Методические рекомендации по прогнозу прорывов песчано-глинистых пород в горные выработки

I етодические рекомендации по прогнозу прорывов песчано - глинистых пород в горные выработки

ШШЙСШОТЖ» четой МЕТШУШИ СССР Управление горного производства

Всвооюаяшй нау чио-ис следовательский, констдаторско-Т0Хйож)ОТ10Ский и щюеитяонюыоиатеаьсвай институте по осутешю маспфоадеивй иолевянх ископаемых, снецвадншм горным работам, рудаотаой геологи ш маркшейдерское делу В И О Г В м

Угвервдаю: Директор института И.«.Океании 27 декабря 1984 г.

жщщчешв шссшомш по прогнозу прогадав штшутжти погод в пш шработкй

Белгород I984

Использование реологической медали Шведова-Бингама и теории фильтрации неньютоновской жидкости позволяет описать процесс движения песчано-глинистой масон через обрушенные скальные порода системой из четырех уравнений [б] :

1.    Термодинамическое уравнение

Р - const ,    _(2Л)

где J) - плотность мачто-глинистых пород, кг/м⁸.

2.    Реологическое уравнение ооотояния

'Ч'^п+.ЯлаЬ    (2.2)

где    Т    i- датеноншооть касательных    напряжений,    па;    /<_11Л - пластическая    вязкость, Па*о; j -    интенсивность    скорости    сдвига

(j.»3vz/cbc - при движении вдоль оси & в плоскости    о"¹.

⁰ 3. Обобщенный на случай движения бингамовского пластика закон Дарси

(знак V берется при    0,    знак при    0    ),

где V z -окороств фильтрации в направлении оси, м/с; Р - гидростатическое давление, Па; С - коэффициент проницаемости обрушенных скальных аород» лг; J5₀ - начальный гоадаеит сдвига, он -редадяется следующей зависимостью:

хде й к - радиус, представляющий отношение объема бингамогоко го пластика к смоченной поверхности, м.

4. Уравнение неравднвности

^•■0.    (2.5)

(2.6)

^где Эо ⁼ Л~Л-

10

Уравнения (2.1) - (2.6) совместно с уравнениями, отображавшими граничные условия для расчетных схем, приведенных в табл. 2.1 .образует полную систему уравнений веустановившейся фильтрации пеоча но-гдинистых пород через скальные обрушенные породы.

Решение уравнений (2.1)-(2.6) совместно с начальными и граничными условиями для приведенных расчетных схем позволило получить зависимости для прогноза прорывов песчано-глинистых пород в горные выработки (табл. 2.2).

Задача прогнозирования решается графо-аналитическим методом,для чего строят график в координатах _F₀~ t , на котором параллельно о<и^ Р проводится линяя_х    ь* С _м до пересечения с кривой

вале изменения

Цри отсутствии в зоне обрушения породной "подушки" движение песчано-глинистых пород в ней подчиняется законам гидравлики вязкопластичной жидкости. Представив зону обрушения и горные выработки в виде труб с цилиндрическим сечением, можно определить максимальное расстояние продвижения песчано-глинистой массы по горным выработкам по формуле

Зависимость t(F₀) имеет физический смысл в интер

я Z от 0 до I/ _м

L-Ф

(2.7)

гда д Р - давление на песчано-глинистые порода в вон© обрушения. Пар Z ~ радиус горной шр&ботки, щ ^/С_Д - предельное нацряжегшо сдвига, Шо

Величина изменения давления в воне обрушения определяется из уравнения

У -k£L

ZZ

а

Л Р^а

ра.

(2.8)

1'дв V - объем песчано-глшшстых пород в зоне обрушением³? площадь горной выработки, м²; S - площадь зоны обрушения*

J) - плотность двсчано-глшшстых пород, кг/м³? ^ - ускорение свободного падения, м/с².

Подставив уравнение (2.8) а (2,7) ж преобразовав его* получим выражение для максимального расстояния гфодвишеяня песчано-глинистых пород по горной выработке

с.

