1.2. Взаимосвязь геомеханических процессов с методами ведения горных работ и естественным геомеханическим состоянием массива.

Комплексное освоение недр (разработка месторождений полезных ископаемых и подземное строительство) вызывает изменение геомеханического состояния массива горных пород и развитие в нём геомеханических процессов, т.е. процессов деформирования и разрушения горных пород.

В отдельных случаях при недостатке или неточности информации или же при неправильных действиях горняков эти процессы могут приводить к крайне негативным последствиям.

Несколько примеров.

1. При разработке соляных месторождений недостаточный учёт горно-геологических факторов приводит к разрушению целиков, образованию провалов и затоплению рудников. Так в 1979 г. был затоплен Соль-Илецкий рудник №1, в 1986 г. Березниковский рудник №3.

Вот хронология развития аварийной ситуации на Березниковском руднике в 1986 году.

11.01. 1986 г. из кровли камеры 50 блока 8 четвёртой западной панели Березниковского рудника №3 Верхнекамского месторождения калийных и калийно–магниевых солей, эксплуатируемого более 65 лет, начал выделяться рассол. Вскоре такие проявления были отмечены и в других камерах, причём скорость рассолопотока нарастала с каждым днём и к 8-10 марта 1986 г. она увеличилась в 100 раз. Рудник был затоплен.

23.07.1986 г. в полости, возникшей в результате выщелачивания солей, взорвался газ. Породы обрушились. На дневной поверхности образовалась воронка диаметром 130 м.

2. Аварийные ситуации неоднократно возникали при строительстве тоннелей. В частности, при проходке двухпутевых тоннелей на БАМе в сильнотрещиноватых скальных породах буровзрывным способом были зафиксированы значительные вывалы пород (с высотой купола до 6 м) в забое. В дальнейшем, во избежание этих явлений работы велись с применением опережающей крепи - экранов из труб.

Проходка Северомуйского тоннеля в сложной тектонической и гидрогеологической обстановке сопровождалась рядом прорывов подземных вод и выносом дезинтегрированных масс со скоростью до нескольких тысяч кубических метров в час.

Отдельные аварии, связанные с разрушением пород и крепи, имели место при проходке Лысогорского железнодорожного тоннеля на линии Краснодар-Туапсе, Дилижанского железнодорожного тоннеля, перегонных тоннелей Санкт-Петербургского, Минского и Днепропетровского метрополитена, при сооружении котлованов станций мелкого заложения метрополитенов в Нижнем Новгороде и Екатеринбурге.

3. Весьма значительный ущерб и высокая степень травматизма наблюдается при выполнении горных работ в условиях динамических проявлений горного давления – горных ударов, внезапных выбросов угля, пород и газа и техногенных землетрясений.

В табл. 1.1 приведены характеристики наиболее сильных динамических проявлений горного давления - техногенных землетрясений, произошедших на рудниках России в последние 20 лет.

Характеристики последних, наиболее сильных, техногенных землетрясений на рудниках России

Таблица 1.1.

№№ п/п	Магнитуда до землетря-сения (MSK-64)	Балль-ность в эпицентре	Рудник, месторождение,	Дата сильней-шего толчка	Энергия, Дж	Последствия в руднике
1	4.0-4.4	8	Рудник “Умбозеро”, Ловозерское м-е, Кольский п-ов	17.08.1999	-	Площадь разрушенных выработок 600-650 тыс. м2
2	~3.5-4.0	5-6	Шахта “Курбазак-ская”, ЮУБР	28.05.1990	1010-1011	Площадь разрушения выработок 450 тыс. м2
3	3.4-3.6	5-6	ОАО “Апатит”, Кировский р-к, Кольский п-ов	16.04.1989	-	Разрушения крепи, поднятия и смещения рельсового пути, выбросы пород до 2 м3 на 3-х гор.
4	3.5-3.8	5-6	Верхнекамское месторождение калийных солей, г. Соликамск	5.01.1995	-	Обрушения кровли в выработанном прост-ранстве 300 тыс. м2, мульда на поверх-ности 650850 м
5	2.2-2.6	-	Рудник “Умбозе-ро” ОАО “Севред-мет”, Ловозерское м-е Кольский п-ов	3-9.11.91.	109	Разрушения в очист-ных выработках на площади 80 тыс. м2
6	~2.5		Рудник “Ташта-гол”, Таштаголь-ское м-е	31.08.1992	2.5108	Общая площадь раз-рушения выработок 420 м2
7	~2.5		Шахта 15-15 бис, СУБР.	5.10.1984.	3.9108	Выброс 40 м3 породы, нарушено 740 м выработок

Как следует из данных табл. 1.1, 17 августа 1999 г. в массиве рудника “Умбозеро” ОАО “Севредмет” произошло техногенное землетрясение, которое по энергетическим характеристикам и по последствиям в подземных выработках, является наиболее мощным из всех происходивших на российских рудниках.

Эпицентр землетрясения находился непосредственно на территории шахтного поля, землетрясение было зарегистрировано многими сейсмостанциями мира: Аляска (США), АРКЕСС (Норвегия), Шпицберген, Амдерма, Апатиты (Россия) и другими. Магнитуда землетрясения, по данным Кольского регионального сейсмологического центра РАН (г. Апатиты) и других сейсмостанций составила М=4.0-4.4. Интенсивность колебаний в эпицентре достигала 8 баллов (по 12-бальной шкале), в ближайшем п. Ревда (12 км) – 5-6 баллов. В таблице обозначена энергия только одного, наиболее мощного, толчка. На самом деле, во время землетрясения 17.08.1999 г. на руднике “Умбозеро”, в течение суток произошло еще 13 толчков с магнитудой М=1.2-2.7 (афтершоки) после главного толчка и множество других, более мелких динамических событий. Характерно, что перед землетрясением 17.08.1999 г. отмечалась форшоковая активность в этом районе, в течение 8.5 месяцев зафиксировано более 10 сейсмических событий с магнитудой от 1.5 до 2.7. Сейсмическая активность в массиве рудника “Умбозеро” в течение месяца после катастрофы постепенно затухала и в настоящее время проявляется в фоновом режиме.

Главный толчок произошел во время спуска 2-й смены. Люди были выведены на поверхность, жертв не было. После главного толчка и серии последующих были разрушены горные выработки, перебиты энергетические коммуникации, вследствие чего прервалось энергоснабжение; рудник был полностью остановлен и выведен из строя на 3.5 месяца.

Прямые убытки рудника составляют свыше 200 млн. руб. До сих пор рудник продолжает восстановительные работы и вышел только на часть своей производительности.

4. При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом наиболее распространёнными негативными последствиями развития геомеханических процессов являются деформации уступов, бортов и отвалов.

Так на предприятиях АО «Востсибуголь» деформации внутренних отвалов одного из разрезов привели к авариям и неоднократным остановкам участка капитальной вскрывающей траншеи и ощутимому ухудшению показателей производства. Значительные деформации нерабочих бортов на других разрезах в разное время и на различные сроки полностью парализовали горные работы.

Аналогичная ситуация наблюдалась и на угольных разрезах АО «Сахалинуголь», АО «Челябинскуголь», в Кузбассе.

Деформации рабочего борта на карьере «Медвежий ручей» АО «Норильский никель» поставили вопрос о целесообразности дальнейшего существования этого карьера.

Аналогичная ситуация наблюдается и на зарубежных горных предприятиях.

Одним из примеров оползней и обрушений больших объёмов может служить оползень на рабочем борту угольного разреза Трояново II (Народная республика Болгария), происшедший в январе 1966 года. Оползень охватил все вскрышные и угольные уступы. Объём оползшей массы составил около 16 млн. м³, из них около 6.6 млн. м³ – угля. На момент возникновения оползня глубина карьера составляла 56 м, а угол наклона борта -7⁰. Борт карьера был сложен третичными глинами, покрывающими угольный пласт, подугольная толща представлена слабыми пластичными глинами. В 1969 году на этом карьере опять возник оползень объёмом около 50 млн. м³.

Основными факторами, обусловившими возникновение этих оползней, явились:

• наличие в подугольных отложениях пластичных глин, склонных к набуханию;

• наличие напорных вод в подугольной толще пород;

• наличие поверхностей древних оползней, приуроченных к долине близлежащей реки.

Причиной оползневых явлений на угольных разрезах Китая и Вьетнама явились проектные решения, не подтверждённые геомеханическими расчётами, игнорирующие при определении параметров бортов реальное сложное структурное строение и гидрогеологические условия в прибортовом массиве горных пород.

В ряде случаев оползневые процессы на поверхности активизируются подземными горными работами. Подобная ситуация наблюдалась на территории г. Осинники в зоне влияния шахты «Капитальная» в Кузбассе, на объектах Копейского машиностроительного завода в зоне влияния шахты «Центральная» в Челябинском бассейне.

Разрушения пород, слагающих уступы и борта карьеров, наблюдаются и в скальных массивах.

В табл. 1.2 приведены характеристики явлений потери устойчивости уступов и бортов карьеров на предприятиях Кольского полуострова.

Примеры

потери устойчивости уступов и бортов карьеров

на предприятиях Кольского полуострова

Таблица 1.2

Год	Место	Краткая характеристика открытых горных работ и массива	Тип потери устойчивости	Вероятная причина
	ОАО «Ковдорский ГОК» Рудник «Железный» Северо-востоочный борт карьера	Верхние уступы с углами откосов 400 в пределах рыхлых моренных отложений	Оползень	Подмыв морены подземными водами
1993	ОАО «Апатит» Центральный рудник, южный борт карьера	Уступ высотой 30 м с углом наклона 750.	Потеря устойчивости группой уступов	Подрезка уступами неблагоприятно ориентированных поверхностей структурных неоднородностей
1994	ОАО «Ковдорский ГОК» Рудник «Железный» Юго-восточный борт карьера	В зоне структурных нарушений – серии крупных трещин, падающих в сторону карьера под углом 430.	Потеря устойчивости уступа	Расположение уступа в зоне ослабленных пород
1994	ОАО «Олкон»	В зоне залегания сланцево-гнейсового комплекса пород. Углы падения контактов пород 40-600. Углы откосов 600.	Потеря устойчивости группой уступов	Подрезка уступами неблагоприятно ориентированных поверхностей структурных неоднородностей
Август 1999	ОАО «Апатит» Восточный рудник Коашвинский карьер	Уступ высотой 30 м с углом наклона 500 в пределах рыхлых моренных отложений	Оползень	Подмыв морены подземными водами
2001	ОАО «Ковдорский ГОК» Рудник «Железный» Юго-восточный борт карьера	В зоне структурных нарушений – серии крупных трещин, падающих в сторону карьера под углом 430.	Потеря устойчивости уступа	Расположение уступа в зоне ослабленных пород

(Схемы нарушений устойчивости бортов и уступов на рудниках Кольского полуострова).

Как следует из данных табл. 1.2, основные причины потери устойчивости уступов и бортов на карьерах Кольского полуострова – подрезка неблагоприятно ориентированных поверхностей структурных неоднородностей в массиве горных пород или расположение уступов в пределах ослабленных участков, сложенных дезинтегрированными породами. Причина оползня в Коашвинском карьере – подмыв подземными водами и увеличенный по сравнению с проектным угол откоса уступа, а также динамические воздействия на массив пород технологических взрывов.

5. Всё чаще становятся неэффективными или вовсе неприемлемыми традиционные методы охраны объектов от вредных влияний горных работ в современных условиях (при высокой плотности застройки, больших глубинах разработки и др.). В то же время подработка зданий и сооружений без надёжных мер защиты приводит к их повреждениям, а иногда и к разрушениям, выходу из строя промышленных предприятий, жилых зданий и подземных коммуникаций. Особенно опасны последствия недостаточно обоснованной подработки природных объектов, в частности, водных объектов. Очень часто нарушение естественного состояния даже незначительного по своим размерам водного объекта может весьма неблагоприятно отразиться на состоянии окружающей среды всего горнопромышленного района.

6. Значительный ущерб народному хозяйству наносят горные работы в связи с образованием провалов на земной поверхности при разработке свит крутопадающих угольных пластов. (Прокопьевско-Киселёвский район Кузбасса) и при разработке пластов на небольшой глубине (территории полей шахт Подмосковного угольного бассейна).

7. Влияние горных работ также часто вызывает изменение гидродинамического режима подземных и грунтовых вод, что может привести к деформированию поверхности и затоплению или заболачиванию отдельных территорий. Такие явления наблюдались в районах шахт Челябинского бассейна, в Карагандинском бассейне был подтоплен посёлок Михайловка.

Все приведенные примеры свидетельствуют о том, что природа геомеханических процессов в массивах пород, их характер развития и возможные последствия, не смотря на многолетнюю историю исследования, ещё не полностью выяснена. Однако основные закономерности и влияющие факторы к настоящему времени достаточно хорошо известны.

Вообще все геомеханические проявления, как статические, так и динамические, можно рассматривать как результат взаимодействия внешних природных и техногенных воздействий, с одной стороны, и реакции массива пород на эти воздействия, с другой.

При таком подходе под природными и техногенными воздействиями следует понимать весь полный спектр воздействий на массив, включая все возможные внешние воздействия в течение всего периода «жизни» сооружений или предприятий, от строительства и эксплуатации до вывода из эксплуатации и его ликвидации. По своему характеру эти природные и техногенные воздействия могут быть самыми разнообразными, как динамические, импульсные, так и статические, а также весьма длительного действия. Большей частью в реальных условиях все эти воздействия проявляются в самых разнообразных сочетаниях и действуют одновременно. Конкретные значения природных воздействий определяются всем комплексом условий размещения объектов на конкретной территории (физико-географическими, климатическими, тектоническими и др.), а техногенных воздействий - применяемыми системами разработки, общей технологией проведения горных работ, используемым оборудованием, порядком ведения работ и их организацией. Если природные воздействия являются практически неуправляемыми, независящими от деятельности людей, то техногенные воздействия могут изменяться по воле человека в весьма широких пределах.

В рамках данного курса основное внимание будет уделено рассмотрению техногенных воздействий, связанных непосредственно с проведением горных работ, т.е. с применяемыми системами разработки месторождений полезных ископаемых.

На указанные природные и техногенные воздействия массив пород откликается сообразно своему состоянию, которое, в свою очередь, как уже указывалось, обусловливается, главным образом, свойствами слагающих пород, структурными особенностями и естественным напряжённым состоянием. Во многих случаях дополнительно к перечисленным основным факторам, определяющим состояние массива пород, необходимо рассматривать и учитывать фактор изменения естественного гидрогеологического режима массива.

1.3. Анализ современных подходов к вопросам управления состоянием массива пород и перспективные направления их решения с целью повышения эффективности и безопасности подземных горных работ и сокращения вредных воздействий на окружающую среду.

Природа геомеханических процессов, протекающих в массивах пород при разработке месторождений полезных ископаемых и подземном строительстве, достаточно давно изучается в нашей стране и за рубежом, и к настоящему времени получены существенные результаты, позволяющие говорить о принципиальных механизмах и параметрах геомеханических явлений, происходящих в массиве пород. Также накоплен огромный опыт проведения горных работ в самых разнообразных горно-геологических условиях. В результате полученных данных было разработано большое количество различных нормативных документов, как имеющих статус государственных документов, так и различного ведомственного уровня. Использование этих документов позволяет реально решать вопросы регулирования состояния массива пород.

Анализ накопленных данных и примеров успешного изменения состояния массива пород при различных горнотехнических ситуациях позволяет сформулировать перспективные направления решения проблемы управления состоянием массива пород при разработке месторождений полезных ископаемых.

Рассмотрим некоторые из них.

I. В настоящее время в капитальных горных выработках применяются, как правило, крепи одного типа на всём их протяжении, независимо от изменяющихся по длине выработок горно-геологических условий. В результате на одних участках выработки крепь имеет излишнюю несущую способность, а на других – недостаточную. При этом резко повышаются затраты на ремонт и перекрепление выработок. Так на шахтах СНГ годовой объём ремонта и перекрепления капитальных и подготовительных выработок составляет до 35% от общей протяжённости.

Действующие в настоящее время нормативные документы по выбору конструкций крепей выработок угольных шахт (СНиП-II-80 и др.) в принципе предусматривают дифференцированный подход к применению различных конструкций крепей для отдельных участков выработки, имеющих отклонения показателей прочностных свойств вмещающих пород более, чем на 20%. Однако на практике это положение реализуется крайне редко по двум причинам: во-первых – вследствие недостаточности точной информации о свойствах окружающего массива, а, следовательно, о характере геодинамических процессов в окружающем массиве, и, во-вторых, из-за трудности перехода от одного типа крепи к другому.

Отсюда перспективными направлениями в решении проблемы управления состоянием массива пород при проведении горных выработок являются:

1. совершенствование методов получения точной и полной информации о состоянии массива окружающих пород,

2. разработка видов и конструкций крепей, которые могут гибко приспосабливаться к изменяющимся условиям.

По первому направлению выполняются интенсивные работы по углублённому исследованию закономерностей изменения напряжённого состояния, деформирования и разрушения массива пород при проведении выработок, а также по разработке и применению комплексных подходов к оценке состояния массива пород вокруг выработок непосредственно в натурных условиях, главным образом, на основе современных геофизических методов, например, сейсмической томографии.

Примером решения проблемы по второму направлению является использование комплексных крепей – анкерных (штанговых) крепей в сочетании с набрызг-бетонным покрытием, которые находят всё большее применение в самых разнообразных горно-геологических условиях. Особенностью указанных видов крепи является изменение их деформационно-прочностных характеристик в весьма широких пределах, без какого либо коренного изменения технологии возведения.

II. Решение вопросов управления состоянием массива пород весьма актуально при разработке методов охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок. Обобщение результатов исследования процессов сдвижения пород, а также практического опыта подработки различных сооружений обеспечили условия для разработки единого документа - «Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях», которые были утверждены 1979 году. При этом основными способами защиты объектов от вредного влияния горных разработок были предохранительные целики различного назначения. Однако, в современных условиях оснащения добычных участков мощной высокопроизводительной техникой, становилось всё более очевидным, что эти методы теряют свою эффективность. Это вызвано тем, что монтажные и демонтажные операции тяжёлого шахтного оборудования в стеснённых подземных условиях, связанные с переходом очистных забоев через целики, требуют больших затрат, надолго нарушают ритм работы горнодобывающего предприятия и всегда ведут к резкому повышению себестоимости добытого сырья. Кроме того, потери в целиках, даже временные, при увеличении глубин разработки становятся весьма значительными.

Вследствие этого в конце 70-80 годов всё большая роль стала отводиться подходам, в основе которых лежали:

1. методы проведения горных работ, обеспечивающих минимизацию деформаций массива и поверхности,

2. методы приспособления зданий и сооружений на подрабатываемых территориях к выдерживанию некоторых, ограниченных по величине деформаций.

В результате, по первому направлению более широко стали применяться методы закладки (в частности, твердеющей закладки) выработанного пространства, обеспечивающие минимальные деформации окружающего массива пород. Например, методы закладки были успешно внедрены на рудниках Норильского горнометаллургического комбината и дали значительный экономический эффект. Однако этот метод является дорогим, его применение ограничивается условиями выемки только весьма ценных полезных ископаемых.

В определённой степени альтернативными методами решения вопросов снижения деформаций подрабатываемого массива пород являются попытки непосредственного воздействия на геомеханические процессы, происходящие в толще пород под влиянием горных работ. Наиболее перспективными из них оказались методы, основанные на взаимной компенсации деформаций разных знаков, получивших название гармонической отработки пластов.

Однако для их применения потребовались углублённые знания о закономерностях развития деформационных процессов в массиве пород, окружающих очистные выработки, не только в пространстве, но и во времени.

По второму направлению были разработаны методы усиления конструкций зданий или, наоборот, придания им необходимой гибкости и податливости.

III. В результате исследований геомеханических процессов при открытой разработке месторождений установлено, что устойчивость бортов карьеров и отвалов определяется многочисленными природными и горнотехническими факторами. Среди природных факторов выделены и детально исследованы геологические, гидрогеологические и климатические факторы.

На основе результатов этих исследований разработана и в 1971 году утверждена Госгортехнадзором СССР «Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости», а в 1972 г. изданы «Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров (ВНИМИ; составители: Г.Л. Фисенко, В.Т. Сапожников, А.М. Мочалов, В.И. Пушкарев, Ю.С. Козлов. – Л., изд. ВНИМИ, 1972, – 165 с.), где изложены рекомендуемые методы и порядок расчёта устойчивости бортов карьеров.

Вместе с тем в указанных нормативных документах не отражено влияние геомеханических факторов, в частности естественного напряжённого состояния массивов пород, поскольку изложенные методы оценки устойчивости откосов уступов и бортов карьеров были разработаны в основном для относительно неглубоких карьеров в условиях массивов, представленными рыхлыми или непрочными осадочными породами. Распространение этих методов на скальные породы сопровождается значительным запасом в расчётах конструкций бортов и уступов, и это подтверждается практикой ведения горных работ. Имеются многочисленные примеры, когда в скальных массивах устойчивость откосов высотою в десятки и сотни метров сохраняется в течение многих лет даже при крутых, вплоть до вертикальных, углах.

Это говорит о том, что принятые в настоящее время методические подходы и нормативные документы зачастую приводят к техническим решениям, неадекватным конкретным горно-геологическим условиям. Это происходит вследствие недостаточного учёта основных особенностей массивов высокопрочных скальных пород, а именно – их иерархически блочного строения и естественного напряжённого состояния, обусловленного в большинстве случаев действием гравитационно-тектонических полей напряжений.

Здесь также как и для подземных горных выработок, проектами обычно предусматривается одна конструкция бортов (один угол наклона борта, одна высота и один угол наклона уступа) для всего карьера, несмотря на резкие различия горно-геологических условий отдельных участков массива. Отсюда перспективными направлениями являются переход на оптимальные конструкции уступов и бортов (высоты уступов, углы наклона отдельных уступов и борта в целом), параметры которых будут обоснованно увязаны с параметрами состояния приконтурного массива.

Можно было бы привести и другие примеры решения проблемы управления состоянием массива пород при проведении горных работ. Все они свидетельствуют, что наиболее эффективными методами управления геомеханическими процессами в массиве пород являются методы целенаправленного регулирования технологических процессов разработки месторождений и подземного строительства.

В рамках данного курса мы будем рассматривать методы управления состоянием массива пород (геомеханическими процессами), главным образом, применительно к вопросам подземной разработки месторождений. Однако следует заметить, что все основные подходы целиком применимы и для открытых работ, поскольку суть происходящих в массиве пород геомеханических процессов одна.

На практике при разработке месторождений полезных ископаемых в настоящее время применяют следующие основные способы управления состоянием массива горных пород:

1. Крепление выработок и выработанного пространства. Применяют для капитальных и подготовительных горных выработок. Для очистных выработок применяют в случае, когда полезное ископаемое и вмещающие породы неустойчивы и требуют поддержания. В качестве крепи используют деревянные стойки и костры; каменную бутовую и кирпичную кладку; монолитный бетон и бетонные полосы; столбы, металлические конструкции и стойки; механизированную ограждающую крепь, анкерную крепь и набрызг-бетон и др. Назначение крепи заключается в снижении деформаций и предотвращении разрушений (отслоений, вывалов, трещинообразования) обнажённых пород призабойного пространства в течение определённого времени, необходимого для производства работ.

