книги / Сдвижение горных пород на рудных месторождениях

щии, трещин отдельностей и поверхностям крутопадающих кон­ тактов горных пород, плавное оседание земной поверхности, ополз­ невые явления в водонасыщенных четвертичных отложениях. При повторных подработках зон обрушения возникают вторичные воронки и трещины обрушения, а также плавное оседание земной поверх­ ности вслед за выпуском руды из отрабатываемых блоков.

При совмещении подземных и открытых работ участок карьера, расположенный над отрабатываемым блоком, охраняется с момента производства массового взрыва руды в блоке до появления воронки на земной поверхности и в течение одного года после прекращения обрушений вокруг нее. Необходимыми условиями, обеспечивающими безопасное ведение открытых работ в условиях Андреевского карь­ ера, являются засыпка воронок обрушения и строгое соблюдение очередности подземных и открытых работ.

Зыряновское месторождение/

На Зыряновском месторождении наблюдения за сдвижением горных пород проводились в районе Маслянской промышленной зоны институтом ВНИИЦветмег (П. К. Кекух, А. С. Баженов) в период 1954— 1964 гг. Рудные тела зоны представлены серией параллельных линз крутого падения. В висячем боку рудной зоны залегают крепкие известково-глинистые сланцы, чередующиеся с пластами песчаников. Падение пород висячего бока и рудной зоны согласное 60—70°. В лежачем боку рудной зоны залегают известково­ глинистые сланцы, порфироиды, порфиритьт, серицито-хлоритовые сланцы, собранные в мелкие складки. Породы висячего и лежачего боков разделены между собой IV южным дизъюиктивом. Минималь­ ная глубина залегания рудных тел от земпой поверхности 80 м.

Первое обрушение пород и образование воронки на земной поверхности произошло в 1956 г. и было вызвано искусственным путем с помощью специального взрыва, произведенного в 1955 г. По мере отработки нижележащих горизонтов зона обрушения рас­ ширялась. Засыпка воронки породами вскрыши Зыряиовского карь­ ера несколько замедлила развитие зоны обрушения, но не предот­ вратила образование трещин вокруг воронки. По состоянию на май 1964 г. углы разрывов в висячем боку изменялись в пределах 54— 58°. Угол сдвижения в висячем боку не определялся. Со стороны лежачего бока с 1958 по 1964 г. происходило систематическое выполаживаиие углов обрушения со 111 до 75°. Величины углов сдви­ жения, определенные по критическим деформациям кривизны и

дованы следующие предварительные углы разрывов и сдвижения: Р" = 54°, р = 48°, р; =■•70°, р! = 65°, Ô" = 70°, Ô = 65°.*

* Составлено по материалам ВНИИЦвстмета, представленным А. С. Ба­ женовым.

§1 4 . Салаирская группа месторождений *

Изучение процесса сдвижения земной поверхности на место­ рождениях Салаирского рудного поля проводилось ВНИИЦветметом (П. К. Кекух, И. И. Комлин) с 1953 по 1965 г. включительно.

Салаирское рудное поле объединяет группу месторождений, характерной особенностью которых является большая протяжен­ ность рудных тел по падению в сравнении с длиной по простиранию. Вмещающие породы представлены метаморфизованными и рассланцованными эффузивно-туфогенными породами. Крупные дизъюнк­ тивные нарушения отсутствуют, имеются малоамплитудные (0,5— 10 м) нарушения. Трещины отдельности широко распространены как во вмещающих породах, так и в рудных телах.

Месторождения отрабатываются системой принудительного этаж­ ного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами. Глубина разработки 200—230 м.

Месторождение Кварцитовая сопка представлено мощной лин­ зой полиметаллических руд с многочисленными апофизами и по­ родными включениями. Угол падения ее 40—80°, максимальная мощность достигает 200 м, глубина залегания около 160 м. Коэф­ фициент крепости вмещающих пород по шкале М. М. Протодьяконова / = 4 -т-8. Средняя длина месторождения по простиранию 250— 300 м (рис. 41).

Месторождение Слепое состоит из двух ветвей — западной и восточной. Средняя мощность западной ветви 10 м, восточной 8 лс. Длина месторождения по простиранию 140 м. Глубина залегания от земной поверхности 50 м.

Месторождение Первомайское представлено пластообразной за­ лежью мощностью 8 —12 м. Угол падения залежи 48—60°, длина по простиранию 100 м, глубина залегания 90 м.

Месторождение Спорное представлено линзообразными рудными телами небольших размеров и сложной конфигурации. Угол паде­ ния их 50—70°, средняя длина по простиранию 120 м, глубина за­ легания от земной поверхности 60 м. Мощность изменяется от 4 до 23 м.

При сдвижении земной поверхности на месторождениях Сала­ ирского рудного поля возникают воронки обрушения, трещины и зоны плавных сдвижений. Трещины образуются при горизонталь­ ных деформациях растяжения 8— 10 мм/м и оседании 150—300 мм. Мульда сдвижения имеет асимметричную форму: породы висячего бока разрушаются более интенсивно и сдвигаются под более поло­ гими углами, чем породы лежачего бока. В висячем боку ширина зоны трещин 100— 120 мм, в лежачем боку — значительно меньше.

Сдвижение пород в висячем боку происходит примерно по пло­ скостям наиболее развитых систем трещин. В лежачем боку сдвиже-*

* Составлено по материалам ВНИИЦветмета, представленным И. И. Комлиным.

инструментальных данных. Для месторождения Первомайского углы сдвижения и обрушения приняты по аналогии с углами сдвижения и разрывов, полученными для месторождения Спорного. Значения углов, рекомендуемых ВНИИЦветметом, приведены в табл. 11.

§ 15. Золотушинское месторождение *

Сдвижение земной поверхности на Золотушинском руднике в 1951— 1956 гг. изучал НИГРИС (П. К. Кекух). В 1960— 1962 гг. ВИИМИ (А. Г. Акимов, Е. И. Кузнецова) были поставлены комплекс­ ные исследования по сдвижению горных пород и земной поверхности [30, 31].

Золотушинское месторождение по геологическому строению и характеру сдвижения разделено на Северный и Южный участки. Краткая горногеологическая характеристика участков приведена в табл. 12. На Южном участке в лежачем боку рудовмещающей толщи проходит тектоническая зона, в которой хлоритовые сланцы перемяты, рассланцованы и. превращены в малоустойчивые каоли­ ноподобные породы. Разрабатывается месторождение различными

в виде воронок и провалов, трещин, в том числе трещин с уступами, и плавного прогиба земной поверхности. При разработке слепых изолированных рудных тел провалы образуются, если удовлет­ воряются условия:

А > 0 ,5 # о )

(8)

^пь- < 10,9

где А — минимальный размер выработанного пространства по про­

шемся процессе сдвижения для глубин разработки до 150 м. Для глубины 200—240 м значения углов р = 65 -4-80°, Р" = 78 ч-90° получены при неполной подработке и при продолжающемся про­ цессе сдвижения. В лежачем боку при закончившемся процессе сдвижения получены следующие минимальные значения углов сдви­ жения и разрывов: = 40°, PÎ = ап. На основании специальных исследований [29] установлено, что на Южном участке сдвижение толщи пород лежачего бока происходит по нижнему контакту хлорито-серицитовых сланцев, а в месте выхода его под наносы

* Составлено Е. И. Кузнецовой.

* Кварцевые порфиры обладают полосчатостью, к которой приурочена одна из систем микротрещинолатости, вследствие чего оти породы и процессе сдвижения ведут себя как слоистые.

** В знамена геле приведена максимальная глубина залегания залежи.

образуется трещина разрыва, переходящая по мере отработки место­ рождения в террасу. За этой трещиной, как правило, новых трещин

Рис. 42. Сдвижения по профильной линии № 7 Золотушинского

рудника:

а — оседания; б — горизонтальные деформации; в — вертикальный разрез: 1 — кварцевые порфиры; 2 — хлорито-серицитовые сланцы; 3 — кремнисто-глинистые сланцы; 4 — микрокварциты; 5 — рыхлые отложения

не образуется. Ширина зоны плавных сдвижений колеблется в пре­ делах 10— 30 м. Положение границы сдвижения пород в толще и на земной поверхности показано на рис. 42.

