Инженерно-геологических условия месторождений полезных ископаемых.

Изучение геологических особенностей месторождений полезных ископаемых с целью оценки и прогноза условий их разработки раз­ными специалистами геологического и горного профиля привело к тому, что для общей характеристики этих условии стили приме­нять разный набор природных компонентов под названием геолого-технических, инженерно-геологический, горнотеологических условии. В 1956 г. П. Н. Панюков отождествил инженерно-гео­логические и горно-геологические условия, написав что инже­нерно-геологические условия (и особенности) в горной практике принято называть горно-геологическими условиями (и особенно­стями). Многие авторы в настоящее время приняли эту тождественность, хотя включают в данные понятия разные эле­менты (факторы). В табл. 3.1 приведены определение и содержа­ние инженерно-геологических и горно-геологических условий.

Интересно отметить, что во всех исследованиях, методических указаниях, инструкциях и других документах ВСЕГИНГЕО при­меняется понятие «инженерно-геологические условия», но при составлении отчетов о геологоразведочных работах результаты инженерно-геологических исследований рекомендуется излагать в главе (или в отдельном отчете) «Горно-геологические условия месторождения», в которой содержатся два основных раздела: «Инженерно-геологические свойства вмещающих пород» и «Инже­нерно-геологический прогноз условии разработки месторождения», что соответствует требованиям инструкции ГК.З.

Мы остановились на этом вопросе не из желания выяснить тер­минологическую его сторону, а потому что в эти два понятия вкладывается разное содержание по существу выполняемы; работ. В частности, в инженерно-геологические условия не входят осо­бенности полезного ископаемого, определяющие систему и техно­логию его эксплуатации, характер раскройки шахтного (карьер­ного) поля, размеры добычных участков и последовательность их отработки, местоположение капитальных и подготовительных выработок, в связи с чем эти характеристики не являются объектом инженерно-геологических исследований. Так же обстоит чело н с газоносностью, с управлением качеством добываемого ископае­мого, со специальными количественными оценками и прогнозами условий устойчивости горных выработок на геологической основе и с некоторыми другими особенностями, которые входят в понятие «горно-геологические условия» и изучаются геологами-разведчи­ками (иногда и горняками в период разработки месторождения). Это дает право многим авторам считать понятие «горно-геологи­ческие условия» более широким, включающим геологические, гид­рогеологические и инженерно-геологические условия месторождения а также элементы горно-технической системы.

С другой стороны, как уже было показано ранее во многих основополагающих трудах сущность инженерно-геологического изучения различных территорий состоит в том. что при его проведении включается в рассмотрение взаимодействие геологических условий с различными сооружениями. Если обратиться к инженерно геологическим исследованиям для гидротехнического, промышленного и транспортного строительства убедиться и том, что по результатам этих исследований проводятся проектирование сооружений на разных стадиях и что особенно геологической обстановки применительно к данному сооружению, (или комплексу сооружении) и понимаются как «инженерно-гео­логические условия», Оценка и прогноз этих условий базируются на комплексе данных о физико-географических условиях, геологическом строении составе, состоянии и физико-механических свойствах горных пород о гидрогеологических условиях, геодинамической обстановке и других характеристиках, полученных в результате целого ряда ис­следований и наблюдений в поле и лабораториях. Причем это по­ложение узаконено в нормативных документах Госстроя СССР (СНиП, инструкции, указания и т. д.). Иначе говоря, инженерно-геологические оценки, прогнозы и рекомендации являются завершающим этапом процесса обоснования геологических условий строительства и эксплуатации сооружении.

При изучении месторождений полезных ископаемых имеется своя специфика, которая определяет направленность геологиче­ских работ. Первоочередной является задача оценки запасов и ка­чества полезного ископаемого; под эту задачу и проводятся гео­логоразведочные работы. Собственно инженерно-геологические нс-¹ следования составляют незначительную часть этих работ. Однако было бы ошибкой считать, что составление инженерно-геологиче­ского обоснования условий разработки месторождений можно сде­лать на базе только инженерно-геологических исследований.

