В настоящее время установлено, что создание крупных и глубоких водохранилищ с сосредоточением больших масс воды на сравнительно-небольших территориях может вызывать прогибание земной поверхности, на которое накладываются деформации основания, вызванные нагрузками от сооружений. Создаваемые нагрузки способны изменять напряженное состояние горных пород на значительных глубинах. Возникающие деформации земной поверхности распространяются за пределы периметра водохранилищ, образуя обширные депрессии. На Братской ГЭС воронка оседания распространилась на 2— 3 км в стороны от водохранилища, достигая 9—10 км в поперечнике с глубиной проседания в 56 мм за 5 лет после затопления. Аналогичные воронки оседания наблюдаются на других водохранилищах.
2. Геодинамика быстрых (импульсных) техногенных движений. Проведение горных работ вызывает возбужденную сейсмичность, сопровождающуюся разрушениями или движениями породы, происходящими в результате изменения состояния напряжений массива вблизи горных выработок. Тип разрушения породы зависит от геологического строения и формы самой выработки. На поверхности открытые разработки приводят к деформации склонов, при которых разрушенная порода перемещается под действием собственной тяжести. При подземных выработках (при разработке жильных и пластовых месторождений), если имеется немного опорных столбов, расположенных сравнительно близко от границ выработки, на породу вокруг выработки действует деформация окружающих пород массивов. Образующиеся деформации могут приводить к быстрому изменению напряжений, воздействующих на разрушающиеся горные породы.
Разрушения пород, вызванные разработкой недр, бывают нескольких типов: 1) смещения в виде обвалов, медленных оседаний или оползней породы; 2) обрушения разрывно-взрывного характера; 3) горный удар, сильные разрушения сейсмического порядка — «глухой удар»; 4) «стреляние» породы, выбросы или вывалы породы. Деформации 1-го типа, происходящие под действием силы тяжести, сравнительно спокойные, хотя потенциально опасны. Нарушения 2-го типа сопровождаются бурным разрушением породы, обусловленным высоким внутренним напряжением, приводящим к повреждению горных выработок. Они наблюдаются в угольных шахтах, рудниках, при разработке неметаллических полезных ископаемых и даже в гранитных карьерах на глубинах менее 30 м от поверхности, вероятно, как результат исключительно высокой величины горизонтальной компоненты первоначальных напряжений в массиве. Однако они наиболее распространены в глубоких рудниках (шахтах), в которых ведется разработка жильных месторождений в твердых, крепких, хрупких кремнистых породах (магматического, метаморфического генезиса). Третий тип — горный удар (бампс), наблюдается бурное разрушение или смещение породы, которое не обязательно сопровождается повреждением самой горной выработки. 4-й тип нарушений обычно возникает в угольных и соляных шахтах, представляет собой бурные выбросы породы, обусловленные стремительным высвобождением (в результате разрушения породы) адсорбированного или заключенного в самой породе газа. Во 2-м и 4-м типах нарушений объем породы, перемещающийся внутрь горной выработки, колеблется от долей кубического метра до тысяч кубических метров.
Ученые описывают горный удар как мгновенный выброс угля или породы или того и другого вместе в результате их предельного напряженного состояния при взрыве большого количества взрывчатого вещества, заложенного в уголь или породу. Горный удар сопровождается резким сильным звуком и сотрясением окружающих пород, ощущаемым на поверхности в радиусе до нескольких километров. Выработки заваливаются выброшенным углем и породой разной крупности, часто образуется много угольной пыли, в некоторых случаях выделяется большое количество рудничного газа. Породы теряют устойчивость и часто обрушиваются, заваливая выработку. Горному удару часто предшествует увеличение давления на целики угля и крепь выработок, а после удара возрастание давления является обычным. Дно выработки вспучивается, в некоторых случаях происходит выдавливание целиков угля, заполняющего все сечение выработки. При ударе возникает сильная воздушная волна. Удары происходят на участках от нескольких до нескольких сот метров. Окружающие породы растрескиваются, раскрываются трещины кливажа и прочность их в этой части массива уменьшается. Горные удары возникают при разработке как угольных, так и рудных и соляных месторождений. Как правило, они возникают на глубинах более 250 м и менее вероятны в мягких породах. Таким образом, горный удар — следствие напряженного состояния горных пород, окружающих выработку. Когда эти напряжения достаточно велики, породы накапливают упругую энергию и создаются условия для ее быстрого высвобождения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.