Обрушение и проседание над горными выработками

Обрушение выработок может быть бедственным вдвойне: для шахтеров, работающих под землей, и для людей и вещественных ценностей на местности конкретно над местом обрушения. Хотя обрушения кровли случаются нередко и представляют гигантскую опасность, они очень изредка добиваются масштаба, достаточного для проседания земной поверхности. Все же заброшенные шахты могут таить опасность для строений и людей, находящихся над ними.

Обычно работу в шахтах ведут таким макаром, чтоб некое количество породы оставалось в виде целиков для опоры кровли. Но всегда существует искушение — перед тем как шахта будет оставлена, извлечь из нее как можно больше полезного ископаемого. Неспешное течение процессов разрушения пород обеспечивает некий латентный период, до того как опора и кровля обвалятся.

Город Скрантон (штат Пенсильвания) сначала нашего века подвергся сильному повреждению, обусловленному добычей антрацита на глубине всего 20м. Оставленных целиков оказалось недостаточно, и скоро после консервации шахты кровля обрушилась, что затронуло огромные площади. В городке очень пострадали многие строения. Так как столбы породы подпирали кровлю через равные интервалы, основная улица городка покрылась ложбинками, размещающимися через 1,5 м и больше, что соответствовало расстоянию меж целиками.

Слабо консолидированные породы являются нехорошим материалом для кровли, и это делает ее обрушение по истечении определенного времени практически неминуемым, даже если добыча велась осторожно и уместно. Кровля старенькых железорудных шахт в Нет-тлтоне (восточная Великобритания), сложенная мягенькими глинами и песчаниками, к истинному времени обвалилась, и на близлежащих полях появились депрессии конической формы.

Другая большая опасность, грозящая со стороны старенькых шахт, связана со методом их консервации. До начала XX века шахты изредка засыпались любым материалом после того, как их эксплуатация прекращалась. Заместо этого поперек высшей части шахты укладывали конструкцию из бревен и досок, которую потом покрывали почвенным слоем шириной 30–50 см. По прошествии времени бревна под слоем земли начинали сгнивать, что создавало очень суровую опасность. В 1892 г. в жд депо Линдэйл поблизости станции Барроуин-Фернесс (Камберленд) под локомотивом разверзлась древняя рудная выработка. Машинист успел выпрыгнуть в секунду до того, как локомотив провалился. В населенном пт Абрам близ городка Уиган (Ланкашир) древняя угольная шахта была заполнена и опечатана перед тем, как над ней выстроили жд депо. Но заполняющий материал был уложен безуспешно и с течением времени уплотнился; в 1945 г. покрытие шахты обвалилось и погребло 13 вагонов с углем, паровоз и машиниста. Под городом Уилкс-Барре в штате Пенсильвания находится огромное количество старенькых угольных шахт, и в 1968 г. покрытие какой-то из них, расположенной под большой дорожной магистралью, обвалилось; неспешное растрескивание асфальта отдало шоферу время спастись бегством, но его автомобиль провалился в пропасть поперечником 9 м. В округах Матлока в Пеннинах на лесистых буграх имеется огромное количество старенькых свинцовых выработок, и случаи падения людей в их, если их путь пролегал по сгнившему древесному покрытию, в этой местности достаточно часты.

Встает задачка обнаружения этих старенькых шахт. Если такая шахта найдена, ее можно просто заполнить либо бронировать бетоном. Бурение скважин с целью поисков старенькых шахт является только дорогостоящей операцией, даже если нужно разведать только маленькую площадь для застройки, так как малые размеры этих шахт требуют очень близкого расположения скважин друг от друга. Ограниченные размеры шахт затрудняют также их обнаружение геофизическими способами, хотя Национальное управление угольной индустрии Англии достигнуло неких фурроров в этой области с помощью чувствительных протонных магнитометров. Эти приборы определяют различия в магнитных свойствах меж коренными породами и обломочным материалом, использованным для засыпки шахт. Но хотя с помощью их и можно локализовать старенькые шахты, из-за недостаточной разрешающей возможности устройств это делается не настолько детально, чтоб обойтись без бурения скважин.

К огорчению, обследование и регистрация горных выработок стали в Великобритании неотклонимыми только с 1872 г., потому сведения о более старенькых разработках найти не всегда может быть. В тех районах, где следы выработок на земной поверхности отсутствуют, наилучшим источником инфы о местонахождении старенькых шахт является опрос местного населения. В 1964 г. на улице Жаклин-Клоуз в городке Бери-Сент-Эдмендс (Суффолк) было выстроено несколько домов. В этом районе коренной породой является мел. Исследования местности проведено не было, хотя позднее выяснилось, что двое местных обитателей в молодости работали в меловых шахтах, находившихся под данным участком. Но карта шахт отсутствовала, а местных обитателей никто не спрашивал. Сточные воды из домов сбрасывались в несколько всасывающих колодцов, расположенных на глубине 9—15 м. Водянистая грязюка потом стекала в горные выработки, что приводило к образованию нацеленных вертикально к поверхности земли трубчатых полостей. В декабре 1968 г. подъездная дорога к дому 9 на улице Жаклин-Клоуз провалилась в одну из таких полостей поперечником 4,6 м и глубиной 1,8 м. Когда в процессе расследования выявили протяженность шахт, то дома, построенные за четыре года ранее, были признаны небезопасными для жизни, и людей принудили выселиться, так как под канализационными системами все почаще и почаще случались обрушения. Все это вышло так как строительная компания, планирующие организации и местные обитатели не контактировали вместе до того времени, пока уже не стало очень поздно.

