Провалы над старыми горизонтальными выработками

    Около 35% всех случаев повреждений земной поверхности приходится на старые подготовительные выработки - штреки. К данной группе целесообразно отнести и камеры при камерно-целиковой системе отработки.

    В подготовительных и капитальных выработках создаются наиболее благоприятные условия для длительного сохранения пустот значительных размеров. Этому способствует крепление выработок, рассчитанное на поддержание устойчивости в течение длительного времени, а также охрана выработок с помощью ленточных целиков. Пустоты в таких выработках могут сохраняться даже на сравнительно большой глубине.

    Сечение подготовительных выработок старых шахт достигало 6-8 м, поэтому их обрушение представляет значительную опасность для земной поверхности, сооружений. Так, на поле шахты «Донтоп» ПО «Шахтерскантрацит» произошло обрушение поверхности с образованием воронки диаметром 1 м. Причиной об­рушения был завал в штреке, пройденном на глубине 36 м. На территории шахтоуправления им. О.Кошевого над старым штреками зафиксировано большое число провалов в форме канав, вытянутых по простиранию пласта.

    Особенно опасны обрушения выработок в условиях, способствующих перепуску пород в свободное пространство. В апреле1981 г. на поле шахты «Речная» ПО «Торезантрацит» произошел провал поверхности над вентиляционным штреком, пройденным на глубине 26 м.

    Первоначальная форма провала - слегка расширяющийся к низу цилиндр диаметром 2 м и глубиной 10-12 м; через некоторое время в результате обрушения стенок диаметр воронки достиг 3-3,5 м. Причиной образования провала явилось возникновение трещин в массиве над границей зависания основной кровли, что способствовало интенсивной инфильтрации грунтовых вод в горные выработки. Усиленный водоприток вызвал локальное разру­шение штрека и бутовой полосы под ним и как следствие - перепуск обрушенных пород в выработанное пространство лавы с образованием над штреком полости большого объема.

    Таким образом, провалы земной поверхности над сохранившимися старыми подготовительными выработками происходят при обрушении кровли этих выработок. При наличии условий для перепуска обрушенных пород на нижележащие горизонты увеличивается вероятность выхода свода обрушения на поверхность. На земной поверхности могут образовываться провалы как круглой формы (над локальной пустотой), так и вытянутые вдоль оси выработки, причем края вытянутой воронки имеют закругленные торцы.

    При оценке опасности линейно вытянутых выработок, с точки зрения образования провалов, необходимо знать максимальные глубины, с которых возможен выход свода обрушения на поверхность. Для этой цели были проанализированы 26 случаев, которые сгруппированы по степени метаморфизма горных пород (по маркам углей). Анализ показывает четкую тенденцию уменьшения глубин с увеличением степени метаморфизма. Наибольший интерес представляют максимальные глубины, при которых зафиксированы провалы с воронками обрушения.

    Проведенными исследованиями установлено, что зависимость максимальных глубин от марок углей наилучшим образом описывается степенной функцией.

    Кроме того, выполнен анализ максимальных глубин выработок от средней прочности пород массива на одноосное сжатие. Прочность пород на сжатие охарактеризована коэффициентом крепости пород по Протодьяконову - f. Аналитически эта зависимость может быть выражена либо линейной функцией:

                                        H mах =119- 7,8f с коэффициентом корреляции 0,95;

либо степенной:

                                       H mах =179,44f ^-0,536 с коэффициентом корреляции 0,99.

    Следует отметить, что большинство проанализированных случаев образования воронок обрушения произошли при повышенном увлажнении массива. Провалы возникают преимущественно при завалах горных выработок, пересечении зоны перемятых пород тектонического нарушения горной выработкой, выпуске значительного количества породы в горную выработку, сложном тек­тоническом строении участка, подработке толщи на малых глубинах.

    Большая часть площади отработанных угольных пластов приходится на очистные выработки. Провалы над очистными выработками в Донбассе не зафиксированы. Это связано, прежде всего, с небольшой мощностью отрабатываемых пластов. Однако имеются случаи обрушения сохранившихся выработок с образованием мульд сдвижения с крутыми краями и большими величинами деформаций. Так, на территории поселка шахты им.Фрунзе ПО «Ростовуголь» над старыми очистными выработками возникло оседание поверхности в виде «блюдца» диаметром до 20 м и глу­биной до 40 см.

    В качестве примера можно также привести оседание земной по­верхности в г.Зугрэсе Донецкой обл. весной 1985 г. Порыв водо­провода, который не ликвидировался в течение трех недель, при­вел к замачиванию породной толщи и последующему ее обрушению над старой лавой пласта g2Н, отработанной в 1947 г.

    Вынутая мощность 1,4 м. Угол падения 7°. Средняя глубина отработки 38 м. Длина лавы вкрест простирания - 60 м. По результатам съемки асфальтированных тротуаров было установлено, что максимальные оседания составили около 380 мм, а наклоны дос­тигли 20 мм/м.