книги / Сдвижение горных пород на рудных месторождениях

теризовать углами ф, построенными от нижней границы выветрелых пород.

Нижняя граница выветрелых пород устанавливается по резуль­ татам обследования горных выработок, пройденных на границе выветривания, или же по материалам геологических скважин.

Рис. 43. Схемы сдвижения горных пород на Березов­ ском месторождении:

Породы считаются выветрелыми, если коэффициент крепости их по шкале М. М. Протодьяконова не превышает 3—4.

Как показывают результаты наблюдений, углы сдвижения в вы­

зоны обрушения на поверхности практически совпадает с гра­ ницей зоны сдвижения. Для этих условий углы сдвижения ф можно определить по графику (рис. 44), составленному с использованием формулы (9).

Ut

При глубине выветрелых пород более 40 м рекомендуются сле­ дующие углы сдвижения в выветрелых породах: при глубине горных работ до 162 м — 50°, при глубине горных работ до 212 м — 45°; минимальный угол сдвижения — 40°.

Наличие крепких и устойчивых вмещающих пород ниже зоны выветривания благоприятно сказывается на устойчивости отрабо­ танных камер и магазинов. Отдельные блоки объемом до 10—20 тыс. м3 остаются устойчивыми в течение продолжительного времени. Все это дает основание оставлять непогашенными некоторые блоки в 5—10 тыс. Л13. При этом толщина потолочины должна быть равной 0,5 -Ï-1,0 т, где т — мощность выработанного пространства.

Кочкарское месторождение представлено системой крутопадающпх кварцевых жил мощностью от 0,3 до 4 ж, приуроченных к дай­ кам небольшой мощности. Вмещающими породами являются плагиограниты. До глубины 30—50 породы выветрелые и разрушены. Ниже зоны выветривания залегают крепкие и устойчивые породы с коэффициентом крепости 12—20. Длина жил по простиранию 300—600 м. Отработка месторождения осуществляется системой с магазинированием руды. На участках с неустойчивыми и нарушен­ ными породами применяются системы с креплением выработанного иространства распорной и станковой крепью. Высота этажа па ниж­ них горизонтах 50 м. Средняя длина блока 50—60 м. Глубина горных работ 350—400 м. Выемочная мощность составляет 1,2—1,5 м, реже 3—4 м. Из общей площади отработки 10— 15% приходится на це­ лики и безрудные участки.

Ежегодно на руднике отмечается до 10—20 самообрушений по­ верхности. Образование провалов чаще всего происходит на месте старых вертикальных выработок. Наибольшее число обрушений зафиксировано в период паводков [44]. Длительные наблюдения за сдвижением горных пород показали, что при существующих гор­ ногеологических условиях обрушение земной поверхности про­ исходит только за счет сдвижения выветрелых и разрушенных по­ род верхних горизонтов. Ниже зоны выветривания сдвижение от­ сутствует; лишь в отдельных местах возможны незначительные от­ слоения боковых пород, которые не оказывают влияния на сдви­ жение поверхности.

В зависимости от размеров выработанного пространства, пол­ ноты отработки жил и удаленности горных работ от зоны выветри­ вания сдвижение горных пород на месторождении может проис­ ходить по схемам, изображенным на рис. 45. Сдвижение пород по первой схеме (рис. 45, а) характерно для жил с небольшими размерами выработанного пространства, расположенного вблизи поверхности на глубине до 25— 30 м и не связанного с горными рабо­ тами нижних горизонтов. В этом случае на выходах жилы на поверх­ ность, непосредственно над выработанным пространством образуются лишь провалы, размеры которых в направлении вкрест простирания не превышают 10 м. При распространении очистных работ на глубину более 25—30 м на поверхности кроме провала

крепости руды и пород / 10 по шкале М. М. Протодьяконова. Первые наблюдения за сдвижением горных пород были начаты Ураль­ ской группой ЦНИМБ на руднике Степняк в 1937 г., на руднике Бестюбе в 1940 г., затем продолжались Казахским филиалом ВНИМИ

ными работами по жиле Троицкой, залегающей в диоритовом штоке

Рис. 46. Оседания по профильной линии № 1 рудппка Степняк:

а — оседания; б — вертикальный разрез

(рис. 46). Наносы отсутствуют. Угол падения 30—40°. Жила отра­ батывалась потолкоуступной системой с наклонной распорной кре­ пью. Средняя вынимаемая мощность ее 1,5 м при колебаниях от 1 до 4 м. Вертикальная высота этажа 24—50 м.

Наблюдения велись при отработке жилы на глубине от 150 до 350 м. Разработка жилы Троицкой вызвала сдвижение поверх­ ности с незначительными оседаниями и деформациями. Максималь­ ные оседания за 23 года составили 143—262 д л , т. е. 10—17% от вы­ нутой мощности. Максимальные вертикальные деформации нахо­ дятся в пределах критических и составляют — наклон (2,5—4,2) X X 10~3, кривизна (0,2—0,3) -10“ 3 1/м. Продолжительность процесса сдвижения со скоростями оседания, превышающими 50 мм в год, со­ ставляют 2—3 года, а общая продолжительность 6—8 лет. Сдвиже­ ние горных пород развивалось более активно в районах тектониче­ ских нарушений и происходило с расслоением подработанной толщи по ослабленным контактам горных пород. Так, в подработанной жиле

Западной, расположенной в 80 м выше жилы Троицкой, по контак­

тельный целик под ствол и промплощадку шахты «Юбилей». Отра­ ботка произведена на глубине 90— 250 м от поверхности с сухой закладкой на площади 1000 м2 и гидравлической закладкой на пло­ щади 6300 ль3. Вынимаемая мощность жилы 1,85 ж. В зоне сдви­ жения оказались одноэтажные каменные здания подъемной машины, компрессорной, трансформатора, комбината шахты, кузницы и ко­ пер шахты. Длина зданий составляла 20—35 м, ширина 12— 14 м. Отработка целика вызвала оседание сооружений на 37— 77 мм, но не отразилась на их состоянии. Критические деформации в крае­

«Западная». Участок сложен палеозойскими туфогенными песчани­ ками и алевролитами, прорванными интрузией кварцевых диоритов. На участке насчитывается свыше 26 кварцевых жил, секущих как интрузивное тело, так и осадочные породы. Залегание жил несо­ гласное с вмещающими породами. До глубины 30— 45 м породы выветрелые и сильно трещиноватые, крепость их увеличивается с глу­ биной. Преобладающее падение жил 60— 78°. Месторождение раз­ рабатывается системами с распорной крепью и магазинированием руды в блоках. Средняя высота этажа 45 ль, ширина блоков 40— 70 ль, вынимаемая мощность 1,2—2,5 м. Практикуется закладка выработанного пространства породой от проходки выработок.

Станция закладывалась над горными работами по жиле Про­ межуточной и ее апофизе, но с течением времени была подработана горными работами по восьми жилам (рис. 47). Отработка апофизы жилы Промежуточной на горизонте 30 м с частичной закладкой выработанного пространства привела к плавному сдвижению по­ род в течение трех-четырех лет. Возобновление процесса сдвижения связано с выемкой руды на горизонте 70 м. При отработке целиков между горизонтами 30 и 70 м и образовании общей отработанной площади 7 тыс. м2 на земной поверхности возникли воронки глу­ биной до 10 м, окаймленные трещинами шириной до 0,2 м. Воронки были засыпаны породой и больше не развивались. Увеличение глубины разработки и оставление целиков между горизонтами шириной 5 —20 м при совместно влияющих жилах приводили к мед­ ленному и плавному развитию сдвижения пород.

За 13—20 лет максимальные оседания за пределами воронок составили 136—326 мм при вынимаемой мощности жил 1,2—1,4 ле,. максимальной глубине разработок 250 м и расстоянии между жи­ лами 10— 100 м. В квершлагах, штреках и других выработках на го­ ризонтах 160— 250 ж сдвижения горных пород не отмечалось. Углы сдвижения по вертикальным деформациям при глубине разработки до 160 м составляли: б == 65 ~ 80°, |3 = 61 -г- 73°.

толщу осадочных пород. На глубину 15—20 м породы выветрелые, крепость их не превышает 4.

На шахте № 8 наблюдения проводились в 1959—1962 гг. при от­ работке в диоритовом массиве рудной зоны мощностью 6,5 м, име­ ющей угол падения 65— 75°. Средняя длина зоны по простиранию 95 м. Отработка ее началась непосредственно с поверхности комби­ нированной системой с отбойкой руды глубокими скважинами и магазшшрованием руды в блоках. Глубина работ достигла 175 м.

Вертикальная высота этажа 20—45 ль, длина блока по простиранию 20— 25 ль (рис. 48).

Большая крепость пород (/ > 10) и соответствующая ориенти­ ровка трещиноватости создали высокую устойчивость пород вися­ чего и лежачего бока. Сдвижение в толще пород распространялось

ных породи земной поверхности не установлено. Не было также отмечено сдвижения земной поверхности при отработке жил № 43 и Апрельской, расположенных друг от друга по вертикали на 30— 40 ль. Угол падения жил 50—55°, вынимаемая мощность 1,2—2 ль, глу­ бина разработки 55— 150 ль. Для построения предохранительных целиков рекомендованы следующие углы сдвижения для рудников:

где а — угол падения лежачего бока рудных тел.

