109. Общая характеристика факторов, обусловливающих поведение масси­ва горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых

Поведение массива горных пород при добыче ПИ открытым способом и в частности его устойчивость обусловлена совместным действием большого числа факторов, которые можно объединить в две группы:

Природная группа. Включает такие факторы инженерно-геологического, гидрогеологического и климатического происхождения как строение и свойства массива ГП, его напряжённое состояние, водоносность, температура, атмосферные осадки.

Техногенная группа. Объединяет следующие факторы, определяемые геомеханическими параметрами карьера, системой разработки и структурой горного оборудования: углы наклона и высота уступов (бортов) карьера и отвалов, глубина и форма карьера в плане, направление и скорость подвигания фронта горных работ, разрушение ГП при выемке части массива, воздействие БВР, нагрузки при работе горнотранспортного оборудования и наличие подземных горных выработок.

Каждый из перечисленных факторов в разной степени определяют условия устойчивости массива в зависимости от природы внутренних связей слагаемых ГП. По этому признаку выделяют три основных инженерно-геологических типа ГП в геомеханике:

1. С жёсткими связями (скальные и полускальные).

Объединяют магматические, метаморфические и осадочные ГП с жёсткими кристаллизационными связями между отдельными частицами. Они обладают высокой прочностью, которая мало изменяется под влиянием воды. Для них определяющее значение с позиции устойчивости имеет наличие ослабленных поверхностей, трещиноватость и нарушенность.

2. Мягкие связные.

Включают тонкодисперсные осадочные образования, содержащие не менее 5% глинистых частиц. По составу они разделяются на: глины, суглинки, супеси. Для этих пород свойственна зависимость прочности от наличия воды, которая определяет водно-коллоидный характер связей между частицами.

В сухом состоянии они имеет относительно высокую прочность, а с ростом влажности их прочность уменьшается. Многие ГП набухают, а при высушивании дают усадку до 25÷35% объёма.

3. Несвязные (раздельнозернистые, сыпучие).

Объединяют обломочные осадочные ГП. Отдельные зёрна и агрегаты, связаны между собой преимущественно силами трения. Они имеют значительную прочность при преобладании крупных пор, что обуславливает большую водопроницаемость и водоотдачу. Устойчивость этих ГП в массивах характеризуется углом внутреннего трения. Эти ГП подвергаются различного рода фильтрационным деформациям, а также способны проявлять плывунные свойства.

Месторождения могут объединять ГП разных инженерно-геологических типов, которые во время разработки могут оказываться в пределах одного массива. В этом случае условия устойчивости отдельных уступов и набор факторов, определяющих устойчивость массива в целом, будут различными. Поэтому с позиции геомеханики целесообразно выделять в пределах массива инженерно-геологические комплексы ГП.

Так Г.Л. Фисенко рассматривает три группы комплексов ГП:

• крепкие скальные (прочность в образце σ_сж > 80 МПа)

• изменённые скальные и полускальные (σ_сж =8÷80 МПа)

• слабые (σ_сж менее 8 МПа)

В пределах каждой группы по условиям сложности залегания ГП выделяют три подгруппы:

простые условия сложности – характеризуются горизонтальным и пологим залеганием ГП, их малой изменчивостью и тектонической нарушенностью

условия средней сложности – характерно наклонное и крутое залегание со сложным характером тектонических нарушений и трещин

сложные условия – характеризуются развитием интенсивной складчатости, трещиноватости и тектонической нарушенности, а также сильной изменчивостью свойств.