Форми прояву зрушення порід при відкритій розробці

У міру оснащення гірської промисловості новими могутніми технічними засобами все більша кількість родовищ відпрацьо-вується відкритим способом. Глибина відкритої розробки окремих родовищ перевищила 300 м. Будують і експлуатують кар'єри, розра-ховані на глибину розробки 500 м і більше. Технологія відкритої розробки родовища і параметри системи розробки значною мірою визначаються особливостями зрушень і деформацій гірських порід у кожних конкретних умовах.

Деформації порід у кар'єрі починаються відразу ж після утво-рення відкритої гірської виробки і відбуваються практично протя-гом всього терміну служби. Розрізняють неперервні і циклічні процеси. До неперервних, що відбуваються з практично постійною швидкістю, відносять осідання, осипи, суфозійні і поверхневі опли-вання, до циклічних, що відбуваються з перемінною швидкістю – зсуви, обвалення і т. д. Найбільшу небезпеку представляють цикліч-ні процеси.

Для правильного проектування і ведення гірських робіт не обхід-но знати форми прояву процесів зрушення і вміти прогнозувати характер їхнього розвитку та можливі наслідки. Необхідно також надійно визначати міри і розраховувати основні параметри (форма уступів і бортів кар'єрів, їхня висота), що забезпечують стійкість уступів, бортів і відвалів у період розробки.

Розглянемо основні форми прояву процесів зрушень на кар'єрах.

Оповзень – повільний зсув мас гірських порід, що складають від-кіс (а іноді і його основу), який відбувається у виді ковзного руху між породами, які зміщуються, і нерухомим масивом. Це найбільш розповсюджений і великий вид порушення стійкості відкосів, пов'язаний з наявністю в товщі порід пластичних прошарків шарів і слабких контактів. Зсуви відбуваються при кутах нахилу, бортів і відкосів уступів пологіше 25…35°. Активна стадія зсувів протікає протягом значного часу (від декількох годин до місяців). Оскільки зсуви нерідко втягують у рух значні маси гірських порід (до декількох мільйонів кубічних метрів), вони часто є причиною повного припинення робіт у кар'єрах.

Розвиток зсуву супроводжується утворенням тріщин відриву, розміри яких характеризуються глибиною їхнього поширення, шириною розкриття і довжиною. По швидкості розвитку тріщин можна судити про хід деформації, що розвивається. Її називають іноді швидкістю «підвигання» блоку, що відривається.

Обвалення – швидкий зсув породних мас чи блоків і пачок порід, які складають відкіс, що супроводжується дробленням частини масиву, що зміщується. Поверхня відриву порід, що обвалюються, як правило, збігається з різного роду структурними послабленнями масиву і має нахил, який перевищує кут внутрішнього тертя.

Тому після подолання сил зчеплення масив, що відірвався, не може втриматися на цій поверхні силами тертя і переміщується вниз до підошви відкосу. Активна стадія обвалення протікає прак-тично миттєво, що становить велику небезпеку для людей і меха-нізмів, які працюють на нижчележащих уступах. Обвалення вини-кають при кутах відкосів, що перевищують 25…35° і захоплюють іноді значні частини масивів гірських порід.

Опливина – переміщення у вигляді потоку насиченого водою до текучого стану деяких різновидів піщано-глинистих порід поруше-ної структури (пилуватих пісків і глин, лесоподібних суглинків і лесів), які розтікаються по площадках уступів під кутом 4…6° і менше. Опливини захоплюють значні обсяги порід, розвиваються дуже інтенсивно, часто набуваючи катастрофічний характер.

Осип – руйнування і зсув приповерхневої частини крутих відко-сів. Осипи формуються протягом значного періоду часу (декількох років) і характерні для всіх типів гірських порід. Відомі випадки, коли осипи були джерелами утворення більш великих порушень стійкості: зсувів, опливин.

Просідання – нерівномірне вертикальне опускання ділянок усту-пів і поверхні відвалів, складених високопористими пухкими поро-дами природної і порушеної структури під впливом власної ваги, зволоження атмосферними опадами, динамічних навантажень і т.п.

При просіданнях, як правило, не утворюється суцільна поверхня ковзання. Звичайно це найменш небезпечний вид порушення стій-кості, однак при певних умовах він може стати причиною серйоз-них порушень режиму роботи, аварій і травм.

Фільтраційні деформації, викликані підземними водами, поділя-ють на опливання, механічну суфозію і фільтраційний виніс вздовж тріщин. Опливання зв'язане з переносом і перевідкладенням ґрун-тових часток підземними водами, що випливають на відкіс в межах ділянки їх просочування. Найбільшого розвитку цей процес набуває в піщаних ґрунтах.

Механічна суфозія – це винесення дрібних частинок з масиву гірських порід під впливом гідродинамічних сил. Фільтраційний виніс вздовж тріщин носить ерозійний характер і розвивається в слабозцементованих породах з характерною тріщинуватістю.