Построение зон и границ опасных сдвижений в толще пород над выработанным пространством слепых залежей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный университет геосистем и технологий»

(ФГБОУ ВО «СГУГиТ»)

ИГиМ

Кафедра инженерной геодезии и маркшейдерского дела

Реферат

По дисциплине: «Рациональное использование и охрана недр»

Тема: «Построение зон и границ опасных сдвижений в толще пород над выработанным пространством слепых залежей»

Выполнил: ст. гр. МД-61

Федотов Д.М.

Новосибирск 2016

Устойчивым считается такое состояние толщи пород и земной поверхности, при котором сдвижения и деформации их после подработки отсутствуют или со временем не превышают критических значений. Устойчивость земной поверхности наблюдается при небольших пролетах выработки, когда породы кровли и боков выработки сохраняют устойчивое состояние или над выработкой образуется свод естественного равновесия, а также если обрушившиеся породы, заполняя выработанное пространство и пустоты над ним, за счет разрыхления, создают опору для вышележащей не разрушенной толщи пород.

Устойчивость земной поверхности зависит от прочностных свойств и структурных особенностей толщи налетающих пород, формы и размеров выработанного пространства, глубины залегания, вынимаемой мощности (объема выработанного пространства) и угла падения рудных тел.

С увеличением глубины верхней границы выработанного пространства, угла падения рудного тела и прочности массива подработанных пород устойчивость земной поверхности возрастает. С увеличением размеров выработанного пространства по падению и по простиранию, вынимаемой мощности рудного тела (объема выработанного пространства) интенсивности трещиноватости вмещающих пород устойчивость земной поверхности снижается.

Под интенсивностью трещиноватости понимается величина, обратная среднему размеру (в метрах) элементарного структурного блока породы, ограниченного смежными трещинами трех взаимно секущих, наиболее выраженных систем трещин.

Условие устойчивого состояния земной поверхности при разработке системами с обрушением налегающих пород слепых обособленных залежей или отдельных участков пластообразных залежей, верхняя граница которых расположена ниже контакта коренных пород с рыхлыми отложениями, средней мощности и мощных (>3 м) в покрывающих породах крепостью 4 ?? 16 имеет вид:

,

где - фактическая глубина верхней границы выработанного пространства, считая от границы выветрелых пород и рыхлых отложений, м; - коэффициент, учитывающий прочностные свойства горных пород; в зависимости от коэффициента крепости покрывающих пород , значение определяется по табл.; - эквивалентный пролет, вычисляемый по формуле:

,

где - размер выработанного пространства залежи по простиранию, м; - размер горизонтальной проекции выработанного пространства залежи на разрезе вкрест простирания, м.

Значения коэффициента, учитывающего прочностные свойства горных пород; в зависимости от коэффициента крепости покрывающих пород

Для тонкослоистых (мощность слоя не более 0,2-0,3 м), сильно рассланцеванных, а также для неслоистых пород с интенсивностью трещиноватости ? 3 м ^-1 и крепостью ? 7 расчетную предельную глубину, получаемую из выражения следует увеличить в два раза.

При содержании в подработанном массиве пород с ? 5 не менее 50 в расчетах по формуле принимается значение = 6,5.

Под обособленными понимаются залежи, для которых зоны опасного влияния, построенные по углам разрывов на разрезах по простиранию и вкрест простирания не пересекают друг друга.

При разработке слепых залежей с углом падения >70° земная поверхность сохранит устойчивое состояние, если, кроме условия, соблюдается неравенство:

,

где - коэффициент, учитывающий прочностные свойства горных пород; в зависимости от типа месторождения и крепости значение определяется по табл.; - эквивалентный пролет, определяемый по формуле:

,

где - размер выработанного пространства залежи по вертикали на разрезе вкрест простирания, м (рис, в).

Геометрические параметры, определяющие устойчивость горных пород и земной поверхности: а - залежи, вытянутые по простиранию; б и в - залежи ограниченных размеров по простиранию

Значения в зависимости от типа месторождения и крепости

Для сильно рассланцованных пород и пород с интенсивностью трещиноватости ? 3 м^-1 и крепостью > 6 коэффициент увеличивается в два раза.

Eсли в подработанном массиве есть зоны смятия, мощных разрывных нарушений, особенно таких, которые прослеживаются от выработанного пространства до земной поверхности, а также весьма обводненных пород, то пользоваться зависимостями не рекомендуется, и в этих случаях вопросы устойчивости земной поверхности, как и построения зоны опасных сдвижений в толще пород, решаются с привлечением специализированных организаций»

Параметры, учитываемые при установлении условий устойчивого состояния земной поверхности, показана ранее (рис.). Величины и определяются графически на разрезах вкрест простирания. При выдержанных угле падения и мощности рудного тела величины и можно рассчитывать по формулам:

;

,

где - размер выработанного пространства по падению, м.

Если величина , то принимают (рис., а), а если , то принимается . (рис., б). При соотношениях величина (рис.). Аналогично, если , то . При принимают , и при .

