2.2. Геомеханическое обеспечение повторной

разработки

При планировании повторной разработки с применением систем с обрушением руд и вмещающих пород, первым по значимости является вопрос по оценке влияния на земную поверхность.

Чтобы на земной поверхности образовался провал, должны выполниться два условия:

- эквивалентный пролет выработанного пространства, не поддерживаемый рудными целиками, должен превысить предельный;

- суммарная выемочная мощность залежей должна быть достаточно большой, а глубина их залегания – достаточно малой, чтобы не произошла забутовка выработанного пространства обрушенными породами.

Если не выполнится первое условие, то процесс обрушения налегающей толщи завершится образованием свода естественного равновесия. Вышележащие породы зависнут и будут формировать зону опорного давления на целики и массив, окружающие зону обрушения. На земной поверхности при этом формируется мульда плавных сдвижении (оседаний и горизонтальных смещений).

Если эквивалентный неподдерживаемый пролет выработанного пространства достигает предельного, то происходит полная посадка налегающей толщи до поверхности, при которой ликвидируются все зависания. Опорное давление на прилегающие целики снижается почти до первоначального (до начала процесса обрушения) давления.

Даже если выполнится первое условие, но не выполнится второе, то процесс сдвижения завершится забутовкой выработанного пространства обрушенными породами без образования провала. На земной поверхности в этом случае образуется мульда плавных оседаний. Только при выполнении обоих условий на земной поверхности образуется провал.

Величины предельных пролетов налегающей толщи определяются структурой и прочностью слагающих ее пород, трещиноватостью массива, его напряженным состоянием. Все данные факторы изменяются в широких пределах. Поэтому наиболее надежным способом определения предельных пролетов налегающей толщи является анализ параметров (пролетов, глубин) уже происшедших обрушений.

Второй фактор, определяющий возможность обрушения земной поверхности и образования на ней провала, связан с разрыхлением обрушающихся пород и забутовкой выработанных пространств. Максимально возможная высота зоны обрушения maxh₀, при которой возникает эффект забутовки пустоты обрушенными породами, определяется по формуле

(2.1)

где - суммарная выемочная мощность погашаемых выработанных пространств на перекрывающихся залежах; К_р – коэффициент разрыхления пород при обрушении.

Если глубина залегания выработанного пространства Н превышает максимально возможную высоту зоны обрушения maxh₀, то процесс обрушения заканчивается в толще налегающих пород забутовкой пустоты обрушенными породами. У земной поверхности остается необрушенной потолочина мощностью

(2.2)

Обрушение налегающей толщи развивается до земной поверхности и на ней образуется провал, если глубина залегания выработанного пространства Н меньше максимально возможной высоты зоны обрушения maxh₀. Глубину провала h_пр в этом случае можно найти по следующей формуле:

(2.3)

Как видно из приведенных выше формул, коэффициент разрыхления пород при обрушении является очень важным параметром, определяющим максимально возможную высоту зоны обрушения maxh₀, при которой пустота в массиве заполняется обрушенными породами (забутовывается), и возможность образования провала на земной поверхности.

Если с земной поверхности замерить глубину образовавшегося провала, то по данным замеров значение коэффициента разрыхления можно определить обратным расчетом по формуле:

(2.4)

Приведенные зависимости позволяют на стадии проектирования повторной разработки осуществить прогноз конечного состояния земной поверхности и решать вопросы охраны объектов и сооружений на земной поверхности.