Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Инженерно-геологическое обоснование прогноза устойчивости выработок угольного бассейна Куанг-Нинь СРВ

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-геологическое обоснование прогноза устойчивости выработок угольного бассейна Куанг-Нинь СРВ"

? - о ч

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КОЛШТЕТ ПО ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ ИНСТИТУТ __ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ _

На правах рукописи

НГУЕН КУОК ТХАНЬ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА КУАНГ-НИНЬ СРВ

Специальность 04 00.07. Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1993

>лг:1

г-лг

ГОСУк- . „ . '

Раб(Б1ЙЙШбЛйс?на на кафедре инженерной геологии Московского геологоразведочного института им. С. Орджоникидзе.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогическнх наук, профессор

В. В. Дмитриев.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

В. В. Кюнтцель,

кандидат технических паук С. В. Томнн.

Ведущее предприятие—Специальное конструкторско-тех-нологпческое бюро ГЛАВТОННЕЛЬМЕТРОСТРОЯ.

Защита диссертации состоится 18 февраля 1993 г. в 17 часов на заседании специализированного совета К 063.55.04 при Московском геологоразведочном институте им- С. Орджоникидзе по адресу: 117485, Москва, ул. Миклухо-Маклая, Д- 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГРИ.

Автореферат разослан 18 января 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат г.-м. наук,

профессор В. М. Кононов

ОБЩА.Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы.

Самое крупное месторояиение каменного угля СРВ и всей Юго-Восточной Азии расположено в провинции Куанг-Нинь и называется "Угольный бассейн Куанг-Нинь".Здесь уголь разрабатывается открыть« и подэемньм способом.При открыто?1 добыче углей борта карьеров нередко подвергаются оползневьм деформациям, сильно затрудняющим нормальное проведение горных работ. 3 настоящее время на территории бассейна зарегистрировано более десятка очагов оползневых деформаций,наиболее крупными из которых япляются оползни карьеров Кок-шауДату,Деонай.Огюлневые смещения захватили от 5 до 10 верхних уступов бортов карьеров,что значительно затрудняет разработку угля открытьм способом.

Доля добычи угля подэемньм способом составляет около 30« от общей добычи.Процесс проведения горных выработок затрудняется из-за сложного тектонического,литологического строения,геологических процессов и явлений,связанных с изменениями напряженного состояния горных пород.Основной формой нарушения устойчивости горных : выработок в штольнях угольного бассейна Нуанг-Нинь являются вывали из сводов.В период с 1975 по 1978 год на участке Маохе вывалами полностью разрушено 2727 м штольни.На участке ¿чнгзань в што--льне,вскрывающей угольный пласт V 7,отмечено 30 вывалов.

Изучение опыта строительства наземных и подземных выработок в СРЗ показывает,что трудности строительства и эксплуатагии угля возникают главным образом в связи с недостаточным учетом расчетными схемами индивидуальных особенностей конкретных участков угольного бассейна.

Целью настоящей работы являлось инженерно-геологическое обоснование методов прогноза устойчивости как наземных,так и подземных горных выработок,удовлетворяющих реальнш инженерно-геологическим условиям угольного месторождения Куанг-Нинь.

Задачи исследований.Д соответствии с поставленной целью решали следующие задачи:

1.Изучение инженерно-геологических условий разработки угольного бассейна Куанг-Нинь открыт!ы и подземнмм способами;

2.Исследование инженерно-геологических факторов,обуславливающих существенные изменения устойчивости горных выработок на различных участках месторождения;

3.Анализ применимости современных методов прогноза устойчивости горных выработок в различных инженерно-геологических условиях угольного бассейна;

4.Обоснование выбора методов прогноза устойчивости горных выработок угольного месторождения Куанг-Нинь; 5.Уточнение прогноза устойчивости горных выработок; 6.Оценка точности предлагаемых к использованию методов прогноза устойчивости горных'выработок угольного бассейна Луанг-Нинь.

