Внутреннее строение массива пород

Ведущей стороной инженерно-геологических свойств массивов пород несомненно является их строение. Оно оказывает непосредственное влияние на решение многих горнотехнологических задач и вместе с тем является важнейшим фактором формирования свойств горных пород в массиве и самого массива.
Массив горных пород — сложно структурированная и, как правило, физически неоднородная среда. Общий структурный их узор создают объемные структурные элементы и поверхности их раздела. Te и другие могут быть подразделены на группы петрогенетических, петротектонических, тектонических и нетектонических (табл. 29).
В первую группу входят горные породы всех петро-физических классов, являющиеся основными конструкционными элементами горных выработок и вместе с тем всех тесных совокупностей пород, составляющих массив пород в целом.

Горным породам присуща внутренняя «делимость», т. е. способность расчленяться на некоторые части при минимальных энергетических затратах. К элементам внутреннего расчленения горных пород относятся текстурные обособления и так называемые элементарные структурные блоки, образованные системами петрогенетических трещин. К поверхностям раздела горных пород относятся швы между текстурами (обособленными внутренними слоями, линзами, элементами сланцеватости и т. д.), а также трещины между структурными блоками.
Вторая группа объединяет тесные совокупности горных пород, среди которых наибольшее значение имеют фациальные ряды горных пород, формационные комплексы их и структурные этажи геологического разреза земной коры, а также граничащие их поверхности. Геолого-петрографические особенности и инженерно-геологические характеристики названных совокупностей горных пород обнаруживают глубокую связь с тектоническими движениями земной коры и условиями породообразования, в основном контролируемыми этими движениями. По своей сути они фиксируют основные этапы формирования геологического разреза массива пород. Этим продиктовано наименование данной группы структурных элементов последних как петротектонических.
К третьей группе мы относим структурные элементы собственно тектонической природы, а именно: пликативные, дизъюнктивные и пликативно-дизъюнктивные образования. Среди них особое значение имеют тектонические блоки и тектонические швы, региональные разломы и сопровождающие их зоны дробления (катаклаза) и милонитизации пород, а также различные типы пликативных нарушений и систем складчатостей и складчато-разрывных нарушений.
Наконец, четвертая группа объединяет экзогенно-гравитационные структурные новообразования. Они возникают в условиях нарушений гравитационной устойчивости породных масс в результате экзогеодинамических воздействий на них. В данную группу мы включаем: складки протыкания («диапиры») и выдавливания, возникающие в условиях неравномерной по площади эрозионной разгрузки толщ пластичных пород (например, галогенидов или глин) от массы вышележащих более жестких пород; гляциодислокации, вызванные давлением движущихся масс ледников; дислокации, возникающие при обрушении сводов карстовых пустот и оползневых деформациях и, наконец, мерзлотно-динамические дислокации (мерзлотные бугры, термокарстовые и некоторые другие нарушения).
Очевидно, что методы изучения и анализа структурных образований массивов пород перечисленных групп будут разными. Методы инженерной петрографии являются основными при изучении и инженерно-геологической оценке горных пород. При исследованиях объемных структурных элементов и поверхностей раздела петротектонической группы первостепенное значение приобретают методы фациально-генетического и формационного анализа, палеогеографических реконструкций условий породообразования с широким использованием всего арсенала инженерно-петрографических исследований. С помощью перечисленных методов представляется возможным, например, устанавливать контуры распространения кровель и почв угольных пластов разной степени устойчивости, границы комплекса пород по горнотехнологическим характеристикам, выделяемых в так называемые горногеологические ярусы и т. д. Структурные элементы третьей группы являются в конечном счете результатом геомеханических процессов, в основе которых лежат регионально-тектонические неуравновешенные напряжения в земной коре и вызываемые ими деформации горных пород. Поэтому при их изучении правомерно использование методов регионально-структурного анализа напряженно-деформационного состояния земной коры и методов геомеханики.
Наконец, при изучении структурных образований экзогенно-гравитационной природы в основном пользуются методами исследования экзогенно-геодинамических явлений и разработанными главным образом в практике инженерно-геологических исследований.
Геолого-структурный анализ в охарактеризованном объеме является базой для квалифицированного решения основных задач инженерной геологии массивов пород и фундаментальных вопросов проектирования горного предприятия (выбора способа вскрытия и системы разработки, выемочного оборудования, способа управления горным давлением и т. д., а также для обоснования горнотехнологических параметров — допускаемых размеров полей-панелей, порядка отработки месторождения и др.).
Геолого-структурный анализ приобретает самостоятельное значение при выявлении некоторых закономерностей пространственных изменений состояния и свойств пород, условий локализации различных горно-геологических явлений и предупреждения их опасных последствий.