CC BY
12
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
_ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА_
Том 201 1972
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ВТОРОМ УЧАСТКЕ УРОПСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
i i
В. Е: ОЛЬХОВАТЕНКО, Н. С. РОГОВА
»
(Представлена кафедрой гидрогеологии и инженерной геологии Томского ' политехнического института)
В настоящее время в Кузбассе широко применяется открытый способ разработки угольных месторождений, требующий учета всех природных факторов и особенно инженерно-геологических условий. Недо-ста1очное изучение инженерно-геологических условий в процессе разведки месторождений часто приводит к неправильным проектным решениям, а з период строительства карьеров к развитию деформаций бортов и отвалов. Особенное значение инженерно-геологические исследования приобретают на Уропском месторождении, где проектируются карьеры глубиной более 200 м. Такие исследования на втором участке проводятся одновременно с разведкой месторождения кафедрой гидрогеологии и инженерной геологии Томского политехнического института по договору с Кузбасской геологической экспедицией. Ниже по результатам предварительных исследований дается краткая характеристика инженерно-геологических условий строительства карьера на Втором Уропском участке.
Уродское месторождение угля расположено в центральной части Кузнецкого угольного бассейна и приурочено к двум сопряженным между собой складкам: Дунаевской синклинали и Уропской антиклинали. Площадь месторождения занимает водораздельные пространства рек Ини, Урона и характеризуется слабо всхолмленным рельефом, благоприятным для строительства карьеров.
В геологическом строении участка принимают участие отложения палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста.
Наибольший интерес из них представляют отложения ерунаковской свиты перми, конгломератовой свиты юры и четвертичные образования, которые окажутся в бортах и отвалах намечаемых ка'рьеров.
Отложения ерунаковской свиты перми представлены преимущественно песчаниками, в меньшей степени алевролитами, аргиллитами и каменными углями.
Широким распространением на участке пользуется конгломе-р атовая свита юры, залегающая на породах палеозоя с явным угловым несогласием. Свита сложена песчаниками, алевролитами, аргиллитами и пластами бурых углей, иногда встречаются конгломераты.
Четвертичные отложейия широко развиты на территории участка и представлены в основном суглинками, реже глинами. Мощность четвертичных отложений достигает 50 м.,
Одним из важнейших факторов, влияющих на разработку угольных месторождений открытым способом, являются гидрогеологические условия. В пределах месторождения выделяются водоносные комплексы четвертичных, юрских и пермских отложений, причем более высокие притоки в карьеры следует ожидать за счет подземных вод юры.
Ниже приводится краткая характеристика свойств перечисленных выше типов пород.
Суглинки по гранулометрическому составу характеризуются гысоким содержанием пылеватых частиц до 83,55%. Содержание песчаной и глинистой фракции достигает соответственно 48,73% и 29,08%. Объемный вес суглинкрв изменяется от 1,84 до 2,10 г/ж3, удельный вес 2,62—2,75 т/м3. Среднеарифметические значения физико-механических свойств пород показаны в табл. 1.
Глины характеризуются более высоким содержанием глинистой фракции (до 54,70%), в то время как пылеватых частиц содержится не более 67,40%, песчаных 6,20%. Удельный и объемный веса глин мало отличаются от соответствующих значений суглинков (табл. 1). Близкими оказались также пористость и коэффициент пористости глин и суглинков. Степень влажности этих пород 0,93, что указывает на полное насыщение пор водой в естественных условиях. Как видно из табл. 1, углы внутреннего трения и сцепление суглинков и глин отличаются незначительно, чтб объясняется незначительной разницей в плотности сложения и составе тих пород. Ниже приводятся данные по породам конгломератовой и ерунаковской свит.
Среди пород конгломератовой свиты наибольшим распространением пользуются песчаники, в меньшей степени алевролиты и аргиллиты.
По гранулометрическому составу песчаники относятся к супесчано-суглинистым породам с содержанием глинистой фракции до 18,35%. Удельный вес песчаников, как правило, изменяется от 2,60 дс 2,72 т/м3, объемный вес 1,98—2,38 т/м3\ низкие значения удельного и объемного весов характерны для образцов с углистыми включениями. По степени влажности (табл. 1) песчаники могут быть отнесены к влажным и во-доиасыщенйым породам. По прочности песчаники конгломератовой свиты делятся на слабые, среднепр'очные й прочные. К слабым относятся песчаники зоны выветривания, главным образом с глинистым цементом. Они легко выветриваются на воздухе, обладают крайне незначительной прочностью и устойчивостью. Данные породы к настоящему времени полностью не исследованы и здесь не описываются.
Наибольшим распространением в разрезе свиты пользуются сред-непрочные песчаники. Исследования сопротивления их сдвигу показали угол внутреннего трения 32—43°, сцепление 2,5—17,5 т/м2. Встречаются плотные песчаники с кремнеземистым цементом, отнесенные к категории прочных. Залегают они в виде отдельных линз незначительной мощности. Объемный вес прочных пород достигает 2,62 т/м3, угол внутреннего трейия 34—55е, а сцепление с учетом коэффициента структурного ослабления 27,60 т/м2.