Есть один особенный тип проседания шахт, который можно предсказать. Принятые способы горизонтальной разработки, при которой галереи прокладываются меж целиками, оставленными для поддерживания кровли, с экономической точки зрения невыгодны для извлечения маломощных пластов, а такими является большая часть всех угольных пластов. Потому в современных угольных шахтах врубовые машины вынимают уголь по всей длине забоя, имеющего протяженность в 10-ки метров. Подвижные опоры поддерживают кровлю над забоем, пока ведется работа, потом их убирают, и происходит постепенное обрушение кровли. Этот процесс непременно вызывает проседание поверхностной части грунта, потому возмещение убытков за покоробленные дороги и строения расценивается как одна из статей расходов при всем этом способе добычи. Долголетние наблюдения и исследования привели к тому, что сейчас нрав такового проседания стал понятным и, обычно, прогнозируемым.

На практике способ сплошной выемки приводит в действие последующие процессы: появление волны проседания, которая затрагивает поверхность земли, создавая первичное напряжение; потом наклон, сопровождающийся сжатием, и, в конце концов, оседание до нового, более малого уровня. Если волна проседания очень сильна, то возникающее напряжение может привести к тому, что стенки строений изогнутся либо в их образуются трещинкы. Наклон представляет наименее суровую делему, потому что он обычно устраняется методом саморегуляции.

Повреждение строений в городских районах, расположенных над угольными шахтами, полностью прогнозируемо, а цена возмещения убытков полностью применима для горнодобывающих компаний. В тех местах, где наземные строения и сооружения очень дорогостоящие, вести под ними сплошную добычу, беря во внимание вероятные повреждения, с экономической точки зрения глупо. В данном случае для поддержания кровли в шахте можно оставлять целики угля. Размеры этих естественных подпорок определяются тем, какая порода залегает меж угольным пластом и земной поверхностью. Чем поглубже шахта, тем паче громоздкими должны быть оставляемые целики. Новое английское месторождение угля в Селби, восточная часть Йоркшира, пересекается жд линией, по которой прогуливаются скоростные поезда Лондон — Эдинбург. Можно высчитать, что ширина полосы целиков в этом случае должна быть более 1,6 км. Такое количество угля стоит очень недешево, чтоб оставлять его в шахте, потому в данных критериях более правильным выходом будет перенесение стальной дороги за границы месторождения.

На месторождении Селби столкнулись и с другой неувязкой: река Уз, которая его пересекает, имеет очень маленький уклон русла. Общая амплитуда проседания обычно оценивается как 00 % мощности извлеченного пласта либо несколько меньше, если некое количество пустой породы было возвращено в выработку. Согласно этим расчетам, извлечение пласта Барнсли мощностью около 3 м вызовет опускание района реки Уз ниже уровня моря, что приведет к сильным наводнениям. Потому горнодобывающее предприятие в Селби вынуждено идти на сооружение вдоль реки дренажных систем и огромных рвов, хотя это и просит дополнительных издержек.

Волна проседания может развиваться исключительно в виде слабеньких извивов в довольно пластичных породах, таких как глины либо сланцы. Более хрупкие породы, к примеру песчаники либо известняки, также трещиноватые разности не изгибаются, а растрескиваются, и проседание происходит в виде ряда поочередных сдвигов. Если дом построен на краю 2-ух независимо проседающих блоков породы, пусть даже степень их проседания схожа, он будет очень поврежден. На каменноугольных копях Сигма в Южной Африке проседание массивного трещиноватого горизонта долеритов, залегающего над угольным пластом, вызвало сильные местные повреждения.

В районах Хакнолл и Мэнсфилд на угольном месторождении в Ноттингемшире столкнулись с другими неуввязками. Если здание оказывается размещенным над трещинкой в известняке, оно может подвергаться повторным повреждениям. Один дом в Хакнолле пришлось совершенно повредить, потому что одна из его стенок очень осела в том месте, где ее фундамент отделился по разлому от остальной части строения. Позже на этом месте был построен новый дом, сейчас на недвижном бетонном- ростверковом фундаменте. Пророчество движений грунта, что нужно учесть при планировании новых строй работ, в этом случае з ависит от локализации больших трещинок в известняке. Обнаружение их затруднено из-за перекрывающего поверхностного слоя пластичной валунной глины, но исследования при помощи аэрофотосъемки дали некий хороший результат, в особенности по выявлению трещинок у бортов равнины, где крепкость подстилающих отложений ослаблена.

Познание параметров трещиноватых пород сыграло, таким макаром, ¦, важную роль в сокращении повреждений от проседания, которые ‘" на заре горнодобывающей индустрии случались очень  нередко.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 46 | 0,170 сек. | 12.51 МБ