Для Северного участка при полной подработке и закончившемся процессе сдвижения получены следующие минимальные значения углов: р = 61°, р" = 71°, у = 67°, у" = 75°, ô = 71°, ô" = 84°.

Для Золотушинского рудника составлены и утверждены Основ­ ные положения указаний по охране сооружений [12]. Рекоменду­ емые в Указаниях параметры сдвижения для условий полной под­ работки приведены в табл. 13.

Глава V I

РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ НА ЖИЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

Для многих жильных месторождений характерны крепкие вме­ щающие породы, сложная морфология рудных тел и значительное количество различных целиков и безрудных участков, оставляемых в выработанном пространстве. Нередко в таких условиях процесс сдвижения развивается только в рыхлых отложениях и выветрелых

в сдвижение приходят и коренные породы, однако во многих случаях с увеличением глубины разработки процесс сдвижения приобретает плавный характер и деформации земной поверхности возрастают медленно.

Первая из указанных форм сдвижения установлена сравни­ тельно недавно на уральских золоторудных месторождениях. Эти данные уже неоднократно использовались для обоснования норм

1013

охраны сооружений и расчета предохранительных целиков также на других месторождениях [49]. При исследованиях же более ран­ него периода этот важный момент в должной мере не учитывался, поэтому рекомендации по определению параметров процесса сдви­ жения на жильных месторождениях отличаются большим разно­ образием.

§ 16. Уральские золоторудные месторождения *

Наблюдения за сдвижением горных пород проводились Ураль­ ским филиалом ВНИМИ в период 1957— 1962 гг.

Березовское месторождение представлено серией плагиогранит- и гранит-порфировых даек. Мощность даек изменяется от 8 до 15 м, угол падения 60—75°. Вмещающими породами являются хлоритовые сланцы. Дайки и вмещающие породы до глубины 30—70 м выветрелые и разрушены. Ниже горизонта выветривания они, напротив, довольно устойчивы и имеют крепость 9— 15 по шкале М. М. Протодьяконова. Месторождение отрабатывается системами с магазинированием руды. Длина блоков по простиранию равна 40—60 м, высота этажа 50 м, ширина междукамериых целиков 6—7 м, тол­ щина потолочин вместе с надштрековыми целиками 6 —10 м. Глубина очистных работ 212 м.

Как показали наблюдения, сдвижение горных пород на боль­ шинстве участков месторождения отмечается только в зоне выветрелых и разрушенных пород верхних горизонтов. Ниже зоны вывет­ ривания породы, находящиеся вблизи отработанных блоков и магазинов, остаются в устойчивом состоянии и после обрушепия потолочин. Если же между кровлей блока и нижней границей выветрелых пород оставлена достаточных размеров потолочина, то сдвижение поверхности над такими блоками отсутствует вообще.

На рис. 43 изображены наиболее типичные для Березовского месторождения схемы сдвижения и обрушения горных пород. При самообрушении или искусственном погашении расположенных на верхнем горизонте блоков и магазинов на поверхности наблюдается образование провалов и воронок обрушения, вокруг которых в ряде случаев возникают зоны террас и трещин. За пределами крайних от провалов трещин сдвижения поверхности не происходит. При повторной подработке в результате перепуска разрушенных пород (рис. 43, 6) на поверхности увеличиваются воронки обрушения. Одновременно происходит расширение зоны террас и трещин.

После заполнения выработанного пространства обрушенными породами процесс сдвижения быстро затухает. В зоне мелких тре­ щин на поверхности продолжительность процесса сдвижения не пре­ вышает шести месяцев, в зоне террас — не более одного года [65].

В связи с отсутствием деформаций вмещающих пород, располо­ женных ниже зоны выветривания, зону сдвижения можно харак-

* Составлено Г. П. Семеновым и Г. Г. Шампаровым.