Геометризация трещиноватости массива горных пород.

Виды трещин и их классификация

Трещины— разрывные нарушения в горных породах, по которым не происходило видимых смещений..

Трещины возникают вместе с горной породой, существуют и изменяются в ней на протяжении всей ее истории. В горных породах они составляют сложные пространственные сети. Строение сетей трещин определяет деформационные, прочностные, фильтрационные и другие свойства массивов горных пород и слоистых толщ, закономерности размещения и технологию разработки месторождений многих полезных ископаемых. Трещины могут быть заполнены водой, газами, минеральными и органическими веществами. Трещины разнообразны геометрически, по морфологии и генезису.

По характеру проявления различают трещины:

1) Открытые трещины с хорошо видимой полостью

2) Закрытые трещины полость по разрыву неразличима

3) Скрытые – полость заполнена каким-то материалом полость можно обнаружить только при специальном изучении.

Методы наблюдения трещиноватостей:

Прямые – 1) натурные наблюдения – изучение керна и натурные наблюдения в горных выработках 2) Геофизические методы: микросейсмические методы, акустический метод, микромагнитометрические, электрометрические, радиоволновой метод

Гидрогеологические методы: проницаемость горных пород, по скорости бурения, по прочности массива горных пород.

Для полной оценки трещиноватости используются показатели:

1) Основанные по прямым методам наблюдения: а) интенсивность трещиноватости – число трещин на отрезке или на участке б) удельная трещиноватость – число трещин на отрезок в 1м в) средний размер структурного блока – это среднее расстояние между трещинами, образующими формы отдельности.

2) Основанные на косвенных методах: а) акустический показатель трещиноватости б) коэффициент структурной ослабленности

Различают геометрическую (рис. 9.1), генетическую (рис. 9.2) и морфологическую (рис. 9.3) классификации трещин. В первую заложено пространственное положение и размер трещин, во вторую — происхождение, в третью — форма и строение трещин

Геометрические показатели трещиноватости:

1) Ориентировка трещин: азимут и угол падения плоскости трещин и азимут простирания

2) Раскрытие или ширина трещины

3) Протяжённость

4) Частота трещин – расстояние по нормали между соседними трещинами.

По способу образования трещины делят на трещины скалывания, возникающие под действием максимальных касательных напряжений, и трещины отрыва, образующиеся перпендикулярно к направлению максимального растягивающего напряжения.

Для трещины скалывания характерна прямолинейность, ровность, притертость поверхностей, большая протяженность и со-путствие оперяющих трещин, наличие тектонической глинки и брекчии. В природе они занимают господствующее положение и распространяются на большие глубины.

Для трещины отрыва характерна криволинейность, неровность поверхности, они быстро выклиниваются по простиранию и падению, заполнены обломками вмещающих пород. Развиты на поверхности земли, и с глубиной исчезают.

По технологическому фактору трещины разделяются на продольные (разность углов простираний трещины и плоскости обнажения или откоса не более 20°); диагональные (разность углов простираний в пределах 21°—70°); поперечные (разность углов простираний больше 70°).

Трещины возникают из-за уменьшения объема горных пород при диагенезе осадков и при остывании изверженных пород. Эти трещины носят название эндогенных, или контракци-онных, первичных, трещин усыхания или трещин отдельности. В рудных месторождениях гидротермального типа они располагаются часто параллельно направлению движения рудообра-зующих растворов. В пластовых месторождениях такие трещины располагаются перпендикулярно к напластованию и образуют, как правило, две системы: основную, параллельную простиранию пластов, и торцевую, параллельную падению пластов (рис. 9.4). Основная трещиноватость эндогенного происхождения образуется в результате скалывания, торцевая — в результате отрыва. Основная трещиноватость имеет гладкие поверхности, торцевая — шероховатые. Так как трещины этого вида располагаются почти перпендикулярно к напластованию, их называют также прямоколющими. Образованию этого вида трещин способствовали также напряжения, возникавшие при волновом движении земной коры, и напряжения неравномерного прогибания фундамента осадочных отложений.

Частота и выраженность эндогенных трещин связаны с петрографическим составом горных пород. При одинаковой мощности слоя трещины располагаются чаще в породах менее прочных, хрупких.

В слоях одного и того же петрографического состава частота трещин увеличивается с уменьшением мощности слоя. При меньшей частоте нередко наблюдается большее зияние трещин.

В каменном угле основная трещиноватость выражается более отчетливо, чем торцевая. Местами трещиноватость по основной системе проявляется настолько интенсивно, что весь угольный пласт представляется состоящим из тонких пластинок.

Протяженность эндогенных трещин ограничивается, как правило, контактами литологических разностей. При постоянных элементах залегания напластования элементы залегания этих трещин хорошо выдерживаются. Эндогенные трещины вместе с плоскостями напластования образуют правильные отдельности параллелепипедальной формы. Вместе с изменением положения слоев в пространстве в результате тектонических процессов изменяются и элементы залегания эндогенных трещин. Отсюда, зная строение месторождения, можно заранее определить ориентировку этого вида трещин. Исключением являются замки складок, где нарушается параллельность трещин, и достоверность прогнозов может быть небольшой.

Трещины, появляющиеся в результате тектонических усилий на уже сформировавшуюся породу при образовании различных тектонических структур, называются экзогенными или тектоническими.

Тектонические трещины также образуются как трещины отрыва и скола. Трещины отрыва возникают только при наличии растягивающих напряжений. Трещины скола образуются под некоторым углом к направлению наибольших сжимающих усилий. По отношению к пласту такие трещины большей частью располагаются косо, поэтому получили также название кососе-кущих. Они образуют отдельности различных форм. Трещины тектонического происхождения могут накладываться на складчатость, если они сформировались по завершении складкообразования и могут быть сопряженными с отдельными геометрическими элементами складок, если они сформировались в процессе складкообразования. В последнем случае тектонические трещины образуют определенный угол с осевой плоскостью складки.

Экзогенные трещины обычно не связаны с напластованием, имеют хорошо выраженные поверхности, на которых обнаруживаются зеркала скольжения, следы притирания. По форме поверхность трещин бывает ребристой, изогнутой, волнистой, не всегда строго параллельной друг другу. Сцепление по ним невелико.

Экзогенные трещины не ограничиваются контактами лито-логических разностей, но проявляются в них различно. В пласте угля, например, они проявляются весьма отчетливо, тогда как в боковых породах обнаруживаются значительно труднее, что объясняется различными критическими скалывающими напряжениями угля и боковых пород. Элементы залегания в различных литологических разностях изменяются незначительно.

Экзогенные трещины оказывают наибольшее влияние на процессы сдвижения горных пород, распределения давления боковых пород и отбойку угля.

Трещины выветривания, или гипергенные, возникают в результате химического и физического выветривания горных пород и закладываются обычно по скрытой, но уже возникшей внутри массива трещиноватости. Проявляются они в основном на поверхности в зоне выветривания.

Трещины давления образуются под влиянием горного давления и взрывания при проведении горных выработок и выемке

полезного ископаемого, когда возникающие на участках напряжения горных пород превышают предел упругости. Такие трещины обычно являются трещинами отрыва. Поверхности их весьма неровны, извилисты. Распространяются они неравномерно ине образуют систем трещин.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 Следующая ⇒