Сложные инженерно-геологические условия

Месторождения этой категории изучаются примерно так же, как и месторождения средней сложности, но более детально, возможно, по отдельным участкам.

Содержание и объемы инженерно-геологических работ при детальной разведке устанавливаются специальными программами, разработанными посте составления ТЭО.

Результаты поэтапного изучения пород в криолитозоне обрабатываются в камеральный этап, составляются специальные геологические колонки, где отображаются все основные сведения по мерзлотному строению отдельных пунктов наблюдений. Для участков развития слабольдистых скальных пород такая колонка может содержать литологический разрез и график термических изменений. По материалам изучения ключевых участков составляются их инженерно-геокриологические разрезы.

Непосредственным выражением анализа и обобщения геокриологических исследований является составление инженерно-геокриологической карты исследуемой территории. Для территорий со сложными условиями составляется вспомогательная карта сезонного промерзания и протаивания пород.

На карте отображаются:

1) стратиграфо-генетический комплекс отложений (цветом фона);

2) преобладающий состав отложений(штриховкой, принятой в литологии);

3) влажность отложений (цветом литологических знаков);

4) среднегодовые температуры воды – t или t₀ при g = 30 на 1000 м (видом сплошной штриховки) в пределах основных ландшафтных единиц;

5) амплитуды среднемесячных температур на поверхности почвы;

6) распространение талых и мерзлых (сезонного протаивания) пород (цветом сплошной штриховки: синим – мерзлых, красным –талых);

7) распространение криогенных явлений (значками);

8) типы сезонного промерзания и протаивания пород в границах полученных контуров, а также соответствующие им глубины для естественных условий.

Составленная таким образом карта наглядно отражает региональные закономерности формирования глубин сезонного промерзания и протаивания пород, показывая кроме величин глубин зависимость изменения их от колебания природных условий. Такая карта содержит возможность прогноза этих глубин, т.е. учета тех изменений в природной среде, которые произойдут после ее оттаивания.

46. Факторы, оказывающие влияние на инженерно-геологические условия:

Инженерно-геологические работы при разведке месторождений выполняются с целью оценки инженерно-геологических условий месторождений для обоснования утверждения запасов полезного ископаемого в ГКЗ и проектирования горных работ.

Для выполнения поставленной цели на месторождениях необходимо изучать те природные условия (факторы), которые определяют условия строительства. К ним относятся физико-географические условия, геологическое строение, гидрогеологические условия, геокриологическая обстановка.

Физико-географические условия района месторождения имеют большое значение для горных работ, особенно при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Климат. При намечаемой открытой разработке месторождения важное значение имеют количество и интенсивность атмосферных осадков, их суточные максимумы, температура воздуха, преобладающее направление ветра, режим накопления и схода снежного покрова, глубина сезонного промерзания и оттаивания пород.

Рельеф района определяет условия ведения горных работ и наземного строительства. Например, в районах с гористым рельефом строительство часто затруднено из-за развития оползней, обвалов, селей и пр.

Растительный покров важен как фактор тепло- и влагообмена. В сочетании с другими факторами он оказывает влияние на инженерно-геологические свойства пород, залегающих близ поверхности и на их промерзание.

Гидрологические условия весьма существенны в случае расположения месторождения близ поверхностных водотоков, которые могут вызвать повышенную обводненость горных выработок.

Геологическое строение. В число геологических важнейших факторов входят: геологическая структура месторождения, литологический и петрографический состав пород, их фациальная изменчивость, условия залегания (ярусность массива горных пород, глубина залегания и мощность полезного ископаемого) и тектоническая нарушенность.

Инженерно-геологические условия зависят от следующих факторов:

1. физико-механические свойств горных пород и полезного ископаемого в зависимости их от процессов выветривания, геотермических процессов, глубины залегания;

2. неоднородности пород в массиве и наличие в них поверхностей ослабления различного генезиса;

3. современных физико-геологические явлений (карст, оползни, суффозия, многолетняя мерзлота и др.);

4. сейсмичности района;

5. наличия в пределах месторождения пород, характеризующихся особо неблагоприятными свойствами (истинные плывуны и др.);

6. напряженного состояния массивов пород.

Гидрогеологические условия. Основные факторы: характер и степень водоносности пород, количество и мощность водоносных горизонтов, их фильтрационные свойства, условия питания и дренажа подземных вод и их связь с поверхностными водотоками, величины гидростатического давления, степень изоляции полезного ископаемого водоупорными толщами и др.

47. Типизация месторождений по инженерно-геологическим условиям:

К инженерно-геологическим явлениям при горных работах относятся: оползни бортов и откосов карьеров, обвалы, прорывы плывунов, суффозионные явления, пучение дна карьеров и др.

В подземных горных выработках могут возникать: деформации пород в стенках и на забое шахтных стволов, пучение пород в почве выработок, сдвижение и обрушение пород в кровле, горные удары и др.

В областях распространения многолетнемерзлых пород: пучение, просадки, течение, растрескивание пород и др.

Для того, чтобы учесть всю сложность инженерно-геологических условий при разработке месторождений полезных ископаемых должен оцениваться комплекс природных факторов, которые будут влиять на эти условия.

Главнейшими из этих факторов являются:

1. инженерно-геологические группы пород (связные, несвязные, полускальные, скальные);

2.тектоническая нарушенность пород, их трещиноватость, выветрелость, закарстованность;

3. характер обводнености пород, величины гидростатических напоров, коэффициенты фильтрации пород;

4. физико-механические свойства пород.

По сложности инженерно-геологических условий выделяются следующие категории: простые, средней сложности, сложные.

Простые инженерно-геологические условия характерны для месторождений, сложенных необводненными несвязными или твердо пластичными связными породами, залегающими выше местного базиса эрозии; слабо обводненные и слабо выветрелыми, слабо дислоцированными полускальными породами и массивными скальными породами.

Разработка месторождений простой группы сложности не вызывает развития инженерно-геологических явлений, осложняющих ведение горных работ.

Месторождения средней сложности инженерно-геологических условий представлены обводненными несвязными и связными породами. Величины гидростатических напоров не превышают 100 м. Несвязные породы характеризуются коэффициентами фильтрации не более 1 м/сут. Это могут быть полускальные дислоцированные породы выветрелые и трещиноватые, перекрытые сверху описанным выше комплексом пород; скальные породы с наличием зон дробления и закарстованности.

При разработке будут возникать инженерно-геологические явления, осложняющие работы. Требуются мероприятия, направленные на повышение устойчивости пород.

Сложные инженерно-геологические условия характерны для месторождений, по геологическому строению схожих с выше описанными, но вмещающие породы характеризуются высокой фациальной изменчивостью, гидростатическими напорами более 100 м. Осушительные мероприятия затруднены в связи со слабой водоотдачей пород.

При разработке таких месторождений будут возникать интенсивные инженерно-геологические явления, в связи с чем требуются защитные мероприятия, вплоть до отвода рек.

48. Требования к инженерно-геологическому изучению месторождений:

Цель инженерно-геологических работ при разведке меторождений полезных ископаемых является инженерно-геологическая характеристика месторождений с прогнозной инженерно-геологической оценкой условий их вскрытия и эксплуатации для обоснования утверждения запасов полезного ископаемого в ГКЗ и проектирования горных работ.

Инженерно-геологические исследования выполняются стадийно, что отвечает сложившейся практике геологоразведочных работ.

Поиски. Сбор и анализ фондовых материалов по аналогам изучаемого месторождения. Инженерно-геологическая съемка масштабов 1:200 000 –1:500 000. Определение и классификация основных инженерно-геологических свойств массива на основании изучения естественных обнажений, картировочных выработок, скважин и лабораторных исследований.

Результаты исследований: инженерно-геологическая интерпретация материалов поисковой разведки. Площадь исследований совпадает с границами поисковых работ. Методика исследований – натурные наблюдения, лабораторные исследования образцов пород.

Предварительная разведка. Инженерно-геологическая съемка в масштабах 1:25 000–1:100 000 – превышает границы разведочных работ, производятся контурные наблюдения и измерения. Определяются общие значения показателей состава, состояния и свойств массивов пород на основе изучения: естественных обнажений массивов пород, кернового материала разведочных скважин по опорным профилям, кернового материала специальных инженерно-геологических скважин, геофизических исследований в опорных скважинах, лабораторные исследования. Предварительное инженерно-геологическое районирование массивов пород месторождения и прилегающих участков.

Результаты исследований: выделение элементов инженерно-геологической структуры массива горных пород, составление краткой характеристики трещиноватости и физико-механических свойств пород горно-геологических ярусов. Методика исследований – лабораторные испытания образцов пород.

Детальная разведка. Инженерно-геологическая съемка в масштабе 1:10000, определение базовых значений показателей состава, состояния и свойств массивов пород на основе изучения: кернового материала разведочных и специальных инженерно-геологических скважин, геофизических исследований инженерно-геологического назначения, натурные и лабораторные исследования свойств массива и образцов; применение расчетных методов; инженерно-геологическое районирование месторождений и прилегающего района.

Строительство горнодобывающего предприятия. Натурные наблюдения и эксперименты с целью определения наиболее важных параметров массива пород с помощью специальных скважин, горных выработок, контрольные определения показателей состава, состояния и свойств массива горных пород по мере вскрытия месторождения. Исследования ведутся в пределах разработки месторождения и строительства предприятия.

Эксплуатация месторождения. Натурные наблюдения и эксперименты с целью определения параметров специальных характеристик состава, состояния и свойств массива горных пород; контрольные определения показателей состава, состояния и свойств массива горных пород; систематические наблюдения за развитием современных инженерно-геологических процессов в массивах горных пород. Исследования ведутся на отдельных объектах специального назначения.

Ликвидация горнодобывающего предприятия. Инженерно-геологические исследования проводятся с целью вторичного использования горных выработок и сооружений, рекультивации поверхности. Исследования проводятся в пределах границ влияния горнодобывающих работ на поверхности и на отдельных объектах горных выработок.

Изыскания включают:

1. Сбор материалов производят на всех стадиях, что позволяет уточнить рабочую гипотезу об инженерно-геологических условиях района, наметить направление изысканий и установить их оптимальный объем.

2. Рекогносцировка выполняется путем маршрутных наблюдений, иногда включает проходку горных выработок, геофизические работы, опробование горных пород и подземных вод. Рекогносцировка позволяет уточнить собранные данные по инженерно-геологическим условиям района, выявить геодинамические особенности участков, определить проведение стационарных наблюдений.

3. Съемка – это комплексное изучение геологических условий района. Инженерно-геологическую съемку выполняют с использованием различного рода выработок, вскрывающих геологический разрез. В съемку входят: дешифрирование аэро- и космофотоматериалов, маршрутные наблюдения, проходку горных выработок, геофизические исследования, натурные и лабораторные опробования пород, химические анализы подземных вод, опытно-фильтрационные работы. Масштаб съемки определяется целевым назначением, стадией проектирования, степенью изученности территории, сложностью и характером изменчивости инженерно-геологических условий.

4. Разведка распространяется на область влияния горнотехнического сооружения, занимающего часть массива горных пород, в пределах которого происходит существенное изменение состава, состояния и свойств горных пород, а также возникают горно-геологические явления. Инженерно-геологическая съемка включает проведение горных выработок, натурные и лабораторные исследования свойств горных пород, опытно-фильтрационные работы, стационарные наблюдения. Данные исследований используют для прогнозных оценок состояния горных пород и горнотехнических сооружений.

Состояние массива горных пород оценивают по полученным параметрам физико-механических свойств горных пород, используя в качестве критерия классификационные показатели: классификация по трещиноватости, по выветрелости, по деформируемости, по характеру нарушения сплошности (характеристика нарушений).

Общая оценка инженерно-геологических условий при разработке месторождения открытым способом дается по результатам предварительной и детальной разведки. Граница исследований в пределах горного отвода устанавливается по результатам предварительной разведки, выявляющей геологические особенности месторождения.

Условия залегания пород и инженерно-геологические свойства массива определяют глубину исследований. Выделены три группы месторождений по инженерно-геологическим условиям: 1) борт карьера сложен скальными породами; 2) борт карьера сложен полускальными породами; 3) борт карьера сложен породами с горизонтальным или пологонаклонным залеганием.