Туляганов Б.И., начальник Управления экспертизы геологических проектов Госкомгеологии РУз, канд. геол.–мин. наук; Мирасланов М.М., ведущий научный сотрудник ГП «Институт ГИДРОИНГЕО», канд. геол.-–мин. наук.
Источник: "http://konchilik.ru/text/01_2009_0005/page/1"
Инженерно–геологические исследования на месторождениях полезных ископаемых (МПИ) представляют собой процесс получения дополняющей и уточняющей информации, необходимой для обоснования условий разработки полезного ископаемого открытым или подземным способами [1-8]. В состав таких исследований входят:
– наблюдения, измерения, опробования и описание слагающих пород, их распространение; изучение обводненности пород как фактор, осложняющий инженерно–геологические условия; значения рельефа местности и их элементы; распространение современных геологических процессов и их динамика;
– анализ инженерно–геологических условий и объяснение установленных закономерностей или аномальных явлений на основе систематизации полученных материалов и их обработки;
– качественная и количественная оценка инженерно–геологических условий МПИ;
– прогноз возможных изменений инженерно–геологических условий месторождений в связи с их освоением;
– разработка рекомендаций и предложений по управлению неблагоприятными геологическими явлениями для обеспечения нормальных условий ведения горных работ, рационального использования геологической среды и планирования, дальнейших инженерно-геологических исследований. Ломтадзе В.Д. отмечает [2], что без анализа, оценки и прогноза инженерно-геологических условий исследования нельзя считать полными и законченными.
Анализ инженерно–геологических условий месторождений.
Анализ инженерно–геологических условий месторождений основывается на последовательном изучении факторов и причин, влияющих на инженерно–геологические условия разработки МПИ, к которым можно отнести:
– физико–географические условия района МПИ;
– генетические типы МПИ и их структурно–тектонические условия;
– сейсмичность района и напряженное состояние пород;
– петрографические особенности и физико–механические свойства пород;
– поверхности и зоны ослабления, трещиноватость пород;
– обводненность слагающих пород;
– горнотехнические факторы (способ и глубина разработки; система взрывных и транспортных работ; система осушения горных выработок и т.д.). Анализ инженерно–геологических условий МПИ предполагает последовательное рассмотрение информации об общих природных условиях района и геологических условиях территории, состоянии и свойствах горных пород, режиме подземных вод, причинах и условиях возникновения геологических процессов и явлений. С его помощью выявляются главные обстоятельства, позволяющие правильно представить механизм процессов и выбрать соответствующие методы для их оценки и прогноза. При инженерно–геологических исследованиях различают три уровня оценок и прогнозов — региональный, локальный и оперативный.
Региональные оценки и прогнозы составляются для характеристики больших территорий при освоении угольного бассейна, рудного поля, реже — крупных месторождений и имеют обычно качественный (описательный) характер, где основное внимание должно уделяться главным особенностям инженерно-геологических условий. Локальные оценки и прогнозы всегда имеют специальный характер и направлены на установление фактического или будущего состояния конкретного участка, для своевременного принятия мер защиты жизни людей и безопасного ведения горных работ. Они основываются, наряду с использованием качественных характеристик, на широком применении различных количественных показателей и выполняются на стадиях предварительной и детальной оценок. Оперативные оценки и прогнозы составляются для установления фактического состояния участка выработки, забоя на определенный момент или промежуток времени и могут быть как качественными, так и количественными. Они должны характеризовать текущее состояние безопасности или возможное его изменение. .
Оценка инженерно–геологических условий МПИ.
При оценке инженерно–геологических условий МПИ применяют различные методы и показатели: одни из них качественные (сравнительные), другие – количественные, позволяющие оценивать не только масштаб и интенсивность явлений, но и причиняемый ущерб. Однако методология общего подхода к оценке инженерно–геологических условий и разработка интегральных показателей требуют еще постановки специальных исследований. Виды оценок инженерно–геологических условий МПИ связаны со стадиями геологоразведочных работ — решаемыми задачами, составом и объемами выполняемых работ и их детальностью. Так, на стадии предварительной оценки задачей исследований является выявление особенностей, которые будут влиять на инженерно–геологические условия вскрытия и разработки МПИ. Результатом этих работ является качественная и количественная оценка инженерно–геологических условий, являющихся основой для составления технико–экономического доклада (ТЭД). Эти материалы должны дать предварительные, но дающие достаточно ясные представления о сложности инженерно–геологических условий месторождения в целом, геологических условиях вскрытия полезного ископаемого и способах его разработки, предварительной оценки устойчивости горных пород в бортах карьера, в отвалах и подземных выработках и возможных притоках воды в горные выработки. При детальной оценке в задачи инженерно–геологических исследований входит получение уточненных и более обоснованных фактическими материалами характеристик инженерно–геологических условий месторождения. Выполненные на этой стадии качественная и количественная оценки должны быть такими, чтобы полнота их изучения, точность и достоверность были достаточными для обоснования, а полученные исходные данные – надежными, обеспечивающими достоверный прогноз инженерно–геологических условий разработки МПИ, служащий основой для окончательной промышленной оценки месторождения и проектирования строительства горного предприятия.
