Рис. III-6. пример расположения осушительных (дренажных) устройств на
Лебединском |
месторождении КМ А (по |
Л . И. Маргулису). |
На paspeie; / — п е с к и ; |
2 — г л и н ы ; 3 — мел, мергели; |
4 — глинистая рудная брекчия; |
5 — руда; б — кварциты; 7 — статический уровень нядъюрского в рудно-крнстэллнче- ского горизонта; 8 ~ пониженный уровень мадъюрского горизонта; S — иглофильтры^
J& — прибортовой дренаж; |
СФ — сквозной |
фидьтр. |
сквозные |
фильтры; |
На плане: П — водопонижаюшие скважины, |
переоборудованные в |
|||
/2 —сквозные фильтры; W — иглофнльтровые |
установки; |
— приборговые |
дренажн: |
|
/5 — д р е н а ж н а я горная выработка; Jft 1, Л? 2 — стволы |
шахт. |
|
||
горизонтов, неоправданно ограничивается применение дренажных устройств при осушении карьерных полей. При осушении месторождений целесообразно шире использовать водопоиижение с помощью скважин большого диаметра (до 900—1200 мм), которые хорошо работают, если их бурить с обратной всасывающей промывкой. Практика показывает, что в сложных инже- нерно-геологических условиях должный эффект достигается путем применения подземных и комбинированных осушительных устройств, если их строительство опережает развитие гор* ных работ.
Значительное и длительное осушение месторождений истощает ресурсы подземных вод и влияет на условия водоснабже-
76
I t s
V7
ния населенных пунктов и производственных объектов в районах горных предприятий. Поэтому при выборе средств защиты месторождений от обводнения нельзя не учитывать и эти вопросы. В ряде случаев целесообразно применять ограждение месторождений завесами от притока к ним подземных вод и соответственно ограничивать осушение прилегающих к ним территорий.
В связи с разнообразием условий залегания подземных вод на месторождениях для осушения обводненных горных пород вскрыши и вмещающих полезное ископаемое применяют различные схемы осушения. По расположению в плане осушительные устройства (дренажные сооружения) подразделяют на головные, ограждающие участки от подтока подземных вод с определенной стороны; кольцевые, ограждающие от подтока подземных вод со всех сторон; контрфорсные или откосные, располагающиеся вдоль основания откосов карьеров или на бермах, и систематические, равномерно распределяющиеся по участку (рис. ИЬб и Н1-7). Перечисленные типы осушительных устройств в разрезе могут быть вертикальными, горизонтальными и комбинированными (горизонтальными и вертикальными).
Все осушительные устройства могут быть совершенными, т. е. полностью прорезающими водоносный горизонт или зону, или несовершенными, т. е. частично врезающимися в водоносный горизонт или зону. Вода из них может откачиваться,
самоизливаться (при |
вскрытии напорных вод), стекать самоте- |
|||||
ком или принудительно откачиваться |
насосами; |
применяются |
||||
также |
электроосмос, |
вакуумирование. |
Описание |
конструкций |
||
и методов |
расчета разнообразных |
осушительных |
устройств и |
|||
условий |
их |
применения приведены |
в |
специальной |
литературе |
|
и частично в курсе «Инженерная геодинамика» (21]. Перечень других способов, технических средств защиты месторождений от обводнения приведен в многочисленных работах[1, 5,8 и др.].
Глава IV
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ
ИСКОПАЕМЫХ
IV'l. Понятия о фнзико-механических свойствах горных пород
Горные породы разного возраста, происхождения и петрографического состава, участвующие в геологическом строении месторождений полезных ископаемых, шахтных и карьерных полей, одновременно являются геологической средой для горных выработок и материалом, из которого образуются отвалы. От физико-механических свойств горных пород существенно зависят конструкции горных выработок (уступов и откосов бортов карьеров, подземных выработок и др.), их устойчивость, развитие разнообразных неблагоприятных геологических явлений, обводненность горных выработок, а также выбор способа вскрытия к системы разработки месторождений и в целом условия производства строительных и горных работ. Поэтому при инженерно-геологическом изучении месторождений полезных ископаемых физико-механическим свойствам горных пород должно уделяться особенно большое внимание. Показатели этих свойств позволяют количественно оценивать горные породы и развитие неблагоприятных геологических явлений.
Физико-механическими свойствами горных пород следует называть такие, которые определяют их физическое состояние, отношение к воде и закономерности изменчивости прочности и деформаций. Соответственно необходимо различать свойства физические, водные и механические. Их выражакуг и оценивают с помощью определенных показателей — характеристик. При решении многих задач, связанных с проектированием, строительством горных сооружении и выполнением горных ра-
бот, важное значение имеют также тепловые |
свойства пород |
||
(теплопроводность, |
температуропроводность |
и |
теплоемкость) |
и дополнительные |
показатели их фнзико-механических свойств |
||
(крепость, твердость, истираемость, износ и |
абразивность, раз- |
||
рабатываемость, буркмость, морозоустойчивость и др.). Подробное описание физико-механических свойств различных групп горных пород приведено в работе [19], а методы их лабораторного и полевого изучения — в руководстве [Методы лабораторных исследований..., 1972 г.] и в [22].
Инженерно-геологическая классификация горных пород, основанная на полном учете их генетических и петрографических особенностей и физико-механических свойств, приведена
7 9
в работе [19]. Для пород относительно твердых (полускальных), а также глинистых и частично рыхлых несвязных характерна зависимость их механических свойств от напряжен- но-деформируемого состояния во времени. Эта зависимость проявляется в виде; а) ползучести (крипа), т. е. медленного нарастания во времени пластических деформаций при неизменном напряжении, часто меньшем, чем разрушающее; б) релаксации, т. е, убывания (расслабления) напряжения, необходимого для поддержания постоянной деформации породы; в) снижения прочности, т. е. уменьшения напряжения, вызывающего разрушение породы при увеличении времени воздействия нагрузки (длительная прочность). Эти реологические свойства перечисленных групп горных пород, в отличие от твердых (скальных), проявляются в обычных условиях во времени, соизмеримом со сроками испытаний пород, службы сооружений и т. д. Поэтому при изучении и оценке свойств таких пород их необходимо учитывать.
IV-2. Физико-механическне свойства горных пород Криворожского железорудного бассейна
Криворожский железорудный бассейн расположен в южной части Криворожско-Кременчугской зоны, начинается от долины р. Ингулец и тянется вдоль долины р. Саксагань. Здесь кристаллические сланцы и железистые кварциты протерозойского возраста образуют сложную складчатую структуру (Ин- гулецко-Саксаганский или Криворожский синклинорий) с опрокинутыми на восток крыльями антиклинальных и синклинальных складок, осложненных многочисленнымиразрывами (рис. IV-1). Эта сложная структура зажата среди архейских гранитов и гнейсов. На всей площади Криворожского бассейна архейские и протерозойские комплексы пород перекрыты палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными отложениями мощностью до 60—80 м.
Комплекс протерозойских пород состоит в основном из двух
серий: |
метабазитовой |
и |
криворожской. Метабазитовая |
серия |
|||||||
представлена |
измененными |
метаморфизованными основными |
|||||||||
гнпабиссальными |
и эффузивными |
породами |
(зеленокаменные |
||||||||
породы), |
залегающими |
на |
архейских. |
Криворожская |
серия |
||||||
делится |
на три свиты; нижнюю ki — филлито-аркозовую; |
сред- |
|||||||||
нюю |
К2 — железорудную |
(железистые |
роговики — семь |
гори- |
|||||||
зонтов и кварциты — джеспилиты — семь горизонтов) и |
верх- |
||||||||||
нюю |
«3 — сланцево-карбонатную. |
Капитальные выработки — |
|||||||||
стволы |
шахт, |
квершлаги, полевые |
штреки |
и другие — прохо- |
|||||||
дятся |
в |
основном |
в |
породах |
нижней свиты, |
подготовительные |
|||||
и очистные выработки располагаются главным образом в пре-
делах |
средней |
свиты. |
Исследованию |
физико-механических |
|
свойств |
горных |
пород |
Криворожского |
бассейна |
посвящено |
много |
работ. Сводной |
является новая |
работа В. |
Т, Глушко |
|
и В. Г. Борисенко [7].
8 0