1. 2(29)2020
  2. Структурно-кінематичні закономірності розвитку зсувних дислокацій та їх вплив на локалізацію газодинамічних явищ на прикладі Красноармійської монокліналі Донбасу

Структурно-кінематичні закономірності розвитку зсувних дислокацій та їх вплив на локалізацію газодинамічних явищ на прикладі Красноармійської монокліналі Донбасу

JGD.
2020;
Випуск 2(29)2020, Номер 2(29)
: 66-78
https://doi.org/10.23939/jgd2020.02.066
Надіслано: Вересень 01, 2020
Автори:
  1. К. А. Безручко
  2. Н. О. Д’яченко
1
Інститут геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова НАН України
2
Інститут геотехнічної механіки НАН України ім. М.С. Полякова

Мета. Метою роботи є реконструкція геодинамічного розвитку зсувної дислокаційної зони (зсувних полів напружень) Красноармійської монокліналі (КМ) Донбасу (Східна Україна) та виявлення законо­мірностей її впливу на виникнення газодинамічних явищ (ГДЯ) у вугільних відкладах. Методика. Для аналізу структурно-геологічної інформації застосовано методи цифрової геологічної картографії, гір­ничо-геометричного моделювання, геолого-структурного аналізу та структурно-геоморфологічного ре­конст­рую­вання. Використано комплекс методів статистичного оброблення даних про тектонічну пору­шеність – оцінювання частоти зустрічі азимутних орієнтувань методом роз-діаграм. Застосовано прийо­ми морфо­тектонічного аналізу вугільного пласта (математичний прийом виділення градієнтних струк­тур). Результати. Запропоновано тектонічну модель формування пул-апартів у режимі транстенсії на теренах КМ (на прикладі шахти “Добропільська”), що зумовлює прояви ГДЯ (зокрема “мокрі суфляри”) у вигляді малих улоговин просідання у зонах кулісного перекриття зсувів. Останні сформовані під дією зсувного поля тектонічних напружень (вісь укорочення простору (σ1) внаслідок горизонтального зсуву орієн­то­вана за азимутом 160–170° (340–350°), вісь подовження (σ3) – 70–80° (250–260°). Поєднання об­лямову­валь­них Y та T розривів в умовах транстенсії, швидше за все, забезпечує газопроникність та водо­проник­ність зони. Досліджено структурно-кінематичні закономірності формування та розвитку зсувних дисло­кацій КМ Донбасу. Наукова новизна. Вперше на основі розробленої цифрової моделі фактичної текто­нічної порушеності масиву гірських порід на прикладі групи гірничих відведень шахт КМ дослі­джено структурно-кінематичні закономірності формування та розвитку зсувних дислокацій Красно­армійського району Донбасу та їх вплив на формування зон ГДЯ. Вперше встановлено, що: а) субпара­лель­ні диз’юнк­тиви ПнС орієнтування (15–30°) незалежно від морфології слугують межами парале­ло­грамоподібних блоків, утворюючи або лускаті пакети, або пакети скидних уступів (залежно від мор­фо­логії розриву), обмежені за простяганням скидовими зміщувачами Пн-ПнС та ПдЗ падіння; в разі лускатих пакетів у орієнтуванні падіння зміщувачів домінує С-ПдС напрямок, розриви, що обмежують скидні уступи, характеризуються зустрічним ЗПн напрямком падіння; б) розриви ПдС орієнтування, морфологічно представлені зсуво-насуваами та з глибиною змінюють не тільки кут падіння з 35° до 85°, але й азимут простягання (з 20–25° до 50°), утворюючи в плані віялове оперення основного розриву; в) розриви різної морфології представлені не поодиноким зміщувачем, а серією порушень на всіх стратиграфічних горизонтах, які формують зону розривоутворення ‑ вертикальну “тектоносмугу”; г) у ПнС частині шахти “Піонер” виявлено дуплекс-стиснення (режим транспресії), виражений складчастою системою (F), ши­рина яких до 287 м, і фрагментами пологих Новоіверських насувів, що змінюють простягання; д) зона роз­ташованих ланцюгом дуплексів розтягу, що мають характерну ламано-сту­пін­часту конфігурацію на шахті “Добропільська”, до якої приурочені “мокрі суфляри”, розвивається завдяки локальному розтягу (транстенсії); е) параґенез деформацій на досліджуваній території відповідає зсув­ному полю тектонічних напруг із північ-північно-західним напрямком стиснення і схід-північно-східним ‑ розтягування, в якому по розривах відбуваються скидо-зсувні зміщення. Практична значущість. Встановлені закономірності впливу зсувної тектоніки на формування ГДЯ у вугільних пластах важливі не тільки уточненням меха­нізму тектоноґенезу та природи формування пул-апартів (кулісоподібних зон розтягу), але і можливістю використання додаткових прогностичних критеріїв пошуків скупчень віль­ного метану та його раптових проявів (ГДЯ) у вугільних пластах. Застосування на гірничовидобувних підприємствах цих законо­мір­ностей дасть змогу зменшити витрати на боротьбу з небезпечними проява­ми ГДЯ та надійно їх прогно­зувати.

