Байбатша, А. Б. Геоэкологическое состояние и геологические явления в горных выработках шахт Карагандинского бассейна / А. Б. Байбатша, А. А. Бекботаева, Г. С. Шакирова
жүктеу/скачать 63.94 Kb.
|
| Байбатша, А.Б.
Геоэкологическое состояние и геологические явления в горных выработках шахт Карагандинского бассейна / А.Б. Байбатша, А.А. Бекботаева, Г.С. Шакирова; Қарағанды мемлекеттік ун-ті // Экологияның өзекті мәселелері = Актуальные проблемы экологии : Материалы II Междунар. научно-практ. конф. 4-5 дек. – Ч.2 – Қарағанды, 2003. – С.154-156 При проходке горных выработок и разработке угольных пластов вследствие нарушения равновесия горных пород и перераспределения естественных напряжений в шахтах возникают горное давление и разнообразные геологические явления, реализующиеся в деформациях, разрушении, перемещении и сдвижении их различных масс. На развитие горного давления, возникающего в результате взаимодействия углевмещающих пород с горными выработками, решающее влияние оказывают геологические и горно-технические факторы. К основным геологическим факторам относятся геологическое строение, литологические типы пород, их условия залегания, трещинная и разрывная нарушенность, физико-механические свойства, газоносность и другие, определяющие сложность инженерно-геологических условий выемочных полей. Из горно-технических факторов следует отметить размеры, формы и расположение капитальных, подготовительных и очистных выработок, глубину их заложения и способ проходки, системы разработки и применяемые типы механизированных крепей. Планомерное освоение Карагандинского бассейна начато в 1931 году с северного его борта, где угленосные породы выходят на дневную поверхность. В начальный период освоения и до 1960 г. строились мелкие наклонные шахты, расположенные на глубинах от 30-50 до 150-200 м, где применялись сплошные системы разработки с полным обрушением кровли в сочетании с частичной закладкой. С 1960-х годов применяются системы разработки длинными столбами и способ управления кровлей полным обрушением. К 1975 году почти все технологические операции в шахтах были комплексно-механизированы. В настоящее время выемка угля ведется на глубинах 200-500 м и более. В горных выработках и окружающей их толще возникают и развиваются следующие геологические процессы и явления: выветривание горных пород, их разуплотнение, искусственное разрушение; расслаивание, зависание и обрушение; вывалы и куполение; выдавливание и отжим, сдвижение и газодинамические явления. Все эти процессы и явления имеют главным образом геологическую природу и определяют экологическое состояние рабочего пространства выработок и подработанной толщи в целом [1]. Выветривание горных пород. Углевмещающие породы в обнажениях горных выработок подвергаются активному воздействию колебания температуры воздуха и пород, воды и воздуха, в результате чего породы размягчаются, покрываются трещинами и расслаиваются. Выветривание горных пород зависит от их литологического типа. Интенсивному выветриванию подвержены аргиллиты и алевролиты, особенно обогащенные углистым веществом, которые переходят довольно быстро в рыхлое состояние и легко осыпаются. Песчаники являются более стойкими к агентам выветривания и могут сохранять свою целостность в течение многих лет. Мощность зоны выветривания бывает различной и доходит до 0,5-1,5 м в стенках и кровле открытых участков капитальных и подготовительных выработок, что осложняет их нормальную эксплуатацию. Разуплотнение горных пород. При обнажении углевмещающих пород горными выработками происходит их разуплотнение. Вследствие этого по контуру выработок, главным образом в кровле и почве, образуются зоны повышенной трещиноватости в результате раскрытия скрытых трещин и плоскостей напластования и образования новых плоскостей упругого отпора. Интенсивное разуплотнение пород происходит в кровле очистных выработок с большой площадью обнажения и в этой зоне отмечается их обрушение. Мощность зоны разуплотненных пород в зависимости от их литологического типа различная, в аргиллитах и слабых алевролитах достигает нескольких метров. Искусственное разрушение горных пород. В контуре горных выработок под воздействием горного давления образуются зоны повышенной трещиноватости с потерей устойчивости. Разрушению способствуют искусственные трещины, образованные под воздействием горного давления особенно на сопряжениях горных выработок. Такие участки горных выработок не могут стоять длительное время в удовлетворительном состоянии и требуют крепления сплошной затяжкой. Расслаивание, зависание и обрушение горных пород. В обнажениях горных выработок углевмещающие породы по заложенным в них природным плоскостям ослабления расслаиваются. Слоистые аргиллиты и алевролиты, расслаиваясь на плитчатые отдельности, становятся подверженными размоканию. Даже в практически сухих шахтах породы впитывают воду, подаваемую для орошения пыльных забоев и влагу из шахтного воздуха, и изменяют свое физическое состояние. Вследствие этого породы размягчаются, происходит их разуплотнение и зачастую обрушаются в рабочем пространстве горных выработок. Тонкослоистые аргиллиты и углистые аргиллиты, образующие непосредственную кровлю угольных пластов, при обнажении легко