Исходя из требовании проектирования горных предприятий, строительства и эксплуатации горных сооружений (выработок) с целью рационального использование недр и охраны окружающей и среды и имея в виду предмет и задали инженерной геологии как науки, определим инженерно-геологические условия месторожде­ний полезных ископаемых как систему взаимосвязанных и взаимо­обусловленных компонентов природной среды, охарактеризован­ных количественными и качественными показателями. Эти показа­тели должны позволять оценивать и прогнозировать сложность освоения месторождений, процессы и явления, возникающие и раз­вивающиеся под воздействием горных работ, устойчивость вырабо­ток (сооружений), степень безопасности и производительность труда а также обосновывать способы, системы и технологию раз­работки и мероприятия, обеспечивающие рациональное "^пользо­вание природных ресурсов, повышение безопасности и эффектив­ности эксплуатации и охрану окружающей среды. 3.1 Компоненты инженерно-геологических условий

К основным компонентам инженерно-геологических условий подлежащим изучению (анализу, оценке, прогнозу). Следует отнести: рельеф, климат и гидрологию площади месторождения прилегающих к нему территорий; горные породы, вмещающие полез­ное ископаемое и перекрывающие его (литология и стратиграфия. прочие. условия залегания, физическое и напряженное состояние, свойства) подземные воды и газы (водоносность и газоносность); полезное ископаемое (состав, строение, условия залегания, мощ­ность, физико-механические свойства); геологические явления (вызванные как естественными, так и искусственными факторами). Инженерный аспект изучения природных компонентов прояв­ляется на отдельных стадиях исследований по-разному. Чаще всею внешнее воздействие предполагается по аналогии е известными и хорошо изученными объектами (на стадии поиска и предваритель­ной и детальной разведки), но мы в дальнейшем будем рассмат­ривать реализованную инженерно-геологическую систему — геоло­гическую среду, находящуюся под воздействием горного предприя­тия. По-разному следует относиться и к границам изучаемых территорий. Понятие «сфера влияния» внешнего воздействия очень неоднозначно. Оно может включать область воздействия одиноч­ной выработки, группы взаимодействующих выработок, очистного пространства, карьера, отвалов, хвостохранилища, сдернированной территории месторождения, районов заболачивания, запыления, засоления и других изменении, площади горного или земельного отвода и т. д. Поэтому следует говорить об инженерно-геологиче­ских условиях месторождения, шахтного (карьерного) поля, уча­стка, сооружения, выработки.

Детальность изучения отдельных компонентов инженерно-гео­логических условий зависит от характера решаемой задачи и от стадии проводимых исследований, но она должна обеспечивать полноту и надежность оценок и прогнозов этих условий для решения поставленной задачи в целом. При этом может меняться как количество, так и состав изучаемых компонентов. Исследовать во всех случаях полный набор компонентов для решения любой задачи, как предлагают некоторые авторы, нецелесообразно, неэф­фективно, а главное, такой подход может привести к недостаточно глубоким оценкам ведущих компонентов в конкретном случае. В частности, для прогноза параметров бортов карьеров сущест­венное значение приобретают два вопроса: построение физической (расчетной) модели геологического разреза объекта и выбор рас­четных показателей сопротивления сдвигу пород (с учетом их из­менения во времени) в зоне наиболее вероятной поверхности скольжения. В этом случае основными компонентами становятся строение всей толщи пород, условия залегания отдельных слоев, наличие слабых прослоев и контактов, присутствие выдержанных в пространстве трещин, особенно падающих в сторону выработки под углом около 45°+φ^’/2, где (φ^’ – угол трения по слабому контакту), которые определят положение поверхности скольжения, механизм, динамику, морфологию и масштабы оползней. Для правильного выбора расчетных показателей при уже известной морфологии оползневого тела необходимо определить в достатком для статистической обработки количестве показатели сопротивления сдвигу с учетом физического и напряженного состояния пород в зоне поверхности скольжения.

Если мы обратимся к прогнозу прорыва глинистого слоя пород, отделяющего напорный водоносный горизонт от почвы горной выработки (карьера), то основными моментами, определяющими точность и надежность прогнозов, является: напор подземных вод и его изменение под влиянием горных работ; мощность и прочность водоупорных глин, а также форма и размеры их обнажения горными работами. По другому встанет вопрос при оценке инженерно-геологических условий размещения и устойчивости внешних отвалов пород. В первую очередь здесь необходимо изучать рельеф и речную сеть местности; строение состав и физико-механические свойства пород основания (незначительной мощности) и пород в теле отвалов; климатические условия.