sjjy
Рис. 11-2. Пример влияния напластования пород на условия проходки подземных выработок.
3
несогласий. Это очень важно для характеристики и оценки осадочных толщ, так как с несогласиями связаны месторождения бо5<ситов, марганца и других полезных ископаемых, а также изменение состава, физического состояния и свойств горных пород при выветривании во время перерывов в накоплении осадков. К зонам перерывов в накоплении осадочных толщ нередко приурочены подземные воды. Все это в целом влияет на устойчивость горных пород при вскрытии их горными выработками.
При у<зучении текстур напластования очень важно учитывать мощность слоев, прослоев, линз и залежей полезного ископаемого, а также вмещающих и покрывающих их пород. В горной практике слон по мощности принято делить на весьма тонкие — до 0,7 м, тонкие —от 0,71 ДО 1,2 м, средней мощности — от 1,21 до 3 м и мощные —более 3,5 м. Рабочими считаются такие, которые по мощности, строению и содержанию полезного' ископаемого целесообразно разрабатывать в данном конкретном случае.
Наблюдениями установлено, что чем больше мощность слоев полезного ископаемого и соответственно разрабатывается большой объем подземного пространства, тем больший объем подработанных горных пород начинает сдвигаться. Поэтому разработка полезных ископаемых, особенно образующих слои средней и значительной мощности, очень часто вызывает сдвижение больших объемов пород, развитие повышенного горного давления, деформации горных выработок, а при неглубоком залегании полезного ископаемого от поверхности земли — ее деформации, а также зданий и сооружений, расположенных на подраба-
тываемой территории. Следовательно, |
характер |
напластования |
и мощность слоев влияют на систему |
разработки полезного ис- |
|
копаемого. |
|
|
Во всех случаях при строительстве горных выработок кроме |
||
характеристики напластования пород |
и границ |
разделов в них |
3 0
f 1[111 1
[rrrrri |
/ у |
|
ш к |
||
|
Рас. 11-3. Нарушение устойчивости борта карьера в слоистой дислоцирован-
|
ной |
толще, |
|
|
|
|
I — суглинки; 2 — известняки; |
3 — алевролиты: |
4 — доломнто; |
5 — вргиллиты; |
6 — ополз- |
||
невые накаплення (оползень); |
7 — заколы |
у |
бровки |
откоса |
н ловерхностн |
скольжения |
оползающих масс горных |
пород. |
|
|
|||
имеет значение и степень их дислоцированности тектоническими процессами. При этом в горном деле в зависимости от степени нарушенности их первоначального залегания принято подразделять на пологозалегающие породы (до 18"); имеющие среднюю крутизну (наклонные) — от 19 до 35"; крутонаклонные — от 36 до 55' и крутые — от 56 до 90°. Так, например, хорошо известно, что если дислоцированные слоистые толщи имеют углы падения, неблагоприятно ориентированные по отношению к бортам карьеров, то почти всегда возникают смещения и оползания пород, нередко больших, а на отдельных участках и очень больших объемов (рис. П-З).
Такие деформации уступов и бортов карьеров возникают при подрезке даже достаточно пологозалегающих слоистых толщ (до 10—15®). При подрезке неблагоприятно ориентированных слоистых толщ, включающих песчаные породы или выветрелые песчаники, нередко развиваются разнообразные фильтрационные деформации (суффозия, оплывание пород, выпор), которые обычно завершаются образованием оползней.
Тектоническая дислоиированность слоистых толщ оказывает очень большое влияние на устойчивость горных пород в подземных выработках. На рис. П-4 показано несколько схем расположения подземных выработок в дислоцированных слоистых толщах. Как показывают практика производства горных работ и результаты специальных наблюдений и исследований, если выработка проводится по простиранию слоистой толщи
31
'у, '/,'^у V, /у //у < ^/////^y/z/yVZ/ //V//-
Рис. 11-4. Схемы |
расположения |
подземных выработок в |
дислоцированных |
||||||
|
|
|
слоистых |
толщах. |
|
|
|
||
я — по простиранию |
пологоиаклонного |
слоя |
однородной |
породы; |
б — по |
простиранию |
|||
крутонаклонпого |
слоя однородной |
породы; |
6 — акрест |
простирания пологонаклонной |
|||||
слоистой толщи, |
г —вкрест |
простирания крутонаклонной |
слоистой |
толщн; |
^ — по про- |
||||
стиранию антиклинальной |
складки; |
е— по простиранию синклинальной |
складки. |
||||||
(рис. П-4,0, 6), ТО ее сечение может быть полностью вписано в толщу одного слоя или свиты однородных слоев. Устойчивость горных пород в выработках и условия производства горных работ будут зависеть от их физического состояния и свойств, от угла падения слоев, поверхностей раздела между ними, поверхностей и зон ослабления.
Зона разрушения пород (неупругих остаточных деформаций) и форма естественного свода равновесия при этом обычно имеют неправильную форму относительно вертикальных и горизонтальных осей выработки. Наибольшая степень разрушения пород и наибольший размер зоны разрушения наблюдаются, как правило, в направлении, ориентированном по нормали к напластованию пород, т. е. в кровле и стенках выработки со стороны нависающих пород. Поэтому очертания куполов в резуль-
3 2
тате образования вывалов (обрушения пород) приобретают асимметричную форму. По этим же причинам в кровле и стенках выработок при их проходке получаются переборы пород со стороны нависающих слоев.
