Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разработке рудных месторождений

2. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СДВИЖЕНИЕМ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

2.1. Наблюдения за сдвижением земной поверхности проводят для определения параметров процесса сдвижения на месторождении и получения фактических данных для обоснованного решения вопросов охраны сооружений и выемки руды из предохранительных целиков.

Для определения параметров процесса сдвижения выбирают участки с типичными для данного месторождения горно-геологическими условиями, на которых можно в наиболее короткие сроки проследить развитие и затухание процесса сдвижения и получить достаточное количество данных. Если нужно получить параметры процесса сдвижения для решения конкретных вопросов охраны сооружений или выемки руды из предохранительных целиков, наблюдательные станции закладывают на участках расположения этих объектов или на участках, имеющих аналогичные горно-геологические условия.

2.2. Реперы наблюдательных станций закладывают по прямым профильным линиям, ориентированным, как правило, по простиранию и вкрест простирания рудных тел. При сложном строении рудных зон с рудными телами неправильной или изометрической формы и неясно выраженных элементах залегания рудных тел профильные линии должны быть ориентированы параллельно и перпендикулярно проектным границам очистных работ. Когда же наблюдательные станции закладывают в лесистых, гористых, застроенных районах или они предназначены для наблюдений за деформациями земной поверхности при подработке железных дорог и трубопроводов, допускают изломы профильных линий, расположение их по диагональным направлениям.

При наличии на участке наблюдательной станции зоны обрушения или возможности образования такой зоны профильные линии должны состоять из двух отрезков, заложенных от фактической границы зоны обрушения или от границы ожидаемого провала в стороны висячего и лежачего боков рудных тел. Отрезки профильной линии, закладываемые на противоположных сторонах зоны обрушения, располагают, как правило, в одной вертикальной плоскости. При существенном различии в характере процесса сдвижения пород лежачего и висячего боков можно закладывать дополнительные профильные линии.

Проведение непосредственных наблюдений в ожидаемой зоне образования воронок и провалов не допускается. Ориентировочные границы этой зоны при <45° определяют на вертикальных разрезах линиями, проведенными с глубины 15 (от контакта коренных пород с наносами) под углом 85° во всех направлениях. При > 45° границу зоны со стороны восстания строят по углу. Более точно определяют границы ожидаемого провала по действующим на данном месторождении правилам охраны.

При определении величин сдвижений в ожидаемой зоне внезапного образования воронок и провалов следует закладывать реперы особой конструкции, позволяющие проводить дистанционные измерения. Схематическое изображение конструкций таких реперов приведено в прил.2.

2.3. Для контроля полученных значений основных параметров процесса сдвижения на станции необходимо заложить не менее двух профильных линий вкрест простирания и одну линию по простиранию при условии получения углов сдвижения на обоих концах каждой профильной линии.

При сложном залегании рудных тел и вмещающих пород, резких изменениях физико-механических свойств и элементов залегания пород число профильных линий как вкрест простирания, так и по простиранию рудных тел увеличивают с таким расчетом, чтобы наблюдениями были охвачены все наиболее характерные условия разработки рудных тел.

2.4. Основные профильные линии для определения основных параметров процесса сдвижения на месторождении (минимальных углов сдвижения и максимальных величин сдвижений и деформаций земной поверхности) закладывают, как правило, в главных сечениях мульды сдвижения (см. прил.1). Если точное положение главного сечения не определено, то параллельно основным линиям по простиранию и вкрест простирания на расстоянии, равном 3-5 принятым интервалам между реперами, закладывают дополнительные профильные линии. Места закладки дополнительных профильных линий устанавливают, исходя из конкретных задач, которые необходимо решить на месторождении. При необходимости на расстоянии 1-3 интервалов параллельно основным и дополнительным линиям закладывают дублирующие профильные линии.

При постановке комплексных наблюдений за сдвижением земной поверхности и толщи горных пород на поверхности закладывают профильные линии примерно в одной вертикальной плоскости с реперами профильных линий, закладываемых в горных выработках, или с глубинными реперами в скважинах, пробуренных с земной поверхности или из горных выработок.

2.5. Главное сечение мульды сдвижения и место закладки основной профильной линии вкрест простирания располагают в середине участка очистных работ по простиранию, намеченного к отработке на период наблюдений. Как основные, так и дополнительные профильные линии следует закладывать в местах, где в выработанном пространстве будет оставлено меньше различных целиков или безрудных участков, например над серединами очистных блоков.

2.6. При определении мест закладки основных профильных линий по простиранию следует учесть, что положение главного сечения мульды сдвижения по простиранию в общем случае непостоянно и может измениться при увеличении глубины разработки, изменении угла падения рудного тела, геологического строения массива вмещающих пород, образовании провала на земной поверхности и др. В практике встречаются следующие характерные случаи:

1. По результатам проведенных наблюдений на данном или аналогичном участке месторождения известны основные параметры сдвижения. Определение мест закладки профильных линий по простиранию в этом случае проводят следующим образом:          

а) при пологом и наклонном падении рудного тела, когда над верхней границей горных работ земная поверхность сдвигается без образования провала (рис.1, а), определяют угол максимального оседания , соединяя прямой линией точку максимальных оседаний земной поверхности с серединой выработанного пространства . По известному углу определяют положение основной профильной линии по простиранию при развитии горных работ, для чего от середины общего выработанного пространства имеющихся и проектируемых очистных выработок на период наблюдений строят угол (точка ). Перенеся точку максимальных оседаний на план поверхности, проводят через нее параллельно линии среднего простирания залежи линию проектного положения профильной линии по простиранию;

б) аналогично поступают при определении положения профильной линии по простиранию, когда над верхней границей горных работ возникают небольшие воронки или провалы, которые не получают дальнейшего развития при увеличении глубины отработки, а в мульде сдвижения образуется вторая точка максимального оседания
(см. рис.1, б).

Рис.1. Схема определения мест расположения профильных линий по простиранию залежи (на разрезе вкрест простирания залежи):  

   а - при пологом и наклонном падении; б, в - при крутом падении; г - на плане земной поверхности

в) при разработке крутопадающих рудных тел в мульде сдвижения образуется зона обрушения, размеры которой при увеличении глубины отработки возрастают, но точка максимальных оседаний остается приуроченной к провалу (см. рис.1, в). В этом случае основная профильная линия по простиранию должна проходить через центр провала (точка на рис.1, в, г), дополнительную профильную линию (при необходимости) располагают над нижней границей проектных очистных выработок на период наблюдений (точка ). Если существует вероятность сдвижения пород лежачего бока, то со стороны восстания закладывают вторую дополнительную профильную  линию (см. рис.1, в, г; точка ), проходящую по краю зоны обрушения.

2. Инструментальные наблюдения за сдвижением не проводили, но на земной поверхности имеется провал от горных работ на верхних горизонтах:

а) при разработке рудных тел малой и средней мощности (<5 м) преимущественно жильного типа положение основной профильной линии по простиранию определяют по углу =90°, построенному от середины общего выработанного пространства (см. рис. 1, б);

б) при разработке мощных и весьма мощных рудных тел определение положения основной и дополнительных профильных линий показано на рис.1, в, г.

3. Месторождение только начинают разрабатывать, видимых проявлений сдвижения земной поверхности нет. Определение положения основной профильной линии по простиранию проводят:

а) при угле падения рудного тела менее 45° - по углу , равному 90° и построенному от середины проектных очистных выработок на период наблюдения;

б) при угле падения рудного тела более 45° закладывают две профильные линии, одну из которых располагают над серединой очистной выработки первого отрабатываемого этажа (=90°), а другую - над нижней границей проектных очистных выработок на период наблюдений (см. рис.1, в).

4. Инструментальные наблюдения не проводили, а горно-геологические условия не позволяют определить положение и ориентировку главного сечения мульды сдвижения по простиранию. В этом случае параллельно основной профильной линии вкрест простирания рудных тел закладывают 2-3 дополнительные профильные линии. При наличии или вероятности появления провала 1-2 линии должны располагаться в торце провала, аналогично линии А-В (см. рис.1, г). После выявления по наблюдениям положения точек максимальных оседаний при отработке верхнего горизонта проектируют закладку основной профильной линии по простиранию, ориентируя ее по этим точкам. При необходимости закладывают дополнительные профильные линии по простиранию в соответствии с первыми тремя случаями. Во всех этих случаях дополнительные профильные линии могут иметь протяженность, меньшую, чем предусмотрено п.2.10, и могут быть заложены без опорных реперов. Положение реперов по основным и дополнительным профильным линиям при наличии или вероятности образования зоны обрушения показано на рис.1, г.