Характеристика инженерно-геологических условий при разработке месторождений карьерами Подмосковного бассейна
В Подмосковном бассейне начинает внедряться разработка угля карьерами. Пока находится в эксплуатации только один Кимовский карьер. Коренные откосы Кимовского карьера устойчивы, имеют небольшую высоту (8—12 м). Карьер создан только в 1958 г., поэтому нет достаточных данных для исчерпывающей характеристики инженерно-геологических условий и, в частности, описания условий устойчивости откосов.
Исходным материалом для характеристики условий разработки открытыми карьерами являются данные о физико-механических свойствах пород, определенные в лабораторных условиях. В табл. 34 указаны наиболее характерные показатели физико-механических свойств песчано-глинистых пород южного крыла Подмосковного бассейна.
На основе анализа физико-механических свойств пород и наблюдений за откосами Кимовского карьера можно дать следующую краткую инженерно-геологическую характеристику песчано-глинистых пород, слагающих геологический разрез южного крыла. Покровные и аллювиальные суглинки обычно находятся в полутвердом и пластичном состоянии; допускаемая вертикальная нагрузка на них составляет 1,8—2,2 кг/см2. Суглинки образуют вертикальные откосы высотой до 6—8 м. При большей высоте откосов происходит обрушение их верхней части по вертикальным трещинам отдельности. В основании откосов обычно создается осыпь под углом 40—50°. При избыточном увлажнении и нарушении структуры суглинки в отвальных откосах Кимовского карьера переходят в текучее состояние, создавая откосы вогнутой формы с углами 10—15° в нижней и 50—60° в их верхней частях.
Моренные суглинки и глины прослежены только на западной части рассматриваемой территории. От покровных суглинков они отличаются большим содержанием песчаных и глинистых частиц; обычно находятся в полутвердом состоянии. Допускаемые нагрузки 2—2,3 кг/см2. Форма откосов такая же, как и покровных суглинков.
Мезозойские глины содержат значительно больше глинистых и пылеватых частиц, чем покровные суглинки, однако физико-механические свойства их мало отличаются от свойств покровных суглинков. Мезозойские глины находятся обычно в тугопластичном состоянии; в откосах стоят вертикально, что связано с небольшой мощностью их (3—4 м). Допускаемая нагрузка не свыше 2,5 кг/см2.
Мезозойские пески представлены в основном тонкозернистыми разностями, в которых частицы диаметром 0,25—0,1 мм составляют 80—90% и глинистые частицы — до 8—10%. Фильтрационные свойства их невелики, коэффициент фильтрации не превышает 0,8 м/сутки, допускаемая нагрузка 1,5 кг/см2. В сухих песках угол откоса обычно составляет 26—29°. При увлажнении пески оплывают, образуя откосы вогнутой формы. В нижней оплываемой части углы не превышают 15—17°, эта часть составляет примерно одну треть высоты песчаного откоса. Углы верхней части песчаных откосов составляют 45—50°. Откосы такой формы наблюдаются на Кимовском карьере во вскрышных траншеях 1-го и 2-го участков.
Глины бобриковского горизонта весьма различны по своим физико-механическим свойствам. Наряду с песчаными разностями большое развитие, среди них имеют углистые глины и глины тяжелые, жирные. Консистенция глин полутвердая или тугопластичная. Допускаемые нагрузки изменяются от 6—7 кг/см2 (твердые глины) до 2,5—4 кг/см2 (глины полутвердые). При избыточном увлажнении до 35—45% (нормальная естественная влажность глин 12—20%) глины приобретают текучую консистенцию и оплывают. При естественной структуре и нормальном увлажнении откосы, образуемые этими глинами, близки к вертикальным. При оплывании их создаются откосы с углами 14—16° при высоте 8—12 м. Приведенные данные по Кимовскому карьеру говорят о чрезвычайно большом значении осушительных мероприятий для обеспечения устойчивости бортов карьеров.