Материал: Engineering Geology of MD

бросов являются повышенная газоносность пород и высокое давление газа —до 6—8 МПа [41].

При анализе условий образования выбросов важно учитывать значение мощности угольных пластов и особенно их строение. С увеличением их мощности при прочих равных условиях снижается устойчивость забоев, происходят отжим угля и, как следствие, смещение кровли. Сложность строения угольных пластов возрастает с увеличением в них числа прослойков и пропластков других пород. Для Донбасса замечено, что наиболее опасными являются пласты с пропластками углистых пород и менее опасными — с прослойками пород без остатков органики, являющимися более прочными.

Замечено также, что выбросы наиболее часто связаны с углями определенных марок [12] —жирными (Ж), коксовыми (К), спекающимися (С), тощими (Т) и малометаморфизованными антрацитами (А), разрушенными, перетертыми, имеющими брекчиевидную, линзовидную, землисто-зернистую или земли-

ние») сорбированного углями газа с более высокой скоростью. При этом угля, опасные по выбросам, имеют, как правило, естественную влажность ниже возможной их гигроскопической влажности, а степень водонасыщения не превышает 0,30—0,35. В опасных участках и зонах степень заполнения пор и пустот

свойств угли обладают пониженными прочностью, крепостью и хрупкостью, более легко разрушаются и приходят в движение под влиянием опорного и газового давления. Пространственно такие условия обычно наблюдаются на участках н в зонах пли-

возникать начиная с глубины 150—200 м, в других они происхо-

в Печорском бассейне с 400 м. Следовательно, с этих глубин надо усиливать наблюдения за различными предшествующими выбросам признаками и выполнять работы по оценке и прогнозу их образования.

Такова геологическая природа, причины и условия образования наиболее опасных геологических явлений—^газодинамиче- ских. Их образованию и развитию способствуют и определенные горнотехнические условия: увеличение глубины производства горных работ, концентрация опорного давления, интенсивность взрывных работ и др.

Оценка и прогноз образования выбросов должны производиться на всех этапах освоения месторождений: при разведке;

197

при строительстве шахт, вскрытии толщ и пластов угля и других видов полезных ископаемых; при производстве горных работ в подготовительных и очистных подземных выработках. Соответственно следует paЗv^ичaть несколько видов прогнозов: !) региональный для перспективной оценки выбросоопасности месторождения или отдельных его частей, участков, зон и глубин; 2) локальный для установления фактической опасности угольного пласта или толщн полезного ископаемого, подготовленных для разработки; 3) оперативный (текущий) для установления фактической опасности участка, зоны, забоя, разрабатываемого пласта.

Согласно инструкции по безопасному ведению горных работ 112] выбросоопасность угольных пластов оценивается комплексным показателем В по конкретным значениям показателей действующих сил Ра и устойчивости пластов с учетом их неоднородности Мпу которые определяются по специальным таблицам.

Оценка и прогноз возможности развития газодинамических явлений вызывают необходимость осуществления различных мероприятий с целью их предупреждения и защиты от их опасного

ствия опережающей разработки защитных пластов для сниже-

обеспечивает безопасное выполнение горных работ на соседнем опасном слое; 2) увлажнение и дегазация угольных пластов, опасных в отношении газодинамических явлений, с помощью буровых скважин, пробуренных на значительную глубину от забоев подготовительных, очистных и других выработок.

Мероприятия по непосредственной защите от опасного действия газодинамических явлений выполняют в действующем забое на ограниченном участке впереди движения забоя. Они достаточно разнообразны и включают: увлажнение пластов угля и пород впереди забоя, их дегазацию неглубокими скважинами, устройство разгрузочных пазов и полостей в пластах угля и вмещающих породах, сотрясательное взрывание, торпедирование и другие, вызывающие повышение газопроницаемости и дегазации пород и углей. Важнейшим видом таких мероприятий являются профилактические, включающие наблюдения за всеми предупредительными явлениями и оперативный контроль за вы-

полезных ископаемых подземным способом не только нарушаются равновесие н устойчивость горных пород непосредственно по контуру подземной выработки, но и происходят более значительные геологические явления. Почти повсеместно на уголь-

98

ных, рудных, соляных и других месторождениях наблюдаются перемещения и сдвижения горных пород различных объемов в зоне влияния подземных горных выработок. Когда эти явления достигают поверхности земли, образуются мульды оседания (сдвижения), трещины и крупные разрывы горных пород и провалы. Все такие явления нарушают сохранность территорий, сооружений и комплексов сооружений в городах на значительных подработанных площадях, вызывают их разрушения и аварии, наносят огромный ущерб народному хозяйству и условиям

рождении в Узбекистане и др.), происходит заболачивание и затопление больших плош.адей (Карагандинский бассейн и др.). Большую опасность такие явления представляют при подработке различных водных объектов (рек, озер, водохранилищ, морен, заболоченных территорий, старых затопленных горных выработок, мощных водоносных горизонтов и комплексов и др.), так как при зтом возникают большие притоки воды в горные выработки, прорывы в них воды, плывунов и затопление. Поэтому уже давно возникла проблема охраны территорий, сооружений, условий жизни и деятельности людей в зоне влияния подземных выработок.

Все такие геологические явления уже давно получили обобщенное название «сдвижение горных пород». Результаты их изучения приведены в многочисленных работах специалистов, главным образом маркшейдерского профиля: П. М. Леонтовича, И. М. Бахурина, С. Г. Авершина, Д. А. Казаковского, М. А. Куз-

Всесоюзного научно-исследовательского института маркшейдерского дела (ВНИМИ). Вопросам этой проблемы посвящено множество статей в периодической печати, а также различных руководств и инструкций 139, 40, 43]. Спедиалисты геологического профиля, и в том числе инженеры-геологи, этими вопросами пока, как правило, не занимаются, что нельзя считать нормальным. Практика показывает, что многочисленные деформации территорий, зданий и сооружений при их подработке связаны с тем, что не уделялось должного внимания изучению инже- нерно-геологических условий месторождений.

Геологическое пространство, в пределах которого происходят сдвижение горных пород и деформации земной поверхности, является зоной влияния подземной выработки. Границы ее определяются граничными углами по главным направлениям, т. е. по простиранию 6о, по падению в висячем боку Ро, в лежачем боку ро1 и по восстанию пласта или залежи полезного ископаемого Yo (рис.У1-14).Эти углы между горизонтальной линией и линией, соединяющей граничные точки сдвижения на поверхности земли, являются внешними относительно выработанного

m

туривает мульду сдвижения горных пород над выработанным пространством. В пределах этой мульды углами сдвижения выделяется часть, где сдвижения и деформации наиболее значительны н опасны (рис. VI-14). Углы сдвижения определяют так же, как и граничные углы, и обозначают в коренных породах буквами б, р н Y> 3 в четвертичных отложениях во всех направлениях ф.

положение точки максимального оседания определяется углом

Таковы геометрические параметры, используемые для характеристики и количественной оценки явлений сдвижения. Однако

можных деформаций поверхности территорий и расположенных на них сооружений.

Формирование области сдвижения определяется инженерногеологическими условиями месторождений и горнотехническими условиями их разработки. Из первой группы условий первостепенное значение имеют: геологическое строение месторождения, а конкретнее — условия залегания пород (слоистые горизонтальноили пологозалегающие толщи, значительно дислоцированные крутонаклонные или неслоистые массивные), их состав, строение и физико-механические свойства (скальные или полускальные). Большое влияние оказывает также степень трещиноватости пород, наличие тектонических нарушений и мощность рыхлых четвертичных отложений в пределах месторождения, шахтного или рудного поля. Наконец, очень большое значение имеют форма, мощность и глубина залегания слоев, за-

201