ГЕОМЕХАНИКА

учебное заведение России
Национальный минерально-сырьевой университет
«Горный»
Тема: Формы разрушений бортов открытых горных

выработок

Весенний семестр 2012/2013 учебного года

и пачек пород), слагающих откос, сопровождающееся дроблением смещающегося массива по

поверхности, совпадающей с различного рода нарушениями сплошности массива. (Правила обеспечения устойчивости откосов. – 1998 г.)

Обрушение представляет собой прогрессирующий во времени необратимый процесс нарушения связности в горных породах, завершающийся быстрым смещением неустойчивого массива.

обрушения; 3 – направление сдвига;
4 – слоистость или система трещин

горнотехническим условиям;
несоответствие фактических параметров откосов проектным;
нарушение технологии ведения

горных работ (изменение направления подвигания фронта горных работ, подрезка слабых контактов горными выработками, несоблюдение очередности отработки отдельных блоков или заходок и др.);
наличие поверхностей ослабления массива, не обнаруженных во время инженерно-геологических изысканий;
снижение прочностных характеристик пород в результате непредвиденных воздействий на породы;
нарушение режима осушения месторождения

и его основание), происходящее в виде скользящего движения между смещающимися

породами и неподвижным массивом является наиболее крупным по размерам видом нарушений устойчивости откосов. Оползень связан, главным образом, с наличием в толще горных пород слабых увлажненных слоев, контактов, даек, тектонических нарушений.

пород;
Б – вал выпирания;
Ц – оползневый цирк

во времени регулируемый фрикционными силами процесс медленного смещения пород нарушенной

структуры, иногда циклически повторяющийся.

В природе существует большое разнообразие типов оползней, которое обусловливается геологическим строением массива, составом, структурой и влажностью пород, рельефом местности и др. Тип оползня определяет методы их предотвращения или снижения вредных последствий.

чертой развития оползней контактного типа является параллельность векторов смещения по

всей поверхности тела оползня и поверхности скольжения.

слоев;
Слоями, имеющими меньшие значения сцепления и угла внутреннего трения, чем

породы, слагающие откос

Если падение ослабленных контактов происходит в сторону выемки под углом, меньшим угла внутреннего трения, естественной прочности пород достаточно для удержания их в равновесии в течение длительного времени.
В большинстве случаев при залегании ослабленных сухих слоев под углом, меньшим 25-30°, и высоте уступов до 15 - 20 м развития оползней по подрезанным контактам не происходит.

особенностью является
смещение рыхлых, как
правило, сильно
увлажненных пород по

кровле подстилающих
коренных пород,
имеющих наклон в
сторону карьера

может быть подсечен контакт коренных пород и слабых рыхлых пород.

Оползни этого типа могут происходить при углах наклона меньше 10 -15° и захватывать значительные по мощности толщи пород. Оползень такого типа наблюдался на Зыряновском карьере, где мощность пород делювиального происхождения, захваченных оползнем, составляла от 10 до 40 м.

● На нерабочих бортах карьеров, где длительное время скапливаются продукты выветривания песчано-глинистых пород откосов, образуется вторичный покров. При увлажнении этой массы, она может стать неустойчивой и начать движение вниз по откосу борта, сглаженному выветриванием. Оползни этого типа имели место на Коркинском угольном карьере. При увлажнении оползающих масс оползень может перейти в оплывины. Оплывинами называются участки оползней, находящиеся в текучем состоянии.

– уклон поверхности
Оползни такого типа отличаются от покровных и

контактных оползней отсутствием фиксированных поверхностей ослабления. Положение поверхности скольжения определяется физическими свойствами пород, формой и размером откоса и другими факторами. Наиболее чаcто подобные оползни возникают при завышении угла откоса и высоты борта, а также при сложении борта слабофильтрующими глинистыми породами (суглинки, глины, слабые алевролиты) и их обводнении.

в слоистых породах висячего и лежачего
боков и захватывают, как

правило, наибольшие объемы пород по
сравнению с другими видами оползней. Они делятся на: глубинные
оползни слоистых пород лежачего бока, оползни-надвиги и оползни
выпирания. Два последних типа оползней характерны для слоистых пород
висячего бока.

Глубинные оползни слоистых пород лежачего бока бывают на карьерах,
разрабатывающих пласты с пологим падением в сторону выработанного пространства при условии подстилания их слабыми глинистыми породами. Основной причиной возникновения и развития таких оползней является наличие напорных вод в слоистых породах лежачего бока. Развитие оползня по этой причине происходит спустя значительное время после выемки.

возникновения таких оползней является наличие на вскрытых карьером породах висячего

бока слабых пластичных глин или слабых контактов между слоями, прочностные характеристики которых значительно меньше прочностных характеристик вышележащих пород.
Причиной возникновения оползня является обводнение пород за счет водоемов вблизи карьера или атмосферных осадков, а также завышенные углы наклона борта карьера. Развитию оползней выпирания могут способствовать напорные водоносные горизонты, расположенные ниже подошвы карьера.

(1), который оседает под углом 10—18° на подошве уступа (объем

2). Верхние слои уступа теряют устойчивость (объем 3) и обрушаются, насыщаясь водой (объем 4). Создается подпор и уровень грунтовых вод повышается (от линии 5 до линии 6). Обычно это приводит к ослаблению массива и развитию следующего цикла оползня (объем 7). Разрушенный материал, скапливающийся на подош­ве уступа, может с течением времени, насыщаясь водой, начать оплывать вторично.

Карьер служит дреной,
на откосе уступа происходит
свободное высачивание воды.

набухших или насыщенных
до текучего состояния глинистых
пород.
Происходят цикличные

оплывы пород (циклы 1, 2 ). Размеры оплыва (В1 и В2 вкрест простирания уступа) невелики и, как правило, не превосходят 0,5—0,7 м
и за счет оплывания нижней части откоса его угол увеличивается, нарушается
устойчивость и начинает развиваться оползень (зона 3).

размываемыми породами.
Если горизонт 1 имеет свободный сток, развития оползней

не происходит до тех
пор, пока не будет создан подпор за счет осыпающихся глинистых пород 3.
Вследствие подпора затрудняется выход грунтовых вод, их уровень повышается
(от линии 5 до линии 6), происходит обводнение вышележащих глин 4 и, как
следствие, интенсивное развитие оползней (объем 2). Оползни этого вида
наблюдались на Коркинском и Батуринском угольных разрезах.

основанию откоса отдельных кусков породы; накопление продуктов осыпания горных пород

у основания откоса. О. характерны для всех видов горных пород и затрагивают, как правило, приповерхностную часть крутых откосов. Осыпи способствуют выполаживанию общего угла наклона борта разреза за счет уменьшения площадок (берм) уступов.
Интенсивность осыпания:
для мягких связных пород а =20 - 90 см/год; перемещения b =36 - 70 см/год;
для скальных пород а = 10 - 20 см/год, b = 15 - 25 см/год.

Осыпи мягких
связных пород

Осыпи
скальных пород

вытекающими на откос в песчаных отложениях в пределах промежутка высачивания;

формируются языки оплывания в основании фильтрующих откосов.

Оплывины—деформации поверхности откосов, характеризующиеся смещением
к его основанию водонасыщенных тонкозернистых и пылеватых песчано-глинистых
пород в виде грязевых потоков. Поток перемещается по откосу с различными
скоростями (в зависимости от консистенции) и в основании откоса растекается
под весьма пологим углом. Возникновение оплывин связано с суффозионными
явлениями и слабой фильтрацией. Последнее обстоятельство затрудняет
осушение пород и снятие напоров.
Оплывины напоминают оползни и иногда сопровождаются оползневыми
явлениями, но в чистом виде отличаются от оползней отсутствием поверхностей
скольжения. Оплывает небольшой по мощности верхний водонасыщенный слой
пород откоса. Остальная часть массива находится в устойчивом состоянии.
Оплывание прекращается после уменьшения запасов воды, фильтрующей через
поверхность откоса.

к бортам выработки, и несоблюдения уклонов дна водоотводных канав и

площадок берм. Вода, проникающая через промоины, фильтруется на лежащие ниже горизонты, увлажняет контакты между слоями пород и способствует размоканию слабых прослоев глинистых пород.

Промоины—деформации поверхности откосов, вызванные поверхностным
стоком. Участки концентрированного стока воды образуются в местах
понижения рельефа местности около карьера и на бермах, оформленных без качественной планировки их поверхности.
Промоины сами по себе не создают какой-либо опасности, но по ним в карьер устремляется большое количество воды, которая по трещинам может проникнуть на лежащие ниже горизонты и снизить устойчивость борта. Большие потоки воды разрушают бермы, размывают железнодорожное полотно и автодороги.

в результате фильтрационных деформаций, в основном растворения, выщелачивания, а также

выноса по трещинам, механической суффозии.

Чаще всего просадки не нарушают общей устойчивости борта. Однако, в силу скоротечности, этот вид деформаций опасен для машин и механизмов.

Если в основании откоса имеются слои пластичных глин и просадки происходят за счет их выдавливания, процесс просадок может явиться начальной стадией развития оползня выпирания.

Осадки под поверхностными зданиями и сооружениями наблюдаются в практике строительства

при возведении тяжелых сооружений на слабых грунтах. Основной задачей обеспечения устойчивости является недопущение неравномерных осадок, ведущих к перекосу конструкций.

Осадки прибортовых зон возникают в результате водопонижения за счет работы собственно дренажных систем и карьера, как дрены. Уровень подземных вод вокруг карьера снижается, что приводит к росту напряжений в его прибортовой зоне. Увеличение давления пород за счет водопонижения .ведет к дополнительной осадке вскрышной толщи за счет сжатия глинистых пород. Развитие осадок протекает годами, так как глинистые породы сжимаются медленно.
Осадки прибортовых зон следует учитывать при отработке карьеров глубиной более 70 - 100 м при наличии глинистых пород.

Saint-Petersburg, Russia, 199106
National University of Mineral Resources
(University of Mines)
Phone:

+7-812-328-82-11; Fax: +7-812-321-40-83
E-mail: kazanin@spmi.ru