Повреждения земной поверхности над старыми горными выработками, пройденными на малых глубинах

В Донецком бассейне, где разработки угля ведутся более двухсот лет, верхние горизонты отработаны давно. Поэтому во многих случаях планы горных работ на них отсутствуют, а современное состояние горных выработок и подработанного массива тем более неизвестно. О масштабах данной проблемы свидетельствуют следующие данные. В 1917 г. в Донбассе работало 1604 шахты. Разработка угля велась, в основном, мелкими вертикальными и наклонными шахтами, причем 569 (68%) шахт имели глубину до 53 м, в диапазоне глубин от 53 до 106 м работало 430 шахт (27%), глубина остальных (5%) превышала 106 м. К началу 40-х годов 20-го века в Донбассе имелось свыше 200 мелких наклонных шахт. В период восстановления затопленных во время войны шахт для быстрого получения угля в бассейне было заложено свыше 600 мел­ких наклонных шахт с горными работами на малых глубинах. Та­ким образом, практически вся поверхность бассейна сказалась подработанной в разные периоды на малых глубинах (20-100м). Кроме того, в Донбассе имеется значительное количество непогашенных или неудовлетворительно погашенных стволов, старых вертикальных и наклонных шахт, шурфов, вентиляционных сбоек и т.д.

В настоящее время массовое закрытие угольных шахт вызывает подъем подземных вод, и следовательно, замачивание пород вокруг старых выработок, что может служить причиной активизации сдвижений над ними. Основной предпосылкой активизации геомеханических процессов являются сохранившиеся пустоты и расслоения в подземном пространстве. Самоликвидация этих пустот приводит  к  повторному  сдвижению  толщи  горных  пород  и проявлению этих процессов на земной поверхности. Последствия этих процессов могут выражаться в двух формах:

1)      Повреждения земной поверхности с образованием воронок обрушения;

2)      Отсроченные сдвижения и деформации земной поверхности без образования воронок.

Повреждения земной поверхности с образованием воронок обрушения ведут к разрушению любых объектов. Их проявление возможно в трех случаях:

1)    над вертикальными стволами и шурфами, т.е. над вертикаль­ными выработками, имеющими выход на земную поверхность;

2)    над протяженными горными выработками;

3)    над трещинами и разрывами в мощных прочных слоях.

К протяженным (линейно вытянутым) выработкам будем относить наклонные и горизонтальные выработки, длина которых больше их ширины, а площадь поперечного сечения не превышает нормативную площадь для подготовительных и капитальных выработок. К этой группе относятся штреки, квершлаги, бремсберги, уклоны. Из-за малого поперечного сечения, соизмеримого с сечением подготовительной выработки, логично к данной группе отнести камеры и заходки, хотя они имеют высоту, не превышающую мощность пласта.

Сдвижения и деформации возможны над старыми очистными выработками, а также при активизации зон сосредоточенных де­формаций.

В Донбассе проявление сдвижений над старыми горными выработками достаточно частое явление. Однако такие случаи на шах­тах не всегда документируются и предаются огласке, если они не вызвали серьезных повреждений и не привели к трагическим последствиям. Поэтому сбор фактических данных о них представляет достаточно сложную задачу. Несмотря на это, удалось собрать, проанализировать и систематизировать 80 случаев сдвижений земной поверхности над старыми горными выработками, расположенными на малых глубинах.

Характер повреждений поверхности, прежде всего, зависит от типа выработки, над которой происходит сдвижение.

Наибольшую опасность представляют воронкообразные прова­лы, на долю которых приходится более 90% всех зафиксированных случаев. Они присущи практически всем типам горных выработок, кроме очистных. Более 70% составляют сдвижения над линейно вытянутыми выработками. Большая протяженность этих выработок и сложность их обнаружения делают линейно вытянутые выработки наиболее потенциально опасными для земной поверхности.