Ш'    ¹²-^а'

где Р - давление на пеечано-тлашютые порода в зоне обрушения, Ш;

U

Таблица 2.2

Номер расяш** тиой савш Определение мшюишлшой глубины нро-шшш Определение бевравдарншс параметров расчетные формулы дав получения времени продвижения в безразмерны* па-раматрах Приш- Ч8НИЭ i i-JEL. * *-л А г« ЖСТ 1<Ьт^У -lnl Нет 2 f Рп V|,-j)}iUiw F^p4feur 0 У^ПА1* “ 1 р M,f L ъ~Х с^Р/}л,.|м14одД- 0 м\ tu&imff~i) f I Mff w' ilnu) Нет э , р, ЧМИЙ r.CPt ДАЛ vf 4-е f.-^?1LKh -> -f i 4iu При яслоЬии ib.>7 П И 1( Р Рп pJ'2 ^1иЖу1-\ i~ JatJL <5£ЯЯГ Нет 5 Ра^ Р« щЩт й^р'4и,ш ^4', При мели-* ' 6ш ^ L ^, где Ьср~ шштАш: габмкАпад Ьит$ьщ ясен ШШ ГЛЛ№> тых по§од Нет В t Рэ+Ра r.pfe, СмДп ОГ J Щрл*| 0 у 2,Hi>imtf-t' -Ъя

12

R - радиус зоны обрушения, м.

'Ртученное уравнение (2.9) может бить использовано для определения максимального заполнения песчадо-глигшсгши послами горетх вгработок в случае отсутствия по]юдпой "подушки" над очистным вн-

рас5откаш.

3. ОПРРдаШШ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Основными исходными данными для решения задач прогноза прорывов песчано-глинистых пород в горные выработки являются юс реокотячее-кяо параметры ( предельное недряжзнио сдвига Х_Г1 и пластическая вязкость JU _(М_ ), а также пористость П , средний радиус каналов Z и проницаемость С- породной "полушки" над очистным* выработками.

Из всех существующих приборов, позводиздих определять реологические параметры шзко-шщстпчдых жидкостей, н&чбодев подходящими являются ротационные одсковииэтрй, В частности хорошо зарекомендовал себя в подобных исоледовшшях вискозиметр РЕ-8 [4] .Этот прибор позволяет производить измерения вязкости шеокодксперсных оес-чаио-г.’ШЕпстых t >род в пределах от 5 до 10^ Па* с и предельного напряжения сдвига от 5 до ХО*⁵' Па. Однако для пвсчаио-гдштстнх пород, влажность которых кю® влажности их на границе текучести,отот диапазон измерений недостаточен. Для отяпс додай может быть иоаола-зовап ялоско-кшшжяярный вискозияктр ковструщии ШЯИЙ, верхняя граница измерения вязкости и продельного напряжения сдвига у которого значительно вялю.

Для определения характера зависимости реологических параметров от влажности песчано-глинистых пород каидая отологическая разность должна испытываться при 4-5 значениях влажности па приборе РВ-8 к 3 - 4 значениях влажности на шюско-кашдагяряом вискозиметре. Ьркчом для каждой влажности необходимо провести такое количество определений реологических параметров, которое удовлетворяло бы требованиям дальнейшей статистической обработки ( не менее 30 опытов ).

Истнтшж!? должны начинаться па пдоско-кяяиляяриом висяоагояйтре о образцами ненарушенной структуры * пр* естественной шятасетн. Затем образцы из одно? литологической разности необходимо растереть до очень густой пасты, после чего увлажнять шш иодсугасвать при комнатной температуре до необходимой влажности. 0» всех airttr ях для получения однородной массы с равномерным рыодредвймивм воды тщательно л про мотанную песчано-глинистую породу нообходоию а»

П

дорла вать около суток в ексикаторе. Непосредственно перед измерением реологических параметров песчано-глинистая порода перемешивается еще рае и после етого помещается в вискозиметр.

Реологические параметра рассчитываются по следующим зависимостям:

а) при испытании песчано-глннистшс пород на приборе РВ-8

		(3.1)
		(3.2)
6) при испытании песчано-глинистых пород на		I 1 T 1
вискозиметре		(3.3)
^ , -Д&1 Гм 5QI	j? _ , ri Iе
		(3.4)

В формулах (3.1) - (3.4) приняты следущве обозначения:

JU - коэффициент динамической вязкости. На* о; "X - напряжение сдвига, Па; *С_П - предельное напряжение сдвига, Па; JU ко-зффициеит динамической (пластической) вязкости;К - константа прибора РВ-8 для вязкости;    К,    -    константа    прибора    РВ-8    для

предельного напряжения сдвига; P_Q - собственное трение Подлипки-ков прибора РВ-8, Па; Р - груз,вращающий цилиндр прибора РВ-8,Па;

N - число оборотов цилиндра в оекуаду; Q -единичный объемный расход порода через плоский капилляр, Mfyc; - длина плоского капилляра, м; I н ~ глубина продвижения песчано-глинистых пород в плоский капилляр, уравновешенная давлением Р_н м; Р_н - давление на песчано-глинистую породу а плоско-капиллярном вискозиметру Пн.

В результате проведенных экспериментов строятся графики зава самое ти: предельного напряжения сдвига и пластической вязкости от влажнооти ( ^/C_f)-W и _(1л -W )» напряжения сдвига от вязкости и скорости сдвига ( t'N и X-Jll). Построение графиков X - N и X -ju позволяет определить значения предельного напряжения сдвига и пластической вязкости, а графиков    и    JU    - W помо    -

гает при решении задач прогноза продвижения песчано-глинистых пород в воне обрушения.

Лсристооть обрушенных скальных пород, слагающих породную "поду-вшу*, можно определить через коэффициент разрыхления горных пород К. и . Учитывая, что

(3.6)

где Vj - объем обрушенных скальных пород, м³; V_e - объем скальных пород до обрушения, м³, можно записать

П^с    ...    -    Ко"    1.    (3.6)

^va ¹

Дяя насыщенного потока вявко-плаотичлой жидкости в пористой среде, по аналогии о гидравлическим радиусом потока в трубах, вводятся понятие эффективного радиуса, представлявшего собой отношение объема аязко-нластичной жидкости и смоченной поверхности fl] :

^е^Т*-^Пп№ ’    ⁽³-⁷⁾

где И - удельная поверхность обломков скальных пород.

удельная поверхность обломков овальных пород может быть определена по зависимо''ти

, (8.8)

где flt - гармоническое средневзвешенное значение диаметра обломков скальных пород. Ц модно найти из вяражания

4~ £ it

где    -    объемная    деля    скальных    обломков    размером    в    породной ^гподушке";    & {, - диаметр скальных пород I -го размера

в породной "подушке", и.

Подставляя уравнения (3.8) и (3.9) в (3.7), получим вамгаимость для определения среднего радиуса в породной "подушке"

VtV

Коэффициент фильтрации обрушенных

на модернизированном прибора Тима.в котором диаметр цилиндре внби -

15

рается из расчета» чтобы он был не менее чем в 5-10 раз баш» среднего диаметра обломков обрушенной скальной порода. Отбор проб да определения коэффициента фильтрации производится после выпуска руда на дучех на участке горше работ, на котором првдполагаклся прорывы песчано-глинистых пород. В остальном штодат определения коэффициента фдасьтрации остается стандартной £ 9 ] I Необходимо отжить» что в расчетные зависимости для прогноза прорывов входа» коэффициент проницаемости, поэтому полученные в результате лабораторных экспериментов коэффициенты фильтрации необходимо пересчотн-вать в соответствии с зашсшюстью

О .....*    (з.ii)

оде С - ковффвдиет¹ проквдшшся, м²; К - коэффициент фильтрации, м/с.

