книги / Сдвижение горных пород на рудных месторождениях
..pdf
|
У глы по Временным правилам |
|
|
Рекомендуемые углы |
град |
|||||||||||
|
|
до глубины |
350 ж, град |
|
|
для глубины 350—700 JK, |
||||||||||
Форма проявления |
|
сдвижения |
|
разрывов |
|
|
сдвижения |
|
разрывов |
|||||||
процесса |
|
|
|
|
|
|||||||||||
сдвижения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
Pi |
7 |
0 |
p" |
Pi' |
7" |
ô" |
р |
Pi |
7 |
В |
p* |
PÎ |
7 ' |
о" |
Воронки, обру |
70 |
a |
— |
75 |
70 |
a |
— |
75 |
70 |
a |
— |
75 |
70 |
a |
— |
75 |
шения, общий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
провал, зона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
террас и трещин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Провалы, зоны |
75 |
75 |
— |
75 |
75 |
75 |
— |
75 |
70 |
a |
— |
75 |
70 |
a |
— |
75 |
террас и трещин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Провалы, |
вблизи |
80 80 — 80 80 80 — 80 80 80 — 80 80 80 — 80 |
провалов |
мелкие |
|
трещины |
|
|
Провалы |
Невыветрелые коренцые породы не деформируются |
Провалы, зоны террас п трещин
Зона плавных сдвижений, террасы пли трещины на вы ходах залежей
Провалы, зоны трещин и плав ных сдвижений
P = Y(Pi) =
= 0 = 45
P = Y(P i) = = 0 = 45
P = Y(Pi) =
= ô = 50
IlH -Оэ<£ |
11€5 |
II |
— — — |
— — — — ---* |
|
|
|
P" = Y " ( P Ï ) - r = Ô " - 5 5
6 Заказ 1907 |
81 |
поверхности, наблюдениями в течение 1958— 1964 гг. сдвижения горных пород и земной поверхности не отмечалось. В мае 1964 г. массовым взрывом произведено разрушение всех целиков, под держивающих налегающую толщу горных пород. Сразу же после взрыва на земной поверхности образовалась зона обрушения, во круг которой зафиксированы зона трещин и зона плавных сдви жений с деформациями, не превышающими критические величины.
Рис. 29. Разрез по профильной линии I Покровского месторождения:
а — оседания; б — горизонтальные деформации; в — вертикальный разрез
Границами зоны обрушения на земной поверхности в большинстве случаев являются выходы сбросов.
Наблюдениями установлено отсутствие сдвижения земной по верхности за выходами сместитёлей, падение которых направлено в сторону выработанного пространства и примерно совпадает с на правлением сдвижения горных пород. Если же падение сместителей обратное направлению сдвижения горных пород, то за их выходами на земной поверхности на расстоянии 30— 40 м образуются мелкие трещины шириной 10—30 мм. При отсутствии сместителей сдвижение горных пород происходит под углом 75°, при этом углы сдвижения
равны углам разрывов и одинаковы во всех направлениях (см. табл. 6).
Воронцовское месторождение (Северный участок, группа I, подгруппа I-В) по условиям залегания рудного тела и крепости горных пород аналогично Покровскому (рис. 30). Отличительной особенностью этого месторождения является наличие наносов мощ ностью 10— 15 ж и повышенная интенсивность трещиноватости
о
Рис. 30. Разрез по профильной линии II Воронцовского место рождения (Северный участок):
а — оседания; б — горизонтальные деформации; в — вертикальный разрез
горных пород. Здесь, так же как и на Покровском месторождении, покрывающие породы (порфириты) разбиты несколькими крутопадающими системами трещин, но расстояние между трещинами в системах изменяется от 15 до 80 см, т. е. интенсивность трещино ватости в 2—3 раза больше.
Сдвижения горных пород на Воронцовском месторождении в отличие от Покровского начинаются сразу же, с момента отра ботки камер. Над выработанным пространством сначала образуется свод, основание и высота которого возрастают по мере подвигання очистных работ. Когда покрывающая толща горных пород обнажена на площади 1,5 тыс. м2, свод достигает поверхности н на ней
образуется воронка, которая постепенно расширяется с образованием провала, зон террас, трещин и плавных сдвижений. Границы зоны террас в плане примерно совпадают с контуром отработанных камер и углы обрушения, отстраиваемые к трещине шириной 25 см (тер расе), равны |3"' = у'" = Ô "' = 85°.
Продолжительность процесса сдвижения после образования про валов не превышает 3—5 месяцев в зоне плавных сдвижений и тре щин и двз'х лет в зоне обрушения.
