Пучение горных пород

ПУЧЕНИЕ горных пород (а. rock heaving, rock swelling; н. Quellen der Gesteine, Gesteinsquellung; ф. gonflement des roches; и. hinchamiento de rocas) — выдавливание породы в горную выработку, обусловленное действием горного давления. Пучение — проявление реологических свойств горных пород. Характеризуется увеличением объёма горных пород и вызывается их набуханием, выдавливанием из-под целиков и другими причинами.

Пучение вследствие набухаемости является результатом действия внутренних сил в горных породах и растёт с увеличением влажности горных пород и содержанием в них фракций тонких глинистых и коллоидных частиц. При выдавливании пород почвы из-под целиков, играющих роль штампов, пучение тем больше, чем слабее породы почв по сравнению с породами в боках и кровле выработки. При незначительной разнице прочностных свойств пород кровли, боков и почвы происходит их деформирование по всему периметру выработки. Характер и величина смещений пород в этом случае зависит от соотношения возникающих напряжений и прочности вмещающих пород. При напряжениях на контуре выработки, не превышающих предел длительной прочности окружающих пород, имеют место упруговязкие деформации. Если напряжения на контуре достигают величины, большей предела длительной прочности, но меньшей мгновенной прочности породы, смещение пород является следствием упруговязких деформаций и увеличения объёма вследствие длительного разрушения. При превышении напряжений на породном контуре мгновенной прочности происходит разрушение горных пород вслед за проведением выработки.

При залегании в почве глинистых пород пучение в виде набухания встречается редко, а в виде выдавливания из-под штампов чаще. Набухание горных пород вызывает повышение их пластических свойств. Для большинства месторождений полезных ископаемых характерно пучение вследствие общего изменения напряжённо-деформационного состояния массива горных пород.

Основные методы исследования пучения: аналитический, моделирование явления и натурные наблюдения. Для расчёта пучения существуют аналитические и экспериментально-аналитические методы, основанные на гипотезе выдавливания пород из-под штампов, на закономерностях статики