Вопрос 96(23). Факторы, влияющие на процесс сдвижения горных пород и земной поверхности. (ВМЕСТЕ )

Выемка пластов угля и других залежей ПИ вызывает образование в недрах земли пустот значительных размеров. Породы, залегающие в кровле горных выработок, под действием силы тяжести и горного давления приходят в движение, обусловливая развитие процесса сдвижения всей толщи, включая земную поверхность.

В результате сдвижения и деформации толщи горных пород деформируется и нарушается целостность крепи горных выработок (стволов, квершлагов, околоствольных выработок, штреков), попавших в зону сдвижения. Объекты, расположенные на земной поверхности и также попавшие в зону сдвижения, деформируются, а при неблагоприятных условиях подработки даже разрушаются. Например, в стенах и фундаментах зданий возникают трещины, межэтажные перекрытия теряют устойчивость, наблюдаются перекосы оконных и дверных проемов, происходит отслаивание и падение штукатурки; в подработанных горными работами железных дорогах изменяются уклоны пути, нарушается плотность балласта, происходит разрыв планок, скрепляющих рельсы, выброс рельсов; в подземных металлических трубопроводах (газопроводах, водопроводах) возникают разрывы и смятия; в промышленных объектах может быть нарушена эксплуатация технологического оборудования (подъемных машин, транспортных кранов, станков, агрегатов); подработанные водоемы могут явиться источником повышенного притока воды в шахты, а иногда и причиной их затопления.

Сдвижение толщи горных пород и земной, поверхности, вызванное подземными горными разработками, зависит от многих факторов, основными из них являются: физико-механические свойства горных пород, геологическое строение толщи, гидрогеологические условия, тектонические нарушения (сбросы, трещины, складчатость), мощность залежи, глубина разработки, система разработки (размеры очистных выработок, полнота выемки, управление кровлей), скорость подвигания очистных работ, нарушенность толщи ранее проведенными горными выработками, мощность наносов, рельеф земной поверхности.

Основными физико-механическими свойствами горных пород являются: прочность, сопротивление деформациям растяжения, сжатия, изгиба.

На процесс сдвижения горных пород и земной поверхности оказывает влияние естественные и искусственные факторы.

Основные факторы:

Физико-механические свойства горных пород определяют форму проявления процесса сдвижения. Из механических свойств горных пород на процессе сдвижения сказывается их сопротивление сжатию, растяжению, срезу и изгибу. Механические свойства горных пород существенно сказываются на величине углов сдвижения и разрывов. Чем крепче породы, тем больше по абсолютному значению углы сдвижения и разрывов.

Геологическое строение толщи и обводненность ее в значительной мере предопределяют основные стороны процесса сдвижения. Наличие в геологическом строении толщи месторождения напластований из крепких пород способствует развитию процесса обрушения, напластования из пластичных пород - развитию прогиба. Мощные напластования крепких пород задерживают развитие процесса сдвижения. Обводненность способствует изменению физико-механических свойств горных пород, в частности увеличению пластичности, явлению текучести, особенно в наносах, и пучению.

 Тектонические нарушения, трещиноватость часто являются направляющими плоскостями сдвижения пород. Вдоль этих плоскостей породы ослабляются и перемещаются, а это иногда приводит к искажению действительных величин углов сдвижения.

 Влияние угла падения пород и залежи. От угла падения залежи зависит величина углов граничных, сдвижения, разрывов. При пологом залегании пород обычно преобладает прогиб их, при крутом — обрушение со сдвигом по напластованию.

 Мощность залежи является одним из главных факторов, влияющих на процесс сдвижения. Чем больше мощность вынимаемой залежи, тем интенсивнее развивается процесс сдвижения горных пород, тем более преобладает процесс обрушения.

Глубина разработки. С увеличением глубины разработки конфигурация мульды сдвижения становится настолько плавной, что обнаружить ее на поверхности можно только инструментально. При прочих равных условиях с увеличением глубины разработки величина деформаций быстро уменьшается, а продолжительность процесса сдвижения растет.

Система разработки слагается,, из принятого способа подготовки месторождения к выемке, размеров очистной выемки и оставляемых целиков, способа управления кровлей. Все эти элементы системы разработки существенно сказываются на развитии процесса сдвижения. Сплошная система разработки в сочетании с большими размерами

 Скорость подвигания очистных забоев.. При остановках забоя плавность процесса сдвижения пород иногда нарушается до такой степени, что породы разламываются над забоем и образовавшиеся трещины доходят до поверхности земли. Равномерное быстрое подвигание очистных забоев способствует плавному прогибу подработанных участков поверхности и быстрому подвиганию края мульды сдвижения под подрабатываемыми объектами, если последние попадают на дно мульды.

 Нарушенность толщи пород ранее проведенными горными работами существенно отражается на ходе процесса сдвижения при повторных ее подработках. В этих случаях процесс сдвижения активизируется, т. е. параметры, характеризующие процесс сдвижения, отличаются от параметров при первичной подработке.

 Влияние рельефа поверхности на процесс сдвижения горных пород сказывается при подработке крутых склонов, особенно гор и холмов. В этих случаях на крутых склонах появляются так называемые заколы, т. е. резко выраженные глубокие трещины. Заколы отделяют нижнюю часть склона от верхней, причем нижняя часть может получить значительные смещения.

Все факторы, влияют на развитие процесса сдвижения горных пород и образование мульды сдвижения, одновременно влияют и па объекты, попавшие в зону сдвижения.

Мульда сдвижения земной поверхности — участок земной поверхности, на котором под влиянием отработки полезного ископаемого подземным способом возникли сдвижения и деформации. Величины деформаций зависят от вынимаемой мощности пласта, глубины горных работ, угла падения пласта и площади отработки