Исследование территорий подработанных подземными горными работами

1. Исследование территорий подработанных подземными горными работами С.В. Усановusv@igd.uran.ruИнститут Горного Дела УрО РАН, г. Екатеринбург (Работа выполнена при поддержке РФФИ и Совета по грантам Президента РФ)

2. Введение • За многовековую историю горного дела в результате подземной разработки месторождений полезных ископаемых подработанными оказались значительные территории. Неизбежное соседство населенных пунктов и месторождений, подработка новых участков поверхности и развитие урбанизации приводят к тому, что застройка в некоторых местах ведется на подработанных участках, где возможно образование провалов.

3. Эксплуатация зданий и сооружений в таких условиях связана с риском экономического ущерба.

4. Степень влияния горных работ на подрабатываемые и строящиеся на подработанных территориях здания изменяется от полного выхода из строя до весьма незначительного ущерба

5. Особенно остро проблемы подработанных территорий стоят в уральских городах, где подработанные территории находятся в уже экономически освоенных и застроенных районах, таких как Березовский, Верхняя Пышма, Дегтярск, Каменск-Уральский, Краснотурьинск, Пермь, Соликамск и др. Присутствие подработанных участков и их перемежаемость с селитебными территориями осложняет планировку развития городов, накладывает трудности в проведении коммуникаций и является потенциальным очагом техногенных аварий и несчастных случаев.

6. Соседство селитебных и подработанных территорий. Высокогорское месторождение г. Нижний Тагил

7. В Нижнем Тагиле площадь земель, нарушенных провалами и трещинами, составляет 5% от территории в пределах городской черты 1 - Высокогорское месторождение 2 - Лебяжинский рудник 3 - Естюнинская шахта 4 - Гальяновский карьер 5 - шлаковые отвалы 6 - Тимано-Кокчетавская тектоническая зона 7 - Турьинский разлом 8 - Сбросо-сдвиг Главный

8. Основание г. Березовский в 1748 г. связано с открытием жильного золота. Площадь города порядка 38 км2, в числе которых более 25 км2 занимает само месторождение. План г. Березовский и подработанных участков (выделены штриховкой)

9. В условиях современного строительного бума сложился дефицит городских территорий и заинтересованность в использовании подработанных участков все больше увеличивается. Однако использование подработанных территорий запрещено в виду опасности образования провалов, трещин и оседаний поверхности. Застройка разрешается только на основании исследований специализированных организаций. Оценка опасности использования подработанного участкаосновывается прежде всего на стадии развития процесса сдвижения. Окончание процесса сдвижения делает возможным вовлечение территории в хозяйственную деятельность. Промежуточные этапы процесса сдвижения накладывают ограничение или вообще делают невозможным эксплуатацию территории. Таким образом, исследовав фактическое состояние процессасдвижения на подработанном участке можно сделать выводы о его пригодностии безопасности. Различие горно-геологических условий месторождений и способов ведения подземных горных работ обуславливает и разные методические подходы к определению состояния процесса сдвижения.

10. Высокогорское месторождение. Горно-геологические условия подработки жилых , общественных и промышленных сооружений в г. Нижний Тагил

11. Территории подработанные подземными горными работами шх. «Магнетитовая» г. Нижний Тагил. Высокогорское месторождение

12. Оценка возможности застройки участков в зоне влияния горных работ • Основные методы: • Маркшейдерский контроль процесса сдвижения; • Расчет устойчивости поверхности

13. Добыча золота ведется с 1748 г. Площадь города порядка 38 км2, в числе которых более 25 км2 занимает само месторождение. На территории города пройдено более 1000 вертикальных выработок. План г. Березовский и подработанных участков (выделены штриховкой)

14. Первоначально подземные горные работы велись в приповерхностной зоне до глубины 30 м. Осуществлялись они при помощи проходки с поверхности шурфов, мелких шахт и неглубоко заложенных штолен. Практически все дайки месторождения в местах выхода их на поверхность подработаны старательскими и казенными горными работами. Участок подработанный горными работами в 1745-1860 г.г. Особенности: -отсутствуют детальные сведения об объемах горных работ -отсутствуют сведения о погашении пустот

15. В период 30-50 г.г. XX века горные работы опустились ниже первых горных работ до глубины 70 м. Вскрытие залежей по прежнему осуществлялось преимущественно неглубокими шахтами, хотя развитие получили и горизонтальные горные выработки, которые проходились по рудным телам. Некоторые горные выработки, так называемые вассерштольни, проходили для понижения водопритока, который на тот период не позволял дальнейшее понижение горных работ. Общая численность вертикальных горных выработок, пройденных на территории месторождения, составляет более 1000.

16. Современные горные работы достигли глубины 700 м. Месторождение вскрыто несколькими капитальными стволами и хорошо развита система горизонтальных горных выработок. Подземные горные работы, осуществлявшиеся в разные временные интервалы, зачастую разделены друг от друга участками, не подвергавшимися разработке. Это вызывает задержки в развитии процесса сдвижения и растягивание его на десятилетия. Неполная и несколькоуровневая подработка обусловила неравномерность в развитии процесса сдвижения поверхности. Так от старательских горных работ до сих пор образуются воронки обрушения 2-5 м в плане и до 3 м по глубине. От промышленных горных работ образуются провалы и воронки обрушения до 25 м в плане.

17. План поверхности подработанного участка и вертикальный разрез Подработанные территории города Березовский по возрасту подземных горных пород можно разделить на участки, подработанные современными горными работами и старыми. Смысл такого деления территорий заключается в методах оценки опасности использования территорий.

18. Современные горные работы подлежат строгой документации, и влияние горных работ на поверхность находится под контролем компании осуществляющей разработку месторождения и органов Ростехнадзора. Влияние процесса сдвижения на поверхность от современных горных работ поддается прогнозированию и регулировке еще на стадии проектирования горных работ. Горные работы XVIII – начала XX веков зафиксированы без подробной технической документации. Как правило, старые горные работы задокументированы формально в виде области вокруг выхода даек на поверхность где запрещается строительство. Поэтому подход к оценке возможности эксплуатации таких территорий зависит от возможностей и опыта специализированных организаций. Прогноз возможного развития процесса сдвижения на старых подработанных территориях означает, прежде всего, поиск и оконтуривание пустот в горном массиве. Это позволяют сделать геофизические методы. Контраст свойств пород позволяет выделить в горном массиве области, подвергшиеся нарушению первоначальной структуры в результате горных работ и сдвижения от них, и области пород находящиеся в нетронутом состоянии

19. Многократные геофизические измерения объединяются в профили, расположение и количество которых выбираются в зависимости от расположения горных работ

20. На геофизических профилях, представляющих собой вертикальный разрез, по контрасту свойств пород выделяются аномальные участки

21. Повышение надежности результатов обеспечивается выполнением исследований несколькими методами и сравнением полученной информации.

22. Интерполирование результатов измерений, выполненных по нескольким профилям позволяет сделать районирование участка: -по наличию следов горных работ.

23. - по степени развития процесса сдвижения, а следовательно по пригодности и безопасности его использования.

24. Таким образом, для того чтобы оценить возможность использования подработанной территории необходимо выполнить комплекс исследований, включающий сбор и анализ горно-технической документации, проведение натурных исследований, позволяющих установить фактическое состояние развития процесса сдвижения. В зависимости от стадии процесса сдвижения определяются меры безопасности при использовании подработанной территории.

25. С.В. Усановusv@igd.uran.ruИнститут Горного Дела УрО РАН, г. Екатеринбург (Работа выполнена при поддержке РФФИ и Совета по грантам Президента РФ) Исследование территорий подработанных подземными горными работами