При не выполненном условии над выработанным пространством слепых залежей с углом падения < 70° образуются воронки обрушения, если удовлетворяется неравенство:

,

где , м³ - объем коренных пород, определяемый по формуле:

,

где , м - средняя глубина расположения выработанного пространства в коренных породах (рис. а, б); , м² - площадь выработанного пространства в плане; при изометрической или близкой к ней форме выработанного пространства в плане ; - объем выработанного пространства, определяемый по маркшейдерским данным, м³; - число (значение отношения), являющееся критерием самообрушения земной поверхности и определяемое в зависимости от строения и крепости пород по табл.

Значения отношения , являющееся критерием самообрушения земной поверхности в зависимости от строения и крепости пород

В массиве, сложенном тонкослоистыми, сильно рассланцованными породами или, независимо от крепости, неслоистыми породами с интенсивностью трещиноватости ? 3 м^-1 при невыполнении условия воронки обрушения не образуются, если .

При выдержанных вынимаемой мощности и размерах выработанного пространства отношение объемов можно рассчитать по следующим формулам:

изометрическая или близкая к ней форма выработанного пространства в плане (один из размеров обнажения в плане не превышает другой более чем в 1,5 раза).

;

размеры выработанного пространства в плане > 1,5 (или );

Если не выполнено условие, возможно самообрушение земной поверхности над выработанным пространством слепых залежей с углом падения ? 70° при

,

где - коэффициент, определяемый в зависимости от строения и крепости пород по табл.

Значения коэффициента , определяемого в зависимости от строения и крепости пород

Если соблюдаются условия, то на земной поверхности возможно внезапное образование воронок обрушения и провалов. Границы зоны внезапного образования воронок обрушения строят с помощью линий, проведенных со стороны висячего и лежачего боков и по простиранию залежи под углами 70° при крепости пород ? 5; 80° при = 6-10 и 85° при = 11-16, Точки пересечения указанных линий с земной поверхностью на разрезах вкрест простирания и вертикальной проекции переносят на план и соединяют их плавной кривой, которая является предельным контуром зоны возможного внезапного образования воронок обрушения и провалов на земной поверхности.

При выемке пологих и слабонаклонных залежей (? 35°) зону возможного образования воронок обрушения и провалов на земной поверхности строят от нижней и верхней границ выработанного пространства (рис. а, б).

В случае разработки слепых залежей с углом падения >35° построение зоны возможного образования воронок обрушения и провалов на земной поверхности со стороны падения, восстания и по простиранию производят от контура выработанного пространства на глубине в коренных породах (рис. в, г)

,

где - коэффициент, определяемый в зависимости от строения пород, угла падения и значения по табл.; - площадь рудного тела на разрезе вкрест простирания, м².

Если угол падения рудного тела меньше рекомендованных здесь значений, то со стороны восстания зону возможного образования воронок обрушения и провалов на земной поверхности строят от верхней границы выработанного пространства. Со стороны падения и по простиранию построение производят от контура выработанного пространства на глубине.

Построение границ зоны возможного образования воронок обрушения и провалов при разработке слепых залежей: a - разрез вкрест простирания и б - вертикальная проекция при ?35°; в - разрез вкрест простирания и г - вертикальная проекция при < и >35°; д и е - соответственно то же при > и > 35°

Значения коэффициента , определяемого в зависимости от строения пород, угла падения и значения

При глубине горных работ меньше рассчитанного по формуле значения построение границ зоны внезапного образования воронок обрушения и провалов со стороны падения и по простиранию залежи производят от нижней границы выработанного пространства (рис. д, е).

Границы зоны обрушения, в пределах которых возможно внезапное обрушение земной поверхности, образование террас и крупных трещин, следует выносить в натуру и обязательно обозначать на местности насыпью или оградой, а также знаками, предупреждающими об опасной зоне.

Воронки обрушения, провалы и открытые трещины, образовавшиеся на земной поверхности, должны быть ограждены водоотводящими канавками, обеспечивающими отвод ливневых и паводковых вод и исключающими их проникновение в горные выработки. Чтобы предотвратить нарушения в схеме проветривания шахт и рудников, выполаживание углов наклона бортов воронок и провалов, а также расширение трещин обрушения, указанные воронки, провалы и трещины следует засыпать пустыми породами. Перед такими работами следует разрабатывать специальные меры, обеспечивающие их безопасность. Засыпка воронок, провалов и трещин почти не влияет на углы сдвижения и другие параметры процесса сдвижения горных пород и размеры зоны опасных сдвижений на земной поверхности.

Под зоной (областью) опасных сдвижений в толще пород следует иметь в виду часть области влияния очистных горных выработок, в которой происходит обрушение и сдвижение пород с образованием разломов и трещин, нарушающих или существенно ухудшающих устойчивость пород и руд и тем самым создающих опасные условия для эксплуатации подготовительных выработок и выемки рудных тел в пределах этой зоны.

