Практична робота №1.

      Тема: Визначення елементів  залягання гірських порід. 

Мета  роботи. Освоїти методику визначення елементів залягання гірських порід у відповідних гірничо - геологічних умовах. 

Задачі  роботи. 1) Уяснити, з яких елементів залягання складені гірські породи; 2) Дати чітке визначення потужності, куту падіння, простяганню і падінню пластів та їх напрямкам; 3) Розрахувати елементи залягання гірських порід.

Після виконання практичної роботи студенти повинні 

• знати: основні  гірничо – геологічні умови залягання гірських порід;
• вміти: розрахувати елементи залягання гірських порід, та дати оцінку щодо можливості економічного та екологічного видобування корисних копалин.

 

                          Теоретичні  положення.

       До  елементів залягання гірських порід ( пластів, пластоподібних покладів ) відносяться потужність, кут падіння, простягання та падіння пластів.

       Потужність  пласта( істинна ) – відстань між підошвою та покрівлею пласта, що вимірюється за нормаллю ( m, рис.1.1). Окрім цього, існує потужність пласта горизонтальна (m_r) та вертикальна (m_b ).

       

         
 

       Кут падіння пласта – кут між площиною пласта та горизонтальною площиною ( , рис. 1.1). Між m, m_r, m_b та α існують слідуючи залежності:

            і    .    (1.1) 

       Простягання пласта – напрям лінії пересікання площини пласта з горизонтальною площиною, а сама лінія називається лінією простягання пласта ( АВ, рис.1.2).  

       Таким чином, різна горизонтальна лінія, що лежить на площині пласта, який має  нахил до горизонту, є лінією простягання.

       Лінія падіння – лінія, що лежить у площині пласта перпендикулярно лінії простягання.

       Падіння пласта - напрям,( азимут ) проекції лінії падіння пласта на горизонтальну площину ( стрілка 1-2, ріс.1.2).

       Лінія падіння пласта завжди направлена вниз за нахилом пласта, а протилежний напрям цієї лінії називається напрямом підняття. Напрям нахилу площини пласта, а отже, напрям лінії падіння пласта завжди відомий, і цього прийнято показувати стрілкою, яка направлена у ту чи іншу сторону від лінії простягання.

       Якщо  лінія простягання пласта пряма  чи майже пряма ( що має місце, коли площина пласта рівна чи майже рівна ) ( рис.1.2, АБ), тоді за напрям простягання пласта прийнято рахувати одно з двох, при якому, якщо стати обличчям за лінією простягання, падіння знаходиться з правої сторони. Кут падіння пласта у 90^˚, розповсюджений на значну площу родовища, при якому це правило не діє, у природі майже не зустрічається. Наприклад, якщо падіння пласта направлене вгору ( рис.1.2,а ), то у відповідності з правилом знаходимо, що лінія простягання буде направлена в сторону А, а якщо стрілка 1-2 ( рис.2,б ) направлена вниз, то лінія простягання у відповідності з цим правилом буде направлена в сторону Б.

       Викладене правило знаходження напряму  лінії простягання може бути сформульоване ще інакше: необхідно стати обличчям за напрямом лінії падіння пласта і тоді простягання буде направлено наліво.

       Встановивши таким чином напрям лінії простягання, знаходимо азимут А₁ ( кут, який відраховується від північного кінця магнітного меридіана за часовою стрілкою до того кінця лінії простягання, де стрілкою вказано його напрям ) ( рис.1.3, кут А₁ ). Таким же чином відраховуємо азимут А₂ напрямку лінії падіння пласта ( рис.1.3, кут А₂).

       

       Рис. 1.3 Схема до визначення азимутів: а  – простирання; б – падіння.

       Якщо  заданий азимут одного з напрямків ( простягання чи падіння ), то задачу знаходження та нанесення обох напрямків на папір звичайно вирішують графічно.

       Лінія простягання у більшості випадків є кривою різної форми. Якщо лінія  простягання має криву типу АБВГДЕ ( рис.1.4, а ), то вона буде мати декілька напрямів простягання. У таких випадках для знаходження цих напрямків криву поділяють на дільниці АБ, БВ, ВГ, ГД і ДЕ так, щоб кожну з них можна було вважати практично прямолінійною. Тоді кожна така дільниця буде мати свій напрямок падіння і свій напрямок простягання, що встановлюють лінійної побудови. На рис.1.4,а стрілками 1,2,3,4 та 5 показано напрямок лінії падіння пласта на кожній дільниці родовища, а стрілками 6,7,8,9 та 10 – простягання, що відповідають цим дільницям. Після цього для кожного напряму повинен бути визначений азимут.

       Отже, якщо змінюється напрям лінії падіння  пласта ( або напрям її проекції на горизонтальну  площину ), то змінюється і напрям лінії  простягання, і навпаки, тому що кут  між цими напрямками завжди 90^˚ і лежать вони в одній площині.

       Між поняттям падіння пласта ( як напрямком лінії падіння пласта на даній дільниці родовища ) та кутом падіння пласта у градусах ( як фізичним кутом між двома площинами ) ніякого зв`язку і залежності не існує. Дійсно, як бачимо з рис.1.4,а зміна напрямку лінії падіння не викличе зміни величини кута падіння і навпаки ( рис.1.4,б ), зміна кута падіння пласта не викличе зміни напряму лінії падіння ( чи напрямку її проекції на горизонтальну площину ).

