CC BY
14
УДК 622.271 © Ю.А. Васянович, В.П. Лушпей,
В.С. Хмыров, 2013
ВЛИЯНИЕ СЕЗОННОГО ПРОМЕРЗАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИБОРТОВЫХ МАССИВОВ
Приведен краткий анализ причин возникновения оползневых явлений при разработке обводненных месторождений, на этой основе рассмотрены факторы влияющие на устойчивость прибортовых массивов в зимний период. Ключевые слова: угольные месторождения, оползни, обводненность, деформация, водоносные горизонты, гидростатическое давление.
При современном уровне развития горной науки и техники представляется возможным вести разработку угольных месторождений открытым способом на глубинах 500м и более. При этом практика показывает, что с увеличением глубины разработки значительно усложняются горно-геологические условия ведения горных работ, сопровождающиеся в основном нарастанием интенсивности проявления оползневых явлений. Данные условия требуют поиска методов эффективного ведения работ в сложных горно-геологических условиях [1, 2]
На примерах Павловского и Бикинского буроугольных месторождений Приморского края был проведен анализ оползневых явлений по паспортам деформаций, за период 2002—2012 годы. Среднегодовой объем деформированных массивов горных пород составляет: на Павловском месторождении 1340 тыс. м3; на Би-кинском — 850 тыс. м3. При этом основной причиной проявления оползневых явлений явилось повышенное обводнение прибортовых массивов горных пород (таблица).
Анализ проявления деформаций по месяцам года дал следующие результаты (рис. 1). Наблюдаются пиковые объемы по месяцам май, июнь, ноябрь и также высокий уровень объемов оползней на период тайфунов (август-октябрь). Значительный объем деформированных массивов приходится на период максимального промерзания горного массива (январь-февраль для Би-кинского месторождения, только январь для Павловского) и установления стабильных отрицательных температур. На Павловском
Таблица
Характеристика оползневых явлений на Бикинском месторождении
Причины оползней Объемы, т. Удельный Количество,
м3 объем, % шт
Обводненность 6230,6 73,8 25
Падение слоев в сторону забоя 2600 30,8 5
Прегрузка верхней части уступа 332 3,9 3
Динамические нагрузки (движение 42,8 0,5 3
транспорта)
Особенности геологического 3447 40,8 11
строения
Нарушение технологии ( проекта ) 549,1 6,5 6
ВСЕГО 8440,5 100 33
месторождении эти объемы составляют 22,7 % от общего объема деформаций, а на Бикинском — 35,6 %. При этом на период оттаивания и последующего водонасыщения пород талыми водами наблюдается снижение интенсивности оползневых явлений. На весенний период (март-апрель) приходится всего 3 % от общего объема оползней на Павловском месторождении и 4,3 % на Бикинском.
35,0% 30,0% 25,0% 20,0% 15,0% 10,0% 5,0% 0,0%
Рис. 1. Динамика среднемесячные объемов оползней на Павловском и Бикинском месторождениях
Данное явление нуждается в глубоком и детальном изучении. Попытки объяснить необычно высокий уровень оползневых явлений в январе месяце для месторождений Дальнего Востока предпринял Ю.В. Костылев [1] объясняя данное явление нарушениями проектной технологии отработки месторождений в конце календарного года для выполнения производственных планов. Анализ паспортов деформаций данное предположение не подтвердил, так как объемы оползней, произошедших в зимний период, причиной которых явилось нарушение технологии отработки, крайне малы и составляют 1,3 % от всего объема оползней в зимний период (39,1 тыс. м3). Ключевым же фактором является повышенная обводненность массивов горных пород.
По данным авторов [3] Павловское и Бикинское месторождения относятся к средней степени обводненности (коэффициент водообильности 3-6 м3/т), обусловлена притоком подземных вод, а также атмосферными осадками. Подземные воды представлены тремя водоносными горизонтами: надугольный, угольный, подугольный. Осушение месторождений осуществляется посредством подсечки водоносных горизонтов у оснований уступов, и отведения воды дренажными канавами в водосборники с последующей откачкой аккумулированных масс воды за пределы карьерного поля (рис. 2). Данный способ осушения достаточно эффективен при большом коэффициенте фильтрации пород, слагающих уступы. При этом водоприток в горные выработки возрастает на периоды ливневых дождей и снеготаяния, а на зимний период сокращается в широких пределах (от 4 до 14 раз) [3].
Согласно данным ДальНИИС [4] глубина промерзания почвы на территории Приморского края составляет 120-170 см. Для склонов нарушенных пород, свободных от растительности и снежного покрова, слой промерзания до изотермы 0 °С, составляет от 170 до 220 см. в зависимости от экспозиции. В промерзающем слое происходит фазовое преобразование воды и сопутствующее увеличение объема водосодержащих пород (на 2-5 % в зависимости от влажности), что вызывает эффект пучения [5, 6]. При этом снижается водопроницаемость пород, так как в результате расширения воды на стадии фазового перехода закупориваются
Рис. 2. Дренажная система осушения прибортовых массивов: 1 — надуголь-ный водоносный горизонт; 2 — угольный водоносный горизонт; 3 — пласт угля; 4 — зона фильтрации воды в прибортовую дренажную канаву
1
Рис. 3. Дренажная система осушения в зимний период: 1 — слой промерзания пород (1,7-2,2 м); 2 — надугольный водоносный горизонт; 3 — угольный водоносный горизонт; 4 — пласт угля
поры и трещины породы. В результате морозного пучения скелет грунта разрушается, снижаются пластичные свойства пород, что негативно сказывается на устойчивости откосов сложенных данными породами.
В исследованиях ДальвостНИИпроект [7], проведенных в зимний период 2010 года на Бикинском месторождении, отмеча-
ется разгрузка подземных вод в районе рабочих и нерабочих бортов разреза. Фиксировалось выдавливание наледных образований на участках выхода подземных вод, что говорит об излишнем давлении в массиве горных пород.
В связи с вышеизложенным предполагается, что влияние на устойчивость прибортовых массивов в зимний период оказывает гидростатическое давление подземных вод.
Предполагается, что вследствие промерзания пород, слагающих уступы карьера, затрудняется фильтрация вод, что приводит к поднятию уровня надугольного водоносного горизонта (рис. 3). При этом водоприток в выработки сравнительно невелик. Следствием повышения уровня подземных вод является рост гидростатического давления. Градиент гидравлического давления направлен вертикально вниз, что говорит о концентрации максимального давления у основании уступа.
В случае подтверждения данного предположения можно говорить о введении дополнительной сдвигающей силы, при расчете устойчивости обводненных массивов горных пород в условиях длительного воздействия отрицательных температур.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Костылев Ю.В. Диссертационная работа «Совершенствование технологии разработки обводненных буроугольных месторождений Дальнего Востока», 2010. — 138 с.
2. Васянович Ю.А., Лушпей В.П., Видоменко В.В., Хмыров В.С. Создание эффективного производства путем формирования внутрипроизводственных комплексов оборудования на примере РУ «Новошахтин-ское» / Проблемы освоения георесурсов Дальнего Востока: Горный информационно-аналитический бюллетень (специальный выпуск), М.: Изд-во «Горная книга» — 2012. — № 5 — 52 с.
3. Разработка обводненных буроугольных месторождений Дальнего Востока открытым способом: Монография / В.П. Лушпей, А.А. Григорьев, Ю.В. Костылев — Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2008. — 100 с.
4. Сезонное промерзание грунтов Дальнего Востока вне области вечной мерзлоты / Под ред. А.В.Стоценко. — Владивосток: ДальНИИС, 1997. — 168 с.
5. Гальперин А.М., Зайцев В.С., Харитоненко Г.Н., Норватов Ю.А. Геология. Часть III. Гидрогеология — М.: Издательство МГГУ, 2009. — 400 с.
6. Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения грунтов / ПНИИИС. — М.: Стройиздат, 1986. — 72 с.
7. Промежуточный отчет по научно-техническому сопровождению проекта осушения разреза «Лучегорский-1», «Лучегорский-2» филиала «Лучегорский угольный разрез» ОАО «ДГК» / Д.В. Куксин, В.И. Стадник, А.Е. Рыкованов — Владивосток: ОАО «ДальвостНИИпроект-уголь», 2011. — 21 с.
УДК 550.834. © Б.Л. Столов, Н.Г. Шкабарня, 2013
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ РУДОНОСНЫХ СТРУКТУР ПРИМОРЬЯ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ
Рассмотрена методика электроразведочных методов при исследовании сложно-построенных рудных районов Приморья и их составных частей. Показана эффективность методов и их место в общем комплексе геофизических исследований на всех стадиях геологоразведочных работ. Намечены основные направления развития электроразведочных исследований в крае.
Ключевые слова: рудный район, рудоносная структура, геоэлектрический разрез, методы электроразведки.
При исследовании рудоносных структур Приморья электроразведка занимает ведущее место, поскольку в большинстве случаев электрические свойства руд и вмещающих измененных пород контрастно отличаются от пород безрудной части геологического разреза. Электроразведка включает множество методов и модификаций, что позволяет проводить всестороннее изучение рудоперспек-тивных площадей [4].
Приморский край характеризуется сложным геологическим строением, многообразием рудных полезных ископаемых и резко
