Элементы залегания пластов и их определение

Дирекционным углом линии простирания a называется горизонтальный угол, отсчитываемый по ходу часовой стрелки от северной части осевого меридиана до положительного направления линии простирания.

Углом падения залежи δ называется вертикальный угол, образованный линией падения с горизонтальной плоскостью (может изменяться от 0 до 90^о).

Определение элементов залегания пласта может производиться непосредственно на обнажениях поверхности залежи с помощью горного компаса (рис. 5.4) и в подземных горных выработках, где имеется не поверхность обнажения, а линии пересечения этой поверхности со стенками выработок.

Для измерения углов простирания и падения залежи в квершлаге (рис. 5.5, а) и в штреке (рис. 5.5, б) поступают следующим образом.

На висячем (или лежачем) боку залежи горизонтально натягивают шнур между точками А и В. Горизонтальность шнура АВ проверяют подвесным полукругом. Подвесив на шнур АВ буссоль так, чтобы нулевое деление буссоли было обращено в сторону направления простирания (на рис. 5.5 к точке В), по северному концу магнитной стрелки берут отсчет, который и представляет собой магнитный азимут простирания залежи. Затем от точки В (или другой точки на линии АВ) натягивают второй шнур ВС перпендикулярно к АВ по падению поверхности залежи и при помощи подвесного полукруга измеряют угол падения δ.

Рисунок 5.4 – Схема определения элементов залегания пласта горным компасом: а, б – при крутом падении; в, г – при пологом падении.

Рисунок 5.5 – Определение элементов залегания пласта по обнажениям на стенках выработок.

Наиболее часто применяемые косвенные методы определения элементов залегания пласта – по зарисовкам обнажений и по пространственным координатам трех точек пласта.

Определение углов простирания и падения по зарисовкам обнажений на стенках вертикальных выработок. На рисунке 5.6 показаны план вертикальной выработки прямоугольного сечения АВСD и развертка двух ее стенок АВ и ВС с зарисовками обнажений горных пород и залежи полезного ископаемого.

Рисунок 5.6 – Определение элементов залегания пласта по зарисовкам стенок вертикальной выработки: а — план; б — развертка стенок АВ и ВС.

На плане нанесено направление оси х; следовательно, стороны стенок сориентированы. Для построения углов α и δ висячей поверхности залежи на развертке проводят горизонтальную линию КL и находят точки m и n ее пересечения с поверхностью висячего бока залежи на стенках АВ и ВС.

Для перенесения точек m и n на план по развертке измеряют длины отрезков bm и bn, откладывают их от точки В плана соответственно по направлениям ВА и ВС и получают точки m’ и n’. Точки m и n находятся на поверхности висячего бока и имеют одинаковые отметки. Кроме того, по развертке видно, что падение залежи направлено от точки В в сторону точек А и С. Следовательно, m’n’ является направлением линии простирания, а угол α представляет собой искомый дирекционный угол простирания поверхности залежи.

Для определения угла падения из точки В плана опускают перпендикуляр BЕ на линию простирания, т. е. находят направление падения. Из точки Е по линии простирания откладывают отрезок Ее, равный отрезку bb’ на развертке. Соединив точку е с точкой В, получим искомый угол падения δ поверхности висячего бока залежи на данном участке.

Определение углов простирания и падения по пространственным координатам трех точек поверхности залежи, не лежащих на одной прямой. Этот способ применяется, когда необходимо определять углы простирания и падения залежи на сравнительно большом участке ее поверхности, ограниченном тремя точками наблюдений. При решении этой задачи поверхность залежи в пределах треугольника, образованного этими точками, принимается за плоскость.

Наиболее практичным является графический способ решения данной задачи. Пусть, например, известны координаты х, y трех разведанных точек A, В и С на поверхности залежи, отметки которых соответственно равны 295, 266 и 340 м (рис. 5.7).

Рисунок 5.7 - Определение углов простирания и падения данного участка поверхности залежи по трем разведочным точкам

Сначала по координатам х, y эти точки наносят на план, возле которых подписывают их высотные отметки. Соединив точки A, В и С, получим треугольник. На линии ВС интерполированием находят точку D с отметкой, равной отметке точки А (т. е. 295 м). Прямая АD будет представлять собой линию простирания. В связи с тем, что падение поверхности залежи направлено от точки С к горизонтали АD,то положительное направление простирантя направлено к точке А, а угол α, измеряемый графически на плане, — дирекционный угол простирания поверхности залежи на данном участке.

Для графического построения угла падения δ в масштабе плана строят профиль по линии падения. Для этого от точки С с отметкой 340 м проводят перпендикуляр к линии простирания и получают линию падения. На этом перпендикуляре отмечают точку d. От точки d по направлению простирания откладывают превышение горизонтали АD над точкой С в масштабе чертежа (на чертеже h_cd = 340-295 = 45 м) и получают точку е. Угол δ, показанный на чертеже, представляет собой искомый угол падения поверхности залежи на данном участке, который также измеряется графически.

Гипсометрические планы висячего и лежачего бока залежи

Поверхность залежи можно изобразить при помощи линий, представляющих собой геометрическое место точек с одинаковыми высотами. Эти линии называются изогипсами, а графики - гипсометрическими планами. они дают наглядное представление о форме поверхности залежи и её нарушениях.

В общем случае отметки точек поверхности залежи являются функцией от их плановых координат:

Z_ПЛ = f (X, Y)

В зависимости от имеющихся данных и характера залегания ПИ применяются различные способы построения гипсопланов или их комбинации.

способ многогранника (по координатам точек встречи скважин с пластом).

На чертеж наносят точки встречи разведочных выработок с пластом по координатам X, Y, возле них выписывают отметки исоединяют ближайшие точки между собой (по направлению падения).

По сторонам полученных фигур путем интерполяции находят точки, отметки которых кратны выбранной высоте сечения h. одноименные точки соединяют ломаными и устанавливают общий характер поверхности. Затем ломаные сглаживают и окончательно вычерчивают изогипсы поверхности залежи в виде плавных кривых.

Способ разрезов.

На вертикальные разрезы наносят вертикальную сетку с интервалом, равным высоте сечения изогипс h. Точки пересечения линий сетки с изображаемой поверхностью сносят на одну из линий сетки и переносят на план по соответствующим линиям разрезов. Соединив точки с одинаковыми высотными отметками плавными кривыми линиями, получают изогипсы поверхности залежи.

Рисунок 5.8. Построение гипсоплана способом вертикальных разрезов: а – разрез; б – план.

Гипсометрические планы используются:

1) для проектирования более детальной разведки;

2) для определения элементов залегания пласта в произвольной точке
(α, δ). tg δ= ;

3) для проектирования горных выработок;

4) для решения различных горно-геометрических задач (определение наклонного расстояния между двумя точками пласта);

5) для подсчета запасов полезных ископаемых;

6) для решения вопросов подработки различных объектов и сооружений земной поверхности;

7) для составления текущих и перспективных планов горных работ.

На гипсометрический план наносят: 1) все горные выработки и скважины, встретившие залежь или пройденные по ней; 2) выработанные площади; 3) линии вертикальных разрезов; 4) линии выхода залежи на поверхность или под наносы; 5) линии тектонических нарушений;
6) контуры участков рабочей и нерабочей мощности залежи;
7) технические границы шахты; 8) границы блоков подсчета запасов.