Оценка изменений земной поверхности при ведении горных работ с учетом блочного строения горного массива на примере шахты Хуафэн

• Автор: Юй Лицзян
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ II ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Практика геоэкологической оценки в Китае

1.1.1. Состояние исследования геоэкологических проблем

1.1.2. Геоэкологическая ситуация на шахте Хуафэн

1.2. Изменение земной поверхности при подработке

1.2.1. Сдвижение горных пород как основной фактор изменений земной поверхности

1.2.2. Образование трещин на земной поверхности при подработке

1.2.3. Влияние трещиноватости и парушенности массива на характер деформации земной поверхности при ведении горных работ
1.2.4. Аномальные деформации земной поверхности при ведении горных работ.
1.3. Изменение поверхностных водотоков на шахте Хуафэн иод влиянием горных работ
1.4. Изменение земной поверхности при проявлениях техногенной сейсмичности
1.4.1. Техногенная сейсмичность как одни из видов изменения состояния земной поверхности в горнопромышленных районах
1.4.2. Влияние дизъюнктивных тектонических нарушений lia опасность проявления горных ударов и техногенных землетрясений при ведении горных работ
1.4.3. Влияние проявления горных ударов и сейсмических воздействий на массив и земную поверхность на шахте Хуафэн
1.5. Метод гсодинамического районирования как основа для проведения оценки изменений земной поверхности при ведении горных работ
1.5.1. Метод геодинамического районирования
1.5.2. Область применения метода геодинамического районирования
Выводы
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ БЛОЧНОГО СТРОЕНИЯ ШАХТНОГО ПОЛЯ
2.1. Геодинамнчсскос состояние района шахты Хуафэн
2.1.1. Глобальная геодииамическая позиция поля шахты Хуафэн
2.1.2. Региональное геодииамическое состояние природной среды шахты Хуафэн
2.2. Оценка блочного строения района шахты Хуафэн по результатам гсодинамического районирования
2.2.1. Методика геодинамического районирования
2.2.2. Геодииамическое районирование поля шахты Хуафэн
2.3. Анализ геологического отражения границ блоков на земной поверхности
2.3.1. Изучение сдвигов на поверхности шахтного поля
2.3.2. Полевые исследования трещин и границы блоков на поверхности шахтного поля
2.3.3. Оценка глубины проникновения фиксируемых на поверхности трещин
2.3.4. Установление закономерности образования трещин на земной поверхности шахтного ноля
Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНОЙ II ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМ НА ШАХТЕ ХУАФЭН

3.1. Изучение взаимосвязи деформации земной поверхности н проявления горных ударов на основе анализа фактических данных
3.1.1. Анализ скорости оседания земной поверхности
3.1.2. Анализ проявления горных ударов во времени
3.1.3. Анализ связи скорости оседания земной поверхности и количества горных ударов
3.1.4. Анализ взаимосвязи между длиной трещин на земной поверхности и выделившейся сейсмической энергией
3.2. Обоснование механизма взаимодействия природной и технической систем
3.2.1. Краткая характеристика природно-технической системы шахты Хуафэн
3.2.2. Механизм взаимодействия природной и технической систем
Выводы
ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СНИЖЕНИЮ ВЛИЯНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА ИЗМЕНЕНИЕ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ С УЧЕТОМ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Прогнозная геоэкологическая оценка дальнейшего развития трещин па поверхности шахтного ноля
4.2. Пути использования полученных результатов для обоснования инженерных мер защиты окружающей среды
4.2.1. Исследование механизма активизации трещин при подработке
4.2.2. К обоснованию размеров закладочного массива
4.3. Рекомендации но уменьшению изменений земной поверхности на основе установленной закономерности образования трещин на земной поверхности и механизма взаимодействия природной н технической систем
4.4. Экономический эффект
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А.ОНИСАНИЕ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б АНАЛИЗ ДАННЫХ ОБ ОСЕДАНИИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ШАХТЕ ХУАФЭН

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Ведение горных работ на месторождениях полезных ископаемых является одним из важнейших факторов, вызывающих экологически неблагоприятные изменения земной поверхности и состояния горного массива. Аномальные сдвижения, приводящие к появлению раскрытых трещин на земной поверхности, внезапные провалы, уход вод поверхностных водоемов в горные выработки, сейсмическая активизация тектонических нарушений и другие явления часто проявляются непредсказуемо и неожиданно. Сложилась ситуация, когда нормативные и инструктивные документы могут давать заниженную оценку изменений земной поверхности при ведении горных работ. Одним из таких примеров является шахта Хуафэн, расположенная в китайской провинции Шаньдун. Здесь при достижении глубины ведения горных работ 800 м на земной поверхности стали возникать протяженные трещины, раскрытие которых местами достигало более 1 м.
Развитие трещин на земной поверхности снижает ее хозяйственную ценность, нарушает естественные ландшафты, создает угрозу для реки Чайвэньхэ и ее притока Гучэнхэ. Кроме того, при достижении глубины ведения горных работ 1000 м энергия горных ударов увеличилась до 10 7 Дж и сейсмическое воздействие от них стало ощущаться на поверхности, ухудшая и без того сложную экологическую ситуацию в районе. Возникла необходимость дать более полные прогноз и оценку изменений земной поверхности в результате ведения горных работ до глубин 1500 м.
Для оценки условий ведения горных работ на месторождениях России и Китая более 30 лет применяется метод геодинамического районирования, основанный на изучении взаимодействия современных блочных структур месторождений. Таким образом, имеется актуальная научно-техническая задача установления закономерности и раскрытия механизма изменений земной

коре. Козыревым A.A. с коллегами сформировано представление о стадийности процесса обрушения пород висячего бока до дневной поверхности в условиях действия тектонических сил: развитие и накопление трещин в зонах,
приуроченных к границам заделки подработанных пород и непосредственно на дневной поверхности; слияние трещин и формирование магистрального разрыва; образование единой плоскости обрушения до дневной поверхности при накоплении массивом энергетического потенциала, необходимого для преодоления зоны с пониженными значениями растягивающих деформаций [94].
Таким образом, по имеющемуся опыту и представлениям образование трещин на земной поверхности после разработки наклонных пластов возможно при глубинах ведения горных работ кратных 20-40 мощностям извлекаемого угольного пласта, что соответствует обычно глубинам до 100 метров. Для шахты Хуафэн оценка этой глубины может составлять до 250 м, что намного меньше реальных глубин разработки и не объясняет образование трещин на поверхности. Как уже отмечалось, широко раскрытые и протяженные трещины на поверхности шахты Хуафэн стали отмечаться при достижении глубины ведения горных работ 800 метров. Их раскрытие и длина по мере увеличения глубины разработки становились все больше, что противоречит изложенным выше классическим взглядам. Однако существует еще один фактор, такой как трещиноватость и нарушенность массива, который влияет на образование трещин на земной поверхности.
1.2.3. Влияние трещиноватости и нарушенности массива на характер деформации земной поверхности при ведении горных работ
Среди геологических условий, влияющих на характер изменения земной поверхности, одно из наиболее важных мест занимают геологические нарушения и трещиноватость горных пород, что показано в работах Васильевой П.В. и Малинина С.И., Коломина Р.Г., Оглоблина Д.Н., Одинцева В.Н., Петухова И.А., ЛюткенсаО., Guo Wenbing, Wu Kan, Zhang Yuzhuo и др., нашло отражение в «Правилах охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния