книги / Сдвижение горных пород.-1

Область прогиба распространяется под более пологим углом, чем рассмотренные выше области, и вызывает на земной поверх­ ности образование зоны плавных или сравнительно плавных сдвижений. Деформации массива здесь происходят в форме по­ следовательного прогиба слоев пород. Векторы сдвижения точек направлены по нормали к напластованию. Коэффициент разрых­ ления близок к 1,0.

При разработке верхних горизонтов касательная составляю­ щая силы веса пород в области прогиба меньше сил удерживаю­ щих массив в равновесии и поэтому, хотя и-имеют место незначи­ тельные сдвижения, но деформации не достигают критических значений.

При	глубине разработки Н р^Ю т			(в среднем более 300—
400 м)	область прогиба получает возможность полного развития.
Сдвижение		массива здесь	происходит за счет уплотнения пород
в областях		беспорядочного	обрушения	и сдвигов и поэтому сам

процесс приобретает плавный характер, стабилизируются скорости сдвижений и наибольшие из них не превышают 100 мм1мес. Для этой стадии развития процесса характерно создание боково­ го распора и увеличение (примерно в 2 раза) шага сдвижения и периода его развития. Углы разрывов (р") достигают своих минимальных значений (45—50°), а углы сдвижения в ряде слу­ чаев становятся положе на 3—5°, чем углы разрывов.

На рис. 2 показаны графики изменения углов разрывов ((}") в зависимости от глубины разработки (Н) залежей рудников «Ингулец», им. Дзержинского и им. Коминтерна, имеющих в вися­ чем боку сравнительно устойчивые породы с коэффициентом кре­ пости Кроме того, на том же рисунке приведены графики, построенные по результатам лабораторных исследований на мо­ делях, имитировавших условия рудников им. Коминтерна и им. Дзержинского до глубины 700—920 м. Несмотря на некоторые различия в значениях углов (р!1) для приведенных залежей, обусловленные влиянием других факторов, прослеживается об­ щая тенденция, а именно: начиная от верхних горизонтов и при­ мерно до 300 м имеет место значительное уменьшение углов раз­ рывов, а при дальнейшем увеличении глубины разработки они изменяются в пределах точности их определения и на глубине более 400 м для практических целей могут считаться постоянными. Более того, при разработке сравнительно маломощных залежей

(ш<10 м) на глубине, приближающейся к	безопасной	(Hjj=
= 100m), следует ожидать увеличения углов	сдвижения	и тем
более углов разрывов.

При разработке рудных залежей, в висячем боку которых залегают слабые породы с коэффициентом крепости f= 24-5, влияние фактора глубины на процесс сдвижения менее заметно. На это указывают многочисленные наблюдения в залежах Глееватского, Червоно-Компанейского, Тарапаковского и Лихманов-

Рис. 2. График изменения значений углов разрывов ( [£) в зави­ симости от глубины разработки:

/ — рудник сИнгулец»;. 2 — рудник им. Дзержинского; 3 — рудник им. Коминтерна; 4 — по данным моделирования

ского пластов в Криворожском бассейне. Сдвижение пород вися­ чего бока здесь происходит более плавно, преимущественно в форме прогиба слоев пород, уже при глубине '100 м и более. Примерно с этой же глубины разработки устанавливаются по­ стоянные значения углов сдвижения и углов разрывов.

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сде­ лать вывод о том, что влияние фактора глубины разработки на процесс сдвижения висячего бока пластообразных железорудных залежей связано с образованием в массиве различных по харак­ теру и параметрам областей деформирования пород (беспоря­ дочного обрушения, сдвигов и прогиба) и изменением с увели­ чением глубины разработки их доли участия в формировании мульды сдвижения на земной поверхности.

ТРУДЫ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА

ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА (В НИМИ)

Сб. 89

1973 г.

Канд.техн.наук В.С.Троицшй, инженеры, ВАЗнуков, А.И,Коваль.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СДВИЖЕНИЯ ПОРОД В УСЛОВИЯХ ГОРНОГО РЕЛЬЕФА

ПрК разработке рудных,' месторождений в горных районах к числу важнейших факторов, определяющих характер процесса сдвижения, следует отнести рельеф земной поверхности. На су­ щественное значение этого фактора впервые обратил внимание исследователей проф. КМ.Бахурин [1].

