Материал: Engineering Geology of MD

фициентамн водообильности пород и др.), фильтрационных деформаций (суффозия, разжижение, выпор, прорыв, уплотнение пород при дренирования др.) и явлений мерзлотного комплекса (сплывы, оползни, термокарстовые и наледные явления, морозное пучение и др.) в районах распространения многолетней мерзлоты. Фильтрационные деф.ормации и явления мерзлотного комплекса, так же как и водопроявления, вызывают перемещение масс горных пород и воды, т. е. сопровождаются массопереносом.

Природа и механизм различных видов деформаций, разрушений, перемещений и сдвижений масс горных пород в подземных выработках и в бортах карьеров часто отличаются большой сложностью. Под механизмом перемещений мы понимаем

.характер, способ, вид движения масс горных пород под влиянием действующих на них сил. Перемещение — это движение отдельных объемов или подвижно соединенных между собой объемов масс горных пород или вязкое их течение под влиянием силы тяжести, гидродинамического давления и других сил. Механизм движения масс горных пород определяет вид геологических процессов и явлений.

Каждый геологический процесс возникает при наличии определенных несоответствий, противоречий в геологической среде, являющихся движущей силой йх развития. Поэтому теоретической основой, определяющей развитие геологических процессов, являются законы связей между процессами и явлениями, существующие в объективном мире, или, конкретнее, законы предельных равновесий, предельных соответствий. Эти законы и предполагают естественную неизбежность возникновения и развития геологических процессов и явлений при нарушении предельных равновесий, определенных соответствий.

Следовательно, причинами геологических процессов надо считать все то, что определяет реализацию действующих сил, а именно: недостаточную прочность горных пород на сжатие, скалывание и разрыв по отношению к напряжениям, действующим по контуру выработок; снижение прочности и устойчивости горных пород ниже действующих напряжений вследствие изменения их физического состояния при выветривании, размягчении, размокании и набухании, появления искусственных трещин, оттаивания и других явлений в бортах карьеров и подземных выработках; возникновение и увеличение гидродинамического давления в горных породах при вскрытии водоносных горизонтов, зон и комплексов горными выработками; проявление гидростатических сил при обнажении горных пород горными выработками; изменение составляющих силы тяжести (удерживающих и сдвигающих — скалывающих) при обнажении горных пород в откосах и подземных выработках; разгрузка горных пород, находящихся в напряженном или избыточно напряженном состоянии, ири проходке горных выработок и, как следствие, их быстрое, мгновенное или медленное

157

разуплотнение, сопровождающееся расслаиванием, образованием трещин упругого отпора, стрелянием, горными ударами, выбросами угля и газа, отжимом пород и другими явлениями.

Каждый геологический процесс может развиваться под воздействием одной причины, но наиболее часто наблюдается совместное влияние нескольких причин. Не зная причин образования и развития геологических процессов и явлений, нельзя ими управлять. Поэтому первейшая задача изучения геологических процессов и явлений состоит в раскрытии причин их возникновения и развития и всего того, в чем проявляется и обнарулчивается сущность явлений. Именно в этом заключается научная основа их изучения.

В этом плане очень важно отметить, что геологические процессы н явления, связанные с инженерной деятельностью человека, вызывают, как правило, те же изменения в горных породах, что и природные процессы, и их развитие обусловливается не какими-то специфическими противоречиями, отличающимися от тех, которые служат движущей силой природных геологических процессов и явлений. У природных и техногенных процессов могут быть одинаковыми пределы возможных изменений интенсивности и скорости развития, места проявления и площади распространения. Для управления как теми, так н другими пользуются одними и теми же теоретическими основами, методами и техническими средствами. Все это позволяет утверждать, что нет оснований как-то противопоставлять техногенные геологические процессы и явления природным. Их различия кажущиеся, поверхностные, чисто формальные, а сущность явлений, их физика и механика одни и те же.

Формирование инженерно-геологических условий территорий, геологической среды и их изменения протекают под влиянием то одних, то других, а часто при переменном усилении или ослаблении то природных, то техногенных. В этом мы видим диалектическое единство и направленность развития геологических процессов и формирования инженерно-геологиче- ских условий территорий, геологической среды.

Геологические процессы составляют сущность геологической жизни Земли, они указывают на постоянно возникающие нарушения равновесий и соответствий в ее материальной и энергетической системах. Здесь важно особо подчеркнуть, что на месторождениях полезных ископаемых существенное значение в геологической жизни Земли имеет техногенный энергетический фактор, т. е. геологические процессы, возникающие при воздействии на геологическую среду горных сооружений и горных работ.

При оценке и прогнозе геологических процессов и явлений важно не только раскрывать причины их возникновения, но и выявлять условия, способствующие их развитию, т. е. всю совокупность природных и искусственных обстоятельств, облегчающих действие сил, которые вызывают то или иное явление. На-

1 5 8

пример, наклон поверхностей и зон ослабления к основанию

этих сил и т. д. Следовательно, причины возникновения геологических процессов и условия, способствующие их развитию, — не одно и то же. Смешивать эти понятия не следует, их расчленение облегчает анализ явлений и прогноз процессов.

женерно-геологических условий геологической среды и рациональным ее использованием, — это проблемы оценки угрожаемости существующих геологических процессов и явлений, прогноза возникновения новых и управления ими.

При строительстве, сооружений, использовании территорий и геологической среды человек должен полно учитывать следующие основные законы инженерной геологии: 1) использовать территории, строить сооружения и производить инженерные работы необходимо в соответствии с существующими геологическими условиями — организацией геологического пространства (закон геологического соответствия); 2) инженерная деятельность человека должна основываться на знании законов и закономерностей развития геологических процессов и явлений (закон учета динамики земной коры); 3) инженерные изыскания при проектнровани сооружений и использовании геологической среды должны обеспечивать выбор самых оптимальных инженерных решений и гарантировать строительство и выполнение инженерных работ от всяких геологических неожиданностей (закон детальности изучения геологической среды). Так можно сформулировать основные общие положения инженерной геологии, основанные на качественных и количественных обобщениях многочисленных наблюдений и исследований, опыта инженерных изысканий, строительства и эксплуата-

VI-2. Геологические процессы » явления, возникающие яри разработке месторождений твердых полезных ископаемых открытым и подземным способами

В табл. VI-1 приведен перечень наиболее распространенных геологических процессов и явлений на месторождениях твердых полезных ископаемых. Из него видно, какое разнообразие явлений связано только с одним видом инженерной деятельности человека. Геологические процессы на месторождениях полезных

в приповерхностных горизонтах земной коры с различной напряженностью. Они проявляются в различных формах пере-

159

Т А Б Л И Ц А V M

Геологические процессы н явления

Процессы, возникающие при р а з р а б о т к е месторождения полезных ископаемых

мещения, сдвижения и разрушения горных пород и рельефа местности, в отдельных и массовых деформациях сооружений, в уничтожении сооружений и сопровождаются катастрофами, а порой и многочисленными человеческими жертвами. Они играют весьма важную роль в окончательной промышленной оценке месторождений, условий их вскрытия и системы разработки, устойчивости бортов карьеров и подземных выработок, организации производства горных работ и обеспечении безопасности их ведения. Это вызывает необходимость искать пути защиты территорий и сооружений (шахт и карьеров) от вредного

1вО

влияния геологических процессов и явлений и расходовать большие средства.

Здесь необходимо со всей силой подчеркнуть, что все виды геологических процессов и явления—деформации, разрушения и перемещения горных пород на месторождениях полезных ископаемых, разрабатываемых как открытым, так и подземным способами, имеют главным образом геологическую природу. Они могут распространяться на все элементы инженерно-гео- логических условий месторождений, шахтных и карьерных полей и захватывать как обширные области геологического пространства при его подработке (оседание и сдвижение поверхности земли, образование мульд сдвижения, провалов и др.), так и более ограниченные, непосредственно примыкающие к контуру выработок и их прнзабойной части. В этом случае заслуживает внимания следующее обстоятельство.

Многолетняя практика разработки месторождений полезных ископаемых как открытым, так и подземным способами привела к необходимости выделения в вертикальном разрезе углевмещающих и рудовмещающих комплексов пород некоторых характерных элементов, по-разному ведущих себя в пространстве, примыкающем к горным выработкам. К таким элементам

а также основная, непосредственная и ложная почва. С каждым из них может быть связана определенная совокупность геологических явлений, влияющих на устойчивость горных пород в горных выработках и условия производства горных ра-

а также между углевмещающими или рудовмещающими комплексами и окружающей их внешней геологической средой достаточно подвижны и не могут рассматриваться как абсолютные и постоянные [Смирнов Б. В., 1973 г.]. Колебания их в пространстве обычно не превышают некоторых пределов, что позволяет успешно их использовать при решении различных задач. Важно при этом учитывать^ что различные элементы

Таким образом проявляется взаимодействие в системе геологическая среда (углевмещающпе и рудовмещающие комплексы) — сооружения (горная выработка, шахта, карьер), функционирование которой сопровождается теми или иными геологическими процессами и явлениями. Управление этой системой путем применения инженерных мер и технологических процессов обеспечивает ее нормальное и безопасное функционирование.