4. ШЮМЕЩШШ ПО ПтаОТВРАЩЕИШО ПРОШВОВ

шошо-тштш! пород

Явобходамоотъ проведения шропрштшй» направленных на предотв -ращение црорывов песчано-глинистых пород в горше выработки, оде -навается да результатам прогнозирования этого горно-геологическох'о авшния дм конкретного «отороздешя, находящегося на определен -ней стада оовоевид. Оценку возможности прорывов необходимо производить еще на стада проектирования» для чего в разрезе меоторож -девая нужно внявить наиболее опашне по прорывам песчано-глинистые юрода, к воторш относятся обводаввше легкоподвшшые (плывудаые) «теяониевкив рвшоотв» яощдащш в фгажозируемый контур развития вода обрушения, Штем веобадюаю определить реологические па-ршир мих деодшпмяих резвостей я» выбрав одну из расчетных иш» триерув для шодвдушого меоторовдения» рассчитать по щривадвшим зашвшоет» гдубщу возмошого продвиюнщ пеочано-гмттш тарод в зону офутешя.

В том случае, если по результатам прогноза окажется, что разработка месторождения будет сопровождаться прорывами пвечано-еташс-тнх пород, необходимо наметить мероприятия по их прадотврадевш. Споообы борьОД о прорывами песчано-глшшотш:    пород приведши в

табл. 4.1.

Разработка железорудных месторождений системами с поддершнием выработанного пространства является «аиоолее надежным методом борь

16

увеличение себестоимости добытой руды и усложнение технологии добычных работ.

Подде$йШ1ше породной "подушки” расчетной мощности является достаточно эффэктхтнш способом предотвращения прорывов песчано-гж -кистых пород. Породная 'Чю душка” создается за счет принудительного обрушения вмещающих пород висячего бока. Рассматриваемый способ экономичен. К сущест венным недостаткам его реализации следует от -нести отсутствие надежного метода контроля мощности породной "по ~ душки" над очистным пространством.

Осушение шахтных полей гложет существенно уменьшить или поднос -тью исключить дополнительное увлажнение песчано-глинистых пород в зоне обрушения. Осушение, как способ борьбы с прорывами,не является радатлъиым, так как оно уменьшает их масштабы, но не иоклшает полностью. Как правило, этот способ применяется в качестве вспомогательного в комплексе с другими.

Гидрозащита зоны обрушения существенно уменьшает поступление поверхностных вод в зону обрушения* поэтому это мероприятие, как вспомогательное, проводится в комплексе с другими способами предотвращения прорывов песчано-глинистых пород»

Удаление опасных по прорывам пород из воронок обрушения спосо -баш экскавации щш направленного взрыва применяется на угольных месторождениях. Возможности использования их на рудных месторождениях весьма проблематичны как по обеспечению безопасных условий реализации, так и по технологии выполнения.

Удаление пеоч шо-годшистшс пород в разгрузочные камеры состоит в следущен. Камеры проходят в породах лежачего бока. В кровле камеры оставляется целик, разделшшсий зе и выработанное пространство* заполненное опасными по прорыву породами. Далее производится разрушение целика и перепуск песчано-гдшниотых пород в разгрузочную камеру, Рассматриваемый способ еще яе прошел пролшшенных испытаний.

Полное или частичное удаление песчано-глшшотых пород из предполагаемого контура зоны обрушения является радшсадъным еиособш предотвращения юс прорывов в горше выработки. Однако этот способ имеет недостатки, а его применение - определенные ограничения. Спс-ооб должен реализовываться до начала разработки месторождения. Реализация способа оопряжена с большими затратами, так как точное прогнозирование пространственного положения воронок обрушения но-воашкао, ввочаио-хышзшотые порода приходится удалять с больших площадей*

В результате перемешивания скальных и песчано-глинистых пород в

зоне обрушения уменьшается опасность возникновения прорывов. Одна -ко в первый период, когда скальные обломочные породы располагаются нгд гесчано-г лини отыми, значительно увеличивается давление на последние, что приводит к увеличению опасности возникновения прорывов* Вследствие разнонаправленного действия опоооба весьма затруднительной является опенка его результирующего влияния, что ограничивает его применение. Способ заоыокн зоны обрушения скальными породами может быть рекомендован как профилактичеокий, т.е. направленный на предотвращение прорывов. Для тех месторождений, на которых прорывы произошли, его реализация или нецелесообразна, или его можно нопо* льзовзть только в комплексе с другими мерами по предотвращению прорывов пеочано-глияистшс пород.

В последнее время на прорывы песчано-глинистых пород в горные выработки наибольшее влияние стали оказывать техногенные факторы, такие как заоыпке воронок обрушения песчано-глинистым материалов, размещение з пределах развития области сдвижения горного массива отвалов, содержащих песчано-глинистый материал, золоотвалов, хвос-тохранишд и т.п*, а также подработка областью сдвижения подземных п наземных коммуникаций, по которым циркулирует вода.

В связи о изложенным, сфоектные решения по размещению отвалов пустых пород, а также по сооружению и эксвяуатадин хвост охра ннлиш а других водных объектов в раавкшвдейся области сдвижения горного рлассава должны содержать оценку влияния их на формирование прорывов пес^лно-гяинвотых пород в горше шработки.

Выбор того или иного способа борьбы с прорывами песчано-глинистых пород в горше наработки илж юс комплекса осуществляется в зависимости от конкретных условий и стадий разработки железорудных месторождений, а также о учетам экономической целесообразности при менения выбранного способа.

5. шшеш тапки* проршв

Ярпмер 1.Северо-аесгчанское местороадснве.В геологическом строении Северо-Неочшсдого месторождения принимает участие палеозойские в мезозойские порода кристе«тесного фундамент* и кайнозойские песчаЕО-гяиизстае омовения осадочного чехла. Железные руды приурочены к породам яристаллическою фундамента. Вмещающие породы и руды делятся на устойчивые (магнетвтоше руды .мраморизоваяные ив вестнякв) вредней уотойчивсотиСпорфириты,туфы,скарнироваяше руда) и неустойчивые (диориты, скарны и туфы в зонах дизъюнктивных нарушений). Глубина залегания железных руд от поверхности более 200 м.

19

так 622.847

Методические рекомендации предназначены для прогноза прорывов увлажненных не стано-глинистых пород в горные выработки через зону обрушения при разработке рудных месторождений системами с обрушением руда и даещахщх пород. Расчетные зависимости получены па основе обобщенного (на случай фильтрации иеньютоновоких жидкостей) закона Дарси. Даш общие рекомендации по защите горпнх работ от прорывов пвсчдао-глшдастьог, пород. Приведены конкретные примеры прогноза прорывов. Рвдамевдацнк могут быть использоваш работниками ЛИЙ. проектных и продаводотвепннх организаций. В проведении лабо -р&гпрннх носледований л выполнении расчетов принимали участие Гур-кяев Й.А., Усатхж A.I., Куотова O.S.. Петрова О.Г.

Работа соотавлена к.г.*м.й.Ю. С. Осипенко и ана. 0.И.Писаревым л утверждена 38 Декабря 1984 Г. секций ИТС в качестве методических рекомендаций.

Всеооюв ный л&у'*пс~нссг\Ио*й^,топъскпЛ, конструкторско-технологический к проект »о*~кгыс*ат«льекн A институт по осушению месторождений полезных ясколнемы*.ет»й11влы«им горным роАот«м.рупиичной геологии и маркшейдерскому допу ГВИОГВМ), 1ЯМ*

Кайнозойские песчано-глинистые образованна представлены зллюве-ально-делюниатЕшш отложениями - суглинками о включениями щебня и песками. Мощность этих отложений изменяется от 1,0 - 2,0 до 20 -25 м. Залегают алляшиально-делюшальные отложения на образованиях коры выветривания скальных и ттолускалишх пород,представленных крупными и средней крупности песками, глинами с включением обломков коренных пород. Мощность образований коры выветривания достигает 15,0 м.

