Материал: Engineering Geology of MD

определяют вид оценок и прогнозов. В период предпроектных работ, на начальных стадиях изысканий составляют главным образом региональные оценки и прогнозы; при разведке месторождений й проектировании шахт, карьеров и горных работ — локальные, а при выполнении строительных и горных работ н эксплуатации сооружений и территорий — как локальные, так и оперативные.

Для каждого вида оценок и прогнозов в инженерной геологии применяют определенные методы и показатели. Это хорошо видно из материалов предыдущих глав, как и из других разделов инженерной геологии [19, 21, 221,

Инженерно-геологические условия территорий и образующие их природные элементы (рельеф, геологическое строение, подземные воды и др.) взаимосвязаны и взаимообусловлены геологической историей их развития главным образом в новей-

геологической среды, свойств горных пород и др. Оценка этого единого целого, как и прогноз его изменения, могут быть обусловлены совместным влиянием всех элементов или доминирующим одного или нескольких из них. Например, оценка устойчивости горной выработки может определяться тем, что в ее почве вскрываются слабые глины или легко расслаивающиеся и обрушающиеся породы в кровле, либо тем, что вблизи ее контура распространены пески-плывуны, закарстованные породы или зоны тектонических нарушений и т. д.

Для оценки и прогноза геологических процессов и явлений, свойств горных пород в инженерной геологии наиболее часто применяют методы общегеологический, аналогий, геологического подобия, моделирования, вероятностно-статистический и расчетно-теоретический. Их описание приведено в многочисленных работах. Физическую основу всех этих методов составляют закономерности формирования свойств горных пород и развития геологических процессов и явлений. Для условий шахт и карьеров и производства горных работ эти процессы и явления обобщенно названы деформациями, разрушениями, перемещениями и сдвижениями горных пород.

оценивать устойчивость горных выработок, территорий и условия производства горных работ, а знание закономерностей динамики их развития и изменений — прогнозировать состояние и свойства горных пород на том или ином участке или глубине и развитие геологических процессов и явлений, т. е. экстраполировать их возникновение в будущем.

Инженерно-геологическая типизация месторождений твер-

дых полезных ископаемых. Для успешного решения задач, связанных с освоением месторождений полезных ископаемых, важно учитывать весь имеющийся опыт изучения их геологи-

2 3 7

ческого строения и разработки, а также результаты инженерных изысканий для обоснования проектов различных сооружений, в том числе подземных, опыт их строительства и эксплуатации. В результате обобщения этого опыта к настоящему времени разработано несколько классификаций и типизации месторождений твердых полезных ископаемых [Щеголев Д. И., 1940 г.; Каменский Г. Н., 1947 г.; Троянский С. В., 1947 г.; Скворцов Г. Г., Прохоров С. П. и др., 1959, 1969 гг.; Сыроватко М. В., 1956 г.; Панюков П. Н., 1959 г.; Плотников И. И., 1960 г.; Павлов И. Н., 1962 г.; СЭВ, 1962 г.; Климентов П. П., 1966 г.; Ломтадзе В. Д., 1974 г. и др.], однако в больщинстве из них учитываются либо только гидрогеологические, либо только ин- женерно-геологические условия. Исключением являются разработки Г. Г. Скворцова и С. П. Прохорова, И. И. Павлова, СЭВ и В. Д. Ломтадзе, в которых учитывается комплекс природных факторов.

При инженерных изысканиях на месторождениях полезных ископаемых всегда необходимо стремиться к конкретности при характеристике как месторождения в целом, так н отдельных его частей. Этому обычно способствует их типизация, т. е. выявление главного, существенного, обобщающего оценку инже- нерно-геологических условий. Для одних из них главным является глубина залегания полезного ископаемого и соответственно

значительная обводненность горных пород, либо недостаточная или малая их устойчивость и т. д.

Таким образом, каждое рассматриваемое месторождение или отдельные его части характеризуются определенными типичными особенностями инженерно-геологических условий, которые можно отобразить в виде описания, на геологической колонке, разрезе, схеме и т.'д. Такая типизация особенно полезна, когда выделяется несколько или много групп месторождений, одинаковых или сходных по тем или иным главным, существенным признакам. Для каждой такой группы участков можно составить одно сводное описание, одну типичную геологическую колонку, один геологический разрез, одну схему, которые в совокупности будут отображать общие существенные их черты.

В общем, если одинаковых по инженерно-геологическим условиям месторождений или их участков несколько или много, то представленное описание, построенные геологические колонки, разрезы или схемы будут являться для них типовыми. В этом случае можно говорить о типизации месторождений или участков по инженерно-геологическим условиям. Это дает возможность унифицировать методику инженерных изысканий на типовых участках, методику оценки и прогноза инженерно-геологи- ческих условий, оценку условий вскрытия и разработки месторождения подземным или открытым способом, шире применять методы аналогий и геологического подобия, лучше

2 3 8

решать задачи рационального использования территорий, геологической среды и их охраны. Кроме того, типизация месторождений и их частей позволяет шире применять типовое проектирование, определенные комплексы защитных инженерных мероприятий при развитии разнообразных геологических процессов и явлений.

Типизация обычно позволяет конкретнее выражать оценку инженерно-геологических условий, производить некоторую генерализацию — обобщение, схематизацию этих условий, чтобы показать все наиболее главное, существенное. Такое целесообразное обобщение на предварительной стадии изысканий представляет собой типизацию, а на стадии детальных изысканий — построение расчетных схем для месторождений или, что чаще, для отдельных их частей.

