» » Общая характеристика горно-геологических явлений

Общая характеристика горно-геологических явлений

Горные породы, залегающие на некоторой глубине от поверхности земли, находятся в напряженном состоянии, обусловленном действием массы вышележащих толщ и собственной массы. Естественное напряженное состояние массива получило наименование первичного.
В условиях физической однородности массива и равнинной местности следует ожидать равномерное нарастание напряжений с глубиной. В любой точке массива компоненты напряжений в этом случае могут быть определены по формулам

где у — средняя объемная масса покрывающей толщи горных пород;
h — глубина расположения точки наблюдения от земной поверхности; u — коэффициент бокового распора.
Реальные массивы горных пород, отличающиеся внутренней неоднородностью и нередко анизотропностью физических характеристик, обладают неоднородным полем сопротивления оc (х, у, z, а), чему должно соответствовать неоднородное поле напряжений оy (х, у, z, а). Иными словами, напряженное состояние массивов пород является структурным, отвечающим внутренней инженерно-геологической структуре массива. Кроме того, в условиях пересеченной местности отмечается влияние строения земной поверхности. Таковы местные источники внутренних напряжений и основные факторы структурности естественного напряженного состояния массивов. Источники внутренних напряжений и основные факторы структурности естественного напряженного состояния массивов горных пород могут иметь региональный характер. В этом случае возникают напряжения и вызываемые ими деформации регионального характера. Они известны как тектонические напряжения и деформации.
Таким образом, естественное напряженное состояние массивов пород слагается из двух более или менее самостоятельных явлений:
а) напряженного состояния, отражающего местные структурно-механические особенности массива;
б) напряжений регионального, тектонического характера.
С проведением горных выработок первичное напряженное состояние и условия равновесия горных пород в массиве нарушаются. Это происходит в результате перераспределения напряжений, приводящего к появлению очагов концентрации напряжений в одних местах и к ослаблению в других. В условиях неоднородных в отношении структурно-механических характеристик массивов пород картина перераспределения напряжений представляется значительно более сложной.
Совокупность явлений, возникающих в массивах горных пород под влиянием горных работ, будем называть горно-геологическими явлениями.
По степени отличия от геологических явлений различают три категории горно-геологических явлений:
1) явления, в существенной мере подготовленные геологическими процессами; инженерные работы лишь ускоряют их появление и течение. Таковы, например, процессы выветривания горных пород, подготовляющие гравитационные деформации откосов карьеров;
2) явления, развивающиеся только в искусственно созданной горнотехнической обстановке. Таковы горные выстрелы, внезапные выбросы угольной пыли и газа и др.;
3) явления, отличающиеся от первых двух категорий тем, что они участвуют в технологическом процессе. Таковы оползни в рабочих бортах карьеров, используемые для повышения производительности труда на вскрышных работах, или отжим угля, используемый для интенсификации выемочных работ.
Все горно-геологические явления подразделяют на две группы:
а) возникающие при открытых разработках и б) связанные с подземными работами.
Важнейшая черта горно-геологических явлений — это их зависимость от горно-эксплуатационных факторов, к числу которых относятся:
1) при открытых разработках — способ вскрытия и система разработки, порядок отработки месторождения, генеральные углы заложения бортов карьера, число уступов и ширина берм, скорость продвигания забоев, мероприятия водопонижения, осушения и ограждения карьера от поверхностных вод и т. д.;
2) при подземных разработках — принятая система и порядок разработки месторождения, геометрические параметры и взаимное расположение выработок, длительность службы горных выработок, способ управления горным давлением, мероприятия по инженерной подготовке месторождения к разработке (осушение, водопонижение).
Горно-геологические явления представляют собой результат взаимодействия выработок и массива пород. Это обстоятельство важно в двух отношениях. Во-первых, оно обязывает изучать горно-геологические явления как результат совместного действия единой системы горная выработка — геологическая среда (массив породы) и, во-вторых, указывает на возможность управления горно-геологическими явлениями, так как данные явления зависят не только от геологических особенностей массива пород, но также от горно-эксплуатационных факторов, находящихся в распоряжении человека.
Таким образом, основная задача инженерно-геологических исследований в горном деле состоит в прогнозировании горно-геологических явлений и процессов и в разработке рекомендаций пo их предупреждению.

title-icon Подобные новости