2. Поддержание выработанных пространств целиками. Этот способ заключается в обеспечении устойчивого равновесия массива подработанных пород и предотвращении обрушения земной поверхности. Месторождения в этом случае отрабатывают системами с открытым очистным пространством, сущность которых заключается в выемке камер и оставлении прочных целиков между ними.

Рассматриваемый способ управления состоянием массива горных пород применяют, когда полезное ископаемое и породы обладают высокой устойчивостью при сравнительно невысокой ценности полезного ископаемого, а также при необходимости сохранения земной поверхности (при наличии водоёмов, гражданской или промышленной застройки, железных дорог и других подлежащих охране объектов). При отработке высокоценных руд целики могут заменяться надёжными искусственными опорами (бетонными, каменными).

3. Поддержание выработанного пространства временно оставляемой (магазинированной) отбитой рудой. При этом способе, применяемом для отработки маломощных крутопадающих (жильных) месторождений, в процессе отработки блоков 60-70% отбитой руды временно оставляют в выработанном пространстве для поддержания обнажений висячего и лежачего боков, склонных к частичным вывалам и обрушениям. В целом, руды и породы должны быть достаточно устойчивыми, чтобы в очистном забое кровля и бока не обрушались и чрезмерно не разубоживали полезное ископаемое.

4. Закладка выработанного пространства. В неустойчивых, склонных к обрушению породах после выемки (или одновременно с выемкой) полезного ископаемого для предотвращения опасных деформаций выработанное пространство заполняют закладочным материалом. В качестве закладочных материалов используют дроблёные пустые породы, песок, гравий, шлаки металлургических заводов и электростанций, хвосты обогатительных фабрик. Наиболее надёжным средством поддержания являются твердеющие (бетонные) смеси при условии полного подпора кровли выработанного пространства закладочным материалом и своевременного выполнения работ по закладке.

5. Управление состоянием массива посредством обрушения пород. Сущность этого способа заключается в последовательном обрушении налегающей толщи пород вслед за подвиганием очистных работ. В связи с тем, что по мере выемки полезного ископаемого и подработки вышележащих пород увеличивается опорное давление на прилегающий массив и возрастает опасность недопустимого деформирования (даже раздавливания) пород необходимо периодически снижать величину опасных напряжений путём обрушения подработанной толщи пород.

Обрушение может быть частичным (обрушается только нижняя пачка пород - непосредственная кровля или часть вышележащей толщи пород) или полным (в процесс обрушения вовлекается вся толща пород до земной поверхности). Вполне очевидно, что во втором случае происходит основная разгрузка прилегающего массива горных пород.

Способ управления состоянием массива самообрушением пород, под действием собственного веса, применяют в случае слабых неустойчивых и трещиноватых пород при полезном ископаемом различной прочности. Если же вмещающие породы достаточно устойчивы, то подработанные породы обрушают принудительно, путём взрывания скважин, либо сосредоточенных (минных) зарядов. К принудительному обрушению пород часто прибегают в начальный период очистной выемки, для ликвидации зависаний подрабатываемых пород. С развитием фронта очистных работ и увеличением площадей подработки создаются обычно более благоприятные условия самообрушения пород с определённым шагом.

Перечисленные способы управления состоянием массива пород в каждом конкретном случае выбирают с учётом вероятности динамических и газодинамических проявлений горного давления.

В рамках данного курса отдельно рассмотрим весьма специфические вопросы управления геомеханическими процессами при подработке водных объектов, при комбинированной разработке месторождений полезных ископаемых, а также методы управления состоянием массива с целью минимизации вредного воздействия горных работ на сооружения и дневную поверхность.