Влияние выемки полезных ископаемых на процесс сдвижения горных пород

При подземной разработке рудных месторождений нарушается устойчивость массива в области влияния горных выработок. Масса пород над месторождением деформируется и оседает. Этот процесс называется сдвижением пород.

Участок земной поверхности, подверженный сдвижению и деформациям в области влияния горных выработок называется мульдой сдвижения.

На формы проявления, характер и параметры процесса сдвижения горных пород и земной поверхности влияют следующие факторы:

· структурные особенности массива горных пород (слоистое или массивное строение, трещиноватость, тектонические нарушения);

· форма и размеры выработанного пространства, глубина разработки;

· крепость вмещающих пород;

· углы падения рудных тел;

· системы разработки и способы управления горным давлением.

На процесс сдвижения, также влияет обводненность горных пород и рельеф местности. По влиянию на характер процесса сдвижения горных пород системы разработки объединяются в следующие группы.

Системы разработки с обрушением налегающих пород характеризуются активным процессом сдвижения и деформирования толщи пород и земной поверхности (рис. 9) с отсутствием отчетливо выраженных поверхностей сдвига пород по напластованию.

Рис. 9. Область влияния горных выработок при полном развитии процесса сдвижения.

А – общая зона сдвижения земной поверхности; Б – зона опасных сдвижений; В – плавных сдвижений; Г – трещин; Д – обрушения; Е – образование воронок и провалов.

При полной закладке выработанного пространства характерно отсутствие или медленное, плавное развитие сдвижения земной поверхности. Провалы и крупные трещины не образуются.

В способах добычи руды с управлением горным давлением оставлением регулярных рудных целиков процесс сдвижения горных пород может длительное время не проявляться на земной поверхности. Однако со временем целики и кровля между ними постепенно деформируются и разрушаются. Ярким примером таких событий являетя Жезказганское месторождение медистых песчаников.

Поддержание земной поверхности в ряде условий может осуществляться комбинированным способом управления горным давлением: с оставлением регулярных целиков и сухой (гидравлической) закладкой выработанного пространства между ними.

Отметим также, что при малой мощности рудных тел или выемке слепых залежей на большой глубине системами с обрушением налегающих пород, земная поверхность может оставаться в устойчивом состоянии. Устойчивым считается такое состояние толщи пород, при котором сдвижение и деформации их после подработки отсутствуют или со временем не превышают критических значений. Глубину разработки, при которой отработка полезного ископаемого не вызывает сдвижения земной поверхности называют безопасной. Отношение минимальной безопасной глубины к мощности рудного тела называют коэффициентом безопасности. Коэффициент безопасности зависит от физико-механических свойств горных пород и примерно равен при системах разработки с обрушением – 200, с сухой закладкой – 80 и гидравлической – 30.