Оценка достоверности изучения дизъюнктивной нарушенности угольных пластов

Одним из существенных факторов, осложняющих условия эксплуатации угольных месторождений, является дизъюнктивная нарушенность пластов, интенсивность которой обычно оценивается с помощью коэффициента нарушенности А. С. Забродина [18]:


где ∑l — суммарная протяженность нарушений, м;
S — площадь анализируемого участка, га.

По исследованиям ВНИМИ, рост значений коэффициента Кд приводит к ухудшению технико-экономических показателей работы шахт (табл. 2.18).


Для удобства пользования данными таблицы 2.18 на рис. 2.59 представлена их графическая интерпретация.

Серым цветом на рисунке показаны установленные ВНИМИ возможные изменения значений показателей, связанные, по-видимому, с различным уровнем инженерной культуры и переменной ориентацией разрывных нарушений относительно линии очистного фронта для отдельных предприятий. Сплошными, пунктирными и штрих-пунктирными линиями на рисунке выделены соответственно оптимистические, пессимистические и средние оценки влияния степени нарушенности на значения показателей.


Например (см. рис. 2.59,а), при отработке участка, характеризующегося интенсивностью нарушенности 150 м/га, можно ожидать, что за счет ее влияния производительность труда рабочего уменьшится в 1,2—1,6 раза (диапазон «оптимистическая — пессимистическая оценки»).

Оптимистические и пессимистические оценки могут определяться как графически, так и аналитически по аппроксимирующим зависимостям:


К сожалению, на стадии геологоразведочных работ коэффициент К_Д определяется с существенной систематической погрешностью, т. к. в их процессе выявляется лишь часть дизъюнктивных нарушений. Хотя обычно считается, что он занижается в 3,2 раза, понятно, что величина этого занижения непостоянна и должна зависеть для каждого конкретного объекта от плотности разведочной сети.

Для проверки данного обстоятельства были собраны (совместно с Т. Б. Роговой) и проанализированы материалы горных и геологоразведочных работ по нескольким пластам Анжерского, Кемеровского, Беловского и Ленинского геолого-промышленных районов Кузбасса, характеризующимся значениями К_Д от 0 до 150 м/га. В результате статистической обработки установлено наличие тесной корреляционной связи (рис. 2.60) между отношением D коэффициентов нарушенности по данным горных (К_Д^горн) и разведочных работ (К_Д^разв):



и удельным значением ламбда-критерия


где S — площадь оценочного блока, сотни тысяч м².

Естественно, что применение зависимости, равно как и самих коэффициентов нарушенности, правомерно не для отдельных оценочных блоков, а для относительно крупных участков шахтных полей (площадью более 0,25 км²).

Используя указанную зависимость и результаты исследований ВНИМИ, можно уточнить ожидаемую нарушенности участка и технико-экономические последствия ее влияния. В зависимости от позиции инвестора расчеты могут выполняться, исходя из оптимистических, средних и, что наиболее вероятно пессимистических оценок.

Например, в результате разведки пласта по полю перспективной шахты «В-ная» (проектом которой предусматривалось достижение производительности труда рабочих 450 т) установлена интенсивность дизъюнктивной нарушенности 15 м/га.

Среднее значение ламбда-критериев по оценочным блокам составило всего 1,4 м при средней их площади в 33 тыс. м². Обработка данных выполняется в следующей последовательности:

1. По формуле 2.62 рассчитывается удельное значение ламбда-критерия: λ_уд = 1,4/0,33 = 4,2 м.

2. По корреляционной зависимости (см. рис. 2.59) устанавливаются отаошение D = 0,1+0,42·4,2 = 1,76 и ожидаемая фактическая нарушенности участка: 15·D = 15·1,76 = 26 м/га.


3. Определяется относительная производительность труда, соответствующая наблюдаемой нарушенности участка в 15 м/га (по формуле 2.53 — пессимистическая оценка для условия 0 ≤ К_Д ≤ 100 м/га): П_ро = 1 — 0,00634·15 + 0,000028·152 = 0,91 и на ее основе устанавливается абсолютная производительность труда, которая могла бы быть достигнута при полном отсутствии нарушенности: 450/0,91 = 495 т.

4. Вычисляются пессимистическая оценка величины ПРо для ожидаемой интенсивности нарушений 26 м/га: П_ро = 1 — 0,00634·26 + 0,000028·262 = 0,85 и ожидаемая абсолютная производительность: 495·0,85 = 420 т.

Следовательно, за счет неизвестных на момент проектирования разрывных нарушений производительность труда рабочих может снизиться с расчетных 450 т до 420 т.

Поэтому инвестор должен либо согласиться со снижением производительности труда по данному объекту (что, соответственно, приведет к изменению сроков возврата вложений), либо потребовать разработки нового проекта шахты, ориентированного уже на достижение производительности труда в 480 т (450·0,91/0,85).

На практике, хотя и редко, возникают ситуации, когда по данным геологоразведочных работ на оцениваемом участке полностью отсутствуют разрывные нарушения. Такая ситуация возникает, как правило, на объектах, пораженных незначительным количеством малоамплитудных нарушений. Поскольку пересчет наблюдаемой интенсивности нарушенности в ожидаемую в данном случае произвести невозможно, ее оценку рекомендуется выполнять с помощью метода количественно обоснованной аналогии.

Например, при рассмотрении вопроса о передаче части запасов пластов 4 и 5 закрываемой шахты «Западная» действующей шахте «Чертинская» возникла необходимость оценки дизъюнктивной нарушенности передаваемых участков пластов. Причем геологоразведочными работами, выполненными на полях обоих шахт, не было выявлено ни одного дизъюнктивного нарушения, тогда как горными работами были вскрыты разрывные нарушения малых амплитуд (рис. 2.61).

В связи с принадлежностью всех рассматриваемых пластов к единой крупной пликативной структуре (Чертинской брахисинклинали), можно предположить, что между интенсивностью развития дизъюнктивной тектоники и характеристикой сложности условий залегания пластов должна существовать статистическая зависимость. Для проверки данного предположения по пяти отработанным участкам пластов были собраны данные, приведенные в табл. 2.19.



Результаты статистического анализа материалов показывают, что в условиях рассматриваемых участков между значениями показателя нарушенности А. С. Забродина К_Д и удельными значениями ламбда-критериев существует тесная корреляционная зависимость (коэффициент корреляции — 0,92 — рис. 2.62) вида:


Вероятная, графически представленная на рис. 2.62, погрешность модели составляет ± 5 м/га.

Учитывая установленную зависимость 2.63 и удельные значения ламбда-критериев по передаваемым участкам пластов 4 и 5 (2,0 м/100 тыс. м²), следует ожидать, что интенсивность развития разрывных нарушений по ним составит от 13 (ожидаемая оценка) до 18 м/га (пессимистическая оценка — с учетом погрешности модели — 2.63).

При данной интенсивности развития нарушенности, за счет неизвестных в настоящее время разрывных нарушений пластов 4 и 5, расчетные технико-экономические показатели могут измениться:

• себестоимость угля может возрасти на 11 % (пессимистическая оценка);
• производительность труда может уменьшиться на 16 % (пессимистическая оценка).