Особо важную роль играет рельеф поверхности при подра­ ботке крутых склонов, так как в результате деформиро­ вания коренных пород нарушается естественная структура масси­ ва и снижается его устойчивость.

Так, например, исследования влияния подработки на устой­

чивость рыхлых отложений на склонах Ткварчельского	угольно­
го месторождения [2] показали, что при нарушенной	структуре

происходит снижение коэффициента внутреннего трения в сред­ нем на 18—20%, а величины сцепления на 45%. Общая устой­ чивость рыхлых отложений при их подработке снижается только за счет нарушения структуры'на 30—40%.

На склонах гор, где расчетный коэффициент устойчивости не превышает 2,7—2,5, при подработке могут развиваться ополз­ невые явления.

Исследования процесса сдвижения пород и земной поверх­ ности при отработке мощных залежей Тырныаузского месторож­ дения показывают, что в условиях горного рельефа возможно образование оползней также и на .участках подработанных кру­ тых склонов, сложенных скальными породами и ослабленных сетью крупных тектонических нарушений.

Тырныаузское месторождение расположено на высоте 2000— 3000 м и приурочено к хребту, сильно изрезанные склоны кото­ рого имеют наклоны от 35 до 60°.

На юго-западном фланге месторождения в результате отра­ ботки верхних горизонтов (2821—2613 м) двух сближенных крутопадающих рудных тел общей мощностью 80—120 м и

вытянутых вдоль хребта был подработан участок склона (рис. 1). Участок, сложен неслоистыми сильно трещиноватыми гранитоидами и роговиками, под которыми расположены массивные мра­ моры лежачего бока месторождения.

Рис. 1. План подработанного участка

Вмещающие породы имеют высокие прочностные характе­ ристики: предел прочности при одноосном сжатии гранитоидов равен 2100 кг/см2, роговиков — 2200 кг1см2, мраморы — 600— 800 кг!см2\ угол внутреннего трения 34—40?. Сцепление трещи­ новатого массива 60—85 т/см2. В этих условиях на устойчивость

склона очень большое		влияние	оказывает трещиноватость		пород
и особенно	наличие	крупных	тектонических трещин, заполнен­
ных обломочным материалом,			прочность которого	весьма	низ­
ка: сцепление 1—15,5 т/м2, угол внутреннего трения				14—30°.
В марте	1969 г. в штреке гор.2821 м были зафиксированы приз­

наки сдвижения горных пород со стороны торца отработанной залежи.

Инструментальными наблюдениями и визуальным обследо­ ванием в горных выработках в 1969—1971 гг. были определены границы сдвигающегося массива и установлено, что сдвижение

пород .происходит со		средней	скоростью		15 мм1мес	в виде	сдви­
га по [крупным тектоническим				трещинам	в сторону торца		зале­
жи. Угол	сдвижения	по простиранию— б оказался				весьма	поло­
гим—45°	(рис.2,а).
		40	О	40 80 120м
						2941м
						2881
						2821
						2762
						2687
		I	Е	Ш		2612м

Рис. 2. Вертикальные разрезы по сдвигающемуся массиву:

й — разрез	по	В -В ; б — совмещенные разрезы I—I,	И—И,	• 111—111
(разрезы	1—1	и 111—111 смещены относительно разреза	11—11	на $0 м )

При обследовании земной поверхности выяснилось, что учас­ ток склона, затронутый сдвижением, гораздо больше предпола­ гаемого. Угол сдвижения по простиранию — д, построенный на крайнюю трещину, ограничивающую сдвигающийся участок, оказался положе на 93 угла сдвижения, установленного наблю­

дениями в подземных выработках. Н а	северном склоне хребта
были прослежены трещины разрывов,	что свидетельствовало

об, активном сдвижении земной поверхности.

Для выяснения причин и характера сдвижения массива объ­ емом около 10 млм 3 на склоне хребта были оборудованы 4 на­ блюдательных станции упрощенного типа (см. рис.1).

В результате анализа данных наблюдений на земной поверх­ ности установлено, что сдвижение массива направлено вниз по склону со средними скоростями 100—170 мм1мес. Наклон пол­ ного вектора сдвижения равен 36° в верхней и средней части сдвигающегося участка, вблизи нижней границы „угол наклона вектора равен 8°. Вектор сдвижения репера на станции №4 на­ правлен в сторону выработанного пространства.

