geometrynadr

Ця класифікація, дещо змінена для більш зручного практичного

використання, може бути представлена в такому вигляді.

I.Нетектонічні тріщини:

1)первинні тріщини: 2) тріщини вивітрювання; 3) тріщини зсувів,

обвалів, провалів; 4) тріщини розширення порід при розвантаженні; 6) штучні тріщини (при вибухах, ударах та інш.)

II.Тектонічні тріщини:

1)тріщини з розривом суцільності порід; 2) кліваж.

Первинні тріщини виникають в результаті проявлення внутрішніх сил в породах під час їх усихання, ущільнювання, температури, фізико-хімічних перетворювань. Їх спостерігають в осадочних породах, які найбільше чітко проявляються в областях з горизонтальним або слабо порушеним заляганням, в

ефузивних та інтрузивних породах, які виникають внаслідок дії розтягуючих або стягуючих напружень при охолодженні лави.

Тріщини вивітрювання виникають внаслідок того, що вивітрені породи гублять свою монолітність. Внаслідок вивітрювання з'являється мережа тріщин, яка викликає розпадання великих блоків на окремі куски. При цьому мають місце усі

(аж до прихованих) первинні нетектонічні тріщини. Ступінь руйнування порід і частота видимих тріщин, викликаних вивітрюванням, з віддаленням від земної поверхні, швидко зменшується.

Тріщини зсувів, обвалів, провалів і інші види нетектонічних тріщин звичайно чітко виражені і розповсюджені локально. В загальній характеристиці тріщинуватості масиву вони мають підпорядковане значення.

Тектонічні тріщини виникають під впливом тектонічних сил, які проявляються в земній корі в процесі її розвитку, вони багато в чому відрізняються від нетектонічних тріщин. Різниця виражається перш за все в тому, що тектонічні тріщини володіють витриманістю в орієнтирові і розвиваються більш-менш однаково в різних по складу породах.

41

Тріщини з розривом суцільності порід утворюються при появі в них нормальних і дотичних напружень, перевищуючих границю міцності порід. Під дією нормальних напружень, перпендикулярних до головної осі розтягу,

виникають тріщини відриву, а в напрямку максимальних дотичних напружень

розвиваються тріщини сколювання.

Тріщини відриву звичайно відкриті і позбавлені будь-яких слідів переміщення. Ці тріщини швидко виклинюються і подалі можуть знову продовжуватися із збереженням свого орієнтування. Густота тріщин нерівномірна.

Утворюються вони в зонах змішувачів, на склепіннях куполо-видних піднять, в

ядрах складок та інш.

Тріщини сколювання в гірничих породах звичайно щільно стиснуті, мають рівну і відносно гладку поверхню стінок. Ці тріщини зберігають своє орієнтування,

володіють значною протяжністю і порівняно витриманою густотою. Вони широко

розповсюджені на ділянках, порушених підкідами і зсувами.

Кліважем називають здатність гірничих порід розділятися по паралельним

або майже паралельним поверхням на тонкі пластинки. Ця властивість

порід в механічному розумінні виражається в утворенні повер-хонь ковзання, по яким частини зміщуються відносно одна однієї в процесі пластичних деформацій.

Кліваж не порушує суцільності порід, що відрізняє його від розглянутих вище тектонічних тріщин.

Взоні вивітрювання кліваж має вигляд відкритих або закритих паралельних тріщин з рівними поверхнями.

Впородах ,розташованих на глибині, кліваж має приховану будову. Кліваж широко розвинутий в деформованих породах, особливо в породах, зібраних в

складки. Відомо широке використання кліважу вугільних пластів при відбиванні

вугілля в очисних вибоях

Геометрична класифікація.

42

В основу геометричної класифікації тріщин покладена їхня орієнтованість відносно поверхонь напластування. По відношенню до напластування і простягання пласта розрізняють слідуючи тріщини (рис. 2.31):

1)нормально січні подовжні, поперечні, діагональні;

2)косо січні подовжні, поперечні і діагональні;

3)шарові або пластові, співпадаючі з поверхнями послаблення,

паралельними напластуванню.

До нормально січних відносять ті тріщини, які з поверхнею напластування утворюють кут не менше 700, інші будуть відноситися до групи косо січних

(рис.2.31).

Віднесення тріщин до подовжніх, поперечних або діагональних визначається кутом, утвореним лінією простягання пласта і лінією перетину пласта і тріщини (рис. 2.32). При цьому до подовжніх відносять тріщини, які дають цей кут в межах 0 – 200, до поперечних – 70-900 і до діагональних – 20-700. Косо січні тріщини зручно розділяти на згідно і незгідно падаючі.

план		А-А
А
	простягання	пластові
		тріщини
Діагональні	20о
	20о	косо січні	кососічні
повздовжні	тріщини	тріщини
тріщини			40о
20о	20о
			норимальні
			січні
	А		тріщини

Рис. 2.31 – Схема до геометричної класифікації тріщин.

6.2. Параметри тріщинуватості. Проведення спостережень

43

за тріщинуватістю

Відносячись до постійно діючих факторів, впливаючих на умови проведення гірничих робіт, тріщинуватість масиву підлягає систематичному вивченню документації і обліку при вирішенні виробничих задач.

При цьому великі тріщини, які є можливість графічно зобразити в масштабі плану, підлягають окремому обліку і документації. Але переважна більшість тріщин являються малими, тому документація, характеристика і їх облік можливі тільки за середніми значеннями показників.

Для структурної характеристики масиву, обліку та впливу тріщинуватості на проведення гірничих робіт мають значення такі показники:

а) Орієнтованість тріщин. Визначається кутовими величинами – простяганням А і кутом падіння тріщин ∆. Цей показник дозволяє виділяти системи тріщин по їх орієнтованості.

б) Розкриття тріщин (або ширина тріщин). В зв'язку з тим, що цей показник важко вимірювати, його характеризують приблизно, шляхом віднесення тріщин в одну з груп: відкриті, закриті, приховані.

в) Протяжність (довжина) тріщин m – вимірюється по нормалі до напластування або сланцюватості (рис. 2.32).

а)

t

б)

в)

m

t

напластування

напластування

напластування

t

нормально січні

тріщини

косо січні тріщини

Рис. 2.32 – Схеми тріщинуватості в вертикальних січеннях (а, б)

і в площинах напластування (в).

44

г) Відстань t- вимірюється по нормалі між двома сусідніми тріщинами однієї і тієї ж системи.

д) Інтенсивність (густота) тріщинуватості характеризується коефіцієнтом густоти тріщинуватості К. Розрізняють лінійний К, коефіцієнт густоти тріщинуватості

	К Л =	NЛ	(2.8)
		l

і площовий Кn – коефіцієнт густоти тріщинуватості

К П =	NП	,			(2.9)
	S
де N – число тріщин даної системи на відрізку довжиною ℓ;
Nn – число тріщин даної системи на ділянку площею S.
е) Ступінь розробленого масиву W
W =		1		,	(2.10)
			V
			CP
де VCЕР – середній об'єм блоку, який визначається середніми відстанями					між

тріщинами найкраще виражених трьох систем, що утворюють форми структурних блоків.

Визначення тріщинуватості масиву гірничих порід включає польові

спостереження і їх аналіз.
Всі методи спостереження тріщинуватості розділяють на прямі і побічні,	які
можуть бути зведені в три групи: натурні, фотограмметричні і геофізичні.	Ці

методи в свою чергу розділяються на декілька видів по способу проведення вимірів і застосованих при цьому приладах.

Для проведення спостережень тріщинуватості масиву встановлюють ділянки і точки спостережень, ділянки спостережень повинні розташовуватись в однакових

умовах залягання і в межах блоку великої розривної структури. В межах

45

ділянки спостереження виділяють точки спостереження, причетні до січних виробок і виробок по пласту.

Спостереженнями в січних виробках тріщинуватість масиву вивчається на всю потужність розкритих порід. В виробках, пройдених по покладу, вивчається тріщинуватість покладу і безпосередньої покрівлі.

Точки спостереження – це місця в забої і на стінках виробок, які дозволяють охопити спостереженнями тріщини різних систем.

Січення виробок дозволяють в кожній точці спостереження зробити виміри по15-20 тріщинам. Число вимірювань на ділянці визначається числом точок спостережень і коливається в межах 80-12- вимірів. Кожна точка спостереження нумерується і прив'язується до певних контурів виробки або до точок маркшейдерської зйомки. В умовах одноманітного залягання в межах ділянки вказане число вимірів є достатнім для надійного визначення середніх показників тріщинуватості.

Для вимірів елементів залягання і параметрів тріщин використовують гірничий компас, тріщинний кутомір, рулетку, лінійку, сантиметрову шкалу,

нанесену на рукоятку гірничого молотка.

6.3. Обробка спостережень і документація тріщинуватості

При вивченні тріщинуватості накопичується велика кількість вимірів.

Результати обробки і узагальнення цих спостережень зображують в виді	діаграм
і граток (решіток) тріщинуватості.
Діаграми тріщинуватості. Результати графічної обробки вимірювань
орієнтування тріщин в межах ділянки спостережень з метою виділення їх	систем

по вказаному показнику і визначення середнього значення елементів залягання кожної системи називають діаграмою тріщинуватості. В умовах горизонтального та пологого залягання порід січні в переважній більшості бувають прямовісними або крутими. Тому виділення систем тріщин проводять по азимуту А.

46

Використовуючи цей показник, діаграми тріщинуватості бувають кругові

(діаграми-рози) або прямокутні.

Для побудови діаграми-рози всі виміряні азимути простягання тріщин розділяються на класи з деяким кутовим інтервалом, наприклад, 100. В межах кожного інтервалу знаходять середню величину азимуту і відкладають її в прийнятому масштабі у вигляді відрізку, довжина якого пропорціональна кількості вимірів у даному інтервалі. Масштаб вибирають, враховуючи загальну кількість вимірів і бажаного розміру діаграми. Потім кінці напрямків в усіх інтервалах послідовно з'єднають прямими, в результаті чого одержують пелюстки діаграми – рози.

α0

Оптимальний напрямок α

Простягання очисного

вибою

порід

δ

Рис. 2.33 – Діаграма – роза тріщинуватості.

На діаграмі (рис. 2.33) виділяється дві системи тріщин. Проміж них видно кут, вільний від тріщин. З точки зору безпечного ведення очисних робіт область цього кута являється найбільш сприятливою.

47

Інколи будують прямокутну діаграму тріщинуватості, коли по вісі абсцис

відкладають віміряні середні азимути тріщин в кожному інтервалі, а по вісі

ординат – число вимірів в інтервалі. Але діаграма-роза дає більш природне сприймання орієнтування тріщин, ніж прямокутна.

При похилому і крутому заляганні порід орієнтировка січних тріщин характеризується величинами А і . В цьому випадку кожна тріщина по елементам

залягання як по координатам, зображується в вигляді точки, а діаграма

тріщинуватості називається точковою. По способу побудови точкові діаграми тріщинуватості бувають круговими і прямокутними.

Для виділення систем тріщин зручно користуватися умовною рівно-

проміжною сіткою з заданим радіусом R (береться 4,5 або 9 см) і кутовим інтервалом, наприклад, в 100 (рис. 2.34).

Якщо під час спостережень вимірювалися азимути падіння і кути падіння, то кожна тріщина буде зображена по своїм елементам залягання на сітці в вигляді точки. Побудувавши таким чином всі тріщини, и одержимо кругову точкову діаграму тріщинуватості (рис. 2.34). На ній чітко виділяються три скупчення точок.

340	350	0	20
		10

290
280	80
270	90
260	100
250	110

230	130
220	140
210	150
200	160
190	170
	180

Рис. 2.34 – Кругова точкова діаграма тріщинуватості.

Ці скупчення фіксують системи тріщин по їх орієнтуванню і характеризують

тріщинуватість масиву на даній ділянці спостережень.

При побудові прямокутної точкової діаграми (рис. 2.35) по осі абсцис відкладають азимутальні вимірювання А, а по осі ординат кути падіння тріщин .

Кожна тріщина в даному випадку наноситься по своїм елементам залягання.

																				A
180			200		220		240		260		280		300		320		340			360
																								20
																							40
																						60
																						80

I

80

60

II

40

20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

A

Рис. 2.35 – Прямокутна точкова діаграма тріщинуватості.

49

По природним скупченням точок на діаграмі (рис. 2.35) виділено дві системи

тріщин. В кожній системі знайдені точки, відзначені на рисунку залитими

кружками, які фіксують середні елементи залягання системи. Прямокутна точкова діаграма тріщинуватості порівняно з круговою має ту перевагу, що вона по умовам побудови являється рівноточною в усіх частинах діаграми.

Розміри і густота тріщин кожної системи також характеризується середніми їх величинами. Для зображення параметрів тріщинуватості можливо

використовувати також циклографічні проекції.

Карти тріщинуватості. Узагальнення відомостей про тріщинуватість масиву гірничих порід по шахтному полю або родовищу дають в вигляді карт тріщинуватості. Ступінь узагальнення матеріалу обумовлюється масштабом карти,

який визначається масштабом маркшейдерської або геологічної документації.

Найбільш поширений метод зображення тріщинуватості на картах – точковий.

Перспективним в цьому плані є також метод циклографічних проекцій.

Гратки (решітки) тріщинуватості. При вирішенні деяких задач необхідно

зобразити структуру масиву в плані або на розрізах в відповідності з

встановленою орієнтировкою і частотою тріщин. Такий графік називають решіткою тріщинуватості. Його основне призначення – оцінка виділених систем тріщин з точки зору впливу їх на умови роботи і поведінки масиву. Наприклад, при вирішенні питання про вибір напрямку відробки видобувної дільниці решітка тріщинуватості порід покрівлі будується на вертикальному розрізі по простяганню порід.

Оцінка стійкості уступів (бортів) розрізу повинна враховувати валив

структури масиву , представленої вертикальним розрізом, перпендикулярним до борту кар'єра.

В усіх випадках по одержаній інформації про кількість виявлених систем тріщин, середніх значеннях їх елементів залягання і щільності тріщин будується решітка тріщинуватості в плані в вигляді ізогіпс системи тріщин з січенням h (рис. 2.36). Величина січення визначається потужністю порід, що вивчаються.

50