8.3. Условия устойчивого состояния земной поверхности при разработке месторождений.

Под устойчивым состоянием земной поверхности понимается полное отсутствие ее деформаций или наличие сдвижений, величина которых не превышает критических значений и не вызывает вредных последствий для подрабатываемых объектов.

Устойчивое состояние пород определяется сочетанием влияющих горно-геологических и технологических факторов.

При разработке месторождений существует такое соотношение глубины разработки Н_б к мощности залежи М, при котором деформации земной поверхности для охраняемых сооружений будут безопасными, т.е.

Н_б /М=К_б, (8.1)

где К_б - коэффициент безопасности.

Вполне очевидно, что наибольшая вероятность сохранения поверхности при разработке рудных месторождений будет при отработке залежей, имеющих малую мощность, крутой угол падения и небольшую площадь подработки.

Временными правилами охраны сооружений и природных объектов при подземной разработке рудных месторождений, рекомендованными ВНИМИ, при крепости пород f = 5 коэффициенты безопасности, согласно выражению (8.1), принимаются: для объектов I-й категории К_б = 150; II-й - К_б = 100 и III-ей - К_б = 50. При выемке пологих и наклонных угольных пластов значения К_б для объектов I, II, III категорий равны соответственно 300, 200, 100.

На рис. 8.1 приведена схема основных элементов залегания, определяющих деформирование земной поверхности.

Рис. 8.1. Схемы к определению области деформирования земной поверхности

а и б - параметры рудной залежи соответственно вкрест простирания и по простиранию.

На основании анализа и обобщения практического опыта отработки рудных месторождений ВНИМИ рекомендуется формула для расчёта безопасной глубины Н_р (от верхней границы залежи до дневной поверхности), при отработке слепых залежей с углом падения не более 750, при которой не будет критических деформаций земной поверхности

Н_р = 300 М_э L’ k / (L’ + 74 М_э) , (8.2)

где L’ - горизонтальная проекция рудной залежи;

k — коэффициент, учитывающий крепость вмещающих пород, k = 1 при f = 2÷5, k = 0.9 при f = 5÷9, k = 0.8 при f >9.

М_э - эффективная (приведенная) мощность залежи,

М_э = М (1 – К_зап + К_зап К_у).

Здесь М - нормальная мощность залежи; К_зап и К_у - соответственно коэффициенты заполнения выработанного пространства породами (закладочным материалом) и усадки закладочного материала.

Если величина Н_р<Н (Н — фактическая глубина от верхней границы рудной залежи до земной поверхности), то земная поверхность не подвергается опасным деформациям.

Поскольку отработка рудных месторождений системами рассматриваемого класса (с обрушением) вызывает опасные деформации земной поверхности, рассмотрим последовательно основные закономерности развития процессов сдвижения горных пород в результате подземной разработки месторождений и основные закономерности развития процессов обрушения горных пород.