Оползневое тело оконтуривается трещинами, свидетельству­

ющими о различных формах смещения: в	верхней части (вдоль
хребта) с отрывом и смещением вниз; в средней части склона —
со сдвигом и смещением вниз; в нижней	части — надвигом и
смещением вверх.

Схематично развитие оползня -на склоне хребта можно пред­

ставить следующим образом.
Сдвижен.ие подработанного		массива	пород со стороны тор­
ца залежи (область 3 на	рис.2) привело к резкому уменьшению
величины сцепления пород	на	контакте	гранитоидов и роговиков

с массивными мраморами центра, что вызвало потерю устойчи­ вости части склона и образование оползневого очага (область 2 на рис.2). Земная поверхность в области 2 склона сдвигается как в сторону выработанного пространства, так и вниз по скло­ ну. Область 7, ограниченная с запада мощной тектонической трещиной, сдвигается только вниз по склону, т.е. является чис­ тым оползнем.

Большая глубина распространения оползня и его значитель­ ные размеры делают невозможным применение эффективных противооползневых мероприятий. Вместе с тем возникновение такого рода оползней может создать угрозу весьма важным подземным выработкам и сооружениям, расположенным на зем­ ной поверхности.

■На Тырныаузском месторождении наличие описанного ополз­ ня существенно повлияло на выбор дальнейшего способа отработ­ ки, поскольку запроектированные ранее шахтные стволы сказа­ лись в опасной зоне.

Возможность образования крупных оползней на участках крутых склонов гор, попадающих в зону влияния подземной раз­

работки месторождений, необходимо обязательно учитывать как при постановке исследований процесса сдвижения, так и при разработке мер охраны различного рода сооружений и природ­ ных объектов.

				ЛИТЕРАТУРА
1.	И.М.Б а х у р и н.	Курс		маркшейдерского	искусства. Спец,	часть.
Горное издательство. 1932.
2. С .П .К ол бен к о в,			Н .И .М итичк и на.		Подработка	склонов
гор и	русел рек на Ткварчельском угольном				месторождении.	Углегех-
юдат,	1956.
3. Т е р - С т е п а н я н			Г.И.	Геодезические	методы изучения	дина­
мики оползней. «Недра»,		1972.

ТРУДЫ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА

ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА

Сб. 89	(В НИМИ)
	1973 г.

Инженеры С.Н.Зеленцов, НМ.Дмитриев, Г.П.Лукин

О ХАРАКТЕРЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И СДВИЖЕНИЯ ПОРОД ЛЕЖАЧЁГО БОКА НА ИРТЫШСКОМ РУДНИКЕ

С	целью	обоснованного решения		вопроса об	охране	стволов
и башенных		копров,	располагающихся в лежачем боку			Основ­
ной	залежи,	а также	для изучения	характера	деформировайия

и сдвижения толщи пород и земной поверхности ВНИМИ в 1966—1972 гг. проводились инструментальные наблюдения за сдвижением пород лежачего бока в районе шахты «РЭШ» на Иртышском руднике. Наблюдения проводились на профильных линиях, заложенных на поверхности и в квершлагах нулевого, первого и второго горизонтов. Реперы подземных профильных линий заложены в боках квершлагов (см. рисунок).

Основная залежь, отрабатываемая Иртышским рудником, представляет собой слепое рудное тело со средней мощностью 3 м. Лежачий бок рудного тела представлен рассланцованными,

трещиноватыми серицито-кварцевыми сланцами. Крепость							по­
род	по шкале	М.М.Протодьяконова		f = 44-7.	Висячий	бок	руд­
ного	тела, непосредственно		над рудным телом, сложен			серици­
то-кварцевыми		сланцами,	мощность	которых	меняется	от	2,0

до 5,0 м. Выше по разрезу залегают сильно рассланцованные порфириты, кварциты и микрокварциты (f = 134-14). Породы висячего и лежачего боков залегают согласно с рудным телом.

Двухстадийная отработка рудной залежи предусматривает закладку только выработанного пространства камер. Размеры блоков равны 50x 50 м. Суммарный размер междуэтажных це­

ликов (надштрековых и подштрековых) по	падению составляет
8—10 м, размер междукамерных целиков	по простиранию 6—
8 м.

Отработка рудной залежи была начата сразу на двух верх­ них этажах. Выемка’ блоков производилась в шахматном поряд­ ке. Инструментальные наблюдения показали, что при выемке камерных запасов двух верхних этажей, когда общий .размер выработанного пространства по падению составил ПО м и по про-

t	разреза	20	0	20	40	60м
Масштабы:	0	^	■■	•	^	■

Вертикальный разрез по стволу шахты «РЭШ» Иртышского рудника:

1 — зона сдвижения пород по напластованию: II — зона расслое-

ния пород; III — зона интенсивного сжатия;

— ------------ условные границы зон

стиранию 250 м, а глубина залегания верхней границы вырабо­ танного пространства 85 м, оседания отмечены только на нуле­ вом горизонте. Максимальное оседание за период 1966—1967 гг. составило 11 мм, максимальное горизонтальное сдвижение — 19 мм. В этот период векторы полного сдвижения массива на­ правлены в сторону выработанного пространства, примерно перпендикулярно к плоскости напластования, причем наблю­ дается увеличение векторов по мере приближения к рудному те­ лу. Расслоение пород, вызванное упругими деформациями мас­ сива, можно назвать первичным.

После полной отработки камерных запасов на двух верхних этажах, в 1968 г., незначительные оседания зафиксированы толь­ ко на профильных линиях первого и второго горизонтов. На уров­ не первого горизонта происходит сползание междуэтажного

целика, а на втором горизонте увеличение пригрузки со стороны пород висячего бока. -Под центральной частью выработанного пространства на уровне первого горизонта после отработки меж­ дуэтажных целиков происходит вторичное расслоение пород лежачего бока. Максимальное растяжение пород толщи, отме­ ченное на интервале реперов № 2—3, в 8 м от рудного тела, со­ ставило 2 мм/м. Величина приращения оседания точек толщи, находящихся в 5 ж от рудного тела на уровне первого горизон­ та, получилась в 4—5 раз меньше, чем на ■нулевом горизон­ те, что связано с изменением угла падения рудного тела и на­ личием в выработанном пространстве междукамерных целиков второго этажа. Характер сдвижения повфхности аналогичен

характеру сдвижения пород		на нулевом горизонте.	Критичес­
кие	деформации поверхности	отсутствуют. Следует	отметить,
что	после отработки междуэтажных целиков первого		горизон­
та	(1969 г.) в толще пород на уровне нулевого горизонта зафик­

сировано сжатие пород. Векторы сдвижения реперов профиль­ ной линии направлены от выработанн&го пространства в толщу

пород лежачего бока.	i,
После отработки междукамерных	целиков второго этажа

и в процессе отработки камерных запасов третьего этажа (1970 г.) деформации растяжения толщи на интервале реперов № 2—3 первого горизонта достигают 4 мм/м. Величина приращения осе­

дания реперов, находящихся в 5 м от рудного тела	на нулевом
и первом горизонтах, приблизительно одинакова.	Деформа­

ции сжатия пород лежачего бока обнаружены на уровне пер­ вого горизонта. Как и на нулевом горизонте, величина векторов перемещения пород по мере удаления от рудного тела в толщу пород лежачего бока уменьшается, причем величина относи­ тельного приращения горизонтальной составляющей вектора сдвижения увеличивается по мере удаления от рудного тела. Существенным моментом в изменении поля векторов после от­ работки междукамерных целиков является значительное под­ нятие реперов на профильной линии второго горизонта. При этом, если в большей части толщи на втором горизонте вектора полного сдвижения направлены в сторону выработанного про­ странства, то на участке, примыкающем к междуэтажному це­

лику, вектора сдвижения пород примерно параллельны	руд­
ному телу и направлены по восстанию пород.	по­
На рисунке показаны векторы полного сдвижения толщи

род лежачего бока на момент отработки междукамерных цели­ ков второго этажа. Как видно из рисунка, в толще пород м'ожно выделить область, в которой векторы сдвижения пород па­ раллельны напластованию и область, векторы сдвижения пород в которой перпендикулярны напластованию. Первую область можно назвать зоной сдвижения пород по напластованию, а вторую — зоной расслоения пород. За условную границу этих