       

       Рис. 1.4 Зміна напрямку простирання та падіння пласта за криволінійного простягання: α, α₁, α₂, α₃ - кути падіння; m – потужність пласта.

                        Контрольні  приклади

       Приклад1.1.

       Потужність  пласта m=1,5 м, кут падіння =10^˚. Необхідно визначити m_r і m_b.

       Розрахунок. Згідно формули (1.1) знаходимо:

       горизонтальну потужність

                  = 8,6 м;

        вертикальну потужність

                   _b=

      Приклад 1.2. За даними вертикальної свердловини, відомі приблизні значення: вертикальної потужності пласта m_b=1,2 м та куб падіння =30^º. Необхідно знайти потужність пласта m та m_r.

      Розрахунок. За формулами (1.1) знаходимо:

            потужність ( нормальну )

            m=1,2·Cos30°=1,03 м;

            горизонтальну потужність

            m_r=

      Приклад 1.3. Під час проведення квершлага були заміряні: горизонтальна потужність пласта  m_r=4,1 м та кут падіння =14°.

      Необхідно знайти потужність пласта m та m_b.

      Розрахунок. Користуючись формулами (1.1), визначимо:

            Потужність пласта

            m=4,1·Sin14°=1,0 м;

            вертикальну потужність

            m_b= .

      Приклад 1.4. Проекція напрямку лінії падіння пласта на горизонтальну площину наведена стрілкою 1 ( рис.1.5,а). Необхідно навести напрям лінії простягання пласта.

      

      Рис. 1.5

      Розрахунок. 1. Наведемо лінію АБ, яка є перпендикулярною до лінії стрілки 1, це і буде лінія простягання пласта.

      2. Користуючись наведеним вище  правилом, знайдемо, що простягання  пласта направлено в сторону  кінця Б лінії АБ ( рис.1.5,б ).

      Приклад 1.5. На рис.1.6,а наведені: крива лінія простягання пласта АБВ та стрілки 1 і 2 , які вказують напрям проекції лінії падіння на горизонтальну площину відповідно на дільницях АБ і БВ цієї кривої лінії. Необхідно показати на рисунку обґрунтовані напрямки простягання на окремих дільницях кривої АБВ.

      Рішення. 1. Поділимо лінію АБВ на дві дільниці АБ та БВ, вважаючи, що кожна з них, не дивлячись на хвилястий характер, простягаються прямолінійно ( рис.1.6,б ).

      2. Лінії НН` та КК` , наведені перпендикулярно напрямку стрілок 1 і 2, будуть лініями простягання дільниць відповідно АБ та БВ. За відомим правилом визначаємо напрям простягання на лініях НН` та КК` ( рис.1.6,б ).

        Приклад 1.6. Азимут проекції лінії падіння пласта на горизонтальну площину А₂=200º. Необхідно знайти напрямок і азимут А₁ простягання пласта графічним способом.

      Рішення. 1.Наносячи на папір умовну лінію магнітного мередіана          ( С-Ю ), відраховуємо за допомогою транспортира відповідний азимут падіння А₂=200º, після цього під цим азимутом проведемо проекцію лінії падіння пласта на горизонтальну площину ( стрілка 1, рис.1.7 ).

      2. Провівши перпендикуляр до проекції  лінії падіння, знаходимо лінію  простягання пласта, а потім, визначаючи за відомим правилом напрям простягання, відмічаємо його стрілкою 2 ( див.рис.1.7 ). 

      

 

      Завдання  для самостійної  роботи.

Необхідно уважно ознайомитись із змістом практичної роботи, контрольними запитаннями та рекомендованою літературою. Чітко  уяснити сутність елементів залягання гірських порід і методики їх розрахунку.

У звіті  в розділі “Опис специфіки  елементів залягання гірських порід” слід відобразити визначення потужності та кута падіння пласта і залежність між цими елементами, а також описати елементи падіння, простягання і правило знаходження напряму лінії простягання та визначення азимуту цих напрямків.

Розрахувати елементи залягання гірських порід. Скласти звіт.

                   Контрольні  запитання.

1. Яка потужність пласта – горизонтальна, вертикальна чи нормальна вважається основною, а які є похідними і підлягають розрахуванню?
2. 2. Дайте визначення кута падіння пласта.
3. 3. В чому різниця між падінням пласта і лінією падіння?
4. Що таке простягання і лінія простягання пласта?
5. Дайте визначення правилу, за яким знаходять напрямок лінії простягання.
6. Викладіть сутність терміну “азимут” напрямку.
7. Як змінюється напрям простягання та падіння пласта при наявності криволінійного простягання?

 

                       Звіт  про роботу. 

       У звіті відображають слідуючи питання:

1. Мета роботи.
2. Анотація задач.
3. Опис формул.
4. Розрахунок елементів залягання гірських порід.
5. Опис специфіки елементів залягання гірських порід.
6. Висновки.

 

                 Вихідні показники.

Варіанти  вихідних даних наведені в табл.. 1.1.

Недостаючі  вихідні показники  прийняті з контрольних  прикладів, або самостійно.

                                                      Таблиця 1.1

Варіанти завдань  з розрахунку елементів залягання гірських порід