Изучение структурных особенностей массива

 

2.2.1 Изучение структурных особенностей горных пород, слагающих месторождение, основывается на материалах разведки месторождения и полевых наблюдений в карьере и включает:

а) определение направления и характера основных поверхностей ослабления (тектонических нарушений, контактов между слоями и пр.);

б) определение протяженности и ориентировки в пространстве основных систем трещин;

в) установление интенсивности трещиноватости горных пород;

г) выделение участков карьера с характерными структурными особенностями.

2.2.2 При исследованиях устойчивости бортов карьеров различают два вида трещин: сплошные трещины большого протяжения (до 10 м и более) и трещины малые, или трещины отдельности. Трещины отдельности являются более частыми, чем сплошные трещины; ими, в основном, определяются форма и размеры элементарных блоков горной породы; трещины отдельности располагаются ступенчато.

Ряд трещин одного и того же направления называется системой трещин. Совокупность систем трещин в определенном объеме массива горных пород называется трещиноватостью данного участка массива.

2.2.3 Число трещин одной системы, приходящихся на 1 пог. м в направлении, перпендикулярном плоскости трещин, характеризует интенсивность системы. Средняя интенсивность трещиноватости определяется интенсивностью трех близких к взаимно перпендикулярным наиболее интенсивных систем и характеризует размер и форму элементарных структурных блоков породы.

2.2.4 На устойчивость откосов наибольшее влияние оказывают трещины большого протяжения (сплошные трещины), развитые по слоистости, сланцеватости, параллельно тектоническим нарушениям и основной системе ступенчатых трещин отдельности. Сплошные трещины должны изучаться особенно тщательно. Предметом изучения является:

а) определение элементов залегания каждой трещины в нескольких точках;

б) плановая и высотная привязка точек замера;

в) характер поверхности трещин и заполняющий их материал.

Сплошные трещины документируются как в процессе ведения разведочных работ, так и непосредственно в искусственных обнажениях, образованных в результате ведения горных работ, а также в естественных обнажениях.

2.2.5 Системы ступенчато расположенных трещин отдельности интенсивностью не более 3, т.е. при крупности элементарных структурных блоков не менее 0,30 м, изучаются детально. Для этого по отдельным участкам, которые характеризуются однородным литологическим сложением, а также некоторой общей закономерностью формы и ориентировки трещин, берется от 10 до 20 замеров элементов трещин каждой системы. Протяженность таких участков может колебаться в значительных пределах: от 10 до 100 - 150 м, а иногда и до 200 м.

2.2.6 Элементы залегания ступенчатых трещин отдельности при интенсивности трещиноватости более трех можно не изучать, так как при такой интенсивности залегание этих трещин (ориентировка трещин) не влияет на устойчивость откосов: в этих условиях откос деформируется как квазиизотропный массив. По участкам с большой интенсивностью трещиноватости дается описание формы ограниченных трещинами блоков горной породы и их размеров.

2.2.7 Количество и протяженность участков замера трещин и их взаимное расположение определяются сложностью геологического строения месторождения. Они должны располагаться так, чтобы изучению был подвергнут весь комплекс горных пород, слагающих месторождение, и все элементы структур месторождения (крылья складок, осевые части и пр.). Массивы горных пород, расчлененные крупными геологическими нарушениями, должны иметь два участка замера (каждый). При простом строении месторождения расстояние между участками замеров принимается равным 150 - 200 м. Общее количество замеров элементов залегания трещин в пункте замера определяется количеством систем трещин и характером их поверхностей. При этом следует исходить из того, чтобы каждая система трещин имела не менее 15 - 20 замеров элементов залегания. При сильном разбросе данных для отдельных систем количество замеров увеличивается до 30.

Участки замера трещиноватости привязываются к маркшейдерским точкам или к характерным предметам, зафиксированным на плане горных работ, с точностью до 3 - 5 м.

2.2.8 На каждом участке замера трещиноватости определяются следующие параметры:

а) элементы залегания всех систем трещин;

б) элементы залегания напластования, сланцеватости и тектонических нарушений;

в) средние расстояния между трещинами каждой системы (интенсивность системы);

г) линейные размеры отдельных крупных трещин;

д) характеристика поверхности трещин, заполняющий материал;

е) форма структурных блоков.

Запись полевых данных производится в журнале по следующей форме:

 

-------------+--------------+-------------+----------+--------------+----------

Наименование¦ Элементы ¦ Элементы ¦Расстояние¦Характеристика¦Примечания

горной ¦ залегания ¦ залегания ¦ между ¦ поверхности ¦ и эскиз

породы, ¦ наслоения, ¦ трещин ¦ трещинами¦ трещин ¦

место и ¦сланцеватости ¦ ¦ системы ¦ ¦

дата замера ¦ или основной ¦ ¦ ¦ ¦

¦системы трещин¦ ¦ ¦ ¦

+------+-------+------+------+----------+--------------+----------

¦ A ¦ альфа ¦ A' ¦альфа'¦ l ¦ ¦

-------------+------+-------+------+------+----------+--------------+----------

1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8

-------------+------+-------+------+------+----------+--------------+----------

 

Здесь A и A' - азимуты простирания поверхностей ослабления;

и - углы падения.