В районе Северо-Песчанского месторождения выделены подземные во-да четвертичных отложений, трещшшо-грунтовыо воды зоны региональной трещиноватости палеозойских пород,а также трещинно-жильные воды локальной трещиноватости тех же пород. Подземные вода кристаллического фундамента гидравлически взаимосвязаны к практически образуют один тип трещинных вод, охватывающий шоь разрез. Питание подземных вед происходит преимущественно за счет инфи*?штрации атмосферных осадков,вшадающих на площади развития водовмещаадих пород. С началом горных работ и развитием области сдвижения в горном массиве разгрузка нодзешшх вод происходит в горные выработки.

Месторождение разрабатывается системой этажного претудительного обрушения руда глубокими скважинами на зажатую среду- Высота этажа равняется 80 м. В настоящее время добычные работы ведутся на горизонте минус 240 м.

За 14 лет разработки Северо-Песчалского месторождения сформировалась обширная зона обрушения площадью 350 тыс. иг при глубине 450 м. В процессе формирования области сдвижения происходила подработка песчано-глиетстых пород осадочного комплекса, которых поступило в воронку обрушения свыше 7000000 м³.

Анализ фаз нко-ме хани я е ских свойств песчано-глинистых отложений позволил разделить все эти порода ( по гранулометрическому и шк~ роагрегатноцу составу, коэффициент ахрегированности и седимента-цдонному объему ) аа три группы: пылевато-песчаные; песчаные (элювий порфирита) порода я пески коры выветривания. Полученные реологические кривые (рис. 5Л) позволили определить предельное напряжение сдвига Т_п и пластическую вязкость Jd _}1А для выделенных литологических разностей при естественной а повышенной влажности.

Прогноз прорывов проводится при наихудоих условиях, т.е. в расчет принимается максимальная мощность песчано-юшшстнх пород(40 м) с реологическими паршетрами, характерными для песчаных пород элювия порфирита (табл. 5.1). Мощность породной ^иподушки^и над очистными выработками принималась равной 2ГХ) м, давление на порода -• 5,5* 10^ Па, коэффициент рач руления    f, 1, коэффициент проницав-

20

ОБЦИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При подземной разработке месторождений системами с обрушением руда и вмещающих пород в зону обрушения попадают песчано-глинистые порода осадочного чехла, коры выветривания кристаллических пород, а тшше заполнителя карстовых пустот. В ряде случаев в зоне влияния горных работ оказываются шламохрашшпца, хвостохраншшща.эолоотва-лы, отвалы песчшю-глакиотых пород. В зоне обрушения песчано-гли-кистые порода претерпевают значительные изменения,которые происходят' в результате нарушения структурных связей,увеличения напряженного состояния, дополнительного увлажнения за счет вод атдасферша осадков, поверхностного и подземного стока.

В результате неправильной оценки или неполного учета характера изменения физико-мехшшчеоюк свойств и напряженного состояния по-счано-глиниотых пород в зоне обрушения известны случаи принятия решений, не обеспечивающих безопасные условия ведения горных работ, что приводит к прорывам зтих пород в горные выработки. Прорывы глин в горные выработки происходили как на угольных (Подмосковном, Про-копьевско-Касел9вском,Караганданском), так и на железорудных (крив* баос, Горная Шория, Урал, Рудный Алтай) месторождениях.

При прорывах песчаио-глинистых пород в горные выработки отмечается очень высокое давление прорвавшейся песчано-глинистой массы. Катастрофические последствия имели прорывы песчано-гдшистых пород на шах. "Коммунар" рудника им. Дзержшкжого (1967 г.) и шах. "Ком-о омоль с кая'¹ рудника им. р. Люксембург (1963, ISCI, 1982 гг. )г. Кривой Рог, на шах."Капитальная" Богооловокого рудаика(19?8 г.) и шах."Юкиая'' Гороблагодатского рудника (1979 г.) на Урале.

