Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Закономерности развития оползневых явлений на карьерах угольного месторождения Куанг Нинь и прогноз условий устойчивости их откосов

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Закономерности развития оползневых явлений на карьерах угольного месторождения Куанг Нинь и прогноз условий устойчивости их откосов"

На правах рукописи

г-

ХО ТХАНЬ ШОН

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ОПОЛЗНЕВЫХ ЯВЛЕНИЙ НА КАРЬЕРАХ УГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КУАНГ НИНЬ И ПРОГНОЗ УСЛОВИЙ УСТОЙЧИВОСТИ ИХ ОТКОСОВ

Специальность 04. 00. 07 - «Инженерная геология,

мерзлотоведение и грунтоведение»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 1997.

Работа выполнена на кафедре инженерной геологии Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г. В. Плеханова (технического университета).

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук,

профессор И. П. Иванов.

Официальные оппоненты: -доктор геолого-минералогических наук,

профессор Ю. А. Норватов. -кандидат геолого-минералогических наук, доцент В. И. Веселков. Ведущее предприятие - АОЗТ Гидрошахт

Защита диссертации состоится "o¿£l." . ....... 1997 г.

в . 1\Э. час. на заседании диссертационного совета Д 063.15.07 при Санкт-Петербургском Государственном горном институте им. Г. В. Плеханова по адресу: 199026, СПб, В-26,21-я линия, д 2, ауд. №

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного горного института им. Г. В. Плеханова.

Автореферат разослан С&Ш&рЯ. . 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.г.-м.н., доцент

* А.В.КУЗЬМИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В развитии народного хозяйства СРВ увеличение добычи угля имеет особое значение. Уже в первые послевоенные годы уголь стал не только главным источником энергии, но и основным экспортным товаром, оказывая таким образом влияние на развитие других отраслей промышленности СРВ. Многолетний хозяйственный прогноз показывает, что потребность Вьетнама в угле в начале XXI века значительно превысит 20 млн.т.

В настоящее время во Вьетнаме основным угледобывающим источником является Куангниньское месторождение, разрабатываемое открытым (7 карьеров) и подземным (4 шахты) способами. Доля добычи угля открытым способом составляет около 70% от общей добычи. Тенденцией в развитии открытого способа разработки является непрерывный рост предельной глубины карьеров, который обычно влечет за собой увеличение срока их службы и осложнение условий устойчивости бортов карьеров и дренирования водоносных горизонтов.

В районе наблюдается широкое развитие разрывных тектонических нарушений, что ведет к разделению месторождения на отдельные тектонические блоки, в пределах которых порода имеют различные атементы залегания. Горные породы характеризуются весьма низкими прочностными параметрами и довольно высокой влажностью (до 25%). Под действием природных и техногенных факторов происходит изменение напряженно-деформированного и физического состояния горных пород, что приводит к нарушению равновесия откосов, в результате чего возникают оползневые деформации. В настоящее время на территории месторождения зарегистрировано более десятка очагов оползневых деформаций, наиболее крупными из которых являются оползни на карьерах Хату, Кокшау и Деонай. Оползневые смещения захватили от 5 до 10 верхних уступов боргов карьеров, что значительно затрудняет разработку угля открытым способом.

Изучение опыта строительства карьеров в СРВ показывает, что трудности при эксплуатации угля возникают главным образом в связи с недостоверной оценкой и неточным прогнозом инженерно-геологических условий месторождения.

Актуальность теми диссертации - угольное месторождение Куанг Нинь разрабатывается открытым способом несколькими карьерами. Оползни на откосах карьеров и отвалов создают большие сложности ведения горных работ, поэтому дальнейшее освоение месторождения должно быть обеспечено научными исследованиями в области инженерно-геологических оценок и прогнозов.

Цель работы - инженерно-геологическое обеспечение для безопасной разработки Куангшшьсхого угольного месторождения, обоснование противооползневых мероприятий на бортах карьеров и охрана геологической среды от отрицательного воздействия угледобывающих предприятий.

Задачи исследований заключались в следующем:

- анализ результатов изучения инженерно-геологических условий угольного месторождения Куанг Нинь;

построение инженерно-геологических моделей на основе геологического разреза и гидрогеологических условий всей толщи пород борта и его основания, условий залегания отдельных слоев, наличия слабых слоев, контактов, трещин, которые определяют положение поверхности скольжения, механизм, динамику, морфологию и масштабы оползней;

- инженерно-геологическое районирование угольного месторождения Куанг Нинь по условиям устойчивости бортов карьеров;

- обоснование мероприятий по обеспечению устойчивости бортов карьеров;

- обоснование условий организации и функционирования локального инженерно-геологического (геоэкологического) мониторинга.

Види исследований Решение поставленных задач осуществлялось на основе комплексного подхода, включающего:

- сбор и анализ публикаций и фондовых материалов, охватывающих результаты исследований инженерно-геологических условий;

- полевые и лабораторные исследования структуры, состояния и свойств горных пород месторождения;

- натурные наблюдения;

- теоретические разработки.

Методика исследований базируется на анализе выполненных исследований и на применении геологических, модельных и расчетно-аналитических подходов при проведении инженерно-геологических оценок и прогнозов. Достоверность выполненных исследований, выводов и рекомендаций обеспечивается большим объемом проанализированных материалов и теоретических обобщений, выполненных современными методами и аппаратурой.

Научная новизна диссертации состоит в следующем:

- выявлены основные закономерности возникновения и развития оползневого процесса на бортах глубоких карьеров крупного угольного месторождения в сложных геолого-тектонических условиях;

впервые обоснована возможность проведения инженерно-геологического районирования рассмотренных карьерных полей на основе комплекса признаков, определяющих характер расчетной модели прогноза оползневой опасности;

- впервые для условий угольных карьеров Вьетнама разработана научная программа локального инженерно-геологического мониторинга на период эксплуатации месторождений и рекультивации нарушенных территорий.

Практическое значение диссертации:

- выполненное инженерно-геологическое районирование с выделе!шем 14 участков дает возможность уточнять параметры бортов карьеров по мере разв1гшя горных работ,

- разработанные рекомендации по применению противооползневых мероприятий найдут применение на конкретных участках карьеров;

- разработанная программа функционирования локального инженерно-геологического мониторинга дает возможность в конкретных условиях получать исходные данные для решения практических задач по обеспечению безопасности ведения горных работ и рекультивации нарушенных территорий;

- результаты исследований будут переданы Министерству угольной промышленности СРВ для использования их при составлении проектов расширения старых и строительства новых карьеров на угольных месторождениях и восстановления разрушенных территорий.

Защищаемые положения

1. Все разнообразие инженерно-геологических условий развития оползневых явлений на месторождении Куанг Нинь может быть сведено к трем основным типам:

- I тип. Однородная (квазиоднородная) среда, в которой могут возникнуть асеквентные и инсеквентные оползни.

- II тип. Неоднородная слоистая среда, в которой возникают консеквентные оползни.

- III тип. Неоднородная слоистая и трещиноватая среда, в которой возникают смешанные консеквеншо-инсеквенгные оползни.

2. Исхода из теоретических представлений о характере оползневых явлений были обоснованы расчетные модели прогноза устойчивости бортов карьеров, проведено инженерно-геологическое районирование карьерных полей, выделены и охарактеризованы 3 района и 14 участков.

3. Для контроля за изменением окружающей среда под влиянием горных работ, предупреждения оползневых явлений на бортах карьеров и обеспечения восстановительных работ (рекультивации) на нарушенных территориях разработана программа локального инженерно-геологического мониторинга, которая предусматривает исследования и наблюдения с целью уточнения инженерно-геологических оценок и прогнозов и управления происходящими изменениями с помощью научно-обоснованных мероприятий.

Исходный материал: постановка цели работы и решение названных задач осуществлялись на основе данных геологоразведочных работ, а также результатов, полученных за последние 10 лет коллективом сотрудников Государственного предприятия Научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ) и Ханойского научно-исследовательского института по горному делу при специальном изучении инженерно-геологических условий открытой разработки угольного месторождения Куанг Нинь.

Личный вклад автора заключается в сборе и анализе большого объема геологических материалов и специальных исследований инженерно-геологических и гидрогеологических условий разработки угольного месторождения, а также технических проектов института «Гипрошахт» с последующими оценками и прогнозами в соответствии с поставленными задачами научного содержания диссертации.

Публикация: по теме диссертации опубликованы 2 работы. Представленная работа содержит 130 стр. текста, 38 иллюстраций, 16 таблиц. Список литературы насчитывает 59 наименований.

Апробация результатов исследований осуществлена во время рассмотрения и обсуждения их на семинарах кафедры инженерной геологии СПбГИ и на научно-технической конференции молодых ученных института в апреле 1997 г.

Автор выражает признательность научному руководителю, профессору И. П. Иванову за постоянную помощь при подготовке диссертационной работы. Автор искренне благодарит за ценные советы и помощь при сборе материалов зав.лабораторией устойчивости бортов карьеров ВНИМИ, канд.техн. наук Т. К. Пустовойтову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I глава. Современное состояние изученности оползневого процесса и проблемы прогноза устойчивости откосов карьеров и отвалов

Намечаемое увеличение глубины отработки карьеров сопряжено с решением сопутствующих проблем, из которых главными являются:

- обеспечение устойчивости бортов карьеров;

- охрана окружающей среды под влиянием горных работ.

Поскольку нарушение устойчивости откосов карьеров и отвалов

приводит к затруднению разработки и потерям угля, решение главных проблем открытой разработай самым непосредственным образом связано с инженерно-геологическим обеспечением разработки карьеров.

В главе показаны необходимость и актуальность проблемы изучения закономерностей возникновения и развитая оползневых явлений в настоящее время и основные принципы классификации оползней. В частности, проанализированы известные классификации: А. П. Павлова (1903 г.), Ф. Г1. Саваренского (1934 г.) по строению (структуре) оползней; А. П. Нифангова (1935 г.) по типам движения масс горных пород, характеру их смещения и морфологическим признакам движения; Н. В. Родионова (1939 г.) по возрасту оползней; Н. Н. Маслова (1955 г.) по форме нарушения устойчивости склонов и откосов; Г. С. Золотарева (1956 г.) по строению и масштабу явлений; Г. Л. Фисенко (1965 г.) по видам деформаций бортов карьеров и отвалов; Е. П. Емельяновой (1972 г.), В. Д. Ломтадзе (1977 г.) по видам гравитационных явлений; И. П. Иванова (1971 г.)по главной причине оползня.

Здесь необходимо отметить, что откосы карьеров и отвалов являются искусственными сооружениями и имеют свою специфику, отличающую их от природных склонов. Исследования оползневого процесса на искусственных (техногенных) откосах принципиально отличается от исследования его на естественных склонах, хотя между ними много общего. Из анализа работ Г. Л. Фисенко, М. Е. Певзнера, И. П. Иванова, Э. Л. Галустьяна и других, следует, что устойчивость боргов карьеров и отвалов, кроме известных геологических факторов, в значительной степени определяют технология разработки и особенности формирования свойств горных пород под влиянием процессов и явлений, возникающих и развивающихся в ходе ведения горных работ. Несмотря на то, что в целом проблема разработана и изучена достаточно хорошо, отдельные элементы нуждаются в доработке. В частности, расчетная часть проблемы устойчивости откосов несовершенна.

II глава. Анализ инженерно-геологических условий угольного месторождения Куапг Нинь

Угольное месторождение Куанг Нинь по геолого-тектоническим условиям разделено на три крупных района, каждый из которых разрабатывается отдельным карьером:

A. Район мульдообразного залегания продуктивной толщи (карьерное поле Хату).

B. Синклинальная структура, осложненная более мелкими брахиструктурами второго порядка (карьерное поле Кокшау).

C. Сложные тектонические структуры с большим количеством разрывных нарушений (карьерное поле Деонай).

А. Поле карьера ХАТУ

На карьерном поле выделено 2 угольных пласта промышленного значения - «16м» и «Почва», которые отрабатываются в настоящее время.

В геологическом строении карьерного поля Хату принимают участие породы палеозойского, мезозойского и четвертичного возрастов. Угленосная толща приурочена к мезозойским отложениям верхнетриасового возраста и по литологическим признакам, характеру распределения пластов угля делится на подугольную, угольную и надугольную.

Подугольная толща по данным геологоразведочных работ имеет мощность 250 м и представлена средне- и крупногалечными конгломератами, алевролитами, аргил игами и линзовидными непромышленными прослоями угля.

Угленосная толща, нижняя граница которой условно проходит по почве пласта «Нижний», согласно залегает на подугольных отложениях. Междупласгье от пласта «Нижний» до пласта <(Почва» сложено, в основном, конгломератами, песчаниками и алевролитами.

Непосредственная почва пласта «Почва» слагается слоями аргиллита и тонкими слоями углистого аргиллита мощностью от 0,5 м до 14,8 м. Пласт «Почва» имеет мощность от 1,1 м до 24,4 м цри средней мощности 7,6 м и

содержит прослои алевролита, аргиллита, углистого аргиллита. От вышележащего пласта «16м» он отделен 70-100-метровым междупластьем, представленным в основном, слоями конгломератов, песчаников и алевролитов. При общей фациалыюй изменчивости отмечается выдержанность отдельных слоев. Так, кровля пласта «Почва» по всем скважинам представлена аргиллитом, переходящим иногда в алевролит. Центральную часть междупластъя занимают грубозернистые разности (конгломераты и песчаники) с прослоями алевролитов. Контакты алевролитов с песчаниками и конгломератами всегда резкие; смена конгломератов и песчаников часто происходит через промежуточную лигологическую разность - гравелит. Пласт «16м» залегает на алевролитах, непосредственная почва пласта представлена тонким чередованием угля и углистого аргиллита, а часто и просто углистым аргиллитом. Кровля пласта сложена алевролитом, иногда в виде ложной кровли отмечается аргиллит, мощностью до 2 метров. Мощность пласта «16м» изменяется от 1,8 м до 70 м, средняя мощность -17,5 м. Пласт характеризуется сложным строением; содержит 9 прослоев общей мощностью от 0,6 м до 7Л м.

В структурном отношении карьерное поле относится к числу сложных, где проявились как пликативные, так и дизъюнктивные формы дислокаций.

Описываемая толща образует брахисинклинальную складку меридиального направления, осложненную разрывными нарушениями более мелкими складками второго порядка, в результате чего карьерное поле приобрело блочную структуру, при которой соседние блоки могут существенно отличаться элементами залегания пород. Основная синклинальная складка имеет более крутое западное крыло (30°-50°), широкий замок (мульду) и спокойное восточное крыло (25°-45°); по пласту «Почва» западное крыло сглаживается за счет складок второго порядка, угол падения пласта «Почва» на восточном участке 20°-50°.

Дизъюнктивные формы нарушений в пределах карьерного поля получили широкое развитие. Наиболее крупным из них, в значительной мере определяющим устойчивость северного борш карьера Хату, является нарушение, представленное мощной зоной и срезающее на севере основную синклинальную складку, которое имеет широтное простирание и падение на север и северо-запад под углами 40°-60°. На карьерном поле подсечен или вскрыт выработками, а также предполагаются по залеганию пласта и наличию зон дробления целый ряд крупных дизъюнктивных нарушений.

В разные годы на рассматриваемых карьерных полях различными организациями и исследователями в лабораторных условиях производились определения физико-механических свойств вмещающих пород. Показатели физико-механических свойств пород трех карьерных полей Хату, Кокшау и Деонай приведены в таблице 1.

Определения прочности по контактам пород проводились методом обратных расчетов и с помощью натурных испытаний в откосах.

Таблица 1

Показатели физико-механических свойств пород карьерных полей Хату, _Кокшау, Деонай_

Карьерное Назвшме Плотность Сцепление, Угол внутр.

поле пород пород, г/см3 МПа трения, град

Хату Гравелит 2.43-2.73 13-39 23-41

Песчаник 2.46-2.77 9-49 20-41

Алевролит 1.85-2.74 3-70 26-40

Аргиллит 2.42-2.46 0.17-1.2 21-23

Кокшау Конгломерат 2.55-2.65 6.7-14.5 34-Ю

и гравелит

Песчаник 2.45-2.70 6.3-21.0 34^0

Алевролит 2.55-2.64 3.5-14.2 34-39

Аргиллит 2.32-2.64

Деонай Конгломерат 2.62-2.64 52.5-68.2 33

и гравелит

Песчаник 2.60-2.65 41.9-53.7 33

Алевролит 2.62-2.65 12.4-19.9 30

Арпилиг 3.0 23

Уголь 1.41 9.2 34

Гидрогеологические условия участка карьера Хату определяются синклинальным залеганием переслаивающихся водоносных и относительно водоупорных пород. Синклиналь характеризуется меридиональной ориентацией и крутым залеганием пород на крыльях (30°-50° на западном, 25*М5° на восточном). Структура карьерного шля определяет условия питания и разгрузки водоносных горизонтов, имеющих ограниченное развитие по площади.

В разрезе угленосных отложений выделяются 3 водоносных горизонта:

- надугольный водоносный горизонт, приуроченный к трещиноватым песчаникам и гравелитам, залегающим в кровле пласта «16м»;

- водоносной горизонт междупласгья «16м» и «Почва», приуроченный к трещиноватым песчаникам и гравелитам;

- подугольный водоносный горизонт, связанный с песчаниками и гравелитами, залегающими на 50-70 м ниже пласта «Почва».

Можно отметить, что угольные пласты являются относительными «водоупорами» в силу их незначительной проницаемости в крест напластования, а также вследствие наличия аргиллитов и алевролитов непосредственно в их кровле и почве. Водопроницаемость песчаников и гравелитов, с которыми связана водоносность углевмешающих отложений, в целом низкая - по данным разведочных работ средние коэффициенты фильтрации этих пород составляют 0,01-0,1 м/сугки. Питание подземных вод осуществляется преимущественно за счет инфильтрации атмосферных осадков по площади развития горизонтов.

Синклинальная структура угленосной толщи и наличие выдержанных относительных «водоупоров» предопределяют напорный характер водоносных горизонтов, который проявляется при вскрытии их буровыми скважинами.

В настоящее время практически все борта карьера Хату подвержены деформациям, осложняющим эксплуатацию карьера. Очевидно, что мероприятия, рекомендуемые для обеспечения устойчивости откосов, помогут отрабатывать карьер при д еформациях, не осложняющих горные работы.

Видимые оползневые деформации бортов на карьере Хату появились в начале 60х годов (отм. +160 м)-(-Ч70 м) и наблюдались, в основном, на северном борту. Мощность тектонической зоны, вскрытой в то время уступами, колебалась от 120 м до 250 м. Максимальная высота борга на этом участке составляла 180 м при угле его наклона ~25 град.

Причиной этих деформаций следует считать завышенные углы откосов уступов в раздробленных породах, при оползании которых нарушался сток атмосферных вод, и отсутствие дренажа водоносных горизонтов. Породы нарушения весьма склоны к набуханию, в результате чего снижается их прочность. Максимальные скорости смещения горных пород по данным наблюдений достигали 50 мм/супси в период дождей, уменьшаясь до 5-10 мм/супси в сухой период; относительные горизонтальные деформации составляли 0.005 в дождливый и 0.001 в сухой.

В дальнейшем по мере углубки карьера деформации продолжались, но значительного увеличения их не наблюдалось, т.к северный борт в процессе отработки выположился до 19°-20° и происходило постепенное дренирование борга.

В 1977 г. геолого-геодезическая партия комбината Хонгайуголь заложила 2 наблюдательные линии на восточном борту карьера Хату и начата регулярные наблюдения. Анализ полученных данных за период с 1977 г. по 1982 г. позволяет отнести деформации на восточном борту карьера Хату к типично консеквентному оползню, скорости деформирования четко увеличиваются по мере углубки карьера и в период ливневых дождей, когда идет резкое увеличение напоров. Максимальные скорости смещения на восточном борту в 1981 г. составили 8-10 мм/сутки, а в 1982 г. до 19 мм/сутки, относительные горизонтальные деформации в 1981 г.: 0.007 , в 1982 г. : 0.05 в нижней части борта.

В период с ноября 1988 г. по январь 1989 г. на восточном борту карьера Хату были пробурены четыре дренажные скважины. При глубине скважин 130-150 м они вскрыли водоносные песчаники и гравелиты, залегающие ниже угольного пласта «Почва». Из всех скважин в процессе бурения (при вскрытии водоносных пластов) и по окончании его наблюдатся самоизлив подземных вод со значительными давлениями. В процессе опытной эксплуатации дренажных скважин давление на их устьях существенно снизилось. Наблюдения за деформациями борта показали их существенное

уменьшение. Все это свидетельствует об эффективности скважин как дренажного средства и противооползневых мероприятий.

В настоящее время на восточном борту, карьера Хату ведутся интенсивные горные работы, связанные хаю с отработкой пласта «16м», так и пласта «Почва», в связи с этим наблюдения за _ деформациями борга прекращены, но визуально заметно его неустойчивое состояние..

Западный борт карьера Хату также подвержен значительным деформациям. Инструментальные наблюдения за устойчивостью западного борта не проводятся, а доступ к забоям практически на всех горизонтах отсутствует, что не позволило провести ни структурную съемку пород, ни тщательное обследование борта.

В. Поле карьера КОКШАУ

Поле карьера Кокшау расположено в центральной часта угленосной площади южной зоны угольного района Камфа. Угленосная толща карьерного поля - угленосная свита Хонгай - сложена мезозойскими отложениями верхнетриасового возраста и литологияески представлена конгломератами, гравелитами, грубозернистыми и мелкозернистыми песчаниками, алевролитами, аргиллитами и угольными пластами. Угленосная толща карьерного поля имеет мощность 300-350 м. В пей находятся следующие угольные пласты (снизу вверх): «Тонкий», «Мощный», «Верхний» и G(4).

В основании угленосной толщи залетает пласт «Тонкий», характеризующийся сложным строением, невыдержанной общей мощностью от 0,19 м до 7,26 м и низким качеством угля. Промышленного значения пласт не имеет. Почва пласта представлена аргиллитами, иногда алевролитами, а кровля - тонкослоистыми аргиллитами и алевролитами, далее конгломератами.

Стратиграфически выше пласта «Тонкий» залегает основной угольный пласт промышленного значения «Мощный», который отрабатывается карьером Кокшау в настоящее время Мощность междупластья изменяется от 80 м до 150 м; породы междупластья представлены аргиллитами, алевролитами, песчаниками и черно-серыми конгломератами. Пласт «Мощный» имеет сложное строение. Он разделен на 2 угольные пачки : верхнюю и нижнюю, расстояние между которыми изменяется от 5 до 10 м. Каждая пачка состоит из черных угольных слоев металлического блеска, чередующихся с породными прослоями, состоящими из аргиллитов, алевролитов и песчаников. Общая мощность пласта изменяется от 1,0 м до 119,4 м, а полезная мощность - от 2,8 м до 74,2 м. Почва пласта представлена в основном сероваточерными тонкослоистыми аргиллитами с фауной и флорой мощностью до 5 и Ниже залегают алевролиты и аргиллиты, песчаники и конгломераты. В кровле пласта залегают тонкие слои аргиллитов мощностью 3-4 м, выше - алевролиты, грубозернистые песчаники, иногда конгломераты и угольные пласты.

Пласт «Верхний», залегающий над пластом «Мощный» на расстоянии 30-40 м, расположен в северо-восточной части карьерного поля Кокшау. Пласт сложного строения, мощность изменяется от 0,55 м до 24,7 м.

Пласт 0(4) залегает в восточной части карьерного поля и имеет сложное строение. Почва шшста представлена серо-черными мягкими аргиллитами или алевролитами. Угольный пласт представлен мягкими черными углями металлического блеска. Мощность пласта колебляегся от 2Д2 м до 38,7 м. Все угли карьера Кокшау гумусовые с высокой степенью метаморфизма и относятся к полуаятрацитам.

Карьерное поле Кокшау имеет очень сложное структурно-тектоническое строение, характеризующееся наличием складок разного порядка и многочисленных разрывных нарушений. Развитие большого числа разрывных нарушений различной ориентировки привело к разделению карьерного поля на отдельные блоки, в пределах которых породы имеют различные элементы залегания и тектоническую нарушенность; кроме того, залегание пород может быть очень изменчиво и в пределах одного блока вследствие развития складок различного порядка.

Гидрогеологические условия поля Кокшау определяется наличием следующих водоносных горизонтов:

- надугольного, приуроченного к песчаникам и граве лигам, залегающим выше основного промышленного пласта «Мощный»;

- подугольного, приуроченного к песчаникам и гравелитам, залегающим ниже этого пласта;

- локально развитого подгоризонта блоковых поднятий, связанного с песчаниками и гравелитами, стратиграфически являющимися нижней частью пачки подугольных отложений.

Выделение надугольного и подугольного горизонтов определяется наличием слабопроницаемых алевролитов и аргиллитов, залегающих в кровле и почве пласта «Мощный». В силу этого подугольный водоносный горизонт в условиях как естественного, так и нарушенного (при производстве горных работ) режима характеризуется как напорный. Однако следует отметить, что в почве угольного пласта «Мощный» залегают алевролиты и аргиллиты сравнительно небольшой мощности, что стимулирует снижение напоров подугольного горизонта при развитии добычных горных работ. Надугольный горизонт в естественных условиях характеризуется слабонапорным режимом и при вскрытии его горными работами оказывается существенно сдренированным.

Угольный пласт (монолитный или расщепленный) представлен слабопроницаемыми разностями и не может практически рассматриваться как водоносный горизонт.

Поверхностные воды прозрачные, бесцветные, без вкуса, без запаха. Жесткость 0,122-1,515 мг-экв, по классификации О. А. Алехина воды очень мягкие. Общая минерализация 0,056-0,2485 г/л, рН 5-6. Воды сульфатно-натриевые, сульфатно-кальциевые или гидрокарбонатно-хлор-натриевые и гидрокарбонатно-хлор-кальциевые;

Подземные воды прозрачные, бесцветные, не обладающие запахом и вкусом. Минерализация 0,062-0,18 г/л. рН 5,2-7,9 - слабокислотные и слабощелочные. Химический состав гидрокарбонатно-хлор-калыдаево-магниевые или гидрокарбонатно-кальциевые.

На дне карьера воды обладают неприятным запахом и вкусом, желтым цветом, общая минерализация 0,35-0,86 г/л, рН 2,5-6,8. Воды агрессивные к металлу и бетону. Состав вод : сульфатно-кальциевый, сульфатно натриево- и кальциево или натриево-магниевый.

Наиболее распространенными процессами в карьере являются выветривание, оползни и пучение почвы.

Впервые заметные оползневые деформации были отмечены в 1962 г. на южном борту карьера, когда глубина разработки достигла 100 м (нижняя отметка +25 м) при общем угле наклона борта 14°-15°. Наблюдения, проведенные маркшейдерской службой комбината «Хонгайуголь» , в период с декабря 1964 г. по май 1965 г., показали, что максимальные скорости деформирования в сухой период достигали 0,435 мм/сут. Нижняя граница оползня маркшейдерскими наблюдениями не была подсечена, т.к дойна профильных линий была недостаточной. Визуально же прослеживалось опускание площадок по контактам пород на горизонтах +62,+50 и +35 м, где кош-акты аргиллитов подрезались горными работами. Причинами оползня явились подрезка контактов слоев пород уступами и остаточные напоры в борту (высачившше с дебитом источников в конце сухого периода 0,8 л/сек на отм. +<53 м), а также отсутствие стока воды на деформирующихся уступах, что приводило к разуплотнению и набуханию глинистых разновидностей пород.

Результаты наблюдения в 1974 г. по этим линиям показали, что средние скорости горизонтального смещения составляют 4-10 мм/сут, а скорости деформирования в верхней части 3,2 мм/сут, при этом в нижней части оползня фиксировался язык выпирания.

Горные работы к этому времени вскрыли подстилающие угольный пласт породы. Деформации сначала активизировались, а затем по мере отработки участка оползня стали затухать. По данным наблюдений 1982-1983 гг. максимальные скорости горизонтальных смещений составили в 1982 г. 2,08 мм/сутки (при максимальных относительных горизонтальных деформациях 0,005), в 1983 г. - 0,78 мм/сутки (при относительных горизонтальных деформациях 0,001). Скорости деформирований за этот же период уменьшились с 0,73 мм/сутки до 0,33 мм/сутки.

В настоящее время южный борт карьера Кокшау при существующих параметрах находится в стадии затухающих деформаций и его устойчивость не

вызывает опасений (а=15°-17°, 1т« 100 м).

Наиболее заметные оползневые деформации при современном положении горных работ наблюдаются на северо-восточном участке борта выше горизонта +50 м. Общий угол наклона борта на этом участке составляет

21° при высоте 95 м , а инженерно-геологические условия характеризуются неблагоприятным залеганием пород и большой обводненностью их при значительном процентном содержании глинистых разновидностей. Причиной деформаций в этих условиях является завышенный угол наклона рабочего борта.

Процесс пучения почвы происходил на ограниченной площади и носит локальный характер. В северной части центрального участка на отметках +55 -+60 м в августе 1992 г. происходил процесс пучения шириной 14-20 м, длиной 80-100 м, высотой 1.8-5.0 м, площадью 1500-1700 м2.

С. Поле карьера ДЕОНАЙ

Карьером Деонай отрабатываются угольные пласты «Мощный» и О. Угленосная толща сложена мезозойскими отложениями верхнетриасового возраста и литологически представлена конгломератами, гравелитами, грубо- и мелкозернистыми песчаниками, алевролитами, аргиллитами и угольными пластами.

Широкое развитие разрывных тектонических нарушений ведет к разделению карьерного поля на отдельные тектонические блоки, в которых породы имеют различные элементы залегания.

В южной части карьерного поля угленосные отложения, содержащие пласт О, имеют выдержанное моноклинальное залегание слоев западного и северо-западного простирания с падением на север и северо-восток под углами 15°-37°; при этом отмечается увеличение углов падения слоев в южном борту от 15°-25° до 35°-37°

В центральной части карьерного поля залегает пласт «Мощный» , имсюшдй северо-восточное простирание и юго-восточное падение под углами более 10°.

Угленосные отложения в северной части карьерного поля характеризуются общим западным и юго-западным простиранием с падением слоев на север и северо-запад. На отдельных участках выявлены небольшие антиклинальные и синклинальные складки. Между двумя нарушениями залегает гсгаст «Мощный», имеющий падение под крутыми углами также на север и северо-запад. Породы вскрыши представлены чередованием гравелитов, песчаников, алевролитов.

Геологическое строение южного борта карьера Деонай характеризуется моноклинальным залеганием слоев с направле1шем падения в сторону откоса борта. Подугольный водоносный горизонт мощностью 30-80 м представлен конгломератом, гравелитом и песчаником. Между этим водоносным горизонтом и угольным пластом залегают слабоводопроницаемые слои, состоящие из аргиллитов и алевролитов мощностью 10 м.

Наблюдаемые на северном участке значительные деформации подтверждают несоответствие фактического строения борта прогнозному, т.к в противном случае деформации обрушения не должны были иметь место.

Причинами деформации следует считать завышенный угол его наклона (24°-27°).

III глава. Инженсрно-геологическое районирование угольного месторождения КуаигНииь по условиям устоичкпосш бортов карьеров

3.1. Основные этапы оценки устойчиессти аткосм

Для прогноза параметров бортов карьеров сугцествешюе значение приобретают три аспекта: построение расчетной модели объекта, определение расчетных показателей сопротивления сдвигу пород в зоне наиболее вероятной поверхности скольжения и выбор метода расчета.

а) Построение инженерно-геологической (расчетной) модели.

Расчетная модель строится на основе геологического разреза и

гидрогеологических условий всей толщи пород борта и его основания; условия залегания отдельных слоев, наличие слабых слоев, контактов, выдержанных в пространстве трещин определяют положение поверхности скольжения, механизм, динамику, морфологию и масштабы оползней.

Надежное и достоверное построение инженерно-геологической модели определяют точность определения расчетных показателей сопротивления сдвигу и привязка их к данной модели и методу расчета устойчивости откосов карьера.

б) Определение показателей прочности пород.

Для правильного выбора расчетных показателей при уже известной морфологии оползневого тела, необходимо определите их в кошгчесгве достаточном для статистической обработки количества с учетом физического и напряженного состояния пород в зоне поверхности скольжения.

Устойчивость бортов в инженерно-геологических условиях карьеров Хату, Кокшау и Деонай определяется в основном сопротивлением сдвигу по наиболее слабым контактам пород и гидрогеологической обстановкой в бортах этих карьеров. Меньшее значение для обеспечения устойчивости бортов в этих условиях имеет прочность пород в массиве. Наиболее слабым контактом пород на трех карьерных полях, как и следовало ожидать, являются контакты угля и аргиллитов. Поверхность этих контактов в обнажениях чаще всего ровная со следами или зеркалами скольжения на значительной площади.

На основе натурных испытаний и обратных расчетов наиболее слабые контакты пород на карьерном поле Хату характеризуются С'=0,026 MI 1а и ф' =15°, а на карьерном поле Кокшау - С-0,017 МПа и ф'=14°, Деонай - С'=0,021 МПа и ф'=17°. Для участков, где наиболее напряженная поверхность скольжения пересекает напластование пород, необходимо иметь характеристики прочности их в массиве. Анализируя все имеющиеся сведения о прочности пород на карьерных полях Хату, Кокшау и Деонай, а также учитывая результаты структурной съемки пород, проведенной па откосах карьеров, можно получить средние значения показателей прочности пород (песчаника, алевролита, аргиллита, гравелита) в массиве с учетом коэффициента

структурного ослабления для карьера Хату См=0.53 МПа и ф=32°, дня карьера Кокшау См=0.51 МПа и ер=28°, для карьера Деонай См=0.16 МПа и (р=31°.

в) Выбор метода расчета устойчивости откосов.

Метод расчета определяется применительно к построенной модели с учетом рекомендации специальных инструкций и методических указаний.

Для угольного месторождения Куанг Ншгь, разрабатываемого карьерами Хату, Кокшау и Деонай в зависимости от условий залегания горных пород применимы два метода расчета устойчивости бортов - метод алгебраического сложения сил по круглоцилиндрической или монотонной криволинейной поверхности и метод многоугольника сил по сложным ломанным поверхностям скольжения. При этом часто эти методы используются в комбинации.

Учитывая, что для карьерных полей Хату и Кокшау характерна обводненность пород в бортах и наличие высоких шпоров, при расчетах устойчивости бортов необходимо учитывать действие гидростатического взвешивания и гидродинамического давления.

3.2. Типологическое инженерно-геологическое районирование месторождения Куанг Нинь

Схема районирования Куангниньского угольного месторождения составлена на основе учета установленных закономерностей пространственной изменчивости инженерно-геологических условий. На основе морфологии оползней (Г. Л. Фисенко, 1965 г.) и природы оползневых деформаций на бортах карьеров (И. П. Иванов, 1987 г.) было рекомендовано типологическое районирование по характеру расчетной модели, которая является обобщенным показателем условий устойчивости откосов. Сама же модель строится на базе детального (крупномасштабного) изучения геологического разреза со всеми его структурными особенностями и иногда с предварительными расчетами.

Анализ сложных геологических условий месторождения показал, что все их разнообразие можно отразить в трех типах моделей, по которым можно выделить на территории трех карьерных полей 14 участков.

I тип. Однородная (квазиоднородная) среда, в которой наиболее напряженная поверхность скольжения является круглоцилиндрической и может быть построена по методу Г. Л Фисенко. В этих условиях могут возникнуть асеквентные и инсекветные оползни (рис.1. а, б, в).

II тип. Неоднородная слоистая среда моноклинального или мульдообразного залегания с падением слоев в сторону откоса; поверхность скольжения проходит по слабому контакту и является унаследованной. В этой среде возникают консеквентные оползни. Наиболее опасная поверхность скольжения (плоскость или монотонная поверхность) уточняется расчетом (рис.1, г, д).

Ш тин. Неоднородная слоистая и трещиноватая среда, в которой поверхность скольжения имеет сложную морфологию и состоит из двух-трех и

более разных по характеру пересекающихся поверхностей. В такой среде возникают смешанные копсеквентно-инсеквентные оползни (рис. 1. е-и). 3.3. Выделение участков

Результата районировав« месторождения доя наглядности приведены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты районировшшя карьерных полей угольного месторождения

Куанг Нинь (северный Вьетнам)

Основные районы угольного месторождения Куанг Нинь. Типы бортов карьеров по характеру инженерно-геологической модели. Характерные участки карьерных полей.

А. Карьерное поле «Хату» Н тип - Неоднородная слоистая среда, в которой развиваются консеквентные околзни. АП1 Юго-западный участок

Ш тип - Неоднородная слоистая и трещиноватая среда, где возникают оползни по сложной повепхности скольжения. АП11 Восточный участок А1П2 Западный участок АШЗ Север1п>1Й участок

В. Карьерное поле «Кокшау» I тал - Однородная и квазиоднородная среда, в которой возникают асеквентные и инсеквентные оползни. ВИ Восточный участок BI2 Северо-западный участок

II тал - Неоднородная слоистая среда, в которой развиваются консеквентные оползни. ВШ Северо-восточный участок ВП2 Юго-восточный участок ВПЗ Южный участок ВП4 Северный участок

С. Карьерное поле «Деонай» I тип - Однородная и квазиоднородиая среда, в которой возникают асеквентные и инсеквенгаые оползни. СН Северный участок CI2 Северо-западный участок CD Северо-восточный участок

III Tim - Неоднородная слоистая и трещиноватая среда, где возникают оползни по сложной поверхности скольжения. СПИ Южный участок

IV глава Обоснование мероприятий по обеспечению устойчивости бортов карьеров и охране окружающей среды

4.1, Анализ роботы действующих мероприятий

Мероприятия по обеспечению устойчивости откосов уступов и бортов карьеров Куангаиньского угольного месторождения сводятся в настоящее время к дренажу карьерных шлей, к заоткосхе уступов с учетом залегания и характера трещшговатости пород, и к искусственному укреплению наиболее опасных участков.

1) Дренирование карьерных полей.

Отрицательное влияние подземных вод при ведении сокрытых горных работ детально описано в работах Г. Л. Фисенко, В. А. Миронешсо, Ю. А. Норватова, Н. И. Плотникова и др. Оно проявляется в следующих формах:

- затопление подземными и атмосферными водами добычных и в скрытных уступов, вызывающее осложнешы в работе горнотранспорного оборудования и приводящее к увеличегшю влажности угля и части вскрышных пород;

- развитие фильтрационных деформаций на локальных участках выхода подземных вод на уступах и бермах карьеров;

- снижение устойчивости отдельных уступов карьеров и бортов в целом за счет гидростатического взвешивания водосодержащих пород и гидродинамического давления;

- снижение общей устойчивости бортов и отвалов за счет уменьшения прочностных характеристик слабопроницаемых пород при изменении в них напряженно-деформированного состояния (часто это происходит в «водоупорах», экранизирующих напорные водоносные горизонты, не вскрытые карьерами).

В рассматриваемых геологических условиях слабая обводненность карьерных полей Хату, Кокшау и Деонай за счет подземных вод не создает благоприятных условий для" затопления и фильтрационных деформаций (вследствие незначителкното, водопритока в карьеры, несоизмеримого с объемом атмосферных осадков, выпадающих по площадям карьерных полей), а также потому, что угленосные отложения представлены полускальными породами, практически не склонными к набуханию и размоканию. Частичное затопление угольных карьеров Вьетнама наблюдается в период ливневых дождей и носит кратковременный характер. Оно влияет, в основном, на производительность труда предприятия.

Третий и чегаершй факторы проявляются в рассматриваемых условиях в полной мере и существенно влияют на общую устойчивость бортов карьеров. В частности, для карьерного поля Хату эти факторы влияют за счет сохранения напоров подугольного водоносного горизонта и отчасти горизонта, приуроченного к междуплаегью. Развитие деформаций пород в бортах определяется не только физико-механическими свойствами и структурными

особенностями их залегания, но и наличием высоких напоров в подугольном горизонте.

Для обеспечения устойчивости бортов карьеров в этих условиях требуется снижение напоров подугольного водоносного горизстпа но мере углубки карьера. По рекомендациям ВНИМИ наиболее эффективным техническим средством, обеспечивающим относительное увеличение углов наклона бортов карьеров, являются разгрузочные горизонтальные и вертикальные самоиздиваюгцие скважины. Другие средства глубинного дренажа в рассматриваемых условиях не могут считаться приемлемыми. Низкая проводимость подугольного горизота целиком исключает применение дренажных скважин, оборудованных насосами. Высокая стоимость подземных дренажных систем также исключает их применение для снижения напоров этого горизонта. Эффективному применению разгрузочных скважин в рассматриваемых условиях способствует характер водоносных пород : трещиноватые песчаники и гравелшы, не склонные к деформациям в стенках скважин, достаточная для дренирования проницаемость этих пород и низкие значения их емкостных характеристик. Для обоснования оптимальных параметров системы разгрузочных скважин необходимы расчетные фильтрационные параметры : проводимость и пьезопроводность подугольного водоносного горизонта.

2) Заоткоска уступов.

Придание откосам уступов углов, соответствующих свойствам пород, является одним из первых мероприятий, способствующих предотващешпо развитая деформаций на их поверхности. Чтобы придать уступам в их предельном (нерабочем) положении углы откосов, необходимо производить их искусственную заоткоску. Многочисленные инструментальные съемки откосов уступов, сложенных крепкими и слабыми породами, показывают, что без специальной заоткоски даже в наиболее крепких слаботрещиноватых породах углы откосов уступов часто не превышают 45°.

При наличии в бортах поверхностей ослабления с направлением падения в сторону выработанного пространства под углами более 20°-25° в условиях карьерных полей Хату, Кокшау и Деонай заоткоску уступов следует производить по этим поверхностям. Несоблюдение этого условия приводит к подрезке ослабленных контактов и обрушению по ним уступов.

Определение предельной высоты уступа при заоткоске его по

наслоению (а=р) производится методом многоугольника сил графически или в аналитическом виде. Потенциальная поверхность скольжения в призме упора представляет собой плоскость и составляет угол, равный (45°-ср/2) с поверхностью откоса, а потенциальная поверхность скольжения второго семейства, являющаяся границей между призмой упора и призмой активного давления, - (90°-ф) к поверхности первого семейства.

3) Искусственное укрепление бортов карьеров.

Изучение способов укрепления горных пород следует проводить 1га основе их классификации, позволяющей систематизировать данную область знаний и выявить внутренние закономерные связи между классифицируемыми подразделениями. На основе классификации Г. Л Фисенко, М. А. Ревазова, Э. Л. Галустьяна было предложено укрепление бортов Куангниньского угольного месторождения.

а) Железобетонные сваи и пшоны.

В рассматриваемых условиях Куангниньского угольною месторождения, борта карьерных полей которого в основном сложены трещиноватыми и слоистыми породами и где угол падения поверхностей ослабления в выработанное пространство равен 25°-50°, целесообразно применять укрепление откосов железобетонными сваями и шпонами.

Железобетонные сваи и шпоны рекомендуются применять на всех трех карьерах. На карьерном поле Хату: восточный, западный, юго-западный участки борта; на карьерном поле Кокшау: северо-восточный, юго-восточный участки борта; на карьерном поле Деонай: южный, северный участки борта.

б) Покрытия поверхности откосов предохранителями от выветривания

пород.

в) Комбинированные способы укрепления откосов.

В сложных инженерно-геологических условиях укрепление уступов одним способом зачастую не приводит к желаемым результатам. Поэтому на практике обычно применяются комбинации различных способов укрепления: железобетонные сваи со штангами или троссовьши тяжами, механические способы с цементацией трещиноватых пород или с изоляцией поверхности откоса.

В сложных условиях Куангниньского угольного месторождения рекомендуется комбинированное искусственное укрепление только на локальных участках, где требуется специальное инженерно-геологическое изучение.

г) Уншрение и сооружение искусственных берм

Одним из основных мероприятий, обеспечивающих безопасную работу на нижних горизонтах глубоких карьеров, является очистка берм от осыпей с целью предотвращения возникновения сплошных откосов большой высоты.

При разработке месторождений, сложенных наклонными или крутопадающими слоями пород, уступы борта лежащего бока заоткапшваюгея по слоистости. При падении слоев пород под углами 20°-35° общий угол наклона борта выполаживается до 15°.

Выполаживание борта за счет берм приводит к значительному увеличению объема вскрыши. Практика открытых горных работ показывает, что при падении слоев под углами 20°-40° для устройства берм можно не

разность борг положе слоистости, а сооружать искусственные бермы безопасности или укрегешь их.

Тахше бермы, при сравнительно небольшой стоимости, поззоляют уменьшить объем вскрыши и создан, безопасные условия работы на нижних горизонтах карьеров под высокими откосами

4.2. Рекомендации по повышению устойчивости бортов карьера?

4.2.1. Карьерное поле Хату

- для обеспечен!« устойчивости борта на юго-западном участке

необходимо его выполаживание до 27°. (проектный угол наклона борта: 31

- с целью повышения устойчивости борта восточного участка карьера наиболее целесообразно применение мероприятии, снижающих величину напоров водоносного горизонта, приуроченного к почве пласта «Почва». Для этого при отработке пласта «16м» следует предусмотреть бурение разгрузочных самоизливающих скважин с рабочих площадок уступов через каждые 50 м углубки горных работ. Учитывая фильтрационные параметры этого горизонта, разгрузочные скважины должны располагаться на расстоянии не более 100 м друг от друта. Глубина скважин в зависимости от глубины залегшшя подугольного водоносного горизонта может составлять 100-150 м;

- для обеспечения устойчивости борта западного участка карьера с коэффициентом запаса п=1.2 при отработке пласта «Почва» до нарушения О (отметка +40 м) необходимо снизить напоры подугольного водоносного горизонта до отм. +90 м;

4.2.2. Карьерное поле Кокшау.

- учитывая, что осушение северо-восточного участка карьера практически осуществить нельзя, следовательно, увеличить устойчивость борта на этом участке можно лишь за счет его выполаживаикя. Таким образом, дальнейшие работы на этом участке следует вести с опережением их на трех верхних горизонтах (выше отметки +110 м).

Анализ гидрогеологических условий северного и северо-восточного бортов карьера Кокшау свидетельствует о низкой эффективности дренажных мероприятий на этих участках, т. к. дренаж безнапорного водоносного горизонта при инфильтрационном характере питания подземных вод и низкой проницаемости обводненных пород практически возможен лишь с применением громоздкой и дорогостоящей подземной системы. В рассматриваемых инженерно-геологических условиях плоское выполаживание борта является весьма нецелесообразным, т. к. даже небольшое уменьшение призмы упора влечет за собой необходимость значительного уменьшения призмы активного давления. Поэтому в данном случае борту следует придавать выпуклый профиль с максимально возможными крутыми углами в его нижней части. Это позволит при вынужденном выполаживании борта свести дополнительный объем вскрыши до минимума и выполнить его на верхней части борта;

- для обеспечения устойчивости юго-восточного участка борта необходимо проведение мероприятий по снижению напоров и вылолаживанию борта (до 27°).

4.2.3. Карьерное поле Деонай.

- для северного участка карьера наиболее рациональным мероприятием, повышающим его устойчивость, является его выполаживание.

V глава. Локальный инженерно-геологический мониторинг

5.1. Обоснование необходимости организации локального инженерно-геологического мониторинга (ЛИГМ) на Куантилъском месторождении

Как уже отмечалось, тенденцией в развитии открытого способа разработки Куангниньского месторождения является непрерывный рост предельной глубины карьеров, который обычно влечет за собой увеличение срока их службы, ухудшение горно-геологических условий и осложнение условий устойчивости бортов карьеров. Эта тенденция определяет повышенные требования к точности и надежности оценок состояния массива горных пород, в том числе к определению углов наклона устойчивых уступов и бортов карьеров и к обоснованию мер по предупреждению оползневых деформаций. Для этого необходимы непрерывные наблюдения и исследования на всех стадиях освоения месторождения и рекультивации нарушенных территории.

