книги / Сдвижение горных пород на рудных месторождениях

Приведенные зависимости нужно рассматривать как сугубо ориен­ тировочные, так как на величину сдвижения и разрывов одновременно

угольных месторождений в общем виде можно записать следу­ ющим образом:

К— коэффициент устанавливается опытным путем.

Сувеличением крепости пород возрастают значения Ôcp и коэф­

справедлива для определенных диапазонов углов падения пород,,

степени их трещиноватости и рассланцованности, невыдержанности углов падения, резкого изменения мощности рудных тел и т. п.

В Правилах и Указаниях по охране сооружения для рудных месторождений данные о связи углов [3 и а весьма разноречивы. Так, в Правилах для медных рудников Урала при углах падения пород а = 48 -г- 65° углы сдвижения (3 даны в прямой зависимости от углов падения: (3 = 108° — а. Во Временных правилах для же­ лезорудных месторождений Урала зависимости углов |3 от а выра­ жены довольно слабо. И только в Правилах для Криворожского бассейна 1962 г. такая зависимость не устанавливается, что, вообще говоря, нельзя считать правильным.

В новых же Правилах для Криворожского бассейна 1967 г. помещена эмпирическая зависимость (6) величины углов разрывов: |3" от углов внутреннего трения пород и углов падения пород, уста­

татам инструментальных наблюдений в пределах от 40-й до 170-й

Р" = 112° — аср.

Отклонение расчетных значений (3 " от фактических в этом случае не превышает ± 3 °. Составленные по ряду криворожских наблю­ дательных станций суммы углов (3 " 4- а ср дают величины порядка

110—;120°. Приведенные факты дают основание утверждать, что и в Криворожском бассейне зависимость углов разрывов и сдвиже­ ния от углов падения пород также имеет место.

При разработке Временных правил охраны сооружения [49], обработав данные для первого типа месторождений (со слоистым

Для месторождений с неслоистыми вмещающими породами зави­ симость углов сдвижения {5 от углов падения рудных тел проследить не удалось. Углы в этом случае получаются, как правило, крутыми.

В отношении углов сдвижения pj и разрыва Р" следует сказать, что величина их определяется структурными особенностями и уг­ лами падения пород лежачего бока. При наличии в лежачем боку ■слабых прослойков, контактов пород различной крепости и других поверхностей ослабления сдвижение пород происходит в виде спол­ зания слоев или блоков пород по этим поверхностям. В таких слу­ чаях рх и р' теряют свой смысл и граница сдвижения должна опре­ деляться положением установленных поверхностей ослабления. До­ статочно обоснованные рекомендации в этом отношении имеются только для Криворожского бассейна и Золотушинского рудника (см. гл. II и V). В других случаях, когда характер сдвижения пород не установлен, приходится руководствоваться общим положе­ нием, что при углах падения рудного тела а <С 60° сдвижение пород лежачего бока наблюдается редко и рекомендуется принимать

= а. При а > 60° вероятность сдвижения пород лежачего бока возрастает, поэтому рх в ряде случаев следует принимать меньше а.

§ 22. Классификация месторождений с неизученным, характером сдвижения горных пород

Намеченная выше схема классификации месторождений по ха­ рактеру сдвижения горных пород была использована для системати­ зации и обобщения материалов натурных наблюдений при разработке Временных правил охраны сооружений на месторождениях с не­ изученным процессом сдвижения горных пород [49].

Месторождения, по которым имелись данные об углах сдвижения при полной подработке, были разделены на два типа: I — со слоис­ тым строением пород и II — с неслоистым строением пород. В каж­ дом типе было намечено выделить три группы месторождений в за­ висимости от крепости пород: 1-я группа — / << 5, 2-я группа — 5 ss / < 10 и 3-я группа — / > 1 0 . Группы, в свою очередь, пред­

полагалось разделить на подгруппы в зависимости от углов падения вмещающих пород или рудных тел (для неслоистого строения пород).

Систематизация материалов по такой схеме показала, что распре­ деление данных натурных наблюдений по намеченным группам и под­ группам классификации весьма неравномерное (табл. 16). Место­ рождения со слоистым строением вмещающих пород являются более распространенными и поэтому сравнительно лучше изученными. Всего по этому типу месторожений были использованы результаты наблюдений по 38 месторождениям или отдельным характерным участкам месторождений. Из них на месторождения со слабыми

один случай. Таким образом, если характер сдвижения пород на ме­ сторождениях первых двух групп можно считать более или менее изученным и по ним имелось более 150 значений углов сдвижения, то третья группа оказалась совершенно не обеспеченной фактиче­ скими данными.

Такое распределение данных по группам является не случай­ ным. Согласно рис. 55, г из 210 известных нам месторождений при­ мерно 29% приходится на месторождения с крепкими вмещающими породами (/ > 10). Из них только 9% имеют слоистое строение пород. Учитывая небольшое распространение месторождений с креп­ кими слоистыми породами, а также отсутствие фактических данных об углах сдвижения для этой группы, было решено I тип месторожде­ ний разделить только на две группы:

1 — со слабыми вмещающими породами ( / < 5); 2 — с породами средней крепости и крепкими (/ ^ 5 ) .

Распределение фактических данных внутри групп оказалось также неравномерным. В 1-й группе (/ < 5) основная масса место­ рождений имеет углы падения пород в пределах 0—60°. Во 2-й группе наиболее распространенными оказались месторождения с кру­ тыми углами падения пород 60—90° (17 случаев из 24). Так как коли­ чество фактических данных сравнительно невелико, группы по углу падения были разделены на пять подгрупп.

Месторождений II типа с неслоистым строением вмещающих пород (по данным рис. 55, в) примерно в два раза меньше, чем: месторождений со слоистыми породами. Из 167 месторождений на долю месторождений с неслоистыми породами приходится около 38% . Многие месторождения этого типа имеют небольшие размеры, вследствие чего процесс сдвижения на них развивается в условиях неполной подработки. Указанные причины обусловили малое ко­

(1-я группа), согласно рис. 55, г, практически не имеется, и данными для этой группы мы не располагали. Естественно, что при таком количестве фактических данных делить месторождения II типа на три

группы оснований не было. Так как различия в величине углов сдвижения для 2-й и 3-й групп сравнительно невелики, сочли воз­ можным объединить их в одну группу месторождений с крепостью пород / > 5. Эта группа по углу падения пород разделена на четыре подгруппы.

Таким образом, в соответствии с наличием фактических данных классификацию рудных месторождений по характеру сдвижения горных пород при полной подработке можно представить в виде схемы, изображеннной на рис. 61.

Рис. 61. Схема классификцаин рудных месторождений по харак­ теру сдвижения горных пород

Таблицы данных об углах сдвижения, разрывов и горногеологи­

ном распределении углов сдвижения, вовлеченных в обработку по ти­ пам, группам и подгруппам классификации, приведены в табл. 16, в ней также указаны общее количество углов сдвижений, их средние значения и пределы колебаний.

Углы сдвижения, полученные в результате натурных наблюде­ ний, были подвергнуты детальному анализу с целью установления их оптимальных значений в подгруппах классификации. За оптималь­ ные значения углов сдвижения принимались их усредненные ми­ нимальные значения без учета углов, полученных в особо неблаго­ приятных условиях. Полученные в результате выполненного ана­ лиза оптимальные значения углов сдвижения составили основу таблиц углов сдвижения, помещенных во Временных правилах охраны

П р и м е ч а я и я. Найденные значения углов сдвижения и разрывов подлежат кор­ ректировке:

а) в сильно трещиноватых породах, при наличии на контакте рудного тела и пород ле­ жачего бока слоя ослабленных пород:

Порядок пользования табл. 17 и 18 следующий. По строению вмещающих пород устанавливают тип, по крепости пород — группу и по углу падения пород — подгруппу, к которой следует отнести месторождение. По этим данным в соответствующей строке таблицы находят значения углов сдвижения, которые корректируются со­ гласно указаниям, приведенным в примечаниях к таблицам.

Глава IX

УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И ДЕФОРМИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД. НЕКОТОРЫЕ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ СДВИЖЕНИЯ

ИУГЛОВ РАЗРЫВОВ

§23. Устойчивое состояние земной поверхности

Практикой разработки угольных месторождений установлено, что не существует предельной глубины, по достижении которой дальнейшая выемка пластов при управлении кровлей полным обру­ шением не вызывает деформирования земной поверхности. При раз­ работке на большой глубине в условиях, близких к полной подра­ ботке, не обнаруживается тенденции уменьшения величин манентинлвлепТ" относительных оседаний земной поверхности q0 — ц0/т.

Вместе с тем величины деформации земной поверхности при прочих равных условиях уменьшаются с увеличением глубины разработки за счет более плавного распределения их в мульде сдвижения. При некотором отношении глубины разработки к мощности пласта, равном коэффициенту безопасности кб, деформации земной поверх­ ности становятся безопасными для охраняемых сооружений. Со­ ответствующая этому коэффициенту глубина Нб называется безо­ пасной, т. е.

Нб= кбт.

Если глубина разработки увеличивается, а размеры выработан­ ного пространства по падению и простиранию остаются постоянными или во всех других слу­

сооружений на рудных месторождениях почти неизвестно. Чаще, чем достижение безопасной глубины, на рудных месторождениях возни­ кают условия неполной подработки, характеризующиеся отноше­ нием HjL > 1 . В условиях неполной подработки углы сдвижения становятся круче, чем при полной подработке, так как процесс сдви­ жения не получает полного развития. При малой степени подработанности процесс сдвижения вообще не распространяется до земной поверхности. Для слепых изолированных залежей пра­ вильной формы влияние размеров выработанного пространства на проявления сдвижения может оцениваться отношением HjL.