Изучение напряженного состояния горных пород и горного давления
Постоянно возникающее нарушение естественного равновесия при вскрытии МПИ приводит к возникновению и развитию разнообразных горно-геологических процессов (табл. 19.2).
Таблица 19.2 Горно-геологические процессы, возникающие при разработке МПИ
| Открытый способ отработки МПИ | Подземный способ отработки МПИ |
| Разуплотнение, искусственное разрушение, выветривание | |
| Вывалы, обвалы осыпи | Горное давление, купола обрушения, вывалы из стенок выработок, зависание кровли |
| Оползни на бортах карьеров, откосах отвалов | Пучение горных пород в почве выработок, отжим горных пород и углей в выработки |
| Фильтрационные деформации | |
| Суффозия | Гидродинамические: прорывы плывунов, текучих глин, подземных вод |
| Газодинамические: внезапные выбросы газов и углей | |
| Динамические: стреляние, толчки, горные удары | |
| Сдвижение горных пород: формирование мульд проседания над выработанным пространством (при добыче твердого ПИ, длительной откачке нефти, газа, подземных вод), заболачивание, затопление, деформация сооружений | |
| Мерзлотные явления и процессы | |
| Наледи, термоабразия, термокарст | Образование техногенных таликов |
Нарушение естественного равновесия происходит под действием многих причин:
- перераспределения напряженного состояния с образованием пониженных и повышенных концентраций напряжений;
- влияния тектонических напряжений;
- действия нагрузки вышележащих пород отвалов, наземных сооружений;
- изменения гидростатического и гидродинамического напоров (при вскрытии различных водоносных горизонтов и формировании депрессионных воронок в процессе водоотлива);
- воздействия агрессивных шахтных и рудничных вод;
- способов вскрытия МПИ (буровзрывной, выщелачивания, замораживания и т. д.);
- систем разработки МПИ (расстояния между горизонтами, направление, протяженность, геометрические параметры — форма, длина, сечение выработок), глубины отработки.
Поэтому задача изучения напряженного состояния является одной из главных. На практике для этого используются различные методы и методические приемы:
- геофизические
- деформационные
- расчетные
- моделирования.
Геофизические методы (сейсмоакустический, ультразвуковой, радиометрический, электронометрический) основаны на измерении в исследуемом массиве искусственно создаваемых полей и регистрации параметров этих полей, меняющихся в зависимости от напряженного состояния.
Деформационные методы основаны на измерении деформаций различными тензодатчиками. По техническому исполнению и приемам пересчета деформаций напряжения разработаны три варианта этого метода: измерение торцевых деформаций керна (способ ВНИМИ), измерение радиальных перемещений стенок центральной скважины при выбуривании керна (способ Хаста), измерение поверхности центральной скважины при выбуривании керна (способ Лимана).
Из расчетных методов, позволяющих выявить общую картину распределения напряжений в массиве, рекомендуются так называемые сеточные методы — метод конечных элементов, метод конечных разностей.
Если месторождение обводнено и его освоение потребует осуществления специальных мероприятий (например, осушения), то проводят опытные откачки для получения данных, нужных при расчетах гидрогеологических процессов и проектировании мероприятий.