2.2.9 Непосредственно на карьере единичные точки замеров элементов залегания поверхностей ослабления наносятся на круговые равнопромежуточные сетки (рис. 2). На круговой диаграмме определяются средние значения элементов залегания систем как медианные значения для группы нанесенных на сетку точек каждой системы.

Для выявления основных систем трещин на месторождении средние значения элементов залегания каждой отдельной системы наносятся на сводную круговую диаграмму трещиноватости.

2.2.10 Замеры элементов залегания трещин производятся горным компасом; в магнитных породах на каждом участке замера определяется магнитное склонение, для этого производится визирование горным компасом по направлению с известным азимутом простирания.

В тех случаях, когда магнитное склонение определить не удается, рекомендуется солнечный компас (ориентир), у которого вместо обычной магнитной стрелки в центре круговой шкалы горного компаса нормально к плоскости ее устанавливается металлический стержень высотой 4 - 5 см. При замерах солнечным компасом фиксируются азимут тени стержня и время наблюдения. Истинное направление Солнца в каждый момент устанавливается по местному времени. Для удобства заранее составляется таблица с указанием истинного направления на Солнце в зависимости от времени для данной местности.

В тех случаях, когда по тем или иным причинам определить элементы залегания солнечным компасом или введением поправок за магнитное склонение не представляется возможным (например, при замерах элементов залегания, поверхностей ослабления в шахте, на теневой стороне в карьере и др.), используется трещинный угломер, состоящий из 3-х частей: 1) Т-образной линейки, 2) лимба с нанесенными делениями через 1 - 2 градуса, 3) визира, жестко скрепленного с лимбом угломера.

Наблюдения трещинным угломером производятся следующим образом: линейка угломера, вращающаяся вокруг вертикальной оси лимба, прикладывается по линии простирания трещины, после чего визир, жестко связанный с лимбом, направляется на теодолит или удобный для визирования ориентир (например, триангуляционный пункт, копер шахты и т.п.), и производится отсчет по лимбу. Азимут простирания трещины определяется непосредственно в натуре.

2.2.11 При описании характера поверхности трещин следует указывать, является ли поверхность волнистой или ровной, шероховатой или гладкой, заполнена ли трещина инфильтрационным материалом и каким именно (глинка, окислы железа и т.д.).

Расстояния между трещинами определяются непосредственным измерением линейкой, нивелирной рейкой или рулеткой. При изучении интенсивности трещиноватости можно использовать масштабное фотографирование откосов.

Масштабное фотографирование выполняется в следующей последовательности:

а) на изучаемом участке уступа устанавливаются две нивелирные рейки (одна по падению откоса уступа, другая - горизонтально вдоль простирания уступа);

б) уступ фотографируется с таким расчетом, чтобы в кадр попали рейки, а также верхняя и нижняя бровки уступа;

в) выполняется камеральная обработка фотоснимков:

- определяется масштаб изображения М (на фотоснимках размером 9 x 12 см величина М колеблется от 1:100 до 1:300),

- на фотоснимке намечаются 2 - 3 замерных участка - "окна" (не выше 2 - 3 м от верхней бровки уступа) размером 3 x 3 см,

- с помощью линейки замеряются размеры всех попавших в "окно" структурных блоков,

- зная величину М, находят истинные размеры структурных блоков и среднее значение интенсивности трещиноватости на изучаемом участке.

2.2.12 В результате изучения структурных особенностей массива горных пород месторождения составляются структурные планы (карты) (рис. 3) и профили, на которых по каждому уступу и по каждому участку наносятся все точки замеров сплошных трещин и средние значения элементов залегания наслоения, рассланцованности и систем ступенчато расположенных трещин отдельности. Азимут падения сплошной трещины показывается стрелкой, рядом цифрой - угол падения трещины и ее размеры, причем первая цифра означает размер по простиранию, а вторая - по падению. Среднее значение азимута падения наслоения, рассланцованности, генеральной системы трещиноватости, а также систем трещиноватости на каждом участке показывается стрелкой, угол падения - цифрой. На участках с интенсивностью трещиноватости более 3 условным знаком обозначается форма элементарных структурных блоков (кубическая, параллелепипедальная, косоугольная или многогранников), а рядом со знаком цифрой обозначается интенсивность трещиноватости. Структурный план по мере отработки месторождения должен все время пополняться.

2.2.13 Структурные планы и профили наглядно показывают положение основных направлений поверхностей ослабления прочности по отношению к бортам карьеров и их взаимное расположение и позволяют произвести выбор расчетных схем как для борта в целом, так и для отдельных участков и уступов; осредненные размеры элементарных структурных блоков позволяют с достаточной точностью определить коэффициент структурного ослабления массива горных пород.