Материал: Engineering Geology of MD

Рис. VI-9. Общая схема динамики оползневого процесса (по В. Д. Ломтадзе).

V77

Plic. VI-10. Результаты выдавливания пород почвы (глины) горных выработок Нелидовской шахты Подмосковного бассейна (зарисовка А. И. Морозова).

оны рублей в год, а систематический выход их из строя приводит к простоям очистных забоев. Известны примеры, когда из-за этих явлений закрывали шахты и значительная часть

бассейна и другими исследователями на шахтах в других различных бассейнах и на месторождениях полезных ископаемых, показывают, что деформации горных пород и соответственно выработок могут быть разнообразными. Как видно на рис. VI-10, на шахтах Подмосковного бассейна выдавливание глин углевмеш,аюш.ей свиты начинается со стороны боков и почвы.

179

в результате этого вертикальные стойки крепи на уровне почвы ^ всегда сдавлены и наклон их изменен в обратную сторону. Не-, редко они сломаны и горная выработка сдавлена. В глинах наблюдаются следы течения, они смяты и выжаты внутрь выработки на различную высоту, вплоть до полного ее заполнения. Аналогичные явления наблюдались и на шахтах других месторождений. Во всех этих случаях происходят деформация и разрушение крепи как незамкнутой, так и замкнутой конструкций (полные деревянные оклады, бетонные кольца, крепление другой формы). При незамкнутой конструкции крепи породы почвы выдавливаются внутрь выработки, заполняют ее снизу, поднимают рельсовые пути и т. д.

В более плотных и крепких породах (аргиллитах, алевроли-. тах, глиннстых сланцах и др.), например в шахтах Донбасса, особенно на значительных глубинах (более 400—600 м), выдавливание пород почвы носит характер как бы их взламывания

в движение приходили аргиллиты и глинистые сланцы до глубины 5—6 м от уровня почвы горной выработки.

Все имеющиеся данные наблюдений показывают, что явление выдавливания связано главным образом с разнообраз-

в сухих горных выработках глинистые породы имеют повышенную или высокую плотность, умеренную влажность и достаточную устойчивость, деформации их развиваются медленно. Однако, как только в выработки поступает вода, начинается увлажнение пород, их размокание н размягчение, интенсивность процесса выдавливания резко возрастает и достигает максимальных значений.

Из других общих закономерностей развития процесса выдавливания горных пород отмечается его усиление с глубиной расположения горных выработок относительно поверхности земли и зоны влияния очистных и других горных выработок. Вероятность и интенсивность этого процесса возрастает с увеличением глубины выработок до 300—400 м. Однако на этих глубинах важнейшее значение имеют также степень литификации глинистых пород и, как следствие, их физическое состоя- ние—влажность, плотность и прочность. Поэтому на этих глубинах нередко на одних участках породы значительно выдавливаются, а на других устойчивы, деформируются слабо. Получается, что закономерность развития этого явления с глубиной более сложная. На глубинах более 600—700 м выдавливание горных пород почвы наблюдается на всех без исключения выработках и тем значительнее и интенсивнее, чем на большей глубине они расположены. Причем в зоне влияния очистного

1 8 0

забоя или других выработок деформации горных пород, как правило, возрастают по величине и скорости.

Ведущими силами, вызывающими выдавливание горных пород почвы подземных выработок, т. е. нарушение их устойчивости, являются силы горного давления. Реализация этих сил определяется и контролируется конкретными геологическими и горнотехническими условиями. Из геологических условий первостепенное значение имеют: состав и петрографические особенности горных пород, слагающих непосредственную почву, мощность их слоев в почве, степень литификации, физическое состояние, прочность и устойчивость, в том числе водоустойчивость и возможность обводнения. Из горнотехнических условий наибольшее значение имеют: глубина расположения горных выработок от поверхности земли, их размеры, скорость проходки и крепления и расположение относительно зоны влияния очистных и других горных выработок.

Длительность процесса деформаций пород почвы может быть самой различной в зависимости от их напряженного состояния и физико-механических свойств. По данным Ю. 3. Заславского |1966 г., 1972 г.], в Донбассе смещения в крепких породах заканчиваются через 6—9 мес, а в породах средней прочности и слабых —через 12—24 мес.

В качестве конкретного примера, поясняющего природу выдавливания горных пород почвы в горных выработках, рассмотрим его проявление в Подмосковном бассейне. Здесь почти на всех шахтах и рудниках нарезные выработки и откаточные штреки проходят исключительно по глинам или по углю, но с подрывкой глин в почве и кровле. Глины угленосной свиты имеют существенно каолинитовый состав тон кодисперсной части, малую поглотительную способность и слабую коллоидную активность. Это не позволяет считать их пучащимися. Однако высокая пылеватость предопределяет их склонность к снижению внутреннего трения и сцепления при увлажнении и повышенную подвижность. Следовательно, по вещественному составу эти глины относятся к породам, склонным к изменению состояния подвижности при увлажнении, а не к пучащимся.

В условиях естественного залегания эти глины имеют высокую плотность, умеренную влажность и ведут себя как породы полутвердые и твердые (см. гл. IV). При увлажнении они размокают и размягчаются, у них легко разрушаются структурные связи и они теряют прочность и устойчивость. В сухих или осушенных выработках они, как правило, устойчивы и существенных деформаций в них в большинстве случаев не происходит. При пуске воды по выработкам или при их затоплении положение изменяется: начинается выдавливание (пучение) почвы, деформация крепи и через некоторое время выработки оказываются сдавленными. При этом характерно следующее. Типичные, наиболее часто повторяющиеся значения влажности глин на участках новой проходки, например на Нелидовском место-

181