Приложение 19. Оценка устойчивости уступов и бортов, подработанных подземными горными работами

Приложение 19

Оценка устойчивости уступов и бортов, подработанных подземными горными работами

С целью максимального извлечения запасов угля разработка месторождений может производиться открытым и подземным способами последовательно или одновременно в одной вертикальной плоскости. В зависимости от способа комбинированной разработки возникают различные геомеханические задачи по обеспечению устойчивости уступов и бортов угольных разрезов или находящихся в пределах границ карьерного поля откосов отвалов. Существует три варианта комбинированной разработки:

1) открыто-подземная;

2) подземно-открытая;

3) совместная (одновременная).

Характеристика условий деформирования откосов для указанных вариантов комбинированной разработки приведена в табл. 1.

Подработка откосов подземными работами сопровождается изменением физико-механических свойств горных пород и гидрогеологических условий.

Степень изменения физико-механических свойств зависит от расстояния массива горных пород по нормали к отработанному подземным способом угольному пласту, т.е. от зон нарушенности. Мощность зон нарушенности, определяемая кратностью мощности отработанного пласта m, после окончания процесса сдвижения при пологонаклонном залегании и их характеристика для условий Челябинского бассейна приведены в табл. 2.

При крутом залегании угольных пластов сдвигающийся массив подразделяется на зоны беспорядочного и упорядоченного обрушения (висячий бок) и зону сползания (лежачий бок) [10]. Мощность первых двух зон зависит от угла падения, уменьшаясь пропорционально , мощность зоны сползания определяется расстоянием по нормали наиболее слабого контакта от почвы угольного пласта и уменьшается с увеличением глубины верхней границы лавы [40].

При подработке откосов подземными работами влияние гидрогеологических факторов на устойчивость борта уменьшается вследствие дренажа подземных вод очистными выработками.

Оценка устойчивости подработанных уступов и бортов угольных разрезов должна производиться изложенными в гл. 5 методами с учетом изменений структуры и прочности массива горных пород [41, 42].

Таблица 1

Характеристика условий деформирования откосов при различных вариантах комбинированной разработки

Таблица 2

Характеристика зон нарушенности массива горных пород при подземной разработке

Наименование	Мощность зоны	Кратность уменьшения размера блоков отдельности	Кратность увеличения ширины раскрытия трещин	Плотность подработанных горных пород,
Зона беспорядочного обрушения	1m	-	-	1,9
Зона разрушения	4m	3-4	7	2,0
Зона трещин	14m	1,5-2	1,5-3,5	2,1
Зона плавного прогиба		-	-	2,3

Примечание. В прочных, крупноблочных породах зона беспорядочного обрушения отсутствует. Плотность неподработанного массива горных пород - 2,4-2,5 .

Нарушение связности структурных блоков и их взаимного расположения и дополнительное развитие трещин кливажа уменьшают коэффициент структурного ослабления , величина которого для условий Челябинского бассейна определяется по графику на рис. П.19.1.

Для ориентировочной оценки устойчивости подработанных откосов в других горно-геологических условиях величина сцепления массива горных пород может быть принята равной 1 в зоне беспорядочного обрушения и 2-4 в зоне разрушения, а в зонах трещин и плавного прогиба уменьшается в 3-6 раз и в 1,5-2 раза, соответственно, по сравнению со сцеплением неподработанного массива.

Угол внутреннего трения подработанного массива равен углу внутреннего трения неподработанного массива.

При выборе параметров уступов необходимо учитывать выполаживание откосов в зонах беспорядочного обрушения и разрушения на 10-15° за счет более интенсивного выветривания горных пород.

Мероприятия по предотвращению опасных деформаций откосов и берм при совместной разработке угольных месторождений:

1. Рассредоточение открытых и подземных горных работ в пространстве и времени для максимально возможного уменьшения взаимного влияния на одни и те же участки;

2. Прогноз ожидаемых величин сдвижения и деформаций по методике ВНИМИ (в работе [43], прил. 1);

3. Проведение маркшейдерских инструментальных наблюдений по реперам профильных линий, заложенным вкрест простирания борта и по транспортным бермам уступов;

4. Применение технологических схем и мероприятий, повышающих устойчивость деформирующихся прибортовых массивов или отвалов.