Исходя из практики строительства и эксплуатации различных сооружений и имея в виду задачи рационального использования недр и охраны геологической среда, можно считать, что угольное месторождение Куанг Ншш является наиболее удобным объектом для постановки ЛИГМ как подсистемы общеотраслевых, региональных и других рангов мониторингов горногеологической направленности. На месторождении Куанг Нинь уже имеется опыт по наблюдениям (главным образом маркшейдерским и гидрогеологическим) за изменениями природной среды под влиянием горных работ. Поэтому здесь можно ставить вопрос о целенаправленной системе контроля и управления оползневыми процессами, возникающими в результате разработай месторождения и о восстановлении нарушенных территорий горным производством.

При этом можно рассмотреть возможности ЛИГМ в пределах карьерного поля, который мог бы осуществляться геолого-маркшейдерской службой угольного предприятия как часть мониторинга в горнодобывающем районе. ЛИГМ обеспечит более высокую точность и надежность прогноза условий ведения горных работ и прогноза устойчивости бортов карьеров, а также даст возможность выявить и оценил, основные закономерности оползневых процессов на территории месторождения при его освоении. Результаты ЛИГМ позволяют строить детерминированные и вероятносшо-статистаческие модели, которые можно использовать при решении важных для производства и охраны природы теоретических и практических задач.

5.2. Виды работ ЛИГМ

Основные виды работ предполагаемого локального инженерно-геологического мониторинга следующие:

- описание фонового состояния изучаемой природной среды, т.е описание инженерно-геологических условий территории месторождения;

- наблюдения за изменениями основных элементов среды под влиянием техногенного воздействия на карьерах и оценка их влияния на устойчивость бортов и окружающую территорию;

- дополнительные инженерно-геологические исследования с целью уточнения выполненных ранее оценок и прогнозов;

- обработка и анализ полученных данных, выявление основных закономерностей возшшювения и развития геологических процессов и явлений в результате техногенных воздействий;

- прогнозирование характера и масштабов изменения окружающей среды под влиянием горных работ,

- обоснование мероприятий по управлению устойчивостью бортов;

разработка программы геологического обеспечения восстановительных работ (рекультивации) на нарушенных территориях.

5. 3. Обоснование программы евсстанотения (рекультивации) нарушенных территорий

Решение проблемы рекультивации нарушешплх земель угольного месторождения Куанг Нинь требует объединение усилий специалистов различного профиля и участия в этом деле предприятий и организаций различных отраслей народного хозяйства - угольной промышленности, строительства, сельского и лесного хозяйства - па различных стадиях работ. При этом следует различать горнотехническую, биологическую и строительную рекультивацию.

Интенсивное развитие открытых горных работ сопровождается ростом объемов вскрышных пород. Глубина карьеров достигает 250-300 м. После окончания разработки карьеров остается выработанное пространство. Площадь отработанных карьеров составляет от нескольких десятков до нескольких сотен гектаров. Это свободное пространство может использоваться для размещения вскрышных пород соседних карьеров Деонай, Каошон и др.

После того, как на отвалах будут прекращены работы по отсыпке пород, они могут быть включены в лесопарковый защитный пояс. Рельеф отвалов, почва, растительность и климат представляют собой взаимосвязанные комплексы, так называемые географические ландшафты, которые формируются природой тысячелетиям!.

Основными технологическими процессами горнотехнической рекультивации являются снятие и складирование почвенного слоя, транспортировка его к месту рекультивации, планировка рекультивируемых площадей, отсыпка и укладка на них почвенного слоя.

Вскрышные породы месторождения по агрохимическим свойствам относятся к бесплодным, поэтому для лесной рекультивации требуется химическая мелиорация (например : известкование, гипсование, вымывание, засыпки и др.) или создание почвенного слоя. В горной практике наибольшее применешге получил способ почвенного гумусирования, т. е. сплошного нанесения слоя почвы на рекультивируемые земли

При использовании карьеров для устройства водоемов необходимы мероприятия по поддержанию в них расчетного уровня воды и приданию берегам - боргам карьера нужного очертания и уклона. Водохранилища могут служить источниками водоснабжения, бассейнами для охлаждения воды, водоемами для разведения водоплавающей ггшцы и рыбы, зоной отдыха и спорта. При использовании водоемов необходимо руководствоваться санитарными нормами с обеспечением безопасности работ, учитывать качество воды и требования в специальных проектах.

Программа инженерно-геологических изысканий на территориях восстановления

- изучение выветривания и переработки горных пород борта под влиянием волнового воздействия;

- изучение разуплотнения горных пород;

- учет климатических условий.

Заключение

В заключении работы обобщены выводы, составляющие ее практическую и научную ценность.

1. В результате инженерно-геологического анализа по материалам геологической разведки месторождения и специальных исследований в период строительства крупных карьеров установлено, что этому месторождению свойственны 3 типа инженерно-геологических условий развития оползней в бортах карьерой угольного месторождения Куанг Линь:

- I тип. Однородная (квазиоднородная) среда, в которой могут возникнуть асеквентные и инсеквентные оползни.

- II тип. Неоднородная слоистая среда, в которой возникают консеквентные оползни.

- Ill тип. Неоднородная слоистая и трещиноватая среда, в которой возникают смешанные консеквентно-инсеквентные оползни.

2. Рассмотрение инженерно-геологических условий развития оползней на 14 участках месторождения показывает, что на каждом карьерном поле отмечается наличие двух типов условий и от 4 до б участков.

3. Основные закономерности развития оползней на участках, относящихся к I, II, и III типу, характеризуются:

- Однородностью (квазиоднородностью) среды, в которой могут возникнуть асеквентные и инсеквентные оползни.

Неоднородностью слоистой среды, в которой возникают консеквентные оползни.

- Неоднородностью слоистой и трещиноватой среды, в которой возникают смешанные консеквентно-инсеквентные оползни.

4. Прогноз устойчивости бортов карьеров должен базироваться на реалъносуществующих иимсенерно-гсаюгических условиях дня установленных типов месторождения:

- Для участков I типа основными являются свойства горных пород в люссиве с учетом их трещиноватосгпи.

-Для участков II типа -условия залегания слоев пород и их прочность по плоскостям ослабления.

- Для участков 111 типа главной особенностью является точность установления характера и положения отдельных элементов сложной поверхности скольжения с последующим изучением свойств пород в зоне этой поверхности.

5. Предполагаемое функционирование локального инженерно-геологического мониторинга позволит падать по ходу эксплуатации месторождения необходимой информации для уточнения параметров бортов на особо сложных участках и рекомендовать эффективные мероприятия по обеспечению устойчивости бортов карьеров и охране геологической среды.

6. В настоящее время уже необходимо вести целенаправленные исследования для разработки проекта восстановления (рекультивации) разрушенных и нарушенных горными работами территорий.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Оползневые явления на угольных карьерах Вьетнама// Тез. докл. научной конференции студентов и молодых ученых СПбГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова «Полезные ископаемые России и их освоение». Санкт-Петербург, 1997.

2. Инженерно-геологическое районирование угольного месторождения Куанг Нинь (Вьетнам)// Сб. трудов молодых ученых СПбГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова. Санкт-Петербург, 1997.