Месторождения, разрабатываемые трестом Алтайзолото. Наблю­

залегающие в песчаниках и сланцах. Крепость вмещающих пород

Система разработки — слоевое обрушение. В результате отработки рудного тела № 2 на земной поверхности образовались провал, зона трещин и зона плавных движений шириной 15—75 Л1 с дефор­ мациями, превышающими критические. Максимальное оседание? в зоне трещин за период наблюдений составило около 300 см, макси­ мальное раскрытие трещин 30—40 см. Трещины на земной поверх­ ности возникают при растяжениях 5—6 мм/м. По результатам наблюдений для практического использования в условиях рудника

Жила Северная залегает несогласно с вмещающими породами, угол падения 40°, мощность колеблется от 0,25 до 5 м. Отработка ведется сплошной системой лава-этаж. В результате пережимов в выработан­ ном пространстве остается большое количество безрудных участков, кроме того, около восстающих оставляются целики размерами 5 X X 5 м.

В 1961— 1962 гг. очистные работы велись на гор. 130 м. Подвигание фронта очистных работ было крайне медленное. Наблюде­ ниями установлено, что сдвижение земной поверхности развивалось на небольшом участке над центральной частью отработанной пло­ щади, где максимальные оседания составили 275 мм за весь период наблюдений. Большое количество безрудных целиков (свыше 20%) на нижних горизонтах обусловило прекращение развития процесса сдвижения по площади.

§ 18. Некоторые другие жильные месторождения

Садонское и Згидское месторождения связаны условиями образо­ вания и единством комплекса вмещающих пород, представленных гранитами, кварцевыми кератофирами и туфами.

Рудные жилы Садонского месторождения приурочены к Глав­ ному разлому — слояшой зоне смятия с серией параллельных поверх­ ностей скольжения с почти вертикальным падением.

Згидское месторождение представлено двумя промышленными рудными жилами — Нижней Эгидой и Верхней Згидой значитель­ ной длины по простиранию с крутыми до вертикального углами па­ дения. Мощность их колеблется от 0,14 до 12 ле. Месторождения отрабатываются системой с магазинированием руды и последующей закладкой выработанного пространства.

Многолетними наблюдениями установлено, что отработка руд­ ных жил на Садонском и Згидском месторождениях в большинстве случаев не вызывает значительных деформаций земной поверхности. Исключение составляет отработка блоков в зоне выветрелых пород

с последующим выпуском металлосодержащей закладки. В этом случае на земной поверхности могут возникнуть провалы и трещины.

На основании анализа результатов наблюдений в 1963 г. Грузин­ ским опорным пунктом ВНИМИ (Г. М. Гелашвили, М. Д. Гинзбург) для рассматриваемых месторождений были составлены Указания по охране сооружений и природных объектов. В Указаниях граница опасного влияния горных разработок определяется от глубины распространения выветрелых и разрушенных пород под углом ср = = 55° по всем направлениям.

Глубина распространения выветрелых пород принята для Згидского рудника не менее 40 л, для Садонского рудника не менее 60 м.

Месторождение Чорух-Дайрон представлено двумя основными жилами — Главной и Новой, залегающими в крепких гранодиоритах. Жилы выдержаны по простиранию и падению, мощность 3 —4 л-t. Угол падения Главной жилы — 55— 60°, Новой — 75—85°. Оруде­ нение — неравномерное по площади. Безрудные участки разделяют рудное тело на отдельные изолированные блоки. Системы разра­ ботки — подэтажные штреки и с магазинированием руды. Наблю­ дения проводились ВНИМИ (В. С. Троицкий, Е. В. Светлова) в 1960—1964 гг.

По жиле Новой наблюдения проводились при отработке изолиро­ ванного участка длиной по простиранию 150 м на горизонте 110 м. До начала наблюдений на земной поверхности видимых признаков сдвижения не наблюдалось. Во время доработки горизонта 110 м произошло обрушение пород висячего бока и на земной поверхности образовался провал глубиной 20—25 м и шириной 30—40 л^. Ин­ струментальными наблюдениями установлено, что сдвижение зем­ ной поверхности за крайней трещиной отсутствует. Породы лежа­ чего бока находятся в устойчивом состоянии. Дальнейшее пониже­

Жила Главная отработана до глубины 100 м. В выработанном пространстве оставлено до 10% руды в целиках. Инструментальными наблюдениями и обследованием установлено, что в результате от­ работки рудного тела на земной поверхности образуется провал шириной 10— 15 м, имеющий четкие границы. Трещины разрыва отсутствуют. Непосредственно к провалу примыкает зона плавных сдвижений с максимальными оседаниями 120— 150 мм.

Породы лежачего бока не деформируются. Углы сдвижения, полученные при неокончившемся процессе сдвижения земной по­ верхности, равны: р = 57° и рх = ар>т. Для практического ис­ пользования с некоторым запасом можно рекомендовать |3 = 55° и Pi = ctp т.

Месторождение Ниттис-Кумужье представлено свитой тонких жил, залегающих в крепких породах — габбро-нортитах, пироксенитах и перидотитах. Угол падения жил 85—90°. Расстояние между