4. Изучение деформаций горных пород над выработанным пространством

При сплошной выемке полезного ископаемого без последующей закладки вышележащие горные породы смещаются в сторону выра­ботанного пространства (рис. 8.5). Ближайшие к нему слои (зона а) обрушаются в беспорядке, выше — толща прогибается плавно и со­храняет слоистое строение, но в нижней ее части образуются трещи­ны как вертикальные (секущие), так и расслоения, идущие вдоль напластования (зона б на рис. 8.5). Проницаемость пород здесь резко увеличивается по сравнению с естественной, что требует всесторон­него учета при выемке полезного ископаемого под реками и водоема­ми, способными обеспечить катастрофические водопритоки в шахту через вертикальные техногенные трещины. Выше располагается зо­на (в) пород, практически не изменяющих своей вертикальной про­ницаемости.

Рис. 8.5. Схематический разрез подработанной толщи горных по­род

Для угольных месторождений, например, где характерно частое чередование водоносных и водоупорных слоев, в подработанной тол­ще можно выделить две основные зоны: верхнюю, где образуются лишь трещины расслоения и гидравлическая связь с выработанным пространством практически отсутствует , и нижнюю, где образуются также водопроводящие трещины, пересекающие подоупоры и обес­печивающие прямую связь водоносных слоев с горными выработка­ми. Понятно, что определение в натуре верхней границы зоны водо­проводящих трещин (ЗВТ) имеет большое практическое значение - прежде всего для установления безопасной глубины ведения горных работ под рекой или водоемом. Опыт показывает, что с наибольшим эффектом здесь могут использоваться специальные гидрогеологиче­ские исследования; остановимся на некоторых из них [9 ].

S Метод наблюдений за напорами основан на том, что в пре- ВТ водоносные слои, дренируясь в выработанное пространст­во, снижают свои напоры, в то время как выше ЗВТ напоры остаются практически неизменными. Таким образом, имея ряд пьезометров, оборудованных на различные слои, можно определить верхнюю гра­ницу ЗВТ. Метод, однако, пригоден лишь при достаточно частом переслаивании водоносных и водоупорных пород, важно также, что он требует большого объема буровых работ.

[~2] Метод сравнения удельных водопоглощений¹ основан на сопоставлении данных опробования (нагнетаниями) отдельных изо­лированных интервалов скважины до и после выемки полезного ис­копаемого. За верхнюю границу ЗВТ принимается тот интервал, где в обоих случаях получены близкие результаты. В отличие от пред-; идущего метода данный подход может быть использован и в «сухих» слоистых толщах. Однако у этого метода есть серьезный недостаток: разница в значениях удельного водопоглощения может вызываться не только вертикальными трещинами, но и трещинами расслоения; поэтому установленная высота ЗВТ может оказаться резко завышен­ной.

ГЗ] Метод расходометрического каротажа выявляет зоны при­тока и оттока воды в скважинах и позволяет зафиксировать даже очень тонкие трещины, сообщающиеся с выработанным пространст­вом и встреченные скважиной непосредственно или через трещины расслоения. Характерная расходограмма для скважины, пересекаю­щей верхнюю границу ЗВТ, показана на рис. 8.6 [9 ] в виде графика изменения расхода в стволе скважины Q по глубине z.

|~4] Метод наблюдений за норовым давлением в породах слабопроницаемых слоев базиру­ется в общем на том же принципе, что и первый метод. Однако на­блюдения ведутся не по открытым пьезометрам, которые оказыва­ются здесь излишне инерционны­ми, а по датчикам порового давле­ния (см. раздел 5.4), устанавлива- ; емым в отдельные изолированные интервалы одной и той же скважи­ны вдоль мощности слабопрони-

J5* цаемого пласта. Этот метод наибо­лее эффективен для оценки за­щитных свойств мощных водб- Рис. 8.6. Характерный график упорных пластов, тем более что он расходометрического карота- позволяет зафиксировать и вос- жа, скважины в подработанном становление этих свойств в ре-

массиве. зультате повторного уплотнения

Участки: 1 - «сухой»; 2 - притока воды; „„г. „

3 - шпрошщЛыЬ 4 - оттот воды: з глинистых пород после деформа-

- зона водопроводящих трещин ЦИИ.

В целом рассмотренная зада­ча может служить хорошей иллюстрацией эффективного использо­вания подземных вод как ицдикатора деформационных процессов.