книги / Сдвижение земной поверхности под влиянием горных разработок

ПРЕДИСЛОВИЕ

Директивы XIX съезда КПСС по пятому пятилетнему плану развития СССР предусматривают значительное увеличение до­ бычи угля, расширение строительства новых шахт, совершен­ ствование систем разработок. Выполнение этих задач немы­ слимо без дальнейшего научного и технического прогресса во всех отраслях горного дела.

Решение ряда вопросов рациональной эксплуатации уголь­ ных месторождений требует углубленного изучения сдвижений горных пород под влиянием подземных разработок.

Исследования сдвижений горных пород на угольных и слан­ цевых шахтах различных бассейнов и месторождений СССР

в больших масштабах проводятся в течение 20 с лишним лет. В процессе исследований накоплены обширные фактические материалы, которые, несмотря на большой теоретический и практический интерес, сравнительно слабо освещены в лите­

шейдеров-производственников в изучении сдвижения горных пород. Между тем эти вопросы наряду с новыми положениями и выводами, вытекающими из анализа полученных материалов, представляют большой интерес. Освещение их помогает более правильному уяснению состояния изученности процесса сдви­ жения горных пород и сознательному отношению к рекомен­ дациям существующих правил охраны сооружений от вредного влияния горных разработок.

Автору неоднократно приходилось слышать пожелания марк- шейдеров-производственников о более широком освещении не только итоговых, но и первичных материалов наблюдений.

3

Вероятность появления таких случаев снижается по мере изучения процесса сдвижения горных пород и накопления но­ вых данных, характеризующих этот процесс в различных гор­ ногеологических условиях.

В настоящее время на угольных шахтах охрану ответст­ венных сооружений от вредного влияния горных разработок чаще всего осуществляют при помощи охранных целиков. При определенных условиях этот способ является неизбежным и наиболее надежным. Наряду с этим оставление целиков вы­ зывает излишние потери угля, ведет к удорожанию и ослож­ нению горных работ.

Поэтому там, где это технически возможно и экономически целесообразно, от оставления целиков отказываются и осуще­ ствляют другие меры охраны.

Кчислу таких мер прежде всего следует отнести:

1)перенос сооружений на участки, не требующие остав­ ления целиков (или расположение сооружений на таких участ­ ках при строительстве);

2) изменение способа ведения горных работ в районе ох­ раняемых объектов (закладка выработанного пространства,

слоевая выемка, уменьшение вынимаемой мощности пласта

ит. д.);

3)временное (на период подработки) изменение характера эксплуатации сооружений и предупреждение накопления де­ формаций в них периодически проводимым ремонтом;

4)применение в подрабатываемых сооружениях специаль­ ных конструкций и дополнительных устройств, обеспечиваю­ щих уменьшение или смягчение деформаций (осадочные швы, компенсаторы и т. д.).

Характер сдвижения земной поверхности существенно за­ висит от способа и режима ведения горных работ, изменяя которые, мы можем в определенных пределах сознательно

глубины разработок и не гарантирует полного устранения опасных деформаций при любых условиях.

Наиболее эффективной мерой в данном случае является закладка выработанного пространства, но применение ее по

6

техническим и экономическим соображениям возможно далеко

и физически неоднородное явление. В отдельных точках сдви­ гающегося массива горных пород при различных горногеоло­ гических условиях и на разных стадиях протекания процесса последний подчиняется различным законам деформирования и движения. Указанное обстоятельство является существенным препятствием для успешного приложения существующих теорий деформирования к изучению количественной стороны про­ цесса.

Вторым существенным препятствием на этом пути является ограниченность наших знаний о структуре и физико-механи­ ческих свойствах горных пород покрывающей толщи.

Эта ограниченность трудно преодолима, так как невозможно рассчитывать на постановку сверхдетальной разведки массива горных пород исключительно для решения вопросов сдвиже­ ния горных пород.

Сложность явления и невозможность чисто теоретического его изучения вынудили стать на путь экспериментальных ис­ следований. Этот путь, заключающийся в постановке система­ тических инструментальных наблюдений на шахтах, на первом этапе исследований играл основную роль. Он не утратил свое­ го значения и в настоящее время. Инструментальные наблю­ дения дали обширные материалы, позволившие осветить ряд интересующих нас вопросов.

Однако этот путь обладает и серьезными недостатками. Известно, что сдвижение горных пород при значительных

глубинах разработки протекает весьма медленно. Оно прояв­ ляется различно в разных геологических и горноэксплуата­ ционных условиях. Между тем в настоящее время насчиты­ вается по крайней мере семь типов угольных месторождений, породы которых обусловливают различный характер прояв­ ления сдвижений. Каждый из этих типов в свою очередь

7

включает ряд месторождений с различными условиями залега­ ния, мощностью пластов, системами разработки и т. д.

Охват инструментальными наблюдениями всех типов место­ рождений и всех условий залегания при медленном развитии

висключительно широких масштабах.

Внастоящее время выбор методов охраны сооружений от вредного влияния горных разработок производится:

1) в соответствии с Правилами охраны сооружений, состав­ ляемыми по данным инструментальных наблюдений;

2)на основе предрасчета сдвижений;

3)по аналогии с другими месторождениями (метод ана­ логий).

Следует отметить, что ни один из указанных путей решения задачи не может претендовать на универсальность.

Они неприменимы на новых месторождениях (в период, проектирования шахт) и на разрабатываемых месторождениях с неизученным характером сдвижения горных пород. Здесь выбор способов охраны сооружений и расчет охранных цели - ков возможны только на основе метода аналогий.

Метод аналогий, базирующийся на классификации место­ рождений, может быть использован также при обобщении и интерпретации наблюдений и при проектировании и закладке новых наблюдательных станций.

В первом случае закономерности, выявленные для отдела ных типов месторождений, облегчают уточнение и обоснова­ ние Правил охраны сооружений при отсутствии достаточно полных данных.

Во втором случае классификация месторождений помогает правильно выбрать углы сдвижения при проектировании про­ фильных линий закладываемых новых наблюдательных стан­ ций. Классификация месторождений допускает возможность задания (применительно к отдельным типам месторождений)

8