Оценка влияния процессов криогенного выветривания на устойчивость откосов бортов угольных карьеров Южной Якутии

• Автор: Забелин, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нерюнгри
• Количество страниц: 193 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
1.1 Факторы криогенного выветривания горных пород в естественных обнажениях и карьерах
1.2 Изменение физико-механических свойств горных пород при криогенном выветривании
1.3 Преобразования минералого-петрографического и
гранулометрического состава горных пород в процессе криогенного выветривания
1.4 Цель и задачи исследований
ГЛАВА 2. ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УГЛЕВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД ПОД ДЕЙСТВИЕМ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ
2.1 Методика экспериментальных исследований
2.2 Оценка изменчивости физико-механических свойств горных пород в бортах карьера «Нерюнгринский»
2.3 Исследования на Сыллахском каменноугольном месторождении
2.4 Изучение изменчивости физико-механических свойств горных пород при циклическом промораживании-оттаивании в лабораторных условиях
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД
3.1 Методика экспериментальных исследований
3.2 Сезонные изменения прочностных и акустических свойств горных пород

3.3 Влияние криогенного выветривания на физико-механические
свойства горных пород в натурных условиях
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ КРИОГЕННОГО ТРЕЩИНО-ОБРАЗОВАНИЯ В БОРТАХ УГОЛЬНЫХ КАРЬЕРОВ
4.1 Сущность метода и техника проведения наблюдений
4.2 Изменение акустических свойств горных пород
4.3 Динамика криогенного трещинообразования
ГЛАВА 5. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ГОРНЫХ ПОРОД В РЕЗУЛЬТАТЕ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ
5.1 Методика проведения исследований
5.2 Изменение минералого-петрографического состава горных пород
5.3 Изменения химического и гранулометрического состава горных пород
ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССОВ КРИОГЕННОГО
ВЫВЕТРИВАНИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОТКОСОВ БОРТОВ
УГОЛЬНЫХ КАРЬЕРОВ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ
6.1 Методика расчета предельной высоты откоса
6.2 Влияние процессов криогенного выветривания на предельную высоту устойчивого откоса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Поэтому всестороннее изучение влияния криогенного выветривания на углевмещающие породы Южно-Якутского каменноугольного бассейна является актуальной научной задачей, решение которой позволит прогнозировать изменение свойств пород во времени, а также оценить влияние криогенного выветривания на устойчивость откосов бортов карьеров с учетом срока их эксплуатации.
Цель работы - оценить степень влияния криогенного выветривания на устойчивость откосов бортов угольных карьеров Южно-Якутского бассейна.
Основная идея работы заключается в том, что изменения физикомеханических свойств, трещиноватости и вещественного состава горных пород под воздействием криогенных процессов, необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации горнотехнических объектов.
Задачи исследований:
- экспериментально исследовать воздействие криогенного выветривания на разрушение углевмещающих пород в натурных и лабораторных условиях;
- выполнить исследования по оценке сезонных изменений прочностных свойств пород;
- разработать методику и изучить процесс криогенного трещинообразования;
- выявить основные процессы вещественных преобразований, влияющие на изменение физико-механических свойств углевмещающих пород при криогенном выветривании;
- показать, что полученные результаты исследований позволяют совершенствовать методику расчета предельной высоты устойчивого откоса для условий криогенного выветривания углевмещающих пород Южно-Якутского бассейна.
Объектом исследований являлись углевмещающие породы (песчаники и алевролиты) нижнемелового и средне- верхнеюрского возраста Южно-Якутского каменноугольного бассейна.

В связи с этим H.A. Шило и Ю.В. Шумилов отмечают существование в высоких широтах так называемого „алевритового барьера” на пути диспергации материала в криолитозоне [137].
Авторы работ [28, 50, 51] указывают на обломочность продуктов выветривания, как одного из основных признаков диспергирования минерального материала холодных гумидных областей многолетнемерзлых пород, приходят к выводу, что основное содержание криоэлювиогенеза заключается в измельчении первичных материалов, составляющих, как правило, более 90 % массы минерального вещества продуктов выветривания. Общей закономерностью этого процесса является накопление в ходе криогенного дробления размерных частиц с максимальной для данного минерала удельной поверхностной энергией, как наиболее устойчивых к факторам выветривания. Состав криогенного элювия определится распределением максимальных содержаний минералов по гранулометрическому спектру в соответствии с предельными размерами криогенной дезинтеграции. Исследованиями установлена зависимость устойчивости минеральных зерен к криогенному дроблению в связи с количеством циклов замерзания-оттаивания и предельным размером их диспергации [42].
В.Н. Конищев, ссылаясь на работы ряда авторов [56, 60, 96, 109, 65, 70], приходит к выводу, что изменение дисперсности в процессах криогенного выветривания происходит в двух направлениях: во-первых - дезинтеграция более крупных гранулометрических элементов, представленных обломками пород и многочисленными первичными минералами; во-вторых - накопление алевритовой фракции осуществляется путем агрегирования глинистых минералов и коагуляции коллоидов, содержащихся в породе [53]. Более того, принципиальный интерес при этом представляет особенность в распределении тонких фракций. В связи с чем В.Н. Конищев также отмечает, что в зоне действия процессов промерзания-оттаивания на протяжении геологически