Заметим, что понятие «типизация» не следует смешивать с понятием «классификация». Типизация — это выделение месторождений, участков или групп месторождений и участков по типичным признакам, присушим каждому из них. Классифика-

ков, причем каждый класс в классификационной системе занимает определенное место, например при районировании месторождений по степени сложности инженерно-геологических условий, по их обводненности и другим признакам.

Инженерно-геологическая типизация месторождений необходима для предварительной оценки условий их вскрытия и отработкн открытым или подземным способом. Она должна основываться на наиболее важных факторах, определяющих инженер- но-геологические условия строительства карьеров и шахт и производства горных работ. К ним относятся-. 1) глубина за-^ легания полезного ископаемого и соответственно мощность, вскрыши, определяющие в значительной степени способ раз* работки месторождения и основные параметры горных выра* боток; 2) группа горных пород вскрыши и вмещающих полезное ископаемое по инженерно-геологической классификации; принадлежность горных пород к той или иной группе определяется нх прочностью, устойчивостью, деформируемостью, водопроницаемостью, водоотдачей и другими физическими, водными и механическими свойствами; 3) сложность геологического разреза и тектоники месторождения, шахтного, карьерного поля,, условия залегания пород, их однородность, наличие поверхностей и зон ослабления, снижающих устойчивость горных пород, в откосах карьеров и подземных выработках; 4) степень водоносности горных пород, определяющая условия и безопасность ведения горных работ, развитие фильтрационных деформаций и необходимость предварительного и эксплуатационного осушения; 5) геологические процессы и явления, осложняющие вскрытие и разработку месторождений, в том числе температурный и газовый режим. В соответствии с перечисленными

239>

ТАБЛИЦА V I M

Инженерно-геологическая типизация месторождений твердых полешых ископаемых (по В. Д . Лонтадзе)

наиболее важными исходными данными, необходимыми для оценки и прогноза инженерно-геологических условий месторож-

Оценка и прогноз устойчивости откосов уступов и бортов карьеров. При проектировании карьеров главной задачей является определение конструкции их бортов, т. е. числа уступов, их высоты и крутизны откосов, назначения, числа и ширины берм, расположения съездов и в целом генеральных углов заложения рабочих и нерабочих бортов карьера. Если высота уступов, ширина берм и другие элементы их конструкции в значительной степени определяются технологическими условиями разработки месторождения {система разработки, применяемое горное оборудование, вид транспорта и др.), то крутизна откосов уступов и в целом бортов карьеров — главным образом инженерно-гео- логическими условиями карьерного поля или его участков.

Крутизна откосов на каждом конкретном участке должна быть оптимальной, допустимо наибольшей, при Которой карьер занимал бы наименьшую площадь карьерного поля, а его борта были бы устойчивыми, чтобы на них не происходило осыпания, оплывания, оползания, обвалообразования горных пород и других геологических явлений, угрожающих безопасности и нормальным эффективным условиям производства горных работ. Выше, в гл. VI, приведен перечень геологических процессов и явлений, возникающих при разработке месторождений твердых полезных ископаемых открытым способом, и отмечено, что их возникновение и развитие неизбежно связано с нарушением соответствий и предельных равновесий горных пород, главным образом в откосах и уступах бортов карьеров. Следовательно, про-

2 4 0

блема оценки устойчивости откосов на карьерах — это проблема оценки угрожаемости происходящих там геологических процес-

При проектировании новых разработок в первую очередь решаются задачи определения оптимальной крутизны откосов и прогноза их устойчивости. На существующих карьерах чаще приходится оценивать степень устойчивости их откосов в связи с развитием неблагоприятных геологических явлений, нарушающих эффективность горных работ и угрожающих их безопаскости. Успешное решение этих задач требует знания и строгого выполнения законов инженерной геологии (см. гл. VI). На этой основе для обеспечения устойчивости откосов кроме правильного определения их заложения с учетом всех влияющих факторов применяют различные меры по предупреждению неблагоприятных явлений путем укрепления горных пород в откосах, их осущения и др.

В связи с тем что для устойчивости откосов уступов и бортов карьеров всегда главную опасность представляют разнообразные оползневые явления, оценка и прогноз возможности их образования, проектирование и осуществление противооползневых мероприятий являются первостепенными на разных стадиях разработки месторождений открытым способом. Для этого имеются различные апробированные методы и технические средства [21]. Некоторые указания по этому поводу приведены также выше, в гл. VI.

Хуже обстоит дело в случае оценки и прогноза развития других геологических явлений: интенсивности и скорости выветривания горных пород, образования обвалов, осыпей, некоторых видов фильтрационных деформаций и др. Для каждого из таких явлений имеются определенные приемы оценки н прогноза, но они недостаточно теоретически обоснованны и базируются главным образом на эмпирических данных [21].

Оценка и прогноз устойчивости подземных горных выработок. Проблема оценки и прогноза устойчивости подземных выработок исключительно сложная, многогранная и интересная. Если рассматривать ее в полном объеме, то, как было показано выше, она связана с развитием геологических процессов и явлений, в том числе и горного давления, происходящих по контурам и забоям горных выработок, а также с процессами и явлениями, возникающими в геологическом пространстве, достигающем поверхности 'земли. Следовательно, рассматриваемая проблема имеет два тесно связанных между собой аспекта: развитие геологических процессов и явлений в подзоне ближнего влияния горных выработок и в подзоне дальнего их влияния. Все эти процессы и явления, обобщенно названные нами разрушениями, деформациями, перемещениями и сдвижениями горных пород, рассмотрены в гл. VI. Там же описаны некоторые приемы и методы оценки и прогноза их угрожаемости. Поэтому