Источник:
  журнал "Уголь Украины", №1, 2004

Тектонической нарушенностыю в той или иной степени затронуты все шахтные поля и отрабатываемые угольные пласты района. При этом основные проблемы связаны с практически не выявляемыми геологоразведочными работами мелкоамплитудными разрывами. Эта группа нарушений наиболее многочисленная (от 80 до 95% общего количества разрывов). Именно ими вызвано большинство случаев остановки, перенарезки лав или уменьшения скорости их подвигания.

Мелкоамплитудные разрывы в пределах отработанного пространства не рассеяны равномерно и беспорядочно по всей площади, а концентрируются в пределах локальных объемов, формируя протяженные зоны. На наличие этих своеобразных структур в До нецко-Макеевском районе в свое время указывал В. С. Попов [1], отмечая, что основная масса (от 70 до 100%) мелкоамплитудных разрывов сконцентрирована в узких тектонополосах, которые располагаются в виде одной-двух систем параллельных полос.

Мелкоамплитудные разрывы в пределах отработанного пространства не рассеяны равномерно и беспорядочно по всей площади, а концентрируются в пределах локальных объемов, формируя протяженные зоны. На наличие этих своеобразных структур в До нецко-Макеевском районе в свое время указывал В. С. Попов [1], отмечая, что основная масса (от 70 до 100%) мелкоамплитудных разрывов сконцентрирована в узких тектонополосах, которые располагаются в виде одной-двух систем параллельных полос.

Тектонополосы часто бывают сквозными, т. е. прослеживаются в соседних пластах и охватывают значительные блоки горного массива. Несмотря на выше-отмеченное, В. С. Попов рассматривает мелкоамплитудную тектонику как особую категорию разрывов, противопоставляя их крупным надвигам района. Он считает оба класса разрывов принципиально различными структурами: крупные разрывы обязаны своим происхождением региональным напряжениям, а мелкоамплитудная тектоника - следствие специфических внутрипластовых напряжений, которые концентрируются в самих угольных пластах.

С подобными противопоставлениями трудно согласиться. В генетическом плане региональные надвиги и мелкоамплитудная тектоника тектонополос являются сколами, т. е. образованы в местах, где касательные напряжения хтах тектонического поля превышает прочность пород на сжатие. Поэтому материал угольных пластов не способен формировать напряжения, достаточные для образования дислокаций типа тектонополос. Значительная протяженность тектонополос по падению и простиранию делает их соизмеримыми со сред-неамплитудными разрывами и даже региональными надвигами. Единственное существенное отличие - амплитуда видимого смещения пластов (измеряется, как правило, в вертикальной плоскости). Необходимо отметить, что истинная кинематика мелкоамплитудных разрывов практически не изучалась.

При выполнении замеров в горных выработках шахт Донецко-Макеевского района авторами было установлено, что тектонические разрывы со смещениями чисто по линии падения встречаются крайне редко и наиболее характерны для пологих надвигов. Этим разрывам присуще преобладание косой ориентировки штрихов скольжения, а для крутопадающих взбросов и сбросов штрихи ориентированы по простиранию сместителя или слабонаклонны, когда углы падения составляют 5-10°, т. е. основная подвижка по таким разрывам происходит по простиранию, по своей кинематике они являются сдвигами. Видимая амплитуда смещения маркеров в крыльях подобных нарушений значительно уступает реальной. В качестве примера рассмотрим истинные амплитуды смешения для некоторых из замеренных нами разрывов этого класса. Расчеты выполнялись по приведенной в Инструкции [2] формуле R = N/cos а,где R - полная (истинная) амплитуда смещения; N- нормальная (стратиграфическая) амплитуда; а - угол между направлением перемещения по смести- телю (штрихами скольжения) и нормалью к пласту.

