u_lectures
.pdfся комплекс природных факторов, которые будут влиять на эти условия. Главнейшими из этих факторов являются:
1.инженерно-геологические группы пород (связные, несвязные, полускальные, скальные);
2.тектоническая нарушенность пород, их трещиноватость, выветрелость, закарстованность;
3.характер обводнености пород, величины гидростатических напоров, коэффициенты фильтрации пород;
4.физико-механические свойства пород.
По сложности инженерно-геологических условий выделяются следующие категории: простые, средней сложности, сложные.
Простые инженерно-геологические условия характерны для месторож-
дений, сложенных необводненными несвязными или твердо пластичными связными породами, залегающими выше местного базиса эрозии; слабо обводненные и слабо выветрелыми, слабо дислоцированными полускальными породами и массивными скальными породами.
Разработка месторождений простой группы сложности не вызывает развития инженерно-геологических явлений, осложняющих ведение горных работ.
Месторождения средней сложности инженерно-геологических условий
представлены обводненными несвязными и связными породами. Величины гидростатических напоров не превышают 100 м. Несвязные породы характеризуются коэффициентами фильтрации не более 1 м/сут. Это могут быть полускальные дислоцированные породы выветрелые и трещиноватые, перекрытые сверху описанным выше комплексом пород; скальные породы с наличием зон дробления и закарстованности.
При разработке будут возникать инженерно-геологические явления, осложняющие работы. Требуются мероприятия, направленные на повышение устойчивости пород.
Сложные инженерно-геологические условия характерны для месторождений, по геологическому строению схожих с выше описанными, но вмещающие породы характеризуются высокой фациальной изменчивостью, гидростатическими напорами более 100 м. Осушительные мероприятия затруднены в связи со слабой водоотдачей пород.
При разработке таких месторождений будут возникать интенсивные инженерно-геологические явления, в связи с чем требуются защитные мероприятия, вплоть до отвода рек.
5.3.3. Требования к инженерно-геологическому изучению месторождений
Цель инженерно-геологических работ при разведке меторождений полезных ископаемых является инженерно-геологическая характеристика ме-
141
сторождений с прогнозной инженерно-геологической оценкой условий их вскрытия и эксплуатации для обоснования утверждения запасов полезного ископаемого в ГКЗ и проектирования горных работ.
Инженерно-геологические работы, проводимые при разведке, являются частью комплекса геологоразведочных работ (в том числе и гидрогеологических), выполняемого по проекту на разведку месторождения.
Инженерно-геологические исследования выполняются стадийно, что отвечает сложившейся практике геологоразведочных работ. Рассмотрим ин- женерно-геологические исследования по стадиям разведки и освоения месторождений полезных ископаемых.
Поиски. Сбор и анализ фондовых материалов по аналогам изучаемого месторождения. Инженерно-геологическая съемка масштабов 1:200 000 – 1:500 000. Определение и классификация основных инженерно-геологических свойств массива на основании изучения естественных обнажений, картировочных выработок, скважин и лабораторных исследований.
Результаты исследований: инженерно-геологическая интерпретация материалов поисковой разведки. Площадь исследований совпадает с границами поисковых работ. Методика исследований – натурные наблюдения, лабораторные исследования образцов пород.
Предварительная разведка. Инженерно-геологическая съемка в масштабах 1:25 000–1:100 000 – превышает границы разведочных работ, производятся контурные наблюдения и измерения. Определяются общие значения показателей состава, состояния и свойств массивов пород на основе изучения: естественных обнажений массивов пород, кернового материала разведочных скважин по опорным профилям, кернового материала специальных инженер- но-геологических скважин, геофизических исследований в опорных скважинах, лабораторные исследования. Предварительное инженерно-геологическое районирование массивов пород месторождения и прилегающих участков.
Результаты исследований: выделение элементов инженерногеологической структуры массива горных пород, составление краткой характеристики трещиноватости и физико-механических свойств пород горногеологических ярусов. Методика исследований – лабораторные испытания образцов пород.
Детальная разведка. Инженерно-геологическая съемка в масштабе 1:10000, определение базовых значений показателей состава, состояния и свойств массивов пород на основе изучения: кернового материала разведочных и специальных инженерно-геологических скважин, геофизических исследований инженерно-геологического назначения, натурные и лабораторные исследования свойств массива и образцов; применение расчетных методов; инженерно-геологическое районирование месторождений и прилегающего района.
Проектирование горнодобывающего предприятия. Дополнительная инженерно-геологическая съемка масштаба 1:10 000; на наиболее ответствен-
142
ных участках – масштаба 1:5 000 – 1:2 000. Уточнение значений отдельных показателей состава, состояния и свойств массивов пород на основании натурных и лабораторных исследований, материалов по специально пробуренным инженерно-геологическим скважинам, определение расчетных значений показателей свойств массивов горных пород. Исследования проводятся в границах предполагаемой разработки и строительства, в границах области влияния горных работ.
Строительство горнодобывающего предприятия. Натурные наблю-
дения и эксперименты с целью определения наиболее важных параметров массива пород с помощью специальных скважин, горных выработок, контрольные определения показателей состава, состояния и свойств массива горных пород по мере вскрытия месторождения. Исследования ведутся в пределах разработки месторождения и строительства предприятия.
Эксплуатация месторождения. Натурные наблюдения и эксперименты с целью определения параметров специальных характеристик состава, состояния и свойств массива горных пород; контрольные определения показателей состава, состояния и свойств массива горных пород; систематические наблюдения за развитием современных инженерно-геологических процессов в массивах горных пород. Исследования ведутся на отдельных объектах специального назначения.
Ликвидация горнодобывающего предприятия. Инженерно-
геологические исследования проводятся с целью вторичного использования горных выработок и сооружений, рекультивации поверхности. Исследования проводятся в пределах границ влияния горнодобывающих работ на поверхности и на отдельных объектах горных выработок.
Состав инженерно-геологических изысканий определяется в соответствии с СНиП II-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» [15]. Изыскания включают:
1.Сбор материалов производят на всех стадиях, что позволяет уточнить рабочую гипотезу об инженерно-геологических условиях района, наметить направление изысканий и установить их оптимальный объем.
2.Рекогносцировка выполняется путем маршрутных наблюдений, иногда включает проходку горных выработок, геофизические работы, опробование горных пород и подземных вод. Рекогносцировка позволяет уточнить собранные данные по инженерно-геологическим условиям района, выявить геодинамические особенности участков, определить проведение стационарных наблюдений.
3.Съемка – это комплексное изучение геологических условий района. Инженерно-геологическую съемку выполняют с использованием различного рода выработок, вскрывающих геологический разрез. В съемку входят: дешифрирование аэро- и космофотоматериалов, маршрутные наблюдения, проходку горных выработок, геофизические исследования, натурные и лабора-
143
торные опробования пород, химические анализы подземных вод, опытнофильтрационные работы.
Масштаб съемки определяется целевым назначением, стадией проектирования, степенью изученности территории, сложностью и характером изменчивости инженерно-геологических условий.
4. Разведка распространяется на область влияния горнотехнического сооружения, занимающего часть массива горных пород, в пределах которого происходит существенное изменение состава, состояния и свойств горных пород, а также возникают горно-геологические явления. Инженерногеологическая съемка включает проведение горных выработок, натурные и лабораторные исследования свойств горных пород, опытно-фильтрационные работы, стационарные наблюдения. Данные исследований используют для прогнозных оценок состояния горных пород и горнотехнических сооружений.
Состояние массива горных пород оценивают по полученным параметрам физико-механических свойств горных пород, используя в качестве критерия классификационные показатели: классификация по трещиноватости, по выветрелости, по деформируемости, по характеру нарушения сплошности (характеристика нарушений).
Общая оценка инженерно-геологических условий при разработке ме- сторождения открытым способом дается по результатам предварительной и детальной разведки. Граница исследований в пределах горного отвода устанавливается по результатам предварительной разведки, выявляющей геологические особенности месторождения.
Условия залегания пород и инженерно-геологические свойства массива определяют глубину исследований. Выделены три группы месторождений по инженерно-геологическим условиям: 1) борт карьера сложен скальными породами; 2) борт карьера сложен полускальными породами; 3) борт карьера сложен породами с горизонтальным или пологонаклонным залеганием.
Количество инженерно-геологических скважин выбирается в зависимости от группы месторождения и сложности их инженерно-геологических условий. Например, для первой группы при простом строении рекомендуется 2– 3 скважины на всем разведуемом поле, средней сложности – 3–4, при сложном строении – 4–6.
