеридиональпую ориентировку, то есть, примерно параллельную Палеоуралу. Кроме установленных конседиментационных разрывных нарушений, выделенных на современной структурной карте, можно предполагать наличие и других, если строить по отдельным угольным пачкам или даже междупластьям детальные карты изопахит [42]. Выводы, сделанные В. И. Яцуком, хорошо согласуются с палеоструктурной картой рассматриваемого стратиграфического интервала в северной ее части. Линия расщепления здесь субпараллельна и весьма сближена с верхней границей склона (С). Изопахиты имеют отчетливо выраженное субмеридиональное простирание и линейность. Следовательно, соглашаясь с В. И. Яцуком и исходя из анализа палеоструктурной карты, можно рассматривать склон (С) как результат конседиментационного проявления разрывного нарушения. Действием этого нарушения обусловлено расщепление угольного пласта e\+U, а также относительно быстрое увеличение мощности рассматриваемого междупластья от 5 до 20 м. Высота склона здесь — 15 м. Угол его наклона в наиболее крутой части достигает Г, и указанное увеличение мощности междупластья происходит на расстоянии около 700 м. В средней части карты линия расщепления разворачивается в субширотном направлении и уходит за пределы рассматриваемой площади, где вновь приобретает субмеридиональную ориентировку. Таким образом, она имеет здесь коленообразный изгиб. В субширотной полосе, на уровне этого изгиба, заметно изменяется и простирание склона: с субмеридионального на юго-юго- восточное. Причем вблизи южной границы месторождения, в юго-восточной части карты, склон вновь приобретает и субмеридиональное простирание и четко выраженную линейность. Высота склона в этой его части увеличивается до 20 м, то есть мощность рассматриваемого стратиграфического интервала увеличивается от 5 до 25 м. Как смещение линии расщепления угольного пласта ei+f4 в западном направлении за границу месторождения, так и увеличение высоты склона, а следовательно, и амплитуды конседиментационного разрывного нарушения, могут быть обусловлены также конседиментационным проявлением разрывного нарушения, но уже другой более поздней генерации, характеризующейся субширотной ориентировкой. Это предположение весьма убедительно подтверждает совпадение коленообразного изгиба линии расщепления и излома в простирании склона с установленным разрывным нарушением послепермского возраста (К4). Если субмеридиональные разрывные нарушения можно объяснить влиянием Палеоурала, то субширотные логично связывать с влиянием поднятия Чернова. В. И. Яцук указывает на то, что изопахиты зоны расщепления пласта Роговского в северной части Косью-Роговской впадины как бы огибают поднятие Чернова, а также на уменьшение мощностей пачек в сторону поднятия Чернова. Из этого он делает вывод, что эта структура проявлялась как положительная форма уже в период образования угленосной толщи, видимо, охватывая более широкую зону [42].
Таким образом, можно утверждать, что послепермское нарушение К4 является унаследованным от более древнего нарушения, конседиментационного угленосной толще. Здесь и далее будем использовать для обозначения последних те же индексы, что и для более поздних, предположительно унаследовавших их. Как уже было отмечено выше, нарушение К4, проявляется, в частности, в изменении простирания основного склона с субширотного на юго-юго-восточное. Далее к югу его простирание изменяется вновь на субмеридиональное, и здесь есть основания предполагать еще одно субширотное нарушение (обозначим его условно К3).
Проявление конседиментационного нарушения субширотного простирания (обозначим его К7) можно предположить и на крайнем севере рассматриваемой площади. Здесь наблюдается заметное смещение склона в восточном направлении, особенно по линии его основания, которая меняет простирание на субширотное. И в этом случае можно полагать проявление субширотного нарушения более поздним. Таким образом, субмеридиональное разрывное нарушение разорвано на части субширотными (К7, IQ и Кз). Присвоим ему условно индекс М, а отдельным его частям с севера на юг соответственно Mi, М2иМ3 (рис. 3.1, б).
Особенности изменения качества углей
Для выявления этих особенностей посредством описанной выше компьютерной технологии построены карты изменчивости зольности горной массы и некоторых других параметров качества угольных пластов е2 и еь Анализ карт изопахит этих пластов позволил выявить блоковую структуру изменчивости их мощности, то есть, по сути, выделить по этому параметру естественные геологические блоки. В связи с этим, наряду с рассмотрением изменчивости параметров качества углей, по-видимому, не меньший интерес представляет и установление, по возможности, ее связи с этой блоковой структурой. Поэтому на приведенных ниже рисунках, иллюстрирующих изменчивость качества углей, соответствующие карты сопровождаются картами изменчивости мощности. На карте изменчивости зольности (Ad) пласта е2 (рис. 4.4, а) выявлена субширотная зональность, состоящая в наличии четырех участков, достаточно отчетливо различающихся по этому показателю (Із, Из, Шз и ІУз). В целом зольность пласта изменяется в интервале от 27 до 40%.
