К.т.н., проф. Лысиков Б.А., студ. Березняк А.Д., ДонНТУ, г. Донецк, Украина

ХАРАКТЕР ПРОЯВЛЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯС ЕНИЯ НА УГОЛЬНЫЕ ШАХТЫ

Источник: Сборник трудов кафедры "СШ и ПС", ДонНТУ 2005

Землетрясение – подземные толчки и колебания земной поверхности, которые возни- кают в результате тектонических процессов – внезапных смещений и разрывов в земной коре – и передаются на большие расстояния в виде сейсмических волн.
По происхождению землетрясения связаны с тектоническими нарушениями земной коры. Главными факторами, влияющими на характер повреждений подземных структур, яв- ляется форма последних, их состояние, конструктивные особенности, размеры и глубина расположения, характеристика окружающих пород и сила подземных толчков.
Многие подземные сооружения, построенные в мире, испытали на себе воздействие землетрясений. Ниже приведен характер воздействия этого динамического воздейств ия на шахте Танг-Шан (Tang-Shan) в Китае в 1976 г. силой 7,6 балла по шкале Рихтера. Сейсмиче- ские волны распространились более чем на 10 км и вызвали перемещения встреченных ими горных выработок до 1,5 м [1]. На поверхности земли разрушения достигали 90%, были по- теряны более 200 тыс. жизней. Повреждения подземных структур, однако, были относитель- но меньше и все шахтеры в количестве 1000 чел. были эвакуированы..
Шахта Танг-Шан вскрыта наклонным стволом, который проходит через слой глины мощностью 4 м, и пласт известняка мощностью 62 м. Ствол шириной 1,2-2,5 м, высотой 1,8- 2,5 м имеет арочную форму с прямыми стенами и закреплен кирпичом и каменными блоками с бетонированной кровлей. Электрическое оборудование и насосы размещаются в при- ствольных нишах шириной 3,5 м и высотой 2,3 м. Все эти структуры, в основном, не были серьезно повреждены землетрясением.
Шахта Танг-Шан вскрыта наклонным стволом, который проходит через слой глины мощностью 4 м, и пласт известняка мощностью 62 м. Ствол шириной 1,2-2,5 м, высотой 1,8- 2,5 м имеет арочную форму с прямыми стенами и закреплен кирпичом и каменными блоками с бетонированной кровлей. Электрическое оборудование и насосы размещаются в при- ствольных нишах шириной 3,5 м и высотой 2,3 м. Все эти структуры, в основном, не были серьезно повреждены землетрясением.
В первых 15 м ствола, расположенных в глине, наблюдались кольцевые трещины ши- риной 10-15 мм через каждые 1-3м, а также горизонтальные трещины шириной 20 мм. Далее до вертикальной глубины 30 м расстояние между трещинами увеличивается до 10 м, их ши- рина уменьшается до 10 мм. Ниже этой глубины появляются только случайные трещины. Бетонный пол насосной станции расположенной на глубине 30 м, был поднят на 300 мм и растрескался на длине 10 м, из стен выпало несколько кирпичей и кусков штукатурки. На- сосная станция на глубине 230 м испытала подъем пола на 200 мм на длине около 7 м, а станция на глубине 450 м – на 50 мм на длине 8 м. При этом упали лишь небольшие куски штукатурки с кровли и стен. Повреждения были замечены только в слабых местах, таких, как изменения сечения горных выработок или опорные пяты арок. Было очевидно, что уменьшение повреждений является функцией глубины, но в целом наклонный ствол остался неповрежденным и сохранившим проход.
Вместе с тем, насосы и трансформаторы были повреждены, многие из них опрокину- ты, шахтные вагонетки сброшены с рельсов, толчком воздуха люди подбрасывались на 0,3 м или отбрасывались на несколько метров.
Добычные участковые выработки шахты, рассчитанные на ограниченный срок служ- бы и пройденные по слабым породам, испытали повышенную нагрузку на гидравлические стойки крепи, разрушение ее деревянных верхняков, выпадение кусков угля, усиленное пы- левыделение и увеличение притока воды через трещины и разломы. Большинство этих явле- ний наблюдалось на расстоянии 100-150 м от смещенных землетрясением тектонических на- рушений.
Результаты изучения подземных объектов, подвергшихся землетрясениям показали, что:
-подземные структуры, тесно связанные с окружающими породами, испытывают зна- чительно меньшие колебания, чем поверхностные;
- повреждения структур уменьшается с увеличением глубины;
- выработки, закрепленные и имеющие затампонированное закрепное пространство, более безопасны.

Библиографический список

1. Кауфман Л.Л., Кулдыркаев Н.И., Лысиков Б.А. Строительство тунелей. Монография в 2 частях, часть I. – Донецк: Норд-Пресс, 2006. – С. 164-165..