книги / Сдвижение горных пород на рудных месторождениях

Зона интенсивного влияния I I характеризуется оседанием вы­ работок до 300—400 лш, поломом крепи, пучением почвы, появле­ нием трещин и отслоений в боках выработок. Подработанные рудные тела претерпевают незначительные нарушения структуры, умень­ шается устойчивость пород, их выемка возможна после прекращения процесса сдви­

жения.

Опасная зона I характе­ ризуется возможностью об­ рушения горных пород, вы­ шележащих залежей и гор­ ных выработок. При этом эксплуатация подготовитель­ ных выработок должна быть прекращена. Подработанные запасы следует списывать.

Расчеты высоты зоны об­ рушения и зоны трещин по формулам (24) и (22) следует рассматривать как весьма ориентировочные. Начиная с 1966 г. ВНИМИ ведутся

исследования, целью которых являются установление норм охраны выработок, а также критериев подработаниости горных выработок и запасов руды в рудных залежах, расположенных над очистными выработками. После завершения указанных исследований будут рекомендованы более обоснованные способы расчета высоты зоны обрушения и зоны трещин.

Сравнение результатов расчетов высоты зоны обрушения hu полученных по формулам (21) и (22), а также с высотой зоны обру­ шения, рассчитанной по формуле (20) для земной поверхности, приведено в табл. 23. Расчет произведен для залежи мощностью 5 м, залегающей в изверженных трещиноватых породах двух типов со следующими характеристиками:

I тип — каолинизированные трещиноватые породы с величиной

пород значение коэффициента а в формуле для определения сцепле­ ния (12) равно соответственно 3 и 10. При определении величины сцепления в массиве Кыпо формуле (12) в качестве высоты Н прини­ мался размер горизонтальной проекции выработанного пространства на разрезе вкрест простирания Z/, так как он наиболее представи­ телен для характеристики размеров зоны отрыва и сдвига пород. Размер залежи по простиранию во всех случаях принят п > 1 ,5 U . Объемный вес пород у — 2,5 т/м3.

§ 26. Углы сдвижения при неполной подработке

Влияние формы и размеров рудных тел на процесс сдвижения

Для многих рудных месторождений характерны включения не­ кондиционных руд, расчленяющие рудное тело на изолированные или связанные друг с другом участки, а также сложные очертания границ оруденения. При относительно простом строении рудные тела часто iiMeioT ограниченные размеры по падению и простиранию. Боль­ шие залежи правильной формы, выходящие на земную поверхность или под наносы, в результате склонения становятся слепыми, при­ чем глубина залегания верхней границы постепенно увеличивается.

Отмеченными морфологическими особенностями рудных место­ рождений объясняется образование выработанных пространств раз­ нообразных размеров и сложных очертаний (рис. 65). Площадь выработанного пространства составляет при этом некоторую часть условной площади отработки, которая образовалась бы при полной выемке на данную глубину большого, сплошного, пластообразного рудного тела.

Изменения форм и размеров рудных тел при прочих одинаковых условиях обусловливают различие характера процесса сдвижения и изменение величин его параметров, в том числе и значений углов сдвижения. Так, например, на Лебяжииском руднике углы сдвиже­ ния р, полученные Уральским филиалом ВНИМИ в 1960 г. на близ­ лежащих профильных линиях VI, VII и IX (на рис. 65 показан разрез по лилиям VI и VII), не одинаковы и равны соответственно

и быть более крутыми, чем минимальные углы сдвижения для дан­ ных горногеологических условий. Критериев, позволяющих опре­ делять, насколько полученные углы отличаются от минимальных, в Инструкции [52] и в большинстве Правил и Указаний по охране сооружений нет. Использование углов сдвижения, полученных при неполной подработке, на других участках данного месторождения с большими размерами залежей может привести к оставлению пре­ дохранительных целиков или определению зон опасного влияния горных работ недостаточных размеров. В результате этого сооруже­ ния, охраняемые целиками недостаточных размеров или возведен­ ные у границы неправильно определенной зоны опасного влияния, могут разрушиться.

2. Если углы сдвижения определены при полной подработке, т. е. получены минимальными, то использование их при проектиро­ вании мер охраны на участках месторождения с залежами ограни­ ченных размеров приведет к неоправданно большому запасу надеж­ ности, выражающемуся в увеличении размеров предохранительных целиков или в чрезмерном удалении проектируемых сооружений от рудных залежей.

Полная и неполная подработка, определение степени подработанности

В основу метода оценки и учета влияния формы и размеров рудных залежей на углы сдвижения, используемого на неизученных месторождениях [49], а также на Советском и Золотушинском руд­ никах, положены понятия о полной и неполной попнаботке земной поверхности. Условия полной подработки земной поверхности воз­ никают при достижении выработанным пространством площадей (размеров), при которых углы слвижения принимают м и н и м а л ь н ы й значения для данных горногеологических условий. При неполной подраоотке углы сдвижения круче минимальных.

Понятие подработанности относится к некоторой линии на земной поверхности, используемой как направление разреза при построе­ ниях границы предохранительного целика, зоны опасного влияния или для определения угла ошгижения по результатам инструменталь­ ных яаолюдении. Применение понятия подраоотанности к линии на земной поверхности широко распространено при расчетах сдви­ жения и деформаций на угольных месторождениях. Например, для полной подработки профильной линии /—I (рис. 66) в условиях Донецкого бассейна необходимо, чтобы размер выработанного про­ странства вкрест простирания был не менее D t = l,4 ffcp, а в обе стороны по простиранию от линии I—I не менее чем DJ2 = 0,7Ясрт где Нср — средняя глубина разработки.

Из указанного подхода к определению условий полной подра­ ботки следует, что для линии I —I эти условия возникнут при вы­ емке условной площади 6' ц, квадратной формы в плоскости рудного тела. S 0 названа п л о щ а д ь ю п о л н о й п о д р а б о т к и .

В качестве критериев подработатшости, используемых на уголь­ ных месторождениях для определения степени уменьшения: оседа­ ния при неполной подработке по сравнению с полной подработкой, пользуются отношениями пл = k(D J H cp) и п2 = к ф 2/Я ср). Т кой способ вполне допустим на угольных местерождон-иях-днекол-Ыъ, размеры D х и D 2 остаются практически одинаковыми в любых па­ раллельных сечениях лавы по падению или по простиранию пласта.

^На рудных месторождениях при сложных контурах рудных тел эти размеры могут варьировать в столь широких пределах, что ими иевоз-

ходящиеся на периферии*, Подобные представления положены в ос­ нову многих методов расчета сдвижения горных пород в Советском Союзе и за рубежом.

Как показано Кейнгорстом [67], расчет максимального оседания в точке может производиться при разделении площади полной под­ работки на две концентрические зоны. Это дает основание использо­ вать принципиальные положения метода Кейнгорста (влияние от­ работки центральной части в два раза больше, чем краевой части) и для оценки влияния степени подработки на углы сдвижения.

Фактические (ожидаемые) площади выработанного пространства в зонах А, В Вz определяются общеизвестными способами на вертитикальной или горизонтальной проекции.

При подсчетах площадей SAy SBl, SBt необходимо включать в площадь выработанного пространства верхние неотработанньг' части зон А, Вг и i?2, если на земной поверхности над этими зонами находится провал или воронка обрушения. В контур отработки включаются участки зон, находящиеся непосредственно под прова­ лом. Размеры участков определяются путем проектирования верти­ кальными линиями границ провала на контур залежи.

8

Рис. 68. Определе­ ние степени лодработанности Ub:

у ю ж ного торца; в —

разрез вкрест прости­ рания по I — I

Как следует из изложенного, Up может изменяться от 0 до 1. По формуле (24) рассчитывается степень подработанности для уг­ лов PJ, причем все построения производятся таким же способом, как и при определении Up.

Для углов Ô контур площади полной подработки (1, 2, 3, 4, 5, 6, 1) строится в плоскости залежи и имеет также форму квадрата со стороной Н , равной глубине разработки (рис. 68). Линией по па­ дению площадь S о делится на две зоны А жВ шириной # /2 каждая. Влияние отработки зоны А принимается в два раза большим, чем зоны В. Построение площади S 0 производится от точки контура выработанного пространства, принятой для определения угла сдви­ жения Ô. Так, например, для рудной залежи, изображенной на рис. 68 при построении S0 для определения Us у северного торца залежи зона А располагается с правой стороны, а для определения Us у южного торца — с левой.

простиранию, S 0 делится на две равные зоны — А и В. Зона А имеет двойное влияние по сравнению с зоной В.

При определении площади SA к фактической или ожидаемой площади выработанного пространства SA следует прибавлять пло­ щадь выработанного пространства выше зоны А , проектирующуюся в прямоугольник, обозначенный пунктирными линиями и имеющий одинаковые размеры с зоной А.

Рассмотренный метод определения степени подработаниости при­ годен для оценки и сравнения влияния очистных выработок на углы сдвижения в сложных и, казалось бы, трудно сопоставимых условиях. Оценка метода и рекомендации по условиям его приме­ нения даны в конце настоящего параграфа.

Величина углов сдвижения при различной степени подработаниости

Практика разработки рудных месторождений дает много приме­ ров тому, что различия форм и размеров залежей влияют на вели­ чину параметров сДвижения в большей сте­ пени, чем такие важнейшие факторы, как прочностные свойства пород, угол падения и др. Например, на Золотушинском поли­ металлическом месторождении углы сдвиже­ ния |3 изменяются от 55 до 80—90°. В ре­ зультате обобщения данных инструменталь­ ных наблюдений для этого месторождения получена зависимость угла сдвижения в ви­ сячем боку рудной залежи |3у от степени

подработаниости Up [12]