Участки оконтуриваются по изолинии зольности 35% и, таким образом, характеризуются зольностью менее 35% (Із, Шз) или более 35% (Из, 1Уз). Обращает на себя внимание определенная согласованность изменения зольности пласта с изменением его мощности. Прежде всего это проявляется в четком совпадении участков минимальной мощности IVM (рис. 4.4, б) и максимальной зольности Из. Последний характеризуется диапазоном изменения зольности 31 - 40%. При этом на всей остальной обширной площади распространения угольного пласта et на Сейдинском месторождении значения зольности, превышающие 35 % отсутствуют. Исключение составляет лишь участок IV3, увязывающийся с зоной выклинивания пласта ег (ІХм). О четкой коррелируемости изменения зольности и мощности рассматриваемого пласта можно говорить и применительно к участкам Шз зольности менее 35% и VIM мощности более 7 м. Как уже было отмечено, в пределах последнего мощность характеризуется не только максимальными значениями, но и минимальной их изменчивостью. Это относится и к зольности (Шз). На карте изменчивости зольности угольного пласта Єї (рис. 4.5, а) субширотная зональность проявилась еще более отчетливо. По диапазонам изменения зольности на ней имеет место разделение на северную (Із) и южную части (Из), граница между которыми проведена по изолинии зольности 40% и четко увязывается с участком IVM изменения мощности пласта е\. Северная часть характеризуется диапазоном изменения зольности 30 - 44%. Причем, значения зольности 30 - 35% здесь практически отсутствуют. Преобладающими являются значения в интервале 40 - 44%, на которые приходится около 75%) всей северной площади пласта. Южная часть (Из) характеризуется значениями зольности в диапазоне 23 — 40%.
Преобладают значения 30 -35%, составляющие около 60% рассматриваемой площади. Таким образом, северная и южная части различаются как по уровню зольности, так и по характеру ее изменения. Средневзвешенная (на площадь) зольность составляет для южной и северной частей 34% и 41% соответственно. Для угольного пласта Єї в целом эта величина составляет около 37%) и отличается практически в равной мере от обоих значений, что является, на наш взгляд, еще одной хорошей иллюстрацией существенного различия между этими частями. На рисунках 4.6 и 4.7 приведены карты других параметров качества угольных пластов ег и ер В связи с тем, что они характеризуются существенно более высокой изменчивостью по сравнению с зольностью, для построения каждой из карт опытным путем, с использованием возможностей компьютерной технологии, была выявлена изолиния, наиболее четко отражающая основные особенности его изменения. На карте изменчивости выхода летучих компонентов для угольного пласта Є2 отражено распределение площадей, ограниченных изолинией 37%. Обращает на себя внимание субширотная зональность, выражающаяся в выделении пяти участков: I, II, III, IV и V. Наиболее отчетливо выделяется площадь III, характеризующаяся явным преобладанием значений параметра, превышающих 37%, большая часть которых и сосредоточена на этом участке. Южная его граница естественным образом совпадает с изолинией 37%, имеющей здесь четко выраженную субширотную ориентировку, а северная - проведена по также субширотному отрезку изолинии 37% и далее условно продолжена в том же направлении. С учетом «мозаичного» характера распределения рассматриваемого параметра в пределах участка II это вполне обоснованно. Несколько менее четко выражен участок IV значений параметра менее 37%. Как северная, так и южная его границы проводятся достаточно уверенно и имеют отчетливую субширотную ориентировку. Таким образом, характер изменчивости выхода летучих компонентов для пласта е2 имеет черты сходства с изменчивостью мощности этого пласта (рис. 4.6, а, г). Для изменчивости суммы отощающих компонентов в органическоймассе угля (ок) пласта е2 характерным оказалось значение 23% (рис. 4.6, б).
Разделение площади по этому значению выявляет субширотную зональность, проявляющуюся в том, что в северной половине площади имеет место единый контур со значениями более 23%. В южной части присутствуют элементы субмеридиональной зональности с тенденцией увеличения значений в западном направлении. На карте распределения сернистости (Sdt) пласта е2 определяющей принята изолиния 1%. Таким образом, карта отражает соотношение малосернистых и среднесернистых углей и позволяет констатировать, что среднесернистые угли распространены преимущественно в южной части площади пласта. Здесь также прослеживаются элементы субширотной зональности. На карте изменчивости выхода летучих компонентов (Vda) пласта Єї показано распределение площадей, ограниченных изолинией 38% этого показателя (рис. 4.7, а). Можно констатировать, что в южной части площади преобладают значения более 38%, а в северной ее части отчетливо проявлена тенденция к уменьшению значений этого показателя. На карте изменчивости суммы отощающих компонентов в органической массе угля (ок) пласта ej отражено разделение по значению этого показателя 25%, что позволило выявить отчетливо выраженную субмеридиональную зональность. В восточном направлении сумма отощающих компонентов в органической массе угля закономерно увеличивается. На карте изменчивости толщины пластического слоя (у) для пласта Єї выделено три градации: до 6 мм, 6-8 мм и 8 мм. Изменение этого показателя имеет несомненные черты сходства с изменением мощности, а также выхода летучих компонентов и позволяет сделать вывод о наличии субширотной зональности с отчетливой тенденцией к увеличению значений в южном направлении.
