книги / Сдвижение земной поверхности под влиянием горных разработок

деформации (кривая б) поверхности, тогда как при отсут­ ствии трещины эти оседания имели бы место над нижней гра­ ницей очистных работ (рис. J8).

Обычно при выемке мощных крутопадающих пластов в Прокопьевском районе на краю мульды, ограниченном углом р,

Наличие дизъюнктивных смещений ведет к перераспреде­

этому определение углов сдвижения следует производить при отсутствии дизъюнктивных трещин, а возможное влияние по­ следних учитывать при расчете охранных целиков и опреде­ лении района влияния горных разработок. Такой путь решения задачи соответствует действующим Правилам охраны сооруже­ ний, где углы сдвижения задаются для ненарушенной толщи.

Влияние складок менее изучено. Специальные наблюдения для изучения этого вопроса были поставлены в крайне огра­ ниченных масштабах под руководством Е. В. Куняева в Про­ копьевском районе. Этими наблюдениями отмечено увеличе­ ние оседаний и деформаций в местах выхода на поверхность осевых плоскостей синклинальных складок (рис. 31). Такое явление, очевидно, объясняется ослаблением пород в зоне осевой плоскости.

Роль кливажа до настоящего времени остается недостаточ­ но выясненной. Имеющиеся данные по Криворожскому желе­ зорудному месторождению позволяют считать, что сдвижение горных пород по плоскостям кливажа и отдельности наблю­ дается на рудных месторождениях, сложенных весьма креп­ кими породами, при выемке мощных залежей с быстрой и одно­ временной посадкой кровли. В этом случае зона оседаний по­ верхности отсутствует или почти отсутствует и весь процесс ограничивается обрушением. Наоборот, на угольных и рудных месторождениях, сложенных менее крепкими породами и раз­ рабатываемых с постепенным и непрерывным обрушением кровли, на краях мульды всегда образуется зона оседаний, возникающих за счет „втяжения“ пород из краевых частей мульды. Подобное „втяжение* никак не может быть объяс­ нено движением пород по плоскостям кливажа и было бы не­ возможно, если бы прочность пород массива в целом оказы­ валась меньше силы сцепления по плоскостям кливажа.

Очевидно, в породах угольных месторождений если и имеет

№

место сдвижение по плоскостям кливажа, то оно наблюдается

взоне интенсивного прогиба пород с разрывом сплошности.

Вкраевых частях зоны сдвижений и в зоне прогиба без разрыва сплошности определяющим является не кливаж, а физико-механические свойства пород. На это, в частности, указывает различная связь углов сдвижения с углом падения пластов в породах различной механической прочности.

Способ управления кроцлей

По вопросу влияния частичной закладки (бутовые полосы) на характер сдвижения поверхности существуют противоре­ чивые мнения. Анализируя этот вопрос, различные авторы приходят к противоположным выводам. Одни считают, что выкладка бутовых полос вызывает более плавный характер сдвижения горных пород, не оказывая заметного влияния на величины конечных деформаций (наиболее распространенный взгляд). Другие высказываются в противоположном смысле.

Очевидно, в данном случае нельзя давать общего правила. Все будет зависеть от характера пород кровли выработки. В ряде случаев, при наличии крепких пород, последние, оседая без обрушения на бутовые полосы, мешают заполнению про­ странства между полосами. В этих случаях бутовые полосы вызывают уменьшение оседаний и некоторое увеличение углов сдвижения.

В тех случаях, когда этого не происходит и пространство между полосами целиком заполняется обрушившейся породой, сдвижение вышележащей толщи характеризуется теми же ве­ личинами, как и при работе с полным обрушением кровли. Применение полной закладки материалом, доставляемым извне, ведет к резкому уменьшению деформаций пород. Одновремен­ но с этим наблюдается некоторое увеличение углов сдвижения.

В 1951 г. Е. В. Куняевым было произведено сравнение фак­

Для сравнения были использованы данные 22 наблюдатель­ ных станций Прокопьевско-Киселевского района (табл. 22). При

114

П р и м е ч а н и е . В таблице указаны: в числителе пределы колебания отклонений; в знаменателе — среднее; в скобках— число сравнений.

менении гидравлической закладки. Ввиду малого объема на­ блюдений рекомендуется увеличивать углы на 5° только для сооружений II и III категорий охраны.

Нарушенность пород ранее произведенными очистными

работами

Проведение горных работ под нарушенной толщей пород (при повторных подработках) по вполне понятным причинам должно сопровождаться уменьшением углов сдвижения. На это, в частности, указывает отмеченное выше по данным наблюдений в Донбассе выполаживание углов 7 при наличии старых работ по восстанию пласта.

Следует отметить, что в настоящее время углы сдвижения при повторных подработках изучены слабо. Имеющиеся немно­ гочисленные данные по Донбассу, Кузбассу и Карагандинско­ му бассейну не позволяют сделать исчерпывающих выводов.

Анализируя данные отдельных наблюдений в Донбассе (табл. 23), М. В. Коротков указывает на незначительное выполаживание углов сдвижения (3, достигающее при пологом и наклонном залегании 6—8°. Для крутого залегания имеется одно наблюдение, которое показало не уменьшение, а наобо­ рот, увеличение угла (3. Такое явление вероятнее всего вполне закономерно, так как в нарушенных породах, так же как и

на месторождениях, сложенных слабыми породами, связь между Р и углом падения а более слабая, чем на месторождениях, сложенных крепкими породами.

Углы сдвижения при повторных подработках наблюдались также в Карагандинском бассейне. Согласно данным А. Н. Медянцева, здесь отмечалось выполаживание углов в указанных условиях до 8—11°.

Приведенные выше данные не могут служить основанием для утверждения о незначительном выполаживании углов в любых условиях и на любых месторождениях, так как:

1) выполаживание углов определяется степенью нарушенности пород, которая в зависимости от мощности и числа ра­ нее вынутых пластов будет различна. Между тем приведенные в табл. 23 данные получены главным образом в условиях подработанности толщи всего одним пластом и к тому же незна­ чительной мощности;

2) имеющиеся данные по Донбассу и Карагандинскому бас­ сейну в основном получены при выемке сближенных пластов, когда выполаживание углов не получает полного развития (рис. 32). В этом случае, наблюдая угол (38, мы не уверены в том, что он является предельным. Возможно, что при удалении

116

влево границы мульды (точка А), образовавшейся при выемке верхнего пласта, угол Зй уменьшится.

На значительное выполаживание углов сдвижения при пов­ торных подработках в сильно нарушенной толще указывают единичные наблюдения на Черемховском месторождении и в Ленинском районе Кузбасса. Так, М. А. Кузнецов в 1951 г. наблюдал на одной из шахт Ленинского района (Кузбасс) вы­ полаживание угла 5 до 50° (против 75° в обычных условиях). Здесь вследствие неглубокого залегания и значительной мощ­ ности пластов толща пород характеризовалась сильной нарушенностыо.

Столь же значительное выполаживание было отмечено в одном случае на Черемховском месторождении.

Изучение углов сдвижения при повторных подработках имеет большое значение в связи с построением охранных це­ ликов на ранее подработанных участках, а также при расчете сдвижений земной поверхности в условиях разработки свиты пластов.

Более детальное изучение этого вопроса должно стать одной из задач последующих наблюдений.

117

Направление движения забоя. Полнота выемки и размеры выработанного пространства

Направление движения забоя оказывает влияние на вели­

Уменьшение углов в сторону движения забоя связано с быстрым обрушением пород у разрезной печи (при первой по­ садке) и медленным прогибом в предзабойном пространстве.

и вызывает выполаживание мульды и уменьшение угла сдви­ жения 8.

Разница в значениях этих углов зависит от принимаемых при их определении критериев. При определении углов по оседаниям разность между ними больше, чем при определении по критическим деформациям. С увеличением глубины разра­ ботки эта разность должна уменьшаться.

Учитывая, что разница между углами 8 со стороны разрез­ ной печи и в сторону движения забоя при определении по критическим деформациям в основном лежит в пределах точ­

движения забоя. В проекте новых Правил охраны сооружений для Кузбасса (в отличие от Правил 1940 г.) углы 8 также за­ даются одними и теми же независимо от направления движения

зоваться одними и теми же углами 8, учитывая их выполажи­ вание при выводе окончательных значений.

Останавливаясь на влиянии полноты выемки и размеров выработанного пространства, необходимо отметить следующее. Оставление большого числа целиков и малые размеры выра­ боток ведут к неполному развитию мульды и к увеличению углов сдвижения, что неоднократно отмечалось в процессе наблюдений. Это обстоятельство подтверждают также данные табл. 22.

118

При выемке крутопадающих пластов на небольших глуби­ нах интенсивное трещинообразование в висячем боку сопро­ вождается образованием провалов над выходами пластов. В Донецком бассейне провалы небольших размеров образуются при разработке пластов на выходах до глубины 30—50 м. При этом общая ширина зоны провала и прилегающих к ней силь­ но деформированных участков поверхности при выемке одного пласта достигает 40—50 м. При выемке мощных крутопадаю­ щих пластов в Кузбассе ширина провалов, как уже указыва­ лось выше, достигает значительных размеров.

Разработка пологопадающих и наклонных пластов сопро­ вождается образованием провалов только при малых глубинах разработки и значительной мощности пластов.

Определение углов обрушения требует значительного вни­ мания. В том случае, когда образующиеся трещины являются трещинами обрушения (при перемещении пород глыбами), их обнаружение не представляет особых затруднений. Трещины растяжения имеют, как правило, незначительные размеры, и точная фиксация этих трещин возможна лишь при заблаго­ временном удалении растительного покрова.

Особого внимания требует определение углов обрушения по трещинам в зданиях, так как положение этих трещин за­ висит от конструкции здания, и они могут не совпадать с грунтовыми трещинами.

При крутом залегании пласта связь трещин с выходами контактов пород под наносы обусловливает сильно выражен­ ную зависимость углов обрушения от глубины разработки. Получаемые в этом случае углы обрушения представляют условные величины, и определение их должно производиться

сучетом глубины разработок.

§6. УГЛЫ СДВИЖЕНИЯ И ОБРУШЕНИЯ В КОРЕННЫХ ПОРОДАХ

ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИИ

Подмосковный бассейн

Углы сдвижения и обрушения по данным наблюдений при­ водятся в табл. 24—26.

Ввиду малого различия между углами сдвижения в нано­ сах и коренных породах, определение углов производилось без подразделения массива на наносы и коренные породы.

Анализируя приведенные данные, можно сделать следую­ щие выводы:

1) углы сдвижения колеблются в широких пределах, что объясняется главным образом значительной изменчивостью гидрогеологических условий. Наличие сильно обводненных участков и плывунов вызывает резкое выполаживание углов;

120