Методика исследований. Решение поставленных задач осуществлялось на основе комплексного подхода,включавшего:

1)сбор и анализ публикаций и фондовьк материалов,охватывающих результаты изучения различных факторов,влияющих на устойчивость горних выработок вообще и месторождения Куанг-Нинь в частности;

2)полевые и лабораторные исследования структуры,состояния и свойвт стй горных пород месторождения;

3)логический и математический анализ собранных данных.включающий методы статистической обработки с помощью программы ¿И^дгар

Научная новизна диссертации.В процессе решения поставленных задач впервые были получены следующие результаты: -детально изучены процессы деформирования бортов ряда карьеров месторождения в периоды времени,предшествующи? и соответствующие предельному состоянию;

-оценены связи между некоторыми параметрами физических и физико-механических свойств пород,влияющих на устойчивость склонов и найдены отдельные коэффициенты структурной прочности и анизотропии; -рассмотрены возможности использования современных мётодов оценки устойчивости горных выработок применительно к инженорно-геолое" гическим условиям угольного месторождения Нуанг-Нинь;

- получены аналитическим путем результаты "Контрольных расчетов" устойчивости бортов карьеров;

- предложена двухэтапная методика качественно-количественного выбора оптимальных методов прогноза устойчивости горных выработок;

- установлены оптимальные методы прогноза устойчивости отдельных конкретных бортов карьеров и открытых выработок месторождения

в целом;

- доказано.влияние тектонических трещин на форму и размеры вывалов в штольнях на участках Маохе и Вангзань угольного бас-

се Сна Куанг-Нинь;

-доказана близость крэфрицпента трещиноватости всех пачек и систем тектоничаских трещин месторождения;

-установлена независимость момента,высоты и местоположения вывалов от состава неуглистых пород;

-выполнена оценка распределения выпалов на участках Маохе и Цанг-зань во времени и доказано,что 60% вывалов происходит в течение пяти дней после проходки соответствующего участка тоннеля; -выявлено и оценено влияние положения угольных пластов на интенсивность выаалообрасования в штольнях участков Маохе и Зангзань; -показана возможность плияния на интенсивность вывалообразоиания напряженного состояния пород,обусловленного давлением ЯН; -предложен коэффициент относительной устойчивости подземных выработок;

-доказана гиперболическая связь ¡{^ с расстоянием до ближайшего угольного пласта;

-дан прогноз устойчивости выработок на участках Маохе и Зангзань п период будущей проходки выработок;

-выполнена оценка точности рекомендуемых методов прогноза устойчивости горных выработок; Защищаются следующие положения!

Т)выбор сравнительно надежного метода прогноза устойчивости наработок месторождения ^уанг-Нинь обеспечивает двухзтапнал качественно-количественная методика,основанная на результатах анализа применимости существующих прогнозных методов в конкретных инженерно-геологических условиях,выявленных с помощью специальных полевых и лабораторных исследований^ "Контрольных расчетах";

2)метод Маслова-Верера обеспечивает удовлетворительный.прогноз устойчивости откосов карьерой месторождения фанг-Никь;

3)вромя,высота и положение вывалов в штольнях Маохе и Бангзань

не зависят от типа разрушаемых неуглистых пород,но местоположение вычалов зависит от расстояния до угольного пласта; 4Использование .полученных показателе? относительной устойчивости подземных выработок Кп и графиков распределения вывалов во времени позп.оляг'т составить ппостранственнп-вр'менной прогноз устойчивости подог.: ¡г;х' выработок месторождения да участках Маохе и Вангзань.

Ргалиэа1уя результатов исследований и практическая значимость работ1; заключается в передаче результатов исследований Минис-

терству энергетической промышленности Л-& для использования их при составлении проектов расширения и строительства карьеров в шахт угольного бассейна Куанг-Нинь.

■ Исходный материал. Решение поставленных задач работы осуществлялось на основе результатов,полученных коллективом сотрудников отдела инженерной геологии Института наук о земле СРВ и автором в течение восьмилетнего изучения инженерно-геологических условий поверхностной и подземной разработки различных участков угольного месторождения Куанг-Нинь.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались;иа научной конференции,посвященной 25-ой годовщине геологической службы Вьетнама, г.Ханой,1980 ;на научной конференции ассоциации Инженерной геологии Вьетнама,г.Ханой, 1981 -,на научной конференции национального центра научных исследований СРВ,г.Ханой, 1983 .

Публикации: по теме диссертации опубликована б работ.

Диссертационная работа выполнена на кафедре инженерной геологии МГРИ под научным руководством доктора геолого-минералогических наук,профессора В.В.Дмитриева.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.г.-м.наук,профессору В.В.Дмитриеву'за руководство научными исследованиями и постоянную помощь при выполнении диссертационной работы.В процессе работы над диссертацией и в период написания автор пользовался ценными советами д.г.-м.н..профессора Е.М.Пашкина, д.г.-м.н.профессора И.С.Конарова и д.г.-м.н.,профессора Г.К.Бон-дарика,а так-же сотрудников кафедры инженерной геологии МГРИ.за что выражает сердечную признательность.

Автор так-же благодарен всем вьетнамским коллегам Н.Ф.Хай,Н.Т. Хонг,В.К.Минь,Т.В.Хоанг,работающим долгие годы вместе с автором на различных участках уголвного бассейна Куанг-Нинь,за помощь и поддержку при выполнении научных исследований и работе над диссертацией.

Структура и объем работы,Диссертация содержит 120 страниц машинописного текста, 55 рисунков, 25 таблиц,список использованной литературы из наименования.Она состоит из введения,шести глав и заключения. Содержание работы.

Глава I.Современное прогнозирование устойчивости горных выработок.

Многолетний отечественный и зарубежный опыт строительства подземных и открытых горных выработок,отраженный в многочисленных публикациях,теоретические и экспетиментальные исследования позволили разработать приближенные и строго математические методы прогноза устойчивости выработок,пригодные для различных инженерно-геологических условий строительства.Проведенный анализ современных методов оценки и прогноза устойчивости горных выработок выявил их значительное разнообразие по составу используемых аргументов, диапазонам варьирования показателей,точности и другим характеристикам. Различные методы позволяют составлять прогнозы, учитывающие многочисленные конкретные кошлексы факторов,пригодные в сложных и простых инженерно-геологических условиях,дающие возможность в новых условиях подобрать адекватный метод,с некоторой точностью соответствующий конкретной ситуации.

Однако,несмотря на это.праквически каждый раз при составлении оценки и прогноза устойчивости конкретных карьера или подэе\гной выработки мы вынуждены констатировать,что в данно.". случае имеется значительное количество неучтенных аргугснтов.Поэтому в любом отдельном случае, соответственно, конкретных ицжерерно-геоло-гических условиях открытой и подземной разработки конкретного месторождения, в том-числе и месторождения Куанг-нинь в СРВ возникает необходимость и возможность эф1ективного проведения дополнительных разработок, использования накопленных сведений с целью поиска регулирующих процессы (факторов, уточнения особенностей их взаимодействия и влияния на ход изучаемых и пропнозируе-шх процессов.

Глава 2. Инженерно-геологические условия угольного бассейна Куанг-нинь. а

Угольный бассейн Куанг-нинь распологается^северо-восточной части Вьетнама, в провинции Куанг-пинь. 1£го длина достигает 90 км., ширина &0 кы.

3 геологическом строении этого района приникают участие различные по совтаву и возрасту отложения, начиная с раннего палеозоя до четвертичного периода. Основным объектом исследований являются угленосные порода свиты Хоига;<, относящиеся к Норий-ретско.«у ярусу нижнего отдала триасовол системы. Особенности литологического состава свить1, и прежде всего, характер и вели-

чина угленосности позволили исследователям расчленить её на три подствити: нижнюю, среднюю и верхнюю.

нижнехонгайская подсвита залегает на развитой поверхности отложений карбона, Перми и триаса. Представлена б основном конгломератами и гравелитами, реже алевролитами, песчаниками и углями, общей мощностью до 600 метров."