Прорывы песчано-глюшотых пород в горные выработки при разработке полезного ископаемого подземным способом представляют опасное горно-геологическое явление, однако модель его формирования мало изучена. Отсутствуют также надежные метода прогнозирования прорывов и недостаточно полно разработаны мероприятия, направленные па их предотвращение.

Накопленный в институте ШОГЕМ опыт по изучении прорывов пеона-но-гдшшстих пород в горные выработки позволил разработать новую модель возникновения этого горно-геологического явления, суть которой заключается в представлении несчано-х’лшшстых пород как вязко-пластичного тела, что дает возможность прогнозировать прорывы а разрабатывать мероприятия, направленные ни их предотвращение.

3

I. МЕХАНИЗМ ПРОРЫВОВ ПВСЧАНО-ГЛИНИСТЛ ПОРОД В ГОРШЕ ВДРАБОШ

Под прорывами понимается горно-геологическое явление,сопровождающееся внезапным, концентрированным поступлением песчано-глинистых пород через зону обрушения в действующие горные выработки с интенсивностью, создающей угрозу безопасным условиям разработки полез -кого ископаемого или нарушающей технологию горнорудного производства.

Анализ горно-геологических условий подземной разработки железо-рудных месторождений, а также имевших место прорывов несчаио-гли -ниотнх пород на яеашзедррввх и угольных месторождениях |2,3,6-В]ио-зводяот выделить факторы, влияющие на возникновение прорывов, ко -торне можно разделять на две группы: естественные и тахнологнчес -кие. К естественным факторам относятся: иощаость неочаво-глдаиоткх отложений в разрезе месторождений, физико-механические свойства песчано-глинистых н скальных пород, тектоническая нарушеаность мао -сива скальных пород, гндрогеолоптчоокяо условия месторождений,глубина залегания рудного тала от поверхности, угол падения,форма и мощность рудного тела. К техкоаогйЧасгаш факторам относятся: сис -тема разработки месторождения, особенности обрушения пород кровли и висячего бока, наличие дополнительных источников обводнения песчано-глинистых пород В зоне обрушения, наличие дополиительнях kg -точпиков поступлении песчано-глинистых пород в зону обрушения,системы осушения месторождений, величины давления на песчано-глшгис -тне породы, находящиеся в выработанном пространстве, оо сторона обрушаишшж вмещающих горних пород.

Пря разработке полезного иакопаемого подземным способом систе -маш с обрушением руды и вмещаадкх пород происходит подработка пе-счано~1’линистых пород и поступление поел одних в зону обрушения. В зоне обрушения даочано-глнниотне породы в одних случаях располагаются на обрушенных скальных породах, в других - приходах в пеноо -родственный контакт о очистными горными выработками.

Обломки скальных пород в зоне обрушения образуют породную "по -душку", ясклЕгаадув непосредственный контакт несчано-глянистах пород с горными выработками. Под действием статического давления штано-гданкстне породы начиняют продавливаться через породную "подушку". Песчаквнгяинистыо п обрушенные скальные породы образу -ют чрезвычайно «ложную систему, которая может быть сравнительно просто описана при статготкческда осреднении по множеству элемоя -тов неоднородности. Использование метода звлера позволяет вместо 4

песчано-глинистых г обрушенных овальных пород рассматривать некоторые континуум, представляющий ообой неподвижное пространство,за полненное сплошной оредой. Такой подход дает воемовнооть в самом общем воде предотавить механизм движения рыхлых пород в пористой вреде (обрушенных скальных пород) как процеос фильтрации неиьюто-вовокой яидкооти.

