Деформации породных отвалов угольных шахт

При разработке угольных месторождений подземным способом возникает необходимость попутного извлечения и перемещения углевмещающих пород, что требует создания специальной службы породного хозяйства. В практике горных работ сложилось три основных направления организации породного хозяйства:

а) выдача породы на поверхность с последующей укладкой (отвалообразование);

б) выдача породы на поверхность для переработки (например, получение закладочных или строительных материалов);

в) размещение породы в выработанном пространстве. Наибольшее распространение получило первое направление,

что можно объяснить относительной простотой технологических схем и меньшими по сравнению с двумя другими капитальными затратами.

Формирование породных отвалов угольных шахт производится путем отсыпки отвальных масс с использованием различных средств транспортировки (автомобильный, железнодорожный транспорт, канатная откатка в скипах и вагонетках и др.). В ряде случаев при наличии водных ресурсов, благоприятного рельефа местности и значительного объема извлекаемых пород применяют методы" гидромеханизации.

Typical forms of quarry dumps: (h) gully, (j) debris cone, (k) plateau, (l) slope (Dávid and Karancsi

1999)

Складируемая в отвалы масса разнородна по своему составу, она включает: различной крупности куски угля, углистых сланцев, аргиллита, полупродукта (сростков пустой породы с углем), пирита, пустой породы, а также лесоматериалы (обломки крепи шпалы и др.) и различные металлические предметы (куски труб рельсов). Наличие горючего материала обычно приводит к самовозгоранию отвалов, что резко ухудшает условия их эксплуатации, отравляя воздух пожарными газами, и способствует возникновению деформаций. В таблице (см ниже) приведена классификация породных отвалов по тепловому состоянию.

Деформации породных отвалов угольных шахт, возникающие в процессе эксплуатации, составляют особую группу горно-геологических явлений.

Классификация породных отвалов по тепловому состоянию

Группа	Показатель
Негорящие	Отсутствуют признаки горения поверхностного слоя (дым, пар, пожарные газы, открытый огонь, участки раскаленной породы)
Горящие	На поверхности отвалов имеются видимые очаги горения или температура пород на глубине 0,5—3 м от поверхности составляет 150° С и выше
Интенсивно горящие	От горения отвалов загазованность воздуха на расстоянии 300 м превышает предельно допустимые нормы (концентрация окиси углерода 6 мл на 1 м3, сернистого газа 0,5 мг на 1 м3 атмосферного воздуха)

Основными видами деформаций следует считать различного типа оползни, обрушения, осыпи, уплотнения пород отвала и их основания под действием гравитационных сил, некоторые формы проявления сдвижения пород в результате подработки территории отвальных площадей подземными горными выработками.

Факторы, определяющие возникновение этих деформаций, носящих порой катастрофический характер, можно разделить на две группы: природные (геологическая и гидрогеологическая обстановка, действие силы тяжести, воды, ветра, солнечной энергии) и искусственные, вызванные деятельностью человека (характер отвалообразования, вид транспортировки отвальных масс, план ведения горных работ на шахте и отвале, порядок разработки отвала, схемы рекультивации). Следует, однако, иметь в виду, что деформации породных отвалов являются, как правило, результатом совместного действия выделенных факторов.

Crested waste tips in the Ádám Valley, seen from the main slump (Süt˝o 2000)

Характерными горно-геологическими явлениями на отвалах угольных шахт следует считать термические оползни — обрушения и выбросы породы. Основная причина этих процессов — горение

Blair Athol Coal Mine at Clermont, New South Wales, Australia. About 14 Jan. 2004

Укрепление основания туннеля

Различные формы воронок, пещер и шахт, встречающиеся при сооружении подземных выработок

Развитие воронки в результате растворения соли, вызванного бурением скважины.

Разрез, построенный по результатам двумерной межскважинной томографии (электроразведка)