Границы области опасных сдвижений в толще пород строят после того, как расчетным путем или до натурным данная установлено, что произойдет нарушение устойчивости обнажений пород и последние будут сдвигаться и деформироваться, однако земная поверхность сохранит устойчивое состояние. Если по расчетным или натурным данным будет установлено, что фактические размеры обнажений не превысят допустимого пролета, рассчитанного на сохранение устойчивости неограниченно длительное время, т.е. практически сохраняется устойчивость подработанной толщи пород, не считая небольших по размеру локальных вывалов и отслоений, без перемещений пород в подработанном массиве с разрывом их сплошности, то построение границ области опасных сдвижений в толще не производят.

Границы области опасных сдвижений в толще пород при разработке слепых рудных залежей ограниченных размеров строят относительно границ выработанного пространства по линейным и угловым параметрам. К первым параметрам относятся углы и , используемые для определения границ области опасных сдвижений в висячем боку залежи соответственно от нижней и верхней границ выработанного пространства, угол , которым определяются границы этой области со стороны лежачего бока от нижней границы выработанного пространства, и угол используемый для построения границ области опасных сдвижений по простиранию залежи. Численные значения этих углов приведены в табл.

Значения углов опасных сдвижений в висячем боку залежи соответственно от нижней и верхней границ выработанного пространства и со стороны лежачего бока от нижней границы выработанного пространства

Для залежей с неслоистыми вмещающими городами углы принимают равными соответственно при ? 5 - 65°, = 6-10 - 70° и = 11-16 - 80°. К линейным параметрам относится высота области опасных сдвижений . Для залежей с углом падения <60° параметр рекомендуется определять по формуле: горный провал сдвижение

,

где - коэффициент, определяемый по табл.

Значения коэффициента

При наличии в покрывающей толще тонкослоистых, сильно рассланцованных, а также неслоистых сильно трещиноватых пород (интенсивность трещиноватости ? 3 м^-1) с любым принимается значение = 13-16.

Построение границ области опасных сдвижений в подработанном массиве пород над залежами с углом падения < 60^о показано на рис. Для залежей с углом падения ? 60^о эта область оконтуривается на разрезах вкрест простирания по падению - линией, проведенной под углом (табл.) от нижней границы выработанного пространства, и линией, параллельной контактам пород с рудным телом и удаленной от кровли выработки по нормали на высоту , определяемую по формуле; по восстанию - двумя линиями, одна из которых проводится под углом г_о.с от верхней границы выработанного пространства и другая - горизонтально, на уровне от этой границы (рис. а); по простиранию - линиями, проведенный под углом от нижней и верхней границ выработанного пространства до пересечения с соответствующими горизонтальным линиями, проведенными на уровне точек В и С (D) (рис., б). Построенные линии, пересекаясь, образуют многоугольник, в который вписывается криволинейный контур зоны опасных сдвижений.

При построении границ зоны опасных сдвижений для залежей с углом падения 35°<<60° (рис., в, г) сначала получают на разрезах вкрест простирания точку С, которая расположена на вертикальной линии, проведенной через середину обнажения кровли, и удалена от нее на величину . Затем через точку C проводят две линии: одну - параллельно контактам пород с рудным телом до пересечения с линией, проведенной под углом от нижней границы выработанного пространства, и другую - горизонтально до пересечения с линией, проведенной под углом от верхней границы выработанного пространства (рис. в). По простиранию зону опасных сдвижений оконтуривают так же, как и при ? 35° (рис. б, г).

Если в пределы зоны опасных сдвижений попадают крупные тектонические нарушения со значительными зонами дробления и интенсивной трещиноватости, то встроен построения границ областей сдвижения следует решать, привлекая специализированные организации.

Для построения границ зоны опасных сдвижений над слепыми залежами с углом падения >60° также необходима помощь специализированных организаций.

За пределами зоны опасных сдвижений, построенной по данным ранее рекомендациям, обеспечивается, безопасность очистных работ и функционирования действующих подготовительных выработок (без крепления или с податливой крепью), которые остаются в рабочем состоянии при своевременном ремонте и применении мер охраны.

Построение зоны границ опасных сдвижений в толще пород над выработанным пространством слепых залежей (? 60^о): а - разрез вкрест простирания и б - вертикальная проекция при угле падения? 35^о; в и г - соответственно то же для 35^о<? 60^о

Для определения границ зон опасных сдвижений в толще пород и на земной поверхности проводят ряд работ.

1. Оценка устойчивости земной поверхности над подлежащей отработке рудной залежью

2. Определение форм проявления процесса сдвижения земной поверхности при разработке слепой залежи

3. Построение границ зоны возможного образования воронок обрушения и провалов на земной поверхности.

После чего выполняют.

4. Построение границ области опасных сдвижений в толще пород.

В заключении к вышесказанному стоит сказать, что обязательным является построение границы области опасных сдвижений в толще пород при разработке слепых рудных залежей, так как это может привести к возможному самообрушению земной поверхности, что в свою очередь может вызвать полную остановку работоспособности предприятия, а так же к травматизму на рабочем участке.

Размещено на Allbest.ru