Материал: Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений

К р

Рис. 90.

Площадь полной подработки 1 при крутом падении пласта (а) и две мульды сдвижения,

из этой кривой кривая относительных горизонтальных деформаций растяжения

исжатия будет иметь максимум деформаций растяжения над нижней зоной опорного давления (угол разрыва Ря) и большой максимум деформаций сжатия над верхней половиной очистной выработки. В правой части этой кривой получится небольшой максимум деформаций растяжения вблизи верхней границы выработки; эта часть кривой по мере дальнейшего увеличения угла падения все более и более сокращается, так что при очень крутом падении кри­ вая горизонтальных деформаций будет иметь один максимум деформаций растя­ жения и один — деформаций сжатия. Над очистной выработкой образуются две неодинаковых зоны сжатия. Процесс сдвижения в этих условиях еще мало изучен из-за недостаточного количества данных наблюдений.

При вертикальном залегании пласта ( а = 90°) на земной поверхности образуются две мульды сдвижения, так как в этом случае внутрь выработан­ ного пространства смещаются не только породы кровли, но в такой же степени

ипороды почвы пласта, в то время как верхняя неотработанная часть залежи не оседает и не обрушается. При этом идущие до земной поверхности круто залегающие породные слои часто смещаются, образуя ступенчатые уступы. Кроме того, при крутом падении пласта могут образоваться плоскости скольже­ ния и происходящие при этом подвижки по напластованию породных блоков могут приводить к образованию на земной поверхности сосредоточенных дефор­ маций в виде ступеней и уступов.

Если крутопадающие слои коренных пород перекрыты несогласно с ними залегающими рыхлыми породами, то оседания и горизонтальные сдвижения поверхности коренных пород, в которых преобладают смещения по направле­ нию, нормальному к выработанному пространству, могут быть причиной про­ гиба слоев покрывающей толщи; эти слои будут деформироваться над несим­ метричной мульдой, образовавшейся на поверхности коренных пород, подобно гибкой плите.

Па рудных месторождениях над рудными телами пирамидальной формы,

залегающими на небольшой глубине, в породном массиве через несколько дней или педель после отработки рудного тела образуются трещины, причем пару-

Рис. 91.

Схема образования уступов на земной поверх­ ности в мульде оседания при отработке рудного тела, залегающего вблизи эемной поверхности (углы разрыва совпадают с граничными уг­ лами; деформация сжатия в центре мульды достигает 477 мм/м):

1 — область оседания; 2 — уступы шириной и высо­ той 2 — 10 м; 3 — трещины с уступами; 4 — воронко­ образная впадина глубиной 4—8 м; 5 — меловые породы; 6 — рудное тело; 7 — известняк

шейная зона распространяется до земной поверхности и в ней, так же как над горными выработками, пройденными на больших глубинах, образуются ворон­ кообразные впадины, а позднее также трещины разрыва и ступенчатые уступы (рис. 91). Оседания и смещения по трещинам могут достигать нескольких хметров в зависимости от разрабатываемой мощности рудного тела и размеров выработки в плане [74].

В этой связи следует упомянуть о подземных пустотах типа каверн, круто поднимающихся на высоту до 2 0 0 м, которые в последние годы стали исполь­ зовать в качестве хранилищ для нефти и газа. Эти пустоты создают искус­ ственно, в соляных куполах или в глубинных залежах соляных пород выщела­ чиванием водой (см. рис. 16), располагая их чаще всего группами по три таким образом, что их оси идут параллельно на равных расстояниях друг от друга, подобно ребрам трехгранной призмы. Над такими кавернами круглого или Шестиугольного сечения диаметром от 30 до 50 м, как показывают теоретиче­ ские расчеты и результаты моделирования, обычно можно ожидать лишь Весьма незначительные оседания. Если даже считать, что соляные породы Деформируются как полностью пластичная среда, то в этом случае опускание Кровли над таким нефтехранилищем через 1 мес составит 16 мм, что приведет К оседанию земной поверхности над центром системы из трех каверн всего на 0,01 мм *. Над газохранилищами, в которых внутреннее рабочее давление срав­ нительно невелико, могут происходить пластические деформации горных пород, а поэтому над ними можно ожидать оседания несколько большие, однако над Имеющимися в северной части ФРГ газохранилищахми порового типа до сих Нор не было обнаружено сколько-нибудь заметных оседаний.

* По данным расчетов, выполненных другими методами, оседание земной поверхности Чад подземным резервуаром при пределе текучести каменной соли, равном 75 кг/см2, может Достигать 14 см за 10 лет, или 50 см за 50 лет.