Неблагоприятными для устойчивости пород в рассматриваемых схемах являются крутые углы их падения и наличие трещин напластования вдоль границ раздела слоев. В этих случаях создаются условия для возникновения вывалов и образования куполов в кровле выработок и неизбежны переборы пород. Подземные выработки, проводимые по простиранию слоистых толщ, вскрывая водоносные горизонты, комплексы и зоны, будут обводняться на больших протяжениях. Суммарные и удельные во-
допритоки |
существенно осложнят условия производства |
гор- |
|
ных работ |
и повлияют на устойчивость горных выработок. |
|
|
Если подземные выработки проводят вкрест |
простирания |
||
слоистости пород (рис. II-4, в, г) или под больщим |
углом |
к ней, |
|
инлсенерно-геологические условия на их протяжении будут неодинаковыми и на участках пересечения слабых пород неблагоприятными. При одинаковом составе, физическом состоянии и свойствах пород наиболее благоприятными являются условия-, когда направление подземной выработки ориентировано под некоторым углом к поверхностям напластования. Здесь важно учитывать угол встречи, т. е. угол между простиранием забоя выработки и простиранием поверхностей ослабления (см. гл. VI). При пологом их залегании выработка на большом протяжении может проходить в пределах слабых разностей, при крутых углах падения — на более коротких расстояниях, но на этих участках зона неупругих деформаций пород и горное давление обычно достигают больших значений. Неоднородность инже- нерно-геологических условий в рассматриваемом случае будет проявляться в неравномерной обводненности подземных выработок и в возможном пересечении зон с сосредоточенными значительными водопритоками.
Особые условия создаются, когда подземные выработки пересекают вкрест простирания антиклинальные и синклинальные складки или проводятся вдоль их осей (рис. II-4, д, е). В пределах антиклинальной складки в выработке создается до известных пределов как бы естественный свод равновесия, но в своде складки возникает зона растяжений и повышенной раздробленности и трещиноватости пород. В сжатых антиклинальных складках над выработкой возникает большой высоты зона неупругих деформаций, значительной нарушенности пород, клиновидных куполов и повышенного горного давления. В пределах синклинальных складок естественного свода равновесия из изогнутых слоев пород не образуется и подземные выработки в этом случае становятся дренами, областью разгрузки подземных вод. Поэтому на участках пересечения синклинальных складок нередко наблюдаются значительные суммарные и удельные притоки воды.
2 Заказ № 1672 |
3 S |
Из сказанного следует, что при анализе и оценке инженерно-] геологических условий строительства и эксплуатации горных • сооружений в осадочных породах необходимо учитывать и изучать не только текстуры напластования, но и степень нарушенности первоначального залегания пород тектоническими движениями.
Условия и формы залегания магматических и метаморфических пород и их внутреннее строение в значительной степени обусловлены тектоническими процессами. Поэтому их изучение при инженерных изысканиях всегда должно носить не чисто петрографический, а структурно-петрографический, структурнотектонический характер.
Магматические глубинные и полуглубинные породы в большинстве случаев образуют крупные и сравнительно крупные интрузивные тела — батолиты, трещинные интрузии, пластовые интрузии, «малые интрузии» (лакколиты и др.) и рассеянные инъекции. При таких размерах и формах залегания эти породы нередко слагают крупные рудные провинции, пояса, поля и на них могут полностью размещаться крупные сооружения. Излившиеся породы образуют покровы, потоки, купола, пластовые залежи, переслаивающиеся с осадочными и эффузивно-осадоч- ными породами.
Условия залегания метаморфических пород зависят в значительной степени от условий залегания исходных пород, из которых они образовались. При региональном метаморфизме, захватывающем значительные площади, образуются толщи большой мощности. При локальном метаморфизме наблюдается быстрая смена различных типов пород с разным физическим состоянием. В этих случаях на небольших площадях геологические условия могут быть неоднородными и сложными.
Внутреннее строение магматических н метаморфических пород определяется условиями их формирования. Инженерногеологическая характеристика их в образце всегда существенно отличается от характеристики в условиях естественного залегания. Поэтому в основу инженерно-геологического изучения этих пород должны быть положены полевые наблюдения и исследования. Данные лабораторных исследований позволяют расширить характеристику их свойств, но они не могут изменить
полевую оценку условий |
строительства |
горных сооружений |
и их устойчивости, на что |
неоднократно |
обращалось внима- |
ние [19]. |
|
|
Тектонические разрывы и трещиноватость горных пород. Как показывает практика строительства шахт и карьеров и разработки месторождений твердых полезных ископаемых, приуроченных к коренным горным породам, их геологическое строение существенно определяется структурно-тектоническим положением, т. е. в пределах какой определенной части крупной региональной (складчатой, платформенной, переходной областей) н местной геологической структуры (горизонтальнослоистой, мо-
34