расслаиваются по ослабленным контактам и углистым включениям по наслоению и теряют устойчивость. При уменьшении мощности до 0,5-1,0 м эти породы формируют ложную кровлю очистных выработок и обрушаются вслед за выемкой угля. При небольшой мощности легкообрушающихся пород (меньше 3-5-кратной вынимаемой мощности угольного пласта) они при посадке не заполняют выработанное пространство и за секциями механизированных крепей зависают прочные песчаники основной кровли. Свободно зависающие породы опираются на секции крепей, при недостаточной несущей способности последние не выдерживают давления зависающей налегающей толщи, срабатывают предохранительные клапаны гидростоек и садятся секции. В этом случае всю нагрузку принимает забой лавы. В призабойном районе угольного пласта создается сильное опорное давление, под воздействием которого происходят откалывания блоков угля вдоль линии забоя. Отколотые блоки угля имеют различные размеры: в длину до 3-5 м, по высоте — на всю вынимаемую мощность пласта и по толщине в зависимости от глубины распространения опорного давления —до 0,5-1,5 м. Крупные отделившиеся блоки угля особо опасны, они угрожают жизни горняков и могут вывести из строя горную технику. Вывалы и образования куполов. Вывалы являются самым распространенным локальным обрушением пород кровли. Формы и размеры вывалов зависят от литологического типа пород, их слоистости, трещиноватости. Обычно вывалы образуются при обнажении кровли горных выработок из нижних слоев слабых и трещиноватых пород. Размеры вывалов определяются мощностью таких слоев пород и расстояниями между трещинами, в основании они редко превышают 1,5-2 м, по высоте — 0,5-1,0 м. При обрушении тонкослоистых пород непосредственной кровли вывалы редко имеют ступенчатые стенки и куполовидную форму. На участках развития сопряженных систем трещин образуются купола, ограниченные этими трещинами и имеющие довольно большие размеры по основанию — до 1-2 м, по длине вдоль линии забоя — до 2-3 м и по высоте — до 1,5 м. Вывалы и куполение развиваются в неустойчивых породах кровли горных выработок и создают опасные условия в их рабочем пространстве. Выдавливание и отжим горных пород. Выдавливание (пучение) довольно распространенное геологическое явление в почве капитальных и реже подготовительных горных выработок, пройденных в аргиллитах и слабых алевролитах. Интенсивность деформации горных пород зависит от их литологических типов, физико-механических свойств и времени обнажения. В горных выработках, почва которых сложена слабыми и легко размягчающимися аргиллитами и алевролитами, пучение ощутимо выражается в течение нескольких месяцев. В более крепких разностях аргиллитов и алевролитов подготовительные выработки в течение срока службы (1-2 года) могут находиться в удовлетворительном состоянии. В откаточных выработках пучение почвы пород выводит из строя транспортные пути, что требует проведения ремонтных работ по перекладыванию путей с подрывкой деформированных пород. Пучение пород почвы уменьшает сечение выработок и ухудшает поступление подаваемого воздуха. Выдавливание горных пород в виде отжима и оползания наблюдается и из стенок штреков, пройденных по аргиллитам и алевролитам. Это явление наблюдается обычно из северных стенок, где горные породы вызывают деформацию и разрушение металлической и железобетонной крепи, при довольно хорошем ее состоянии по южной стенке выработок. Отдельные горные выработки или их участки, где интенсивно развиваются поддувание пород почвы и выдавливание пород из стенок, могут полностью потерять свои эксплуатационные значения и становятся бросовыми. Сдвижение горных пород. На подработанных территориях старых и действующих шахт, расположенных на глубинах до 200-300 м, повсеместно возникли и развиваются крупномасштабные геологические явления — сдвижение горных пород. Эти явления достигают поверхности земли, вызывая обширные мульды оседания. На отдельных участках, где очистные выработки расположены на глубинах 50-100 м, происходят провалы с образованием крупных трещин и разрывов. Все эти явления нарушают сохранность территорий, вызывают разрушения зданий и сети инженерных коммуникаций и дорог, наносят огромный ущерб народному хозяйству. В результате оседания поверхности земли на подработанных территориях происходит заболачивание и затопление больших площадей. В районах развития сдвижения горных пород остро стоит проблема охраны территорий, сооружений и условий жизнедеятельности людей. В настоящее время ведутся большие работы по засыпке мульд оседания, планировке территорий и принимаются инженерные меры по сохранению охраняемых объектов. Газодинамические явления. В шахтах Карагандинского бассейна все чаще происходят опаснейшие по последствиям газодинамические явления — внезапные выбросы угля и газа, сопровождающиеся обычно подземными пожарами и взрывами. Газодинамические явления, связанные с газообильностью (метанообильностью) шахт, по мере увеличения глубины горных работ охватывают все большие участки и выемочных полей бассейна. 1. Байбатша А.Б. Инженерная геология месторождений полезных ископаемых с основами геоинформатики. - Алматы: Ғылым, 2002. - 320 с. жүктеу/скачать 63.94 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|