При условия отсутствия породной "подушки" в воне обрушения песчано-глинистые порода будут находиться в непосредственном контакте с горными выработками,и движение их в атом случае будет опиоывать-ся законами гидравлики неныотоновокнх шщкоотей.Деформационное поведение песчано-глинистых пород как тела Бингама подтверждается да бораторныш експеримвнтами на образцах, отобраима ив осадочной толщи пород,покрывающих аелезорудные месторождения.Образцы горных пород были отобраны из песчано-глиниотых пород,развитых в разрезе месторождений Первомайского и им.Р.Двкоембда (Криворожский бассейн), Гороблагодатокого и Пеочанокого (Урал), Соколовского (Казахстан).

Тело Ейнгама представляет собой идеализированное пластичное тело , сопротивляющееся пластичной деформации не только за очет своего предела текучести t_n , как в случае упруго-пластичного тела, но такие и за очет вязкоота, называемой пластической вязкостью ju_I1A. Уравнение Шведова - Шнгама при ^-*-0 описывает деформацию вязкой ньютоновской жидкости,а при    -    упруго-шюотичного    тела.

Движение пеочано-глвииотых пород в зове обрушения модно представить одедунщим образом.

Схема КрисЛЛ.а). Рыхлые породы характеризуются нивкой влах -ноотью, выоокжми значениями предельного напряжения одвхга. В етш случав при достаточной мощности породной "подувши" песчано-глинистые порода не достигнут горных выработок, контур их продвижения займет некоторое промежуточное положение, т.е. прорывы на произойдут. Необходимо учитывать, что процесс фильтрации развивается во времени, поэтому в дальнейшем любое утверждение о возможности нли невозможности прорывов дается в пределе, когда время стремится к бесконечности. Движение рыхлых пород по рассматриваемой схеме происходит при разработке рудных залетай на первом от поверхности эксплуатационном этаже.

Схема 2 (рис. 1.1,6). Подрабатываете пьсчаыо-глинистые отложения имеют небольшую мощность,что определяет малый объем опасных по прорывам пород в воронке обрушения. В рассматриваемом случае объем песчано-глинистых пород полностью расходуется на ааполвасша вор в породной"подушке".Црорыш несчано-глинистых пород по этой схеме не происходят.пднпко пре воденши горных работ ыа втором от вомряюс-

5

ти а коже расположенных горяэонтах может иметь место засорение добитой руда песчаяо-гдиниотнки породами.

рио.1.1.Схема движения песчано-глинистых пород в зоне обрушения: I - песчдаго-глиниотнв порода; 2 - пвсчвно-гяиниотнв порода, про-шапке в породную "подушку"; 3 - контур проникновения песчано-глинистых пород в породную"подуику^п; 4 - породная "подушка" ниже контура щюинхновеяяя песчашьглиниотнх пород; 5 - руда в массиве;

6 - горная выработка

Схема 3 (рис. I.I, в). Соотношение между реологическими параметрами песчано-глнниояос пород, мощностью и проницаемостью породной "подушки" таково, что песчаво-глииистче порода в процессе движения

Таблица 2.1

t РлсчетнАЯ схемь Граничный УСЛО&ИЯ Угол «рии* РОоАНИЯ зоны овруыения Примечания т, _£___ ь о I 1 Е, >w>-' мР: '‘ :ъШ ' ' -‘Щ о * и ь -Ь <р 1 =const рсе,*м fe н 3 Нет I |ц Ь 0 Г7Ди^>У^дт , аШШ{ имнч>*«? sconst РСШ=0 t»<W“ Нет 5 !» I Им Ший > ■|У111 1 0    Mffifip BjWSwjf 1 1 1    ШМИ_ W 1 W)%P^ P(UH) со=90° Запасы опасных ПО ПР0Щ ВАМ ПЕСЧАИО-ГЛИНИСТЫХ ПОРОД О ЗОНЕ о&руыемия ОГРАНИЧЕНЫ И ПО МЕЛ ИХ ПРОДВИЖЕНИЯ ЗАПАСЫ УМвНК иАЮГОЯ НА Величину, пропорций-. НАЛЬМУЮ П ч

8