05.2 Влияние горных работ на состояние земной поверхности

В результате подземной разработки месторождений в толще земной коры образуются пустые полости. Постепенно они увеличиваются настолько, что устойчивость их нарушается, и они заполняются обрушающимися из кровли породами. Со временем процесс обрушения  охватывает всю толщу налегающих пород, и обрушение распространяется вверх, из-за чего поверхность оседает, и образуются так называемые зоны обрушения и сдвижения. Такое развитие наиболее заметно, если выемка руды осуществляется с  обрушением вмещающих пород.

При плавном оседании над месторождением возникает углубление в земной поверхности – мульда оседания. При обрушении на поверхности образуются зоны обрушения, зоны сдвижения или отдельные провальные воронки.

Зоной сдвижения называют участок поверхности, где сдвижение пород происходит без разрыва сплошности, а зоной обрушения – участок, где наблюдается оседание террасами с образованием трещин и нарушением сплошности. Точки, где проявилось сдвижение поверхности, отмечают на карте - разрезе вкрест простирания и соединяют с контуром рудного тела на горизонте, где произведена выемка руды. Таким образом получают углы сдвижения. 

Для определения  углов сдвижения  ведут регулярные наблюдения за сдвижением поверхности. Вкрест простирания на поверхности месторождения проводят несколько линий, вдоль которых устанавливают реперы. Такую линию реперов называют наблюдательной станцией. Периодически производят нивелирование и устанавливают величину смещения реперов. Многолетние наблюдения позволили установить с достаточной точностью углы сдвижения и обрушения пород.

Углы сдвижения зависит от многих факторов: строения пород, углов падения пластов, глубины работ, порядка отработки месторождения и т. д.
В качестве иллюстрации приведем данные по Криворожскому бассейну для кварцитов средней устойчивости (рис.5.1). Углы сдвижения пород висячего бока - 60°, лежачего бока - 75°, по простиранию залежей - 80°.

Следует отметить, что в Кривбассе были случаи сдвижения и обрушения пород лежачего бока по напластованию под значительно более пологими углами (порядка 35 – 45°).
В наносах угол сдвижения обычно принимают равным 45°, но обводненные наносы могут сдвигаться и под углом до 7° к горизонту.
В пределах мульды оседания поверхность опускается плавно и на относительно небольшую глубину, поэтому здесь могут находиться некоторые здания и сооружения временного характера. Однако шахтные стволы и другие сооружения на поверхности, которые должны служить десятки лет, не допускают даже малых смещений земной поверхности и не могут строиться в пределах зоны влияния горных работ. Поэтому вскрывающие выработки всегда располагают вне зоны влияния горных работ на поверхность (рис 5.2).

Если шахтное поле имеет очень большие размеры, то вскрывающие выработки можно располагать над рудным телом, обязательно оставляя под ними в рудном теле нетронутые участки – охранные целики. Охранный целик строят следующим образом. На разрезе вкрест простирания в районе ствола откладывают площадку, необходимую для поверхностных сооружений, затем строят зону сдвижения первоначально в наносах, а затем в коренных породах. Пересечение поверхностей сдвижения с рудным телом оконтуривает охранный целик (рис. 5.6.). Охранные целики, как правило, не подлежат выемке, так как  разработка охранных целиков связана с большими трудностями. Потери руды при выемке целиков достигают 30 – 50 %. В охранных целиках на длительный срок консервируются большие запасы руды, особенно при разработке мощных месторождений.

Однако, после того как минует надобность в стволе  и отработка охранного целика  необходима, то руду из него можно добыть. Для этого выработанное пространство тщательно заполняют материалами, препятствующими сдвижению налегающих пород.
Если требуется сохранение дневной поверхности, полости заполняют сухой закладкой, т. е. материалом, не содержащим полезных компонентов (песок, дробленая порода, шлак). Это уменьшает деформацию вмещающих пород и при разработке тонких месторождений исключает их обрушение. При разработке мощных месторождений применение сухой закладки лишь замедляет процесс сдвижения пород, но не исключает возможность их обрушения и сдвижения поверхности, поэтому  практикуют разработку месторождений с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой, которая предохраняет вмещающие породы от обрушения.
 
ТРЕБОВАНИЯ К ВСКРЫТИЮ МЕСТОРОЖДЕНИЙ:

1. Сохранность стволов  и штолен в течение всего срока разработки месторождения. Для этого при разработке месторождений средней мощности и мощных вскрывающие выработки располагают за пределами зоны сдвижения пород, образующейся при извлечении полезного ископаемого. Разрабатывая тонкие жильные месторождения, в большинстве случаев поступают так же, но иногда стволы проходят вблизи или по месторождению. В этом случае около вскрывающих выработок приходится оставлять охранные целики из руды или вести выемку с закладкой выработанного пространства.
2. Наличие достаточного резерва подъемных возможностей стволов.
3. Создание достаточного количества вскрытых запасов, чтобы в последующем можно было своевременно вскрыть и подготовить нижележащие запасы руды.
4. Максимальная экономичность всех работ по вскрытию месторождения и эксплуатации вскрывающих выработок.

© Кузьмин Е.В., Хайрутдинов М.М., Зенько Д.К.
"Основы горного дела"

 

Запрещается любое копирование и распространение информации без письменного согласия авторов учебника "Основы горного дела" 

ЭКСКЛЮЗИВНЫМ ПРАВО НА ПУБЛИКАЦИЮ ОБЛАДАЕТ "ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ПОРТАЛ РОССИИ"