Физико-механические свойства рыхлых отложений Кузнецкого угольного бассейна


Угленосные отложения бассейна повсеместно, за исключением крутых бортов долин крупных поверхностных водотоков, перекрыты толщей рыхлых отложений, представленных на водораздельных пространствах комплексом глинистых разностей с подчиненным содержанием песчаных пород, а в долинах рек — песками, галечниками и глинистыми грунтами.

Мощность рыхлой толщи изменяется в очень небольших пределах. В юго-восточной, южной и юго-западной частях бассейна, имеющих высокие абсолютные отметки и резко расчлененную поверхность, она минимальная — от 0 до 20 м, причем увеличение мощности наблюдается к основанию склонов. В центральной и северной частях бассейна со спокойным увалисто-долинным рельефом, где преобладающими являются отметки порядка 200—260 м (абс.) и степень расчлененности местности слабая, мощность рыхлой толщи увеличивается до 50—60 м и более. Так, на левобережье р. Ини в районе г. Ленинск-Кузнецкий мощность рыхлой толщи 80—95 м. Однако, как правило, склоны водоразделов, обращенные на юг и запад, имеют малую мощность рыхлой толщи, а нередко и обнажены.

В зависимости от мощности рыхлого покрова все месторождения Кузбасса принято делить на три группы: открытые — мощность наносов до 5 м, полузакрытые — от 6 до 15 м и закрытые — свыше 15 м.

Приближенное разделение площадей основных геологоэкономических районов Кузбасса по степени их закрытости приведено в табл. 61.

В Прокопьевско-Киселевском, Араличевском, Бунгуро-Чумышском, Кондомском, Мрасском, Томь-Усинском и Терсинском районах из общей площади угленосных отложений на долю открытых месторождений приходится от 25 до 50%, полузакрытых 45—70% и закрытых 3—12%. Иная картина наблюдается в центральных и северных районах бассейна. Процент открытых месторождений здесь составляет всего 3—12%, а на полузакрытые и закрытые приходится до 85% площади.

Рыхлая толща сложена двумя общераспространенными группами пород, которые по горнотехническим признакам делятся на мягкие связные и рыхлые несвязные. Первая группа пород распространена в основном на водоразделах. Значительно меньшая площадь слагается ими в долинах рек. Среди покровных отложений водоразделов их распространение ограничено. Основными разновидностями мягких связных пород в бассейне являются лёссовидные суглинки и их деградированные разности, тяжелые суглинки и глины (более подробно см. главу «Стратиграфия. Четвертичные отложения»).

Лёссовидные суглинки чаще подстилаются тяжелыми суглинками и глинами светло-бурыми, бурыми, а в условиях закисной среды синевато-серыми. Мощность тяжелых суглинков и глин 20 м. Среди них иногда встречаются горизонты иловатых водонасыщенных разностей. В центральной части Кузбасса в ряде мест на глубине порядка 40—80 м встречены мелко- и тонкозернистые кварц-полевошпатовые, реже кварцевые пески. В основании толщи рыхлых отложений, кроме указанных выше пород, местами залегают бурые плотные глины мощностью до 6 м.

Указанный порядок наслоения в различных районах Кузбасса может изменяться. Имеют место и значительные колебания мощностей тех или иных разновидностей пород. Наиболее распространенным и хорошо выдерживающимся является верхний горизонт лёссовидных суглинков, повсеместно встречающихся в степных и лесостепных областях бассейна и сменяющийся обычными разностями глинистых пород в зоне тайги.

На большей территории бассейна и особенно в ее центральной части основным типом несущих грунтов будут являться лёссовидные суглинки со свойственными только им весьма своеобразными физико-техническими свойствами. По окраинам бассейна, в зоне выклинивания лёссовидных суглинков, несущими грунтами являются обычно делювиальные суглинки и глины, изредка обогащенные обломочным материалом. В долинах рек и в крутых логах могут встречаться иловатые и, как правило, сильно пылеватые суглинки, реже глины, подстилающиеся в долинах крупных рек песчано-галечниковыми осадками аллювиального происхождения.

Физико-механические свойства типичных для Кузбасса грунтов по данным лабораторных исследований приведены в табл. 62.

Лёссовидные суглинки обладают высокой пористостью (37—53%) и коэффициентом пористости от 0,7 до 1,1. В естественном залегании они хорошо сохраняют макропористую структуру. При нарушении естественных условий залегания и прежде всего при избыточном увлажнении структура лёссовидных грунтов нарушается, а несущая способность снижается. Степень их сжимаемости и просадочности изменяется в широких пределах — от слабо до сильно сжимаемых и от I до III категории просадочности. При высокой естественной влажности степень просадочности низкая. Деградированные разности, а также тяжелые суглинки и глины обычно слабо сжимаемы и просадочными свойствами не обладают.

Углы внутреннего трения глин колеблются в пределах 17—20°, у суглинков от 17 до 22° (чаще 20—22°). Величина сцепления соответственно составляет 0,05—0,8 кг/см2 и 0,01—0,4 кг/см2. Для песков угол естественного откоса колеблется от 25 до 30°.

Допускаемые нагрузки и глинистые разности грунтов в зависимости от коэффициента пористости и консистенции грунтов лежат в пределах 0,75—3,0 кг/см2. Расчетные сопротивления лёссовидных суглинков колеблются от 1 до 2 кг/см2. Как основания фундаментов лёссовидные суглинки являются хорошим грунтом при условии предохранения их от замачивания в процессе строительства и последующей эксплуатации зданий и сооружений.

Аллювиальные рыхлые отложения представлены глинистыми грунтами, песками и галечниками. На высоких террасах физико-технические свойства грунтов, гидрогеологические условия и расчетные сопротивления аналогичны соответствующим показателям грунтов водоразделов.

В южной части бассейна (Байдаевский, Осиновский и другие районы) довольно часто проявляются оползневые подвижки грунтовых масс и коренных пород, развивающиеся на склонах водоразделов. Естественная влажность их соответствует пределу текучести. Толчком к развитию оползней чаще всего является инженерная деятельность человека.

В условиях высокой естественной влажности суглинков, глин и особенно их иловатых разностей, которая превышает влажность предела текучести этих грунтов, последние обладают свойствами плывунов.

Наличие плывунов среди аллювиальных отложений рек и даже на водоразделах с мощной толщей наносов вызывает большие трудности при ведении горнопроходческих работ и требует применения специальных методов проходки.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru ©
При цитировании информации ссылка на сайт обязательна.
Копирование материалов сайта ЗАПРЕЩЕНО!