В таблице приведен расчет полной амплитуды смещения по некоторым мелкоамплитудным разрывам. Сдвиговые структуры и связанные с ними дислокации наблюдались и изучались в горных выработках шахт "Заперевальная № 2", "Глубокая", № 6 "Капитальная" (ш/у им. газ. "Правда"), им. Ленина, "Калиновская-Восточная", № 13-бис, "Кировская-Западная", "Чайкино" и № 21. По разобщению пластов в крыльях и ориентировке штрихов на стенках сместителей установлены как правые, так и левые сдвиги. Их ориентировка выдержана для всего района. Правые сдвиги характеризуются субширотным простиранием (азимут 270-300°), левые - субмеридиональным (азимут 320-360°). Морфология сдвигов и сдвиговых зон довольно хорошо изучена по результатам моделирования и натурных наблюдений и подробно описана в литературе [3,4]. Сдвигам присущи специфические черты, что позво- _ ляет однозначно идентифицировать их и выделить среди других нарушений. ~ Прежде всего сдвиговые зоны при срав- -нительно небольших вертикальных ам- г плитудах смещения обладают значительной протяженностью по простиранию и крутым, часто вертикальным падением сместителей при выдержанном простирании оси зоны. Другая, наиболее характерная черта этих зон,- кулисооб- . разное строение, когда отдельные их фрагменты (разрывы) закономерно смещены относительно обобщающей осевой линии. Сдвиги имеют и свой набор деформационных элементов - структурный парагенезис. В структурный парагенезис сдвиговых зон входит, как правило, сопряженная пара сдвигов: антитетические R -ориентированные почти перпендикулярно к оси зоны со смещением в крыльях, противоположным смещению по основной зоне, и синтетические Л-субпараллельные простиранию зоны с тем же смещением, что и по основному разрыву, отрывы Т и пликативные дислокации (брахискладки), рис. 1.

По набору характерных структурно-морфологических признаков и восстановленным тектонофизическим параметрам сдвиговые зоны и проявления сдвиговой тектоники помимо перечисленных шахт, где они наблюдались непосредственно, установлены для полей шахт "Ясиновская-Глубокая", № 19 и 20 (ш/у "Советское"), "Пролетарская- Крутая", им. Батова. "Холодная балка". "Моспинская", № 6 и № 9 "Капитальная", а также № 12 "Наклонная" (ш/у "Красная Звезда"), "Мушкетовская", "Заперевальная" № 1, им. Калинина, им. Горького, им. Скочинского, им. Абакумова, "Кировская", "Лидиевка", "Петровская". Шахты расположены в различных структурно-тектонических блоках и отрабатывают пласты основных угленосных свит. Так что сдвиги не есть чем-то случайным или очень редким явлением среди разрывной тектоники района.

Наблюдения в горных выработках показали, что отдельные сдвиги - это, как правило, крутопадающие (60-80°) трещины с гладкими притертыми (часто до зеркального блеска) стенками. Характерны штрихи, часто подчеркнутые порошкообразным кальцитом, диккитом или другим глинистым минералом, между стенками содержится перетертый глинистый и углистый материалы. Породы в крыльях интенсивно дислоцированы, рассланцованы, перемяты, собраны в мел-кие Складочки. По простиранию и падению плоскость смес-тителя может искривляться, приобретая пропеллерообраз-ную форму.

Сдвиги редко встречаются в виде отдельных сместите-лей, чаще они образуют зоны скалывания или сдвиговые. Более простое строение имеют зоны правого сдвига. Они построены продольными L- либо синтетическими Я-скола-ми. Отдельные разрывы составляют с осью зоны угол 15- 20°, образуя в плане правый ряд кулис (рис. 2). Значительно реже встречаются Р- и Л'-сколы. Разнообразнее набор структурно-деформационных элементов зон левых сдвигов.

Детальная документация, выполненная геологической службой шахты "Заперевальная" № 2, дает наглядное представление о строении сдвиговой зоны, например в пласте /h10 (рис. 2).

В целом зона - субмеридионального простирания (азимут 345-350°) прослеживается выработками по диагонали через все шахтное поле на протяжении 4 км. Отдельные составляющие ее разрывы имеют максимальную протяженность (200-250 м) и формируют в плане эшелонированный ряд, каждая кулиса которого включает два - четыре параллельных разрыва разной протяженности и амплитуды. Разрывы расположены в плане продольно или диаго- нально к оси зоны, образуя с ней углы от 0 до 50-60°. В первом случае нарушения можно классифицировать как L-сколы. Синтетические Я-ско-лы наиболее многочисленны и формируют в плане левый кулисообраз-ный ряд разрывов, образующий с осью зоны угол 10-15°. Морфологически это крутопадающие сбросы и взбросы с максимальными амплитудами 1-2 м. Во всех случаях при-поднятр западное крыло разрывов.

Отдельные участки зоны сформированы антитетическими ^'-сколами. Это серии сближенных безамплитудных (реже с амплитудой 0,1-0,2 м) трещин и зеркал скольжения, не распространяющихся за пределы зоны. Их протяженность не превышает 20- 50 м. Простирание трещин северозападное субширотное, с осью зоны они образуют угол 50-60°. Другие примеры морфологии сдвиговых зон приведены на рис. 1 и 2. Помимо разрывов, формирующих сами сдвиговые зоны, в их крыльях установлены тектонические дислокации, генетически явно связанные со сдвигами. Наглядным примером подобных дислокаций могут служить структуры, развитые в восточной части поля шахты им. Батова. Здесь при отработке пластов !] и кг встречена практически вертикальная субмеридиональная зона левого сдвига. В ее западном крыле вскрыта серия мелкоамлитудных надвигов субширотной северо-восточной ориентировки. При сопоставлении планов горных выработок по пластам /,, к% и кь отмечено, что на ближайшем нижележащем пласте зона развития надвигов смещается несколько выше по восстанию. Каждый из надвигов является локальной структурой, затрагивающей один пласт, а в разрезеони группируются в крутопадающую зону тектонической на-рушенности, нормальную к напластованию и в плане почти перпендикулярную к плоскости сдвиговой зоны основного сместителя.

Более простые сочетания "сдвиг-надвиг" отмечаются в крыльях сдвиговых зон на шахтах ккКалиновская-Восточ-ная" (по пластам /,, к]*, А'"), им. Ленина (/4), № 13-бис (1Ь /8]), "Заперевальная" № 1 (7г8) и т. д.

Учитывая кинематику и пространственное положение разрывов приведенного структурного парагенезиса, можно утверждать, что надвиги - это вторичные структуры. Сформированные ими зоны возникли в секторах сжатия вследствие межслоевых подвижек при компенсации сдвиговых смещений блоков пород в крыльях основного разрыва. Произошла своеобразная инверсия продольных горизонтальных смещений в поперечные вертикальные по плоскостям мелкоамплитудных надвигов. На шахте № 6 "Капитальная" (ш/у им. газ. '"Правда") в аналогичной позиции компенсационных деформаций в крыльях зоны левого сдвига зафиксированы пологие мелкоамплитудные сбросы

Таким образом, результаты изучения мелкоамплитудной тектоники Донецко-Макеевского района позволяют утверждать, что большая часть тектонополос представляет собой в генетическом плане зоны скалывания, связанные с субгоризонтальными сдвиговыми подвижками. Мелкоамплитудные нарушения сконцен- трированы в сдвиговых зонах либо в связанных с ними зонах компенсационных дислокаций. Истинная амплитуда смещения по таким структурам может на порядок превосходить видимую (стратиграфическую), и по этому параметру они могут быть сопоставимы с ограничивающими шахтные поля надвигами. Сдвиговые зоны - производные региональных полей напряжений и деформаций, по своему генезису они аналогичны крупным надвигам района, что следует учитывать при геологоразведочных работах и подсчете запасов, при составлении горно-геологических прогнозов и ведении горных работ.

1. Попов В. С. Мелкоамплитудные разрывные нарушения в угольных пластах Донецко-Макеевского геолого-промышленного района Донбасса// Геологический журнал.- 1979.- № 6.

2. ГеологЫп роботи на вугледобувних шдприемствах Укра1-ни (1нструкщя, видання офщшне).- К.: Мшпаливенерго Ук-раши, 2001.

3. Борняков С. А. Моделирование сдвиговых зон на упруго-вязких материалах// Геология и геофизика.- 1980.- №11.

4. Стоянов С. С. Механизм формирования разрывных зон.- М.: Недра, 1977.