Вэксплуатационный период структуру массива горных пород изучают
спомощью систематической документации вскрышных уступов в масштабе 1:50 – 1:200. При простом строении составляют геолого-структурную колонку, а на участках тектонических нарушений проводят сплошную бортовую зарисовку.
Сложные условия добычи полезного ископаемого обуславливают необходимость инженерно-геологической съемки карьера масштабом 1:2 000. На план выносят элементы залегания, трещиноватость и тектоническую нарушенность пород, литологический состав вмещающих пород, участки развития инженерно-геологических процессов, состояние откосов и дна карьера, дре-
144
нажные и водоотводные сооружения, размер отвалов, их высоту, наличие деформаций, выходы подземных вод в бортах карьера.
Общая оценка инженерно-геологических условий при разработке ме- сторождения подземным способом дается по результатам предварительной и детальной разведки и используется при составлении проекта горного предприятия. По результатам изысканий выбирают тип и конструкцию горных сооружений, разрабатывают проекты строительных и горных работ, а также комплекс защитных мероприятий.
Инженерно-геологические изыскания предусматривают бурение вертикальных контрольно-стволовых скважин для каждой проектируемой выработки, вертикальных или наклонных скважин по осевым линиям горизонтальных или вертикальных магистральных выработок, горизонтальных опережающих в направлении проектируемых выработок вкрест простирания массива пород.
Результаты изысканий должны содержать привязанные в маркшейдерской сети параметры залегания литологически различающихся морфологических элементов массива горных пород, а также сведения о его подработке, сдвижении, деформациях. По результатам инженерно-геологических исследований производят районирование и составляют прогноз изменение инже- нерно-геологических условий разработки месторождения или его участков.
145
Список литературы
Основная литература
1. Бондарик, Г. К. Инженерно-геологические изыскания: учебник / Г. К. Бондарик, В. В. Пендин, Л. А. Ярг. – М. : КДУ, 2008 – 424с.
2. Всеволжский, В. А. Основы гидрогеологии: учебник / В. А. Все-
волжский. – М. : МГУ, 2007. – 448 с.
3.Гальперин, А. М. Гидрогеология и инженерная геология: учебник для ВУЗов / А. М. Гальперин, В. С. Зайцев, Ю. А. Норватов. – М. : Недра, 1989. – 383 с.
4.Ломтадзе, В. Д. Инженерная геология. Инженерная петрология / В. Д. Ломтадзе. – Л. : Недра, 1984. – 528 с.
5.Мироненко, В. А. Динамика подземных вод: учебник для ВУЗов / В.
А. Мироненко. – М. : МГУ, 2001. – 509 с.
Дополнительная литература
6.Белоусова, А. П. Качество подземных вод: современные подходы к решению / А. П. Белоусова. - М. : Наука, 2001. – 339 с.
7.Гальперин, А. М. Геомеханика открытых горных работ: учебник для ВУЗов / А. М. Гальперин. – М. : МГУ, 2003. – 473 с.
8.Зекцер И. С. Подземные воды как компонент окружающей среды / И. С. Зекцер. – М. : Научный мир, 2001. – 328 с.
9.Ершов, Э. Д. Общая геокриология: учебник / Э. Д. Ершов. – М. :
МГУ, 2002. – 682 с.
10.Иванов, И. П. Инженерная геодинамика / И. П. Иванов, Ю. Б. Тржцинский. – СПб. : Наука, 2001. – 404 с.
11.Калинин, Э. В. Инженерно-геологические расчеты и модерирование
/Э. В. Калинин. – М. : МГУ, 2006. – 256 с.
12.Платонов, М. А. Основы инженерной геологии. Изд-во Инфра-М, 2007. - 192 с.
13.Самарина, В.С. Гидрогеохимия / В.С. Самарина. – Ленинград: ЛГУ, 1977. – 359 с.
14.СанПиН 2.1.4. 1074-01 «Вода питьевая, гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».
15.СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
16.Трофимов, В. Т. Инженерная геодинамика (инженерная геология) /
В. Т. Трофимов. – М. : МГУ, 2005. – 1024 с.
17.Чаповский, Е. Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов / Е. Г. Чаповский. – М. : Недра, 1975. – 304 с.
146
18.Шварцев, С. А. Общая гидрогеология / С. А. Шварцев. – М. : Недра, 1996. – 423 с.
19.Шестаков, В. М. Гидрогеомеханика: учебное пособие / В. М. Шес-
таков. – М. : МГУ, 1998. 72 с.
147