книги / Сдвижение горных пород на рудных месторождениях

ваться и применяться с учетом степени подработанности земной поверхности.

2. На месторождениях со сложной морфологией рудных залежей применение постоянных углов сдвижения нерационально, так как это приводит к большим отклонениям их от оптимальных значений.

3. Одним из условий правильного выбора углов сдвижения для неизученных месторождений является учет формы и размеров рудных залежей, например, с помощью степени подработанности.

Углы сдвижения при неполной подработке рекомендуется при­ нимать равными минимальным углам сдвижения при полной под­ работке плюс соответствующая поправка за неполную подработку:

Поправки к углам сдвижения определяются как функции степени подработанности и горпогеологических параметров.

На месторождениях с неизученным процессом сдвижения горных пород поправки Др^ вычисляются по формуле

чаются сравнительно редко, так как рудные тела залегают в боль­ шинстве случаев под крутыми и весьма крутыми углами падения.

неполной подработки методом последовательных приближений при­ веден во Временных правилах [49].

2.Определение зон опасных сдвижений на земной поверхности

сучетом фактических размеров рудных тел.

3.Определение углов сдвижения при полной подработке по зна­ чениям углов сдвижений, полученных инструментальными наблю­ дениями при неполной подработке.

При вычислениях минимальных углов сдвижения по данным уг­ лам при неполной подработке могут возникнуть некоторые затрудне­ ния. Угол сдвижения может получиться со знаком минус. Такой результат означает, что в данном случае угол сдвижения указанным

способом определить нельзя. Нельзя рассчитать угол сдвижения и в случае, когда поправочный коэффициент равен 100%. Если поправочный коэффициент равен нулю, то в данном случае угол сдвижения при неполной подработке является одновременно и ми­ нимальным.

Минимальные углы сдвижения, рассчитанные по известпым уг­ лам при неполной подработке, следует рассматривать не более как дополнительные даппые при выборе их значений для неизученных месторождений наряду с другими способами определения углов сдви­ жения.

К методике расчета углов сдвижения при неполной подработке необходимо сделать несколько замечаний и пояснений в отношении условий ее применения:

1. При горизонтальном или весьма пологом залегании рудных тел углы сдвижения |3, у , б, как известно, имеют примерно одинако­ вые значения. Однако поверочные расчеты показывают, что в от­ дельных случаях при малой степени подработанности (0,25—0,35) возникают различия в углах сдвижения до 15°, если расчеты про­ изводить для одной равной точки, считая угол сдвижения поперемен­ но углом б, у или (3. Это свидетельствует о недостаточной взаимной увязке как способов определения £/р, U4 и Us, так и величин по­ правочных коэффициентов Лб.

Во избежание ошибок в определении углов сдвижения при не­ полной подработке при горизонтальном и весьма пологом залегании и для повышения надежности результатов углы сдвижения следует рассчитывать по методике, рекомендованной для определения угла б Ut с одновременными поверочными расчетами их как углов б и у. В качестве окончательного следует принимать наиболее пологий угол.

2. Весьма приближенным следует считать разделение условий, при которых образуются и ие образуются провалы на земной поверх­ ности. От правильности оценки этих условий существенно зависит величина поправочных коэффициентов Дб и Л|3. Определять усло­ вия возникновения провалов при разработке рудных слепых зале­ жей более надежно можно по рекомендациям § 24. В остальных слу­ чаях при кратности к = 7 ч -15 к расчету следует принимать значе­ ния поправочных коэффициентов, получаемые как средние арпфмети-

и некоторыми типами метаморфических пород (скарны, мраморы), углы сдвижения, как правило, весьма крутые (Высокогорское, Гороблагодатское месторождения и др.). На таких месторождениях углы сдвижения равны углам разрывов, мало отличаются друг от

.друга. Величины углов разрывов и углов сдвижения в основном опре­ деляются ориентировкой систем трещиноватости, по которым про­ исходит сдвиг и отрыв пород. При этом, разумеется, не может про­ исходить непрерывного изменения величии углов сдвижения (раз­ рыва) при постепенном изменении степени подработапиости. Следует полагать, что, чем больше степень подработапиости и чем больше глубина разработки (см. § 27), тем с большей вероятностью менее крутые трещины могут оказывать определяющее влияние на углы •сдвижения (разрыва), и наоборот.

В настоящее время вопрос о влиянии степени подработанности на углы разрыва не изучен. Поэтому для месторождений, сложен­ ных крепкими неслоистыми вмещающими породами, в условиях, когда углы сдвижения равны углам разрывов, а величины последних определяются ориентировкой трещиноватости или геологических нарушений, метод расчета углов сдвижений при неполной подра­ ботке применять нельзя. Не возникает практической необходимости в применении этого метода и в тех случаях, когда минимальные значения углов сдвижения при полной подработке весьма крутые, >более 70—75°.

§ 27. Определение углов разрывов по данным изучения трещиноватости пород

Характер трещиноватости и классификация трещин

торых не происходило существенных перемещений. Трещиноватость и делимость изучаются совместно так называемой трещинной тек­ тоникой. Точное разграничение этих структурных типов невозможно, а для целей изучения сдвижения горных пород на данном этапе ис­ следований излишне. В естественных и искусственных обнажениях, т. е. в местах, доступных для изучения, трещиноватость и делимость проявляются одинаково в виде хорошо видимых поверхностей от­ дельности. В дальнейшем изложении под термином «трещиноватость» понимается вся совокупность мелких трещин или поверхностей ос­ лабления в горных породах независимо от их происхождения, вклю­ чая кливаж, сланцеватость и отдельность [2].

т>т частот трещин или расстояний между трещинами, замеренных в произвольно ориентированном обнажении, к истинной частоте пользуются специальными переходными формулами [37].

Механические свойства пород по трещинам и поверхностям осла­ бления резко отличаются от свойств монолитных пород, называемых для краткости свойствами «в куске». Сцепление породы «в куске» может быть в сотни раз выше сцепления по трещине. Механические •(прочностные) характеристики, полученные лабораторными испыта­ ниями образцов малых размеров, например временное сопротивле­ ние одноосному сжатию апг, недостаточны для оценки горного массива.

При исследованиях сдвижений горных пород с учетом их трещино­ ватости первостепенное значение, имеют механические характери­ стики: сцепление и угол по трещине. Ориентировочные данные о величинах сцепления и трения пород «в куске» и по поверхностям

Угол трения зависит от характера поверхности ослабления. Если при изучении трещиноватости установлен вид поверхности •ослабления, то в углы рт, определенные по табл. 27, следует вво­ дить поправки.

В качестве окончательных значений р по направлению трещино­ ватости следует принимать среднее из их величин «в куске» рк и по поверхностям ослабления рт (см. табл. 27), если трещины имеют небольшую длину и прерывистый, ступенчатый характер, например трещины отдельности. В случае, когда поверхность ослабления пред­

правки составлены по результатам испытаний, проводившихся ла­ бораториями механических испытаний горных пород и устойчивости бортов карьеров ВНИМИ. Более полные данные о механических свойствах трещиноватого массива можно найти в Руководстве {59]

по трещинам /ст. На практике, например, для расчетов высоты зоны обрушения и зоны трещин по формуле (21), а также для определения активности различных систем трещин следует пользоваться харак­ теристикой сцепления массива. Сцепление в массиве КЬ1определя­ ется по формуле (12) и зависит от сцепления в куске К, размеров структурного блока I, общей характеристики пород и некоторой линейной величины II, равной общей высоте борта при расчетах устой­ чивости бортов карьеров. При расчетах высоты зоны обрушения в ка­ честве II принимают размер выработки L' (см. § 25), а при опре­ делении активности систем трещин — глубину разработки. Действи­ тельно, в последнем случае механизм сдвижения протекает по схеме, принятой при расчетах устойчивости бортов карьеров и поэтому в качестве линейной величины также следует принимать глубину, лучше всего оценивающую размеры области сдвиговых деформаций. При достаточно больших размерах выработки приближенно Кыможпо

Зависимость углов разрывов от ориентировки трещин

Как отмечает акад. АН Киргиз. ССР С. Г. Авершин, трещинова­ тость — это один из важнейших факторов, определяющих процесс сдвижения горных пород [1]. В изверженных и метаморфических породах, вмещающих рудные месторождения, трещиноватость, как правило, развита в большей степени, чем в осадочных породах,

проф. П. А. Рыжовым и член-корр. АН Казах. ССР А. М. Машановым, впервые в Советском Союзе обратила внимание на важность изу­ чения трещинной тектоники для сдвижения горных пород и внесла существенный вклад в этом направлении.

Однако большинство из наиболее известных теоретических исследований [34, 18] хотя и показали большое влияние трещино­ ватости на параметры сдвижения (углы сдвижения и углы разрыва), но не привели к результатам, позволяющим использовать пред­ ложенные зависимости для практических целей. Подтверждением этому можно считать почти повсеместное отсутствие рекомендаций по учету влияния трещиноватости на параметры сдвижения в Правилах

и Указаниях по охране сооружений. Известные рекомендации по использованию данных о трещиноватости сводятся к следующему:

1. Временными Указаниями [47, § 13] рекомендовалось для месторождений с сильно развитыми микротектоническими трещи­ нами, заполненными слабым цементирующим материалом, умень­ шать углы сдвижения на 5°.

В сторону выработанного пространства; для углов Р' — продольные

Например, для пород висячего бока, соответствующая система, определяющая величины углов P " — I (рис. 72), для пород лежа­ чего бока — II. Приведенные ниже примеры подтверждают прямую

вероятности углы разрывов и углы сдвижения также следует ожи­ дать крутыми.

Соответствие крутых углов разрывов крутым системам трещин наблюдается на примере рудника Киялых-Узень [101.

На Гороблагодатском руднике разрабатывается мощное руд­ ное тело системой открытых камер с отбойкой руды глубокими сква­

поперечными крутопадающими системами мелких и крупных трещин. Как видно из разреза (рис. 73), углы разрывов б" = 75° практи­ чески равны углам падения соответствующих систем трещин.

Рис. 73. Разрез по профильной линии VIII Гороблаго­ датского рудника

2. Изменение углов падения систем трещиноватости на место­ рождении приводит к соответствующим изменениям величин углов разрывов. В этом отношении весьма показательны результаты, по­ лученные на Таштагольском железорудном месторождении. Умень­ шение углов разрывов р " от 63° на профильной Линии 6—6 в централь­ ной части месторождения до 48—50° на линии Д —Д у торца объяс­ няется появлением более пологой системы трещин. Углы разрывов на этих разрезах получены равными углам падения наиболее по­ логой системы трещин. Сдвижение происходит в форме сдвига, что следует из характера деформирования земной поверхности и из совпадения направлений векторов сдвижения реперов с направле­ нием трещиноватости [7]. Такой характер сдвижения подтверждает положение о наличии сдвигов по направлениям, параллельным тре­ щиноватости, и не позволяет относить явление выполаживания угла разрывов на торце залежи только за счет наличия там зоны смятия

идробления пород.

3.Для изучения влияния трещиноватости в лаборатории сдви­ жения ВНИМИ была отработана модель № 69. Неслоистая толща