Алевролиты и ^ргиллиты юры характеризуются высоким содержанием пылеватых частиц (46,99—67,99%). Объемные веса алевролитоз и аргиллитов близко совпадают и в среднем равны 2,24—2,26 т/м3. Пористость алевролитов колеблется от 19,12 до 33,65%, для аргиллитов она оказалась 19,5—30,0%. Коэффициент пористости соответственно изменяется для алевролитов в интервале 0,24—0,50; аргиллитов 0,24—0,43. Угол внутреннего трения для алевролитов варьирует от 18 до 32°, сцепление от 3,1 до 13,75 т/м2. Для аргиллитов угол внутреннего трения 13:—33°, сцепление 10,6—21,9 т/м2.
0 * Таблица!.
Среднеарифметические значения физико-механических свойств • ______пород Второго Уропского участка _• ' "__
№ п/п * Типы пород К-во определений Удельный р.ес, т/м3 -Объемный вес, т/м:; Влажностью % Пористость, % Коэффициент пористости Степень влажности Угол внутреннего трения, град Сцепление, т/м2
1 Суглинки 13 . 2,69 2,00 23,48' 39,84 0,66 0,93 т ' 24 '3,0
2 ^лины 7 2,70 1,97 25,16 41,87 0,72 0,93 20 3,63
3 Среднепрочные песчани- 21 2,68 2,17 11,76 27,50 ■ 0,39 0,82, 40 8,81
ки юры
4 Прочные песчаники юры. 25 2,67 2,22 6,92 .' 22,63 0,27 0,90 44 13,80
5 Алевролиты юры 9 2,69 2,24' 11,26 24.£0 0,33 0,93 27 7,98
6 Аргиллиты юры 5 2,69 2,26 11,29 22,82 0,33 0,92 25 15,0
7 Среднепрочные песчани- 3 2,66 - 2,37 7,21, 19,35 0,22 , 0,84 — —
ки перми
8 Прочные песчаники пер- ил тт 11 2,70 2,31 10.09 20,25 0,26 0,77 41 13,38
м и 9 Особопрочные песчаника ' 7 2,70 2,37 3,60 13,93 0,16 0,71 45 27,15
перми « » •
о
.Песчаники ерунаковской свиты представлены песчаной и пыле-ватой фракциями, среднее содержание которых соответственно составляет 59,98% и 35,09%. Среди пермских песчаников наблюдаются сред-кепрочнЬге, прочные и особопрочные разности.
Среднепрочные пермские песчаники по удельному весу не отличаются от юрских, но зато плотность их значительно выше (табл. 1). Объемный вес пород 2,33—2,42 т/м3. Пористость 16,85—23,20%, коэффициент пористости 0,20—0,26. По степени влажности они относятся к влажным и полностью насыщенным водой. Угол внутреннего трения среднепрочных песчаников нарушенной структуры изменяется в пределах 29—37°.
Песчаники прочные и особопрочные пользуются меньшим распространением и залегают в виде отдельных линз< Временное сопротивление песчаников сжатию 974—2440 т/м2, растяжению 152—770 т/м2. Для особопрочных пород временное сопротивление раздавливанию 3770— 9050 .т/м2, растяжению 500—868 т/м2. Угол внутреннего трения прочных песчаников, полученный по паспортам прочности, оказался 33—48°/ к особопрочных 40—49°. Сцепление, вычисленное с учетом коэффициента структурного ослабления, значительно выше у особопрочных песчаников, как это видно из табл. 1.
Выполненные инженерно-геологические исследования позволили выбрать расчетные показатели и провести предварительные расчеты устойчивости борта Второго Уропского карьера.
Как показали расчеты, общий угол наклона борта при глубине карьера 160 м, условии предварительного осушения и коэффициенте 'запаса 1,3 не должен превысить 32°.
Из приведенной выше краткой характеристики следует, что участок строительства^ Второго Уропского карьера имеет слабовсхолмленный рельеф, в общем благоприятный для строительства карьера и пойъезд-ных путей. В гидрогеологическом отношении наиболее неблагоприятное влияние на работу карьера будут оказывать воды юрского водоносного комплекса, в связи с чем разработку месторождения следует вести с предварительным осушением пород. Последнее может оказать существенное отрицательное влияние на работу водозабора, строительство которого начато в северной части участка. / *
Среди пород месторождения менее устойчивыми в бортах карьеров окажутся четвертичные отложения и юрские.породы в зоне выветривания. Существенно глинистый состав этих пород, наряду с невысокой плотностью и прочностью, во многом будет определять их поведение в бортах карьеров. Для обеспечения нормальной работы будущих карьеров общий угол наклона бортов следует принять не более 32° при условии полного осушения пород и коэффициенте запаса 1,3.
