Геологические процессы, вызванные изменением напряженного состояния горных пород. Сдвижение горных пород на подрабатываемых территориях

Подрабатываемые территории – это участки земли с наличием крупных подземных пустот, вызванных горнотехнической и строительной деятельностью. Процесс нарушения естественного равновесия вышележащих слоев пород, их деформирование и смещение в сторону выработанного пространства называется сдвижением горных пород.

На поверхности земли этот процесс часто сопровождается образованием чашеобразных впадин – мульд.

Сдвижение горных пород характеризуется также появлением крупных трещин на поверхности земли, иногда шириной до 2,0 м, провальных воронок до 10 м глубиной.

Оседание земной поверхности в процессе формирования мульд, т.е. корытообразных понижений, размеры которых в плане превышают размеры выработанного пространства, происходит вместе с находящимися на нем сооружениями, что может приводить к их деформациям. В частности, значительные деформации зданий и сооружений фиксируются при образовании мульд вдоль трасс метрополитенов, а также при подземной разработке угольных пластов.

Размеры зоны опасного влияния подземных выработок зависят от:

- размера выработанного пространства;

- геологических условий – характера чередования состава, строения и свойств горных пород;

- горнотехнических условий (скорости проходки подземной выработки и выемки отработанного материала, способов крепления кровли).

Характер развития провальных воронок и других деформаций земной поверхности определяется углом падения, мощностью и глубиной залегания разрабатываемых пластов. В Кузбассе в условиях крутопадающих пластов отмечаются многочисленные провалы, которые тянутся на десятки километров по простиранию пластов. В этих условиях разработка пластов угля даже на глубинах более 400 м может приводить к деформациям сооружений на поверхности земли.

Максимально оседание поверхности земли отмечено в Донбассе и составило 2,6 м.

Провальная воронка над шахтой в г.Березняки Пермского края 300х400 м

Продолжительность процесса сдвижения горных пород и земной поверхности может быть весьма значительной – до многих лет. Процесс сдвижения считается интенсивным, если его скорость превышает 30 мм в месяц. Сдвижение горных пород может происходить не только в период эксплуатации шахты, но и после ее окончания, так как с течением времени несущая способность крепления и пород заметно снижается.

Несколько иной характер развития сдвижения горных пород отмечается вдоль подземных трасс метрополитенов, тоннелей и других подземных линейных сооружений. Геодезические наблюдения за осадками поверхности над трассами метрополитенов фиксируют образование линейно вытянутых мульд оседания шириной от 50 до 300 м и глубиной до 1,0 м, в отдельных случаях до нескольких метров. Все они повторяют контуры станций метрополитенов и тоннелей.

Проектирование и строительство зданий, сооружений и прокладка инженерных коммуникаций на подрабатываемых территориях должны производиться с применением строительно-конструктивных и горных мер защиты, обеспечивающих сохранение объектов как при строительстве, так и при эксплуатации (СНиП 2.01.09-91 «Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах»).

Строительно-конструктивные меры защиты:

- планировочные мероприятия;

- устройство деформационных швов в фундаментах и стенах;

- повышение прочности несущих конструкций и приспособление их к неравномерным осадкам;

- укладка трубопроводов на песчаное основание, вынос трубопроводов на поверхность;

- использование высококачественных строительных материалов.

Если конструктивных мер недостаточно, предусматривают горные меры защиты:

- полную или частичную закладку выработанного пространства;

- разработку пластов с разрывом во времени;

- неполную выемку полезных ископаемых по площади и мощности.