Качественная оценка инженерно–геологических условий основывается на анализе, выявлении и изучении особенностей природных и геологических условий территории, к которым относятся:
– краткая геолого–тектоническая характеристика района месторождения (стратиграфия, тектоническая характеристика, сейсмичность и современные геологические процессы и явления, а также данные по месторождениям – аналогам);
– особенности гидрогеологических условий разработки месторождения (гидрогеологические условия района, природные факторы формирования подземных вод, характеристика гидрогеологических условий и режима подземных вод, оценка водопритоков на конец разработки);
– особенности инженерно–геологических условий разработки месторождения (структурно–тектонические условия и трещиноватость горных пород, результаты определения физико–механических и прочностных свойств рудовмещающих пород и руд и их инженерно-геологическая классификация);
Для подземных выработок — горнотехнические условия (тип и размеры подземных выработок, способ проходки и др.).
Результатом качественной оценки является типизация (классификация) по инженерно–геологическим условиям разработки МПИ и определение сложности их инженерно–геологических условий. Так как МПИ отличаются большим разнообразием природных условий, их типизация поможет определить сложность инженерно–геологических условий разработки и выбрать содержание, объемы и методику инженерно–геологических работ при различных стадиях разведочных работ, а также разработку мероприятий по охране геологической среды.
Количественная оценка условий разработки месторождений основывается на расчетных методах оценки состояния равновесия горных пород, слагающих горные выработки. К ним относятся, в первую очередь, методы расчета устойчивости бортов карьеров и классификация кровли подземных выработок по признакам их устойчивости или обрушаемости:
а). Количественная оценка условий разработки месторождения открытым способом. Расчеты устойчивости откосов и бортов карьеров основываются на теории предельного равновесия сыпучей среды, включающие также и предельное равновесие связной среды с трением (к такой среде относятся и горные породы). В настоящее время существует немало методов расчета устойчивости откосов и бортов карьеров. Авторы основных таких методов расчета: Терцаги A.К., Маслов Н.Н., Шахунянц Г.М., Малюшицкий Ю.Н., Федоров И.В., Фисенко Г.Л., Куваев Н.Н., Гольдштейин М.Н., и др.
б). Количественная оценка условий разработки месторождения подземным способом. Наиболее важным вопросом при количественной оценке устойчивости горных пород в подземных выработках является классификация кровли по признакам устойчивости или обрушаемости, которая в свою очередь базируется на количественной оценке геологических факторов. Из таких классификаций наибольшей известностью пользуются классификации Васильева П.В., и Малинина С.И.,(1960), Свержевского В.Л., (1966), Смирнова Б.В., (1973), Овчаренко Б.П. (1980) и др.
Прогноз инженерно–геологических условий месторождений.
Прогноз инженерно–геологических условий месторождений является заключительной частью их инженерно–геологического изучения при детальных геологоразведочных работах. К основным методам прогнозирования инженерно–геологических условий разработки МПИ относятся: метод аналогии (сравнительно–геологический), аналитические методы, метод моделирования. Они хорошо освещены во многих работах [3, 4,]. Результаты инженерно–геологического изучения месторождения при их детальной оценке отображаются в виде его прогнозного инженерно–геологического районирования (по площади и глубине) по устойчивости горных пород, на основе детального анализа и оценки полученных геологических материалов. Следует отметить, что некоторые компоненты инженерно–геологических условий влияют на устойчивость горных выработок прямым образом (форма структурного блока, ориентировка разрывных нарушений и трещиноватости пород по отношению к выработкам, гидродинамическое давление и др.), а также косвенно (ослабленные зоны, увлажнение контактов и др.) через прочностные и другие показатели пород...
ВыводыТаким образом —анализ, оценка и прогноз инженерно–геологических условий разработки месторождений по данным геологоразведочных работ позволяет определить:
– сложность инженерно–геологических условий месторождений по результатам анализа влияния различных природных условий и факторов и качественной их оценки;
– комплекс параметров позволяющих количественно оценить состояние устойчивости проектируемых горных выработок;
– концепцию изучения инженерно–геологических аспектов безопасных (надежность и устойчивость геологической среды) условий проектирования и строительства различных горнорудных предприятий;
– мероприятия по охране геологической среды и оценке качества территории (определяющие степень ее пригодности как среды обитания человека и возможности повышения этой степени);
– методику проведения инженерно–геологических исследований на стадиях геологоразведочных работ.
Инструкция и методические рекомендации по изучению инженерно-геологических свойств боковых пород и прогнозу их устойчивости на угольных месторождениях. М.: ВСЕГИНГЕО, 1980. – 94с.
Ломтадзе В.Д. Инженерная геология месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов. – Л.: Недра, 1986. – 272с.
Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. Л.: ВНИМИ, 1972. –165с.
Методическое руководство по изучению инженерно–геологических условий рудных месторождений при их разведке. М., Недра, 1977.– 143с.
Панюков П.И. Инженерная геология. 2–е изд. М., Недра, 1978. – 296с.