Наблюдениями 1962— 1965 гг. установлено выполаживанне углов сдвижения с 75 до 70°, что обусловлено увеличением выработанного пространства как по простиранию (со 160 до 280 ле), так и вкрест простирания (с 60 до 130 ль). Поэтому для построения предохра нительных целиков и зон сдвижения рекомендуются углы, равные 70° (см. табл. 6).
Здесь, так же как и на Покровском руднике, отмечается совпа дение углов разрывов с углами падения сместителей, которые под сечены очистными работами (см. рис. 30).
Гороблагодатское месторождение (группа II, подгруппы П-Б и Н-В) представлено серией пластообразных рудных тел* имеющих мощность от 2 до 50 ль и более. Угол падения изменяется в преде лах 35—45°. Вмещающими породами со стороны висячего бока
являются диабазовые порфириты и их |
туфы (/ = |
10 -н 12), а поро |
||
дами |
рудоносной толщи — гранатовые |
скарны |
(/ = 10) |
и сиениты |
(/ = |
12). Зона выветрелых пород распространяется до |
глубины |
20— 30 м. Мощность наносов 5 —7 м (рис. 31). До глубины 100 м рудные тела отработаны полностью (длина по простиранию рудных тел 120—250 ль) системой открытых камер..
Несмотря на сравнительно высокую крепость вмещающих пород, до глубины 100 ль они недостаточно устойчивы, в результате чего происходит самообрушение потолочин и образование на поверх ности провалов, зон террас, трещин и плавных сдвижений. Вне запное обрушение земной поверхности происходит не сразу после самообрушения потолочин отработанных блоков, так как для раз вития процесса сдвижения в толще горных пород требуется неко торый период времени. После обрушения поверхности интенсивность сдвижения горных пород резко уменьшается и продолжительность
еене превышает 2 месяцев в зоне плавных сдвижений и 3—5 месяцев
взоне трещин.
До глубины 150 ль очистные работы по залежам в основном закончены в 1961 г. После отработки целиков и потолочин камер длина отработанной и обрушенной части залежи оказалась равной 200 ль. От этих работ на земной поверхности произошло дальнейшее расширение зоны террас, трещин и плавных сдвижений.
Углы разрывов и сдвижения, полученные при отработке залежей
на втором этаже, |
имеют |
следующие значения: |
|3" = |
85°, |
|3 = |
70° |
|
(профиль |
I); (3" = |
85°, |
(3 = 7 3 ° (профиль И ); |
(3" = |
80°, |
|3 = |
73° |
(профиль |
III). Наименьшие и наиболее характерные значения этих |
||||||
углов приведены |
в табл. 6. |
|
|
|
|
Начиная с 1963 г. на Гороблагодатском месторождении для отработки третьего этажа (глубина горных работ 200 л^) приме няется система этажного принудительного обрушения, при которой объем компенсационного пространства не превышает 30% объема всего отработанного блока. При этой системе отрабатывается сов местно два рудных тела, вследствие чего вынимаемая мощность увеличилась до 40—60 м против 20—25 м на верхних этажах.
Рис. 31. Разрез по профильной линии III Гороблагодатского мес торождения:
а — оседания; б — горизонтальные деформации; в — вертикальный разрез
Длина отработанных рудных тел на этой глубине не превышает 260 м.
Совместная отработка рудных тел и система этажного принуди тельного обрушения не оказывают влияния на углы сдвижения, но несколько изменяют характер процесса сдвижения. Если при отработке двух верхних этажей в результате деформации междукамерных целиков и потолочин нарушается устойчивость горного массива и происходит обрушение земной поверхности, то при от работке третьего этажа из-за небольших размеров выработанного
пространства блока устойчивость пород висячего бока сохраняется до момента разрушения массовым взрывом целиков и потолочин. Сдвижение поверхности в данных условиях начинается не сразу после проведения массового взрыва, а спустя 2—3 дня с момента иыпуска руды из блока. В зоне трещин сдвижение поверхности за канчивается через 2— 3 месяца после прекращения выпуска руды из блока.
С увеличением глубины горных пород наблюдается тенденция к некоторому увеличению углов сдвижения (см. табл. 6). Последнее иызвано тем, что размеры рудных тел по простиранию с глубиной не изменяются и составляют 150—250 м.
Лебяжипское месторождение |
(Восточный |
рудный пояс, груп |
па III, подгруппа III-А) |
представлено |
рудными залежами |
грубопластовой формы. Мощность залежей изменяется от 3 до 25 м, угол падения равен 60—75°. Висячий бок представлен хлоритовыми и известково-хлоритовыми сланцами (/ = 4—6), имеющими, как правило, согласную с рудными залежами сланцеватость, лежачий бок — сиенитами, сиенит-порфирами и роговиками ( / = 12 -ь 15). В непосредственной близости от рудных тел залегают скарны (/ = = 10 -7- 12). Для пород лежачего бока характерна крупноблоковая трещиноватость с преимущественным расположением ее параллельно простиранию рудных залежей.
Отработка рудных тел Восточного пояса осуществляется систе мами принудительного массового обрушения с отбойкой руды глу бокими скважинами. Верхние горизонты до глубины 60 м были отработаны открытым способом. В настоящее время глубина очист ных работ на месторождении достигает 280 м. За период наблюдений (1958— 1965 гг.) на месторождении отработано три этажа.
Наличие на месторождении слабых рассланцованных пород со стороны висячего бока предопределило характер и параметры про цесса сдвижения. Сдвижение горных пород происходит в виде медленного и последовательного расслоения и прогиба пород ви сячего бока, доходящего до земной поверхности, где у выходов залежей образуются воронки, а при наличии открытых работ на бортах карьеров появляются террасы и далее зона трещин. Зона плавных сдвижений при глубине горных работ менее 200 м отсут ствует, из-за чего углы разрывов равны углам сдвижения (см. табл. 6).
На рис. 32 представлен наиболее характерный разрез Восточ ного рудного пояса Лебяжинского месторождения, по которому можно проследить порядок отработки рудных залежей, изменение характера и параметров процесса сдвижения с увеличением глу бины горных работ. На месторождении наблюдается уменьшение углов сдвижения |5 с увеличением глубины разработки. Они стано вятся положе на 3— 5°. Здесь же отмечается увеличение углов обру шения и разрывов с понижением горных работ. Если при разра ботке рудных тел на глубине менее 200 м углы разрывов были равны углам сдвижения и составляли 57—59°, то при глубине
более 200 м они круче углов сдвижения на 4—24°, т. е. процесс сдвижения поверхности происходит более плавно, чем при отра ботке верхних горизонтов. Ввиду этого при отработке залежей на более глубоких горизонтах для построения зон трещин и сдвижения со стороны висячего бока рекомендуются углы разрывов Р" = 70°, а углы сдвижения р = 55° (см. табл. 6).
Рис. 32. Разрез по профильной линии VIII Лебяжинского месторождения (Восточный рудный пояс):
а — оседания; б — горивонталыш е деформации; в — вертикальный равреа
Породы лежачего бока находятся в устойчивом состоянии, вследствие чего углы сдвижения равны углу падения контакта сиенитов с рассланцованными породами висячего бока а„ = 60 -ь -т- 80°.
Продолжительность процесса сдвижения в зоне плавных сдви
жений, по данным |
прошлых лет (1958— 1961 гг.), составляла 3— |
||
5 месяцев |
[48], при |
отработке |
залежей на глубине 300 м — около |
двух лет |
с момента |
обрушения |
блоков (1962— 1965 гг.). |
Высокогорское месторождение (группа III, подгруппа Ш -В ). На Восточно-Ревдинском участке отрабатывается серия пласто образных рудных залежей, основными из которых являются залежи 4, 5 и 6, считая от висячего бока к лежачему (рис. 33). Мощность залежей колеблется от 8 до 20 м, угол падения — от 60 до 75°.
Вмещающие породы — мелкозернистые сиениты (/ = 12 -т-15), порфириты и их туфы (/ = 10ч-12) и скарны (/ = 10). Рудные
Рпс. 33. Разрез по профильной линии III Высокогорского месторождения (Восточно-Ревдипский участок):
и —оседания; о — горизонтальны е деформации; в — вертикальны й разрез
залежи в ряде мест нарушены сместителями с амплитудой смещения до 10 м. Трещиноватость пород незначительна и увеличивается лишь вблизи тектонических нарушений. Зона выветривания рас пространяется до глубины 20—25 мощность наносов 8— 10 м. Рудные залежи отрабатываются системой подэтажных штреков (высота подэтажа 20 м) с применением массовых взрывов при от работке междукамерных целиков и потолочин.
Для Высокогорского месторождения характерны провалы и во ронки обрушения, зоны террас и трещин. Зона плавных сдвижений, как правило, отсутствует или не имеет особого значения, так как
величины деформаций земной поверхности в этой зоне не выходят за пределы критических значений, поэтому углы разрывов полу чаются равными углам сдвижения (см. табл. 6).
Поскольку на месторождении производится искусственное раз рушение междукамерных целиков и потолочин, сдвижение поверх ности начинается только в момент их массового взрыва. Прекра щается сдвижение не сразу: в течение трех — пяти месяцев оно отмечается в зоне трещин и до одного года — в зоне террас.
Анализ результатов наблюдений показал, что углы разрывов зависят от глубины разработки Н и длины отработанной и обрушен ной части залежи по простиранию L. Углы разрывов Р" увеличи ваются с глубиной разработки и уменьшением длины залежи по простиранию. Минимальные значения углов Р" = 70° получаются
при отношении HjL ^ 1, т. е. при полной подработке. |
При изме |
нении отношения Н/L в пределах от 1 до 3 эти углы |
изменяются |
от 70 до 90°. Зависимость углов р ” от Н и L на этом интервале можно |
|
представить уравнением |
|
|
(7) |
Породы лежачего бока в течение всего периода отработки (1955— 1966 гг.) находились в устойчивом состоянии, поэтому углы сдви жения и разрывов равны углу падения пород лежачего бока рудных залежей р" = pj = а (а = 60 ~ 75°). Исключение составляют участки, на которых имеются сместители с падением в сторону выработанного пространства. Влияние сместителей сказывается и на сдвижении пород висячего бока. Наблюдениями установлено, что при падении сместителей в сторону выработанного пространства под углом 45—70° сдвижение горных пород происходит по пло скости сместителя. Для распространения сдвижения горных пород до земной поверхности при существующей глубине горных работ 200 ль необходимым условием является подсечение их очи стными работами на отрезке длиной не менее 50 ль. При меньшей длине подсечения сместителя в условиях Восточно-Ревдинского
участка процесс |
сдвижения на земной поверхности развивается |
так же, как и в |
случае отсутствия сместителя, а в кровле камер |
происходит лишь частичное обрушение горных пород по плоскостям ослабления.
Ауэрбаховское месторождение (группа IV) представлено серией последовательно расположенных по простиранию рудных тел, со средоточенных на Северном (подгруппа IV-A) и Центральном (под
группа IV-Б) участках |
месторождения. Мощность рудных тел |
|
на |
Северном участке 10— 20 ль, длина по простиранию до 50 ль, |
|
на |
Центральном участке |
мощность залежей 20—40 ль, размеры |
по простиранию 50—150 ль. С увеличением глубины распростра нения залежей длина их по простиранию уменьшается и на глубине 400—500 ль составляет 20—30 ль. Падение рудных тел — близкое к вертикальному (80— 90°). Непосредственно с рудными телами
sa
контактируют скарновые породы (/ = 15 ~ 16). Со стороны висячего и лежачего боков к этим породам примыкает гранодиоритовый мас сив (/ = 12 -г- 17). На верхних горизонтах до глубины 10— 15 м гранодиориты выветрелые. Выходы рудных тел на обоих участках отработаны открытым способом. Подземные работы ведутся на глу бине 200 jit. Отработка месторождения осуществляется системой открытых камер с отбойкой руды глубокими вертикальными сква жинами.
Крепкие, устойчивые вмещающие породы, ограниченные размеры рудных тел и почти полное отсутствие наносов и выветрелых пород верхних горизонтов обусловливают сдвижение горных пород под
более |
крутыми углами, чем на месторождениях |
I — III групп. |
|
а |
б |
в |
г |
Рис. 34. Формы проявления процесса сдвижения земной поверхности на месторождении группы IV (подгруппы IV-Б и IV-A)
Процесс сдвижения на месторождениях подгруппы IV-Б ограни чивается обычно образованием на земной поверхности одного про вала или воронки обрушения и лишь иногда, как это было отмечено на Центральном участке Ауэрбаховского рудника, в 3—5 м от края провала обнаруживаются мелкие трещины шириной 20—30 мм (рис. 34, а). Сдвижение поверхности происходит только в момент производства массового взрыва и продолжается в течение двух суток.
С увеличением глубины горных работ на месторождениях ука занной группы дальнейшего расширения зоны сдвижения не про исходит. Последнее подтверждается наблюдениями в подземных горных выработках, пройденных на глубине 130 м и примыкающих непосредственно к отработанным камерам.
Для месторождений подгруппы IV-A характерным является отсутствие сдвижения поверхности, если верхняя граница выра ботанного пространства расположена ниже границы выветрелых пород и наносов на 20 м и более (рис. 34, б). Когда рудные залежи