Физико-механические свойства рыхлых отложений Кузнецкого угольного бассейна

26.03.2020

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 © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна