• Складки – це хвилеподібні згини шарів гірських порід. Розрізняють два типи складок: випуклі – антиклінальні і ввігнуті – синклінальні (рис. 1-4).

• Розривні порушення утворюються тоді, коли напруження, що виникають у земній корі, досягають величин, які перевищують межу міцності гірських порід. виділяють дві групи розривних порушень: розриви без зміщення гірських порід і розриви зі зміщенням гірських порід.

• Рис. ‑2 – Складки: а – антиклінальна; б – синклінальна

• Розриви зі зміщенням характеризуються зміщенням гірських порід уздовж тріщини розриву. В них виділяють зміщувач – тріщину, якою відбувається зміщення, і крила – зміщені блоки гірських порід, розташовані по обидва боки від зміщувача. Крило, розташоване вище площини зміщувача, називають висячим, а протилежне – лежачим. Відстань між висячим і лежачим крилами називають амплітудою зміщення.

• До розривних тектонічних порушень зі зміщенням належать скиди, підкиди, насуви (рис. 1-5), зсуви та складніші порушення – скидо-зсуви, східчасті скиди, грабени, горсти (рис. 1-6).

• Скид – це порушення в масиві, коли висяче крило зрушилося вниз відносно лежачого крила.

• Підкид – розрив з крутоспадним (понад 45°) зміщувачем. по якому висяче крило підняте відносно лежачого.

• Рис. 3 – Типи розривних порушень:

• а – скид; б – підкид; в – насув; 1 – лежаче та 2 – висяче крило

• Насув – розривне порушення з пологим (до 45°) нахилом зміщувача, при якому висячий бік піднятий відносно лежачого і насунутий на нього. Насуви розвиваються при утворюванні складок в процесі пластичних деформацій. Зсув – переміщення масиву в горизонтальному напрямку.

• Рудні родовища за формою відрізняються від вугільних. часто вони трапляються в формі пластоподібних покладів, жил, штоків, штокверків, трубоподібні.

• Властивості гірничих порід

• Вугільні родовища мають ряд специфічних природних властивостей, що впливають на умови, технологію і техніку їх розробки. До них відносяться:

1. Значне площинне розповсюдження вугільних пластів при невеликій їх потужності. Це визначає великі розміри шахтних полів, ділянок і очисних вибоїв та пов’язану з цим складність забезпечення стійкості гірничих виробок з урахуванням гірничого тиску, зсуву і обвалювання вміщуючих порід і вугілля;

1. Висока мінливість морфології, потужності і будови вугільних пластів, їх розщеплення, наявності локальних розмивів, складчастості, тектонічних розривів, що ускладнюють ведення гірничих робіт;

2. Різка різниця в речовиннім складі і властивостях вугілля і вміщуючих порід, значна фаціальна мінливість вміщуючих порід на відносно невеликих відстанях, що обумовлює необхідність великого обсягу вивчення інженерно-геологічних властивостей порід покрівлі і підошви вугільних пластів;

3. Підвищена складність гідрогеологічних умов, наявність ізольованих та взаємопов’язаних водоносних горизонтів, при цьому найбільш висока багатоводність пов’язана з підвищеною тріщинуватістю і водопроникливістю;

4. Метаноносність, що досягає 40-45 м³/т пальної маси. Нерідко метан утворює крупні накопичення і інтенсивно виділяється при руйнуванні гірського масиву, при викидах вугілля, породи і газу, розкритті тектонічних і послаблених зон, обваленнях покрівлі, суфлярних виділеннях, що суттєво ускладнюють ведення гірничих робіт і є дуже небезпечні для життя людей;

5. Схильність вугілля до самозаймання, утворенню вибухонебезпечного та шкідливого для здоров’я людей вугільного і природного пилу.

• Вказані особливості поведінки вміщуючих порід суттєво впливають на їх властивості, що характеризують деформації, осідання, обвалення тощо при вийманні вугільних пластів.

• Покрівлю пластів підрозділяють на несправжню, безпосередню і основну. Несправжня покрівля – шари порід невеликої потужності (0,5-0,7 м), що знаходяться безпосередньо над вугільним пластом і обвалюються одночасно з вийманням вугілля. Безпосередня покрівля – товща порід, що залягає безпосередньо над вугільним пластом або несправжньою покрівлею, обвалення яких в вибійному або відробленому просторі виникає слідом за зніманням кріплення або його пересуванням. Тривалість безпосередньої покрівлі невелика, тому без кріплення вона обвалюється протягом кількох годин на висоту до 10 м. Основна покрівля – товща міцних і тривких порід, що залягають над вугільним пластом або над безпосередньою покрівлею, і здатна зависати й обвалюватися при вийманні вугілля на значних площах.

• Стійкість порід безпосередньої покрівлі залежить від літологічного і мінерального складу, здатності до розшарування, характеру тріщинуватості, інтенсивності прояву малоамплітудних розривів, обводненості тощо. Незалежно від потужності шарів обвалюються після зняття кріплення породи з міцністю при стискуванні 45-55 МПа; нижче певної межі потужності шару обвалюються і більш міцні породи. Незалежно від літологічного складу нестійкими є інтенсивно вивітрені обводнені і інтенсивно порушені породи, а також породи на ділянках, що знаходяться поблизу крупних тектонічних порушень.

• Гірничо-геологічні властивості основної покрівлі виявляються у формі первісних і вторинних (періодичних) осадок після їх зависання при посуванні вибою. Чим більше міцність порід, тим більшим є шаг первинного і вторинного обвалення. Шаг обвалення крім міцності визначається також глибиною і величиною гірничого тиску попереду лави. На великих глибинах він визначається в основному величиною гірничого тиску і основна покрівля обвалюється у вигляді рівномірних осадок невеликих блоків.

• Підошви вугільних пластів звичайно представлені різними породами (глинистими і піщано-глинистими породами, рідше піщаними і карбонатними різностями порід). Для більшості пластів характерні: відсутність шаруватості, неоднорідна грудкувата будова, наявність залишків коріння та інших залишків рослинності. Перехід їх у вугілля в цьому випадку поступовий. Але бувають і різні поверхні розподілу і чітка шаруватість.

• Підошви пластів також підрозділяють на несправжні, безпосередні і основні. Несправжньою називають підошву потужністю до 1 м з низькою механічною міцністю з вугільними прошарками, підвищеною вологістю, структурними послабленнями. Як правило, це вуглисто-глинисті аргіліти і сильно глинисті алевроліти.

• Із властивостями несправжньої та безпосередньої підошви пов’язані явища сповзання, здимання та вдавлювання в неї кріплення.

• Стійкість гірських порід не може характеризуватись тільки показниками міцності, а знаходиться в залежності від цілого ряду факторів.

• З точки зору технології, вміщуючі вугільний пласт породи характеризуються наступними властивостями:

обрушуваність (керованість) масиву гірських порід над пластом (умовне позначення категорій – А);

стійкість нижнього шару покрівлі (умовне позначення категорії – Б);

стійкість безпосередньої підошви (умовне позначення категорії – П).

• Категорії встановлюються за технологічними ознаками та геомеханічними критеріями. Основними критеріями є технологічні ознаки, що встановлюються з досвіду роботи у аналогічних умовах.

• Технологічними критеріями обрушуваності порід є: спосіб управління покрівлею з технологічними рішеннями, необхідними для його виконання; оптимальні силові параметри кріплення, а також показники кратності його посилення до первісної осадки покрівлі.

• Технологічними критеріями стійкості нижнього шару покрівлі є: схеми кріплення з заходами по підвищенню його стійкості та крок установлення кріплення.

• Технологічним критерієм стійкості підошви є її спроможність утримувати обладнання, яке застосовується, в тому числі і кріплення, не руйнуючись під їх силовим впливом.

• Геомеханічні критерії:

• обрушуваності масиву порід – середня відносна величина приростання опускання покрівлі на 1 м ширини привибійного простору, показник її мінливості – коефіцієнт варіації К, а також крок першої (Ш_о) і послідуючих (Ш_п) осадок масиву порід;

• стійкості нижнього шару покрівлі – його потужність (висота) В та відстань між тріщинами в ньому Г, а також розмір стійкого кроку зависання його у виробленім просторі Д після виймання (зняття, пересування) кріплення;

• стійкості підошви – міцність її на вдавлювання (σ_вд).

Класифікація гірських порід за міцністю проф. М.М.Протодьяконова

Категорії порід	Гірські породи	Коефіцієнт міцності f
Найвищою мірою міцні	Найбільш міцні, щільні й грузлі кварцити й базальти. Виняткові за міцністю інші породи	20
Дуже міцні	Дуже міцні гранітові породи, кварцовий порфір, дуже міцний граніт, кременистий сланець, менш міцні,ніж зазначені вище, кварцити. Самі міцні піщаники йвапняки	15
Міцні	Граніт (щільний) і гранітові породи. Дуже міцні піщаники й вапняки. Кварцові рудні жили. Міцний конгломерат.Дуже міцні залізні руди. Вапняки міцні. Міцний мармур. Доломіт. Колчедан	10
Досить міцні	Звичайний піщаник, залізні руди.	6
	Піщані сланці. Сланцеві піщаники	5
Середні	Міцний глинистий сланець. Неміцний піщаник і вапняки, м'який конгломерат	4
	Різноманітні сланці (неміцні), щільний мергель	3
Досить м'які	М'який сланець. Дуже м'який вапняк, крейда, кам'яна сіль, гіпс. Мерзлий ґрунт, антрацит. Звичайний мергель. Зруйнований піщаник, зцементована галька, кам'янистий ґрунт	2
	Щебенистий ґрунт. Зруйнований сланець, що злежалися галька і щебінь, міцний кам'яне вугілля. Отверділа глина	1,5
М'які	Глина (щільна). М'яке кам'яне вугілля. Глинистий ґрунт	1
	М'яка піщаниста глина, лес, гравій	0,8
Землисті	Рослинна земля. Торф. Легкий суглинок, сирий пісок	0,6
Сипучі	Пісок, осипи, дрібний гравій, насипна земля, добуте вугілля	0,5
Пливучі	Пливуни, болотистий ґрунт, розріджений лес	0,3

• Шахта, шахтне поле

• Шахта – це гірничопромислове підприємство, яке здійснює видобуток корисних копалин підземним способом. При видобутку підземним способом руди шахту називають рудником. При видобутку вугілля відкритим способом – розрізом.

• В поняття «шахта» входять наземні споруди та сукупність гірничих виробок, призначених для розробки родовища в межах шахтного поля.

• Шахтне поле – це родовище або його частина, відведена для розробки однією шахтою. В шахтному полі вугільної шахти може бути один або декілька вугільних пластів. Шахтне поле має свої кордони, які визначають його розміри. Кордони шахтного поля бувають природними, коли вони проходять по великим геологічним порушенням, або коли пласти виходять під наноси, та штучними – визначеними в процесі виділення поля конкретної шахти.

• Рис. 4 – Зображення шахтного поля

• Шахтному полю бажають придати форму прямокутника, витягнутого в

• напрямку простягання пласта. відстань між кордонами шахтного поля по простяганню називають розміром шахтного поля по простяганню і позначають літерою S (рис. 1-8).

• Нижній і верхній кордони шахтного поля, якщо вони є штучними кордонами, прагнуть задати по ізогіпсам пласта. Верхній кордон АВ називають кордоном по підняттю, або верхнім технічним кордоном, нижній кордон DС – кордон по падінню, або нижнім технічним кордоном, лінії AD і ВС – кордонами по простяганню. Відстань між верхнім і нижнім технічними кордонами називають розміром шахтного поля по падінню і позначають літерою – Н.

• На рис. зображено шахтне поле, яке розміщене на непорушеному пласті, що має вигляд правильної площини. Такі пласти в природі зустрічаються рідко. Частіше пласти мають хвилясту поверхню і поділені на окремі ділянки

• тектонічними порушеннями. Тому шахтні поля мають різноманітні конфігурації.

• Реальні розміри шахтних полів такі: для пологих пластів від 3 до 10-12 км по простяганню та 1,5-5 км по падінні; для крутих – 2,5-7 км по простяганню та 0,8-1,5 км по падінню. Характер залягання вугільного пласта досить повно відображається на графіках ізогіпсами, тобто лініями, отриманими внаслідок перетинання пласта горизонтальними площинами на даній глибині.

• Для зображення форми залягання пласта вугілля ізогіпси його підошви або покрівлі проектують при падінні під кутом 0…60⁰ на горизонтальну, а при більшому куті падіння – на вертикальну площину.

• Кількість корисних копалин в межах шахтного поля називають запасами шахтного поля.

• Запаси корисних копалин за господарським значенням розподіляються на геологічні, балансові, забалансові і промислові.

• Геологічні запаси Z_г – це загальні запаси родовища, які поміщені у надрах землі.

• Балансові Z_б – це запаси, які економічно доцільно розробляти і які задовольняють кондиціям (вимогам) по потужності, якості вугілля.

• Забалансові Z_з – це запаси корисних копалин, використання яких у наш час економічно недоцільно внаслідок їх некондиційної потужності, низького вмісту цінних компонентів, дуже складних умов експлуатації, великої зольності та інше. Такі запаси у майбутньому з розвитком гірничодобувної техніки й технології можуть перейти до категорії балансових запасів.

• Промислові запаси Z_пр – це балансові запаси за винятком втрат.

• Втрати – це частина корисних копалин, які назавжди залишаються у надрах землі. Вони складаються з:

• загальношахтних втрат на охоронні цілики навколо капітальних гірничих виробок, під залізницями на поверхні, водоймами, бар’єрними ціликами;

• експлуатаційних витрат, які залежать від прийнятих систем розробки пластів;

• геологічних втрат, це втрати біля геологічних порушень.