Красноармійська монокліналь
транстенсія
пул-апарт
зсувна зона
газодинамічні явища ГДЯ
суфляри
параґенез
скидо-зсувні зміщення
кулісне перекриття
сколи Ріделя
  1. Анциферов А. В., Канин В. А., Голубев А. А., Галемский П. В. Данные о глубинных подтоках флюидов, формирующих современную газоносность пород Донбасса. Наукові праці УкрНДМІ НАНУ, 2014. № 14. С. 384-398.
  2. Богданов Ю. А., Черняков А. М. Вероятная причина газовых выбросов в шахтах Донбасса и возможные пути их изучения.А. Богданов. Доповiдi НАНУ, 2009. №12. С. 104-111.
  3. Большинский М. И., Лысиков Б. А. , Каплюхин А. А. Газодинамические явления в шахтах: монография. Севастополь: «Вебер», 2003. 284 с.
  4. Булат А. Ф., Дырда В. И., Привалов В. А., Панова Е. А., др. Фракталы в геомеханике: монография. К.: Наукова думка, 2007. 392 с.
  5. Дьяченко Н. А. Исследование процессов образования сдвиговой тектоники и ее влияния на локализацию зон гидро- и суфляроактивизации. Наукові праці УкрНДМІ НАНУ, 2014. №14. С. 269 – 286.
  6. Дьяченко Н. А., Безручко К. А. Роль сдвиговых дуплексов в структурном контроле «избирательности» газопроявлений в угольных месторождениях. Геологія горючих копалин: досягнення та перспективи (2.09-3.09.2015) : тези Міжнар. наук. конф. Інститут геологічних наук НАНУ. К.: ІГН НАНУ, 2015. С. 38-42.
  7. Евдощук Н. И., Вергельская Н. В., Кришталь А. Н. О роли горногеологических условий и физико-химических факторов при формировании газонасыщенности углепородных массивов Донецко-Макеевского углепромышленного района. Тектоніка і стратиграфія, 2013. Вип.40. С. 12-26.
  8. Забигайло В. Е., Широков А. З. и др.  Геологические факторы выбросоопасности пород Донбасса: монография, К.: Наук. думка, 1974. 270 с.
  9. Занкевич Б. А., Шафранская Н. В. Тектоническая позиция зоны газовых факелов северо-западной части Черного. Геология и полезные ископаемые Мирового океана, 2009. № 3. С. 35––54.
  10. Канин В. А., Тихолиз А. М., Голубев А. А., Пащенко А. В. Взрывоопасные компоненты рудничного газа. Уголь Украины, 2005. № 7. С. 28––30.
  11. Карлов А. И., Канин В. А., Мегель Ю. В. Нефтепроявления в Центральном районе Донбасса. Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 1980. № 5. С. 8––9.
  12. Новикова М. С., Привалов В. А., Пулл-апартовые бассейны. Механизм возникновения и распространение. Геолого-мінералогічний вісник, 2008 № 2 (20). С. 56––59.
  13. Павлов И. О., Корчемагин, Е. В., Сухинина В. А. Поля напряжений и особенности разрывной ттектоники шахтных полей Красноармейского района Донбасса. Наукові праці УкрНДМІ НАНУ, 2009. .№ 5 (частина II). С. 181-188.
  14. Привалов В. А. Вращение блоков и сценарий тектонической эволюции Донецкого бассейна Геологія і геохімія горючих копалин, 1998. № 4. С. 142––158.
  15. Привалов В. А., Саксенхофер P. Ф., Жикаляк Н. В. и др. Тепловые потоки в геологической истории Донбасса: результаты моделирования. Наукові праці ДонНТУ: серія гірн. ‑ геол., 2001. Вип. 32. С. 14 – 21.
  16. Привалов В. О., Заксенгофер Р. , Шпігель К., Панова О. та ін. Розвиток процесів вуглефікації у Донбасі як послідовність тектонічних і термальних подій. Праці Наукового товариства ім. Шевченка : Геол. Збірник (Львів), 2007. Т. XIX. С. 164––174.
  17. Привалов В. А., Саксенхофер P. Ф., Панова О. А., Дьяченко Н. А.  и др. Малоамплитудная тектоника поля шахты им. А. Ф. Засядько в связи локализацией газодинамических явлений. Наукові праці ДонНТУ: серія гірн. ‑ геол., 2011. № 192 (15). С. 177-185.
  18. Привалов В. О., Панова О. А., Саксенхофер P. Ф., Рейшенбахер Д.  и др. Розвиток систем кліважу і малоамплітудної тектоніки та їх вплив на викидонебезпечність вугільних пластів у межах гірничого відведення шахти ім. О. Ф. Засядька Наукові праці УкрНДМІ НАН України, 2012. № 11. С. 153-175.
  19. Приходченко В. Ф., Приходченко С. Ю. Тектонический контроль суфляров метана. Геотехнічна механіка: Між від. зб. наук. праць. Ін-т Геотехнічної механіки НАНУ, 2010. вип. 88. С. 54––59.
  20. Руднев Е. Н. К вопросу борьбы с метаном на угольных шахтах Украины. Уголь Украины, 2009. №1. С. 40-46.
  21. Bezruchko K., Diachenko N., Urazka M. Influence of the western donbass share dislocation zone on the formation of gas accumulations in coal-bearing sediments. Geodynamics, 2018. No 1 (24). P. 27–39.
  22. Diachenko N., Diachenko A. Pop-up structures of Petrodonetska anticline and adjacent territories. https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/abs/2019/35/e3sconf_rmget18_00017/e3sconf_rmget18_00017.html
  23. Katza Y., Weinbergerb R, Aydinc A. Geometry and kinematic evolution of Riedel shear structures, Capitol Reef National Park, Utah. Journal of Structural Geology, 2004. Vol. 26. № 3. P. 491–501.
  24. Privalov V. A., Sachsenhofer R. F., Panova E. A., Antsiferov V. A. Tectonic factors affecting coal bed methane distribution in the Donets basin. Наукові праці УкрНДМІ НАНУ, 2011. № 9 (Ч. 2). С. 469-479.
  25. Prykhodchenko V. F., Khomenko N. V., Zhykalyak M. V., Prykhodchenko D.V., Tokar L.O. Influence of local orogeny and reservoir characteristics of enclosing rocks on the location of gas traps within the coal bearing deposit. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2019 № 5. Р. 11-16.
  26. Riedel W. Zur Mechanik Geologischer Brucherscheinungen. Zentral-blatt fur Mineralogie, Geologie und Paleontologie, B, 1929. Р. 354––368.
  27. Sylvester A. G. Strike-slip faults Bulletin Geological Society of America, 1988. Vol. 100. P. 1666-1703.
  28. Tchalenko J. S. Similarities between shear-zones of different magnitudes. Bulletin Geological Society of America, 1970. Vol 81.Р. 1625–1640.