Породи среднехонгайской подсвиты слагают продуктивную толщу бассейна, выполняя основные структуры, также перекрываю? отложения карбона, перш, реже нижнехонгайской подсвити. Нижняя чао» подсвиты наиболее грубозернистая с тонкими пластами и лмлэалзг угля. Средняя часть слокена преимущественно алевролитами и пес-чанниками. Здесь же сосредоточено, до 38 угольных пластов, из которых 18 рабочей мощности, изменяющейся преимущественно от 4 до 8 метров. Расстояние ¡ленду пластами варьрирует от 2b до 140 метров. Верхняя часть подсвиты сложена аналогичным комплексом пород, включающим до II тонких пластов угля, из которых 3-Ь достигают рабочей мощности. Общая мощность подсвиты достигает IGG0 метров.

Образования верхнехангайской подсвиты представлены в нилней части песчано-глинистыми осадками, в верхней-аргиллитами и алевролитами общей мощностью.ЬОС-600 ветров.

В тектоническом отношении на площади бассейна выделяются 3 структурных этажа: нижний, представленный отложениями палеозоя от 03 до Jpg, средний, сложенный мезозойскими породами Т и ü к верхней, включающей кайнозойские образования отМдо Q. Куангнинский бассейн входит в состав структурно-тектонической зоны Зьюен-Хай. Б строении этой зоны присутствуют отложения всех трех структурных этажей: нижнего- на севзре и на юге зоны; среднего и верхнего - в центре. В зоне Зьюен-Хай выделяются 2 структуры: синклиналь Бао-Дай и грабен-антиклиналь Куанг-Минь. Строение последней осложнено более мелкими складчатыми структурами и двумя системами разрывных нарушений широтного и субмеридианального направления.

Водоносные комплексы и горизонты•Куангнинского бассейна заклю-чины ь четвертичных отложениях, неогеноЕнх, юры и триаса, в отложениях перми и карбона, а также в древнепалеозойских образованиях.

Водообильность горизонтов, как правило, незначительна. Состав вод разнообразен, наблюдается гидрокарбонатно-натриевый, натриево-сульфатный и др.

Водоносный комплекс свиты ХонгаЙ Подразделяется на' три горизонта: надугленосной толщи,угленосной и подуглоносной толщи.Все горизонты имеют низкую водообильность.По результатам замеров в скважинах дебит не превышает I л/с.Коэффициент фильтрации изменяется от 0,00017 до 0,52 м/сут.Прйтоки н горныо выработки колеб-лмтся от OjOI до 5 м3/час,в редких случаях достигают 55 м3/чае. Водоносные горизонты угленосной толщи напорные.С глубиной нлблп-дается уменьшение водопроницаемости и дебита вод,состав подзем-ню вод угленосна отложений,как и у всей толщи,весьма изменчив. Общая минерализация изменяется от 0,025 до 0,21 г/л,РН - от 5,5 до 7,3.

Наиболее распространенней процессами н пределах месторождения являются эрозия и оползни,которые такж" часто связаны с открытыми горныли выработками.

Глава 3.Анализ инженонорно-геолпгич<ч'ких условн" образования опплзн-'й угольного бассейна Куанг-Нинь.

11а территории угольного бассейна зарегистрнроппно болен десятка очагов оползневых деформаций.Наиболее крупньнииэ них являются оползни карьеров Кокыпу,Хату и Деонай.Разрез пород в пределах участков карьеров типичен для углесоцоржащой толши месторождения. Слои пород п пределах отдельных оползней падают н различных направлениях,как в строну карьера ,так и от него.

Оползневые подвижки возникали при достижении значительна глубин карьеров и захватывали несколько уступов.высота оползневой зоны на различных карьерах изменялась от 60 до 110м,ширина -от 70 до 260 м,глубина поверхности скольжения - от То до 36 м.Плоскости скольжения приурочены в основном к контактам различных по-род:углистых аргиллитов и углей,алевролитов и песчаников,песчаников и аргиллитов.Первые подвижки оползней соответствовали,как правило,сезонам дождей.Полевши наземньми исследованиями и бурением была установлена блоковая структура оползней.Размеры блоков контролируются тектоническими трещинами,зонами дробления,контактами различных едлев пород.В процессе поднижок происходит выполажина-ние оползневых склонов.

Анализ,выполненный IX партией главного геологического управления,8'.юром и коллективом научных сотгупникоя отдела инженерной геологии Института наук о л.-мло,показал значительное сходство услови • ;> фактегюз образования и развития оползи«« на различных

-р-

участках месторождения Куанг-Нинь .Исходя из теоретических представлений, а также результатов полевых и лабораторных исследований,основными условиями и риторами являются:

• рельеф,структура и свойства пород,гидрогеологические условия и поверхностные осадки,разуплотнение и ползучесть пород,техногенные факторы.

Рельеф карьерного поля Куанг-Нинь определяется орогенетичес-кими условиями района и эрозионнъми процессами.Максимальная раэ-нииа отметок рельефа на месторождении Хату достигает 165 м,а Кокшау - 210м.Строение месторождения характеризуется складчатостью, многочисленней разрывньми нарушениями и трещиноватостыо, осложняющими сравнительно закономерное чередование слоев гравелитов,песчаников,алевролитов и аргиллитов,обуславливающими его блоковое строение.

Изучение свойств пород проводили в полевых и лабораторных условиях.Анализ полученных в лаборатории для всех диалогических разностей частных значений показателей свойств пород позволил установить законы их распределения и статистические характеристики, оценить тесноту связи мезвду отдельными показателями физических и (£мзико-механических свойств.Некоторые из полученных обобщенных значений показателей свойств пород, приведены в табл.1.На рис Ли 2. показаны отдельные графики распределения и корреляционные диаграммы.Сопоставление показателей сопротивлению сдвигу,полученных в различных лабораторных условиях и полевш путем позволила оценить анизотропию параметров сопротивленя сдвигу,расчитать коэффициент структурного ослабления (А) для различных литологических разностей.Например,для аргиллита (Л) оказался равным 0,013,для алевролита - 0,010.

Некоторое влияние на! устойчивость бортов карьеров оказывает сезонное поверхностное увлажнение и разрушение откосов долевыми водами.Они являются также источником инфильтационного питания подземных вод.В пределах карьерного поля к песчано-тграпелитовьм отложениям и углям приурочены трещинно-пластовые воды,которые иногда обладают напором.Однако,вседствие сильной расчлененности местности и наличия горных выработок,эти воды быстро дренируются и их уровень фиксируется ниже,чем в прилегающих участках.Как правило, забойное пространство остается безводньм.При движении к зонам разгрузки,являющимся,в основном,различными тектоническими на-

Не* мПа (X to ) 12

r/сч1

10

?КС. 1 Гистограммы j3s. J> и R^ сесчаЕкка

10

3 ,fs. r/cn»

111 "1 1 1 i |'"l I I 1 Uj l 1 1 1. 1

- : /i$ / -

- t •/• r/-' .-' ':••' V/

- / f / ;. -

1 I I_ L .... ■г* £^9¿±o,t5 -III f-.Lt.JL-b .1 üO : ■ i 1

i

?

2.4

2.3

2.4

¡LT

2.8

2.9

,?rA>

Pix. 2> Результата спеяка сеязв Я^ и j» весчв*гясав

рушениями,напорные воды споим гидродинамическим давлением могут окаэьшать влияние на устойчивость откосов.Кроме того.смачивак ^ ослабленных участков пород ин^мльтрационньми водами превращает их в вероятный поверхности скольжения.Этому способствует выемка и постепенная разгрузка пород,приводящие к их разрушению.Явление постепенного разуплотнения проявляется в виде пучения забоя горных выработок,проявлений ползучести пород,зафиксированной с помощью натурных наблюдений оа подвижками устанорленных реперов.

Наконец,одно Я из основных причин образования оползней является отсутствие разработанных методов расчета устойчивости склонов и как следствие созданне слишком крутых углов наклона бортов карьеров,ье соответствующих инженерно-геологическим условиям местности.

Таблица I.

Показатели свойств горных пород месторождения Куанг-Нинь__

Показатели свойств

¡Плотность частипШлотность грунта! ¡грунта, г/см ! г/см"3- !

Временное сопротивление одноосному сжатию.МПа

Горные породы ! | П ! 1 X ! ! п ! ! - 1 ^ ' ! - X ! 0 1 П | ;< 1 ! ! ! ^ ^ ' 1х-б 1 ! ! !

I ! 2 3 ! 4 ! 5 6 ! 7Ч ! 8 1 9 ! ТО! II !

Гравелит

Песчаник

Алевролит

Аргиллит

Уголь

108 116 103 23 12

2,65 0,03 100

2,60 0,08 122

2,67 0,09 Ю2

2,69 0,16 23

1.41 0,07 12

2.53 0,09 99 269 129 562

2.54 0,10 И5 321 179 574

2.55 0,11 100 223 120 417 2,58 0,14 21 202 99 413 1,33 0,02 II 83 37 183

Глава 4.Обоснование выбора методом расчета устойчивости бортов карьеров месторождения Куанг-Нинь.

Анализ современных методов расчета устойчивости бортов карьеров показал недостатки.имеющиеся у всех методов,неучет ими разнообразных инженерно-геологичеекгх условий месторождения.Модели,наиболее близко соответствующие природно-тектонической обстановке формирования откосов карьеров угольного месторождения ¡{уанг-Нинь, предложены Маеловым-Берером и Р.Джанбу.Основными недостатками этих расчетных методов оказались:

-характерная для всех методов схематизация геометрических характеристик откосов;

-быстрое и существенное очаговое изменение спойств грунтов,связанное в основном с инфильтацией п образующиеся трещины и нарушенные участки склона поверхностных вод; -неучет реологических свойств порот.

Для окончательного выбора оптимального метода приняли решение выполнить расчеты устойчивости откосов карьеров месторождения обоими методами.Приятом в расчетах реиили использовать значения параметров инженерно-геологически* условий,соответствующие моменту образования оползневой подвижки,то есть моменту(близкому к предельному равновесию склона. 3 этом случае значение козф;[>ици- . сыта устойчивости склона 0(у) теоретически должно быть равно единице.Отличие от I позволяло контролировать правильность выбора метода расчета устойчивости конкретного участка месторождения. Такой прием был назван "контрольном расчетом" и выполнен для пяти учаоткоп различных карьеров месторождения Куанг-Нинь.Результаты "контрольных расчетов" .приведенные в табл.2,позволили со« поставить точность выбранных методов и оценить их пригодность для различных участков карьеров.

Таблица 2.

Результаты "контрольного расчета",выполненного для карьеров

Кокшау,Хату.Деона й.

(Сарьяр ! Участок ! Метод расчета

! ! ' Маслова-Берера 1 ! | Джанбу

Кокшау Южный борт 1.04 1.24

Хату восточный борт 0.79 0.05

Северный борт 0.81 0.84

Деонай Южный борт 0.90 1.67

О"орний борт 0.94 0.97

Средне«'' значение К • 0.90 1.П

0р<: цчсе ОТСЛОИ" нвапГ'Тгичнт" ние Й г 0. то 0.3 5

Для прогноза устойчивости бортов карьера Хату лучше использовать метод Джанбу.для карьеров Деонай и Кокшау - метод Маслова-Берера. В среднем,как видно из табл.2,результаты расчета коэффициента устойчивости по методу Маслова-Берера с вероятностью 0,67 не превышает I и,следовательно,обеспечивает близкую к правильной оценку для большинства карьеров угльного месторождения Куанг-Нинь. Глава '5.Инженерно-геологические условия проходки подземных выработок на участках Маохе и Вангзань угольного месторождения Куанг-Нинь.

В настоящее время доля добычи угля месторождения подземным способом достигла ЗСЙ и постепенно увеличивается.Проходка ведется в основном штольнями,буровзрывньм способом.Несмотря на небольшую глубицу выработки,не превышающую в среднем сто метров,в штольнях нередко наблюдаются выпалы.Полевое изучение инженерно-геологических условий проходки выработок выявило типичность строения участков подземной разработки для месторождения в целом.Разрез на участке; Маохе и Вангзань представлен циклически чередующейся,являющейся элементами складчатых структур разного порядка, слабоводообильной толщей гравелитов,песчаников,алевролитов,аргиллитов и угольных пластов.Инженерно-геологической документацией на обоих участках выявили четыре системы трещин.Влияние гидрогеологических условий связано в основном с увлажнением пород инфиль-трационньми трещиннши водами.Различия участков обусловлены глубиной заложения штолен и ориентировкой элементов залегания цикли-тов относительно осей выработок.

Глава б.Опенка выпплообразующих факторов и прогноз вывалов в штольнях угольного бассейна Куанг-Нинь.

Основной формой нарушения устойчивости горных выработок в штольнях Маохе и Вангзань являются вывалы из сводов.На участке Ванг-, яань было отмечено 30 вывалов,на участке Маохе вывалами разрушено 2727 метров штольни.Выполненная автором документация вывалов,инструментальные наблюдения выявили размеры и форму вьгеалов,связь с ориентировкой основных систем трещин.Подсчитывался объем выпалов и определялись вероятности их распределения.относительно времени проходки.Анализ результатов проведенных наблюдений,литературных и фондовых материалов пемволил выявить основные факторы,изменение параметров которых обуславливает выпалообразования в штольнях ..........................Куанг-Нинь.К ним относятся прежде всего го<г:.<п1ч<»с-

кое строение и трещиноватость пород,а также напряженное состояние массива.

Основными особенностями геологического строения обоих участков подземной проходки местороящения являются:

-присутствие в разрезе циклически повторяющегося существенно более слабого по своим физико-механическим свойствам слоя угля; -падение горных пород под углом,близким к 45°.

Наличие указанных особенностей позволили преположить,во-первых, что пласты угля являются своеобразными зонами разгрузки напряжений для прилегающих к ним пород,вблизи которых должны форми- • роваться зоны повышенного напряженного состояния.По слабьм зонам согласно предположению Очеретенко И.А.(1988) модет происходить развитие оперяющих трещин скалывания с последующи« превращением их в микроамплитудные разрывные нарушения. изменение

Проверка этого положения с помощью гистограмм^чиела вывалов по мере удаления от угольного пласта, сопоставления их с графиками эмпирического распределения числа вывалов по типам пород и распределениями типов пород вблизи угольных пластов подтвердили эту гипотезу .Анализ времени образования и высоты вывалоа- показал, что они не зависят от литологического состава пород,но (&% вывалов происходят в течение первых 5 дней,остальные позже,а максимальное время вывала составляет 60 дней.Для изучения трещинова-тости использовался метод,разработанный М.В.Радам(1970).Анализ полученных материалов подтвердил выводы Е.М.Пашкина(1982) о влиянии на характеристики вывалов параметров тектонических трещин. Контуры вывалов хорошо совпадали с тремя системами тектонических или "вывалообразукмцих" трещин(рис.З),подрезающих блоки породы критической массы в сводах выработок.Наличие углов падения трещин, близких и превышающих 45°,свидетельствует о преобладании вывалов сдвигового характера,полуупорного и упорного типов.

Оценка влияния на интенсивность вывалов напряженного состояния пород,обусловленного бытовьм давлением в зависимости от глубины выработки,выполненная с помощью анализа распределения вывалов показало независимость числа вывалов от глубины выработки на участке Маохе и возможность наличия такой зависимости на участке Ванг-зань.

Для составления пространственного прогноза устойчивости выработок использовался расчет пораженности свода выработки вывалами,

160

Рис. я Сводная диаграмма максимумов тектонических и вывалообразуицих трещин в штольне на участке Вангзань

• - тектонические трещины, х - вывалообразущие трещины.

К

в

0.2

0,1

неустойчивая

слабой устойчивовти

10" "^Г

средней устойчивости устойчивая

30 40 [0 60 70 Расстояние до угольного пласта, м

Гмс.-! "зменение коэффициента устойчивости подземних ы.иаЗиток

на убытках и Вангзань по мере удаления от угольного пласта

аналогичный предложенному О.Якоби (1963), выполняемый по формуле

5в . К

где:&а~ средняя площадь вывала; к - число вывалов на промежутке равном 10 метрам незакрепленного участка выработки; Ь _ ширина выработай.

Результаты расчетов выявили существенную зависимость от расстояния забоя выработки до угольного пласта и позволили разделить скрзботку на участки, различные по устойчивости (рис.4): йеустойчизые, расположенные на рсстоянии 10 метров от пласта угля, "меющие К}- О, I; слабой устойчивости, расположенные на расстоянии от 10 до 30 метров ст угольного пласта и имеющие Квот 0,1 до 0,05; средней устойчивости, расположенные на рсстоянии от 30 до 50 метров от угольного пласта и имеющие К8от 0,05 до0,02 и устойчивые, расположенные на расстоянии более 50 метров от угольного пласта и имеющие Кьменьше 0,02. Заключение.

Б заключения работы обобщены вьгооды, составляющие ее практическую и научную ценность.

I. Изучение опубликованных и фондовых материалов, полевые и лабораторные исследования позволили выявить основные факторы, определяющие устойчивость или деформационное поведение горных выроботок угольного месторождения Йуанг-Нинь. Для открытых горных выработок этими ({акторами являются:

изменения влажности и плотности пород под воздействием атмосферных осадков, увлажнение заполнителя трещин и водопроницаемых контактов, сопровождающееся ухудшением их прочностных свойств и взвешиванием пород; значительная разница гипсометрических отметок рельефа; наличие плоскостей контакта пород с низкими прочностньми свойствами; структурные особенности массива пород выражающиеся в падении пластов в сторону карьера, нарушение структурной прочности пород в процессе подвижек оползневого тела при взравах и тектоническом воздействии; наличие тектонических дислокаций и трещиноватости пород; эрозия естественных склонов и откосов атмосфернами осадками; искусственная подрезка склонов;

Для подземных горных выработок факторами, обуславливающими деформации сводов являются: тектоническая трещиноватость; наличие в разрезе крутопадающих, существенно различающихся по своим прочностным характеристикам слоев пород; изменения напряженного состояния массива.

2. Экспереыентальные, полевые и лабораторные исследования отдельных факторов, влияющих на устойчивость горных выработок месторождения Куанг-Нинь, а также математическая обработка полученных данных, позволили определить законы распределения некоторых показателей свойств геологической среды, выявить

и дать описание связей мевду ними, оценить коэффициенты структурной прочности и анизотропии, установить наличие влияния на-местоположение, объем и форму вывалов тектонических трещин и возможность влияния напряженного состояния пород массива, обусловленного УН , доказать независимость времени, высоты и положения вывалов от диалогического состава, нэуглистых пород, выявить и оценить влияние угольных пластов на интенсивность , вывалообразования.

3. Анализ факторов, обуславливающих неустойчивость горных выработок, выявил несоответствие большинства методов прогноза устойчивости открытых форм выработок реальньм условиям угольного месторождения Йуанг-Нинь.

Наиболее близкими по своим основам для прогноза устойчивости открытых выработок оказались методы Маслова - Берера и Джанбу. Для подземных выработок был предложен коэффициент относительной устойчивости выработок.

4. С помощью "контрольных расчетов" удалось доказать применимость прогнозов устойчивости открытых выработок и оценить точность методов Маслова-Берера и Джанбу в условиях открытых горных выработок месторождения %анг-Нинь.

Анализ пространственно-временного распределения вывалов в штольнях участков Зангзань и Маохе позволил доказать наличие гиперболической связи между их интенсивностью и предложенные коэффициентом относительной устойчивости и дать прогноз их'развития в пространстве и времени на участках будущей проходки.

Основные положения дисертации опубликованы в следующих работах:

1). Состояние и трещиноватость горных пород на участке угольного месторождения Маохе."Геология".Институт наук о земле НЦНИ СРВ. Ханой, 1982.

2)0сновные проблемы инженерной геологии Вьетнама."Пауки о земле" Ханой,ГЭЗЗ(в соавторстве).

3)Инженерно-гсологические условия угольного бассейна Куанг-Н-шь

СРВ"1Ъология",Ханой,1983 /в соавторстве/.

4/Изменание геологической среды под влиянием разработки углей. Труды НЦНИ СРВ,Ханой,1985 /в соавторстве /.

Е/Инкенерю-ге ологиче скио условия транспортного тоннеля ДаЯ-Ланг и его устойчивость.Научные труда Ханойского транспортного института,Ханой, 1982, / в соавторстве /.

б/Иняенерно-геологическая карта Вьетнама масштаба 1:300000. Изд.НЦНИ СРВ,1984г. / в соавторстве /.