Природа и механизм горных ударов

Природа и механизм горных ударов

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Энергичная техногенная деятельность человека, такая как: откачка колоссальных объемов газа, нефти и воды из земных недр, разработка месторождений полезных ископаемых открытым и подземным способом, уходящая на всё большие глубины, создание огромных водохранилищ – все это нарушает естественные поля напряжений и существующее динамическое равновесие в земной коре, особенно в ее верхней части. Нарушение естественных напряжений приводит к проявлению процессов, называемых горными ударами. Поэтому, для безопасного ведения хозяйственной деятельности, необходимо понимать природу и механизм действующих напряжений, горных ударов и наблюдать за современными полями напряжений.

Тот факт, что горные породы испытывают большие напряжения, уже давно хорошо известен. Установлено, что напряжения обладают не только вертикальной, но и горизонтальной компонентой.

Изучению закономерностей распределения полей напряжений и смещений в земной коре, а также методам оценки величин напряжений и смещений посвящено большое количество работ: И.В. Ананьин, 1987, 1991, 1999; М.Е. Артемьев, А. Досымов, И.Л. Нерсесов, В.А. Дубровский, 1976; В.А.Кучериненко,1993; Е.В. Артюшков, 1979,1982,1993; С.Ф. Бацанин, 1988; А.Ф. Грачев, И.В. Калашникова, В.А. Магницкий, 1990; В.А. Дубровский, В.Н. Сергеев, Г.С. Фуис, 1995; В.А. Магницкий, 1965; И.А. Маслов, 1982; В.О. Михайлов, В.П. Мясников, Е.П. Тимошкина, 1996; С.Н. Савченко, 1982; В.А. Сидоров, Ю.О. Кузьмин, 1989; Е.И. Смольянинова, В.О. Михайлов, В.А. Ляховский, 1997; А.П. Трубицын, А.А. Карасев, 1979 и другие.

В настоящем реферате мы проанализируем сущность напряженного состояния земной коры, природу и механизм возникновения горных ударов, как процессов, оказывающих влияние на ведение народно-хозяйственной деятельности человека.

1 Напряженное состояние земной коры

Земная кора находится в напряженно–деформированном состоянии. Данное состояние является нормальным условием существования земной коры.

Наличие напряженно–деформированного состояния подразумевает, что все породные массивы постоянно находятся в состоянии предельного равновесия. В них присутствуют тектонические напряжения, которые в любой момент могут перейти в деформации.  

Напряженное состояние пород описывается через ориентировку трех векторов главных нормальных напряжений, расположенных ортогонально. Поскольку вектор силы тяжести всегда выступает в роли одного из трех векторов главных нормальных напряжений и направлен вертикально, это предопределяет строго горизонтальную ориентировку двух других векторов.

 Вертикальное напряжение (σв) задается действием гравитационной силы или силой собственного веса пород. Горизонтальные напряжения задаются тектоническими процессами в земной коре (рисунок 1).

[pic 1]

Рисунок 1. Направления действия нормальных напряжений в массиве горных пород

Таким образом, источником природных напряжений в массиве являются два независимых фактора:

- силы собственного веса пород;

- тектонические процессы в земной коре.

Вертикальные напряжения действуют на глубине массива горных пород и увеличиваются с увеличением глубины. Также их величина зависит от удельного веса горных пород, σверт = γН. На земной поверхности вертикальные напряжения равны нулю (Н=0).

Из-за сложного геологического строения недр величину и направление действия тектонических напряжений можно установить только с помощью специальных измерений или по проявлениям горного давления в выработках.