ОБЗОР МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ СДВИЖЕНИЯ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ

Жунусова Г.Е., Оленюк С.П., Нагибин А.А.

Ключевые слова: подземная разработка


Рубрика: 04.00.00 ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ, 25.00.00 НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Библиографическая ссылка на статью:
Жунусова Г.Е., Оленюк С.П., Нагибин А.А. Обзор методов определения углов сдвижения при подземной разработке // Современные научные исследования и инновации. 2011. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2011/07/1336 (дата обращения: 03.10.2017).

Сдвижение горных пород на рудных месторождениях являются менее изученными, чем на угольных месторождениях. Объясняется это сложностью горногеологических условий и трудностями получения параметров процесса сдвижения на рудных месторождениях. Вторым обстоятельством явилось то, что многие рудные месторождения невелики по площади и расположены в отдаленных районах. Вопросы охраны сооружений на них долгое время не были так актуальны, как на угольных месторождениях, простирающихся на десятки километров в густозаселенных и застроенных районах страны. Изучение сдвижения горных пород на угольных месторождениях проводится систематически и в более широких масштабах, чем на рудных месторождениях. Для всех основных угольных бассейнов ВНИМИ составлены Правила охраны сооружений, разработаны методы расчета параметров процесса сдвижения и меры защиты зданий и сооружений от вредного влияния горных разработок. В результате многие вопросы, связанные со сдвижением горных пород, на угольных месторождениях получили обоснованные инженерные решения.

Другая обстановка сложилась на рудных месторождениях. Изучением сдвижения горных пород на них занимались многие организации, но эти работы выполнялись в небольших объемах, носили эпизодический характер и не имели надлежащей преемственности. В результате этого месторождения до последнего времени не имели каких-либо Правил или Указаний по охране сооружений и вопросы их охраны решались методом аналогий, где характер сдвижения пород считался более или менее изученным.

Начало работ по изучению сдвижения горных пород на рудных месторождениях относится к 1929-1930 гг., когда на Урале, в Криворожском бассейне и на Алтае были заложены первые наблюдательные станции. Первое обобщение результатов инструментальных наблюдений произведено ЦНИМБ в 1939 г.

Наиболее показательными в этом отношении являются примеры из практики Криворожского бассейна. Здесь в зоне опасных сдвижений оказались сооружения крупнейшего рудника им. Дзержинского: эксплуатационные и вентиляционные стволы шахт «Гигант» и «Коммунар», здания подъемных машин, вентиляторы, электроподстанции, центральная компрессорная и многие другие сооружения.

Учитывая несовершенство Временных правил, институт Унипромедь в период 1948-1956 гг., проделав большую работу по изучению сдвижения горных пород на медных рудниках Урала, составил новые Правила охраны сооружений, утвержденные в 1960 г. и действующие до настоящего времени.

Результаты наблюдений на уральских медных и криворожских железорудных месторождениях неоднократно использовались при составлении Указаний по охране сооружений для месторождений с неизученным характером сдвижения горных пород. Например, в 1952 г. институт НИГРИ золото составил Указания по охране сооружений на предприятиях Специального главного управления (СГУ). В Указаниях приведены углы сдвижения из Временных правил для предприятий Главмеди 1949 г., а также данные, полученные путем обследования предохранительных целиков на предприятиях СГУ.

ВНИИЦветмет, использовав данные Временных правил для уральских предприятий Главмеди и Криворожского бассейна, а также материалы наблюдений на рудниках Алтая и Средней Азии, выпустил в 1959 г. Временные указания по охране сооружений на месторождениях цветных металлов с неизученным характером сдвижения горных пород, которые оказались недостаточно обоснованными и поэтому в 1965 г. решением госгортехнадзоров РСФСР, УССР и Каз.ССР их действие было прекращено.

На большинстве рудных месторождений охрана сооружении с системой оставления предохранительных целиков является экономически не выгодной. Поэтому их охраняют, применяя различные горнотехнические мероприятия, например закладку выработанного пространства, или сносят. Так, на Белоусовском руднике выемка руды под зданиями поселка осуществлялась системами с закладкой выработанного пространства, а под поймой реки Глубочанки системами с оставлением целиков, поддерживающих породы в устойчивом состоянии. Применение закладки намечается также в Криворожском бассейне.

Каждое физическое явление, в особенности такое сложное, как процесс сдвижения, изучается, прежде всего, с качественной стороны. Качественная оценка процесса сдвижения заключается в установлении его характера, под которым понимают различные сочетания форм или видов сдвижения и изменения  состояния горных пород и земной поверхности в результате проведения горных выработок. Основные виды деформирования горного массива:

-изгиб;

-сдвиг;

-отрыв;

-растяжение;

-сжатие.

Деформирование пород в зависимости от интенсивности проявляется внешне в виде плавного сдвижения без нарушения сплошности пород, возникновения трещин разрыва и обрушения. Общий вид, которых представлен на рисунке 1.

АВВГ - обрушения; АГЛД и БВМЕ - сдвижения с разрывом сплошности пород   (трещин); ЖНИГД и ЗОКВЕ -плавных сдвижений; АГИИВБ- разгрузки; ЛНИГ, МОКВ - опорного давления; 1- отработанная часть рудного тела; 2- провал

Рисунок-1 Зоны сдвижения горных пород:

Характер процесса сдвижения и величина его параметров зависят в первую очередь от строения и состава вмещающих пород, формы выработок и глубины их залегания.

Характер сдвижения слоистых пород. При выемке залежи, залегающей согласно с вмещающими слоистыми породами, по мере увеличения размера выработки происходит перераспределение напряжений в окружающем массиве. Породы в почве и кровле частично освобождаются от напряжений и оказываются в зоне разгрузки АГИКВВ (смотрите рисунок 1). Массив по контуру выработки в плане воспринимает вес зависших пород и подвергается дополнительным нагрузкам, в результате чего образуются зоны опорного давления ЛНИГ и МОКВ. В зоне разгрузки возникают напряжения и деформации растяжения, а в зонах опорного давления-сжатия по нормали к напластованию. Подобная картина перераспределения напряжений характерна для начального этапа разработки всех залежей и в общих чертах сохраняется на любой стадии их разработки.

По достижении выработкой предельного пролета прогибающиеся слои кровли обрушаются. Величина предельного пролета, при котором происходит обрушение пород, для наиболее простых условий может быть рассчитана, но обычно определяется экспериментально.

По мере удаления от зоны обрушения интенсивность подвижек структурных блоков, образуемых трещиноватостью, уменьшается. Неслоистые вмещающие породы, как правило, отличаются большой крепостью и незначительной деформируемостью. Поэтому сдвижения и деформации в зонах опорного давления при малой и средней глубине разработки невелики, чем объясняется незначительное развитие зоны плавных сдвижений в этих условиях и равенство значений соответствующих углов сдвижения и углов разрыва.


Библиографический список
  1. Галаев Н.З. Управление состоянием массива горных пород при подземной разработке рудных месторождений // Учеб. для вузов. –  М.: Недра, 1990. – 176 с.
  2. Казаковский Д.А. Сдвижение земной поверхности под влиянием горных разработок. Углетехиздат. – М,-  Харьков 1953. – 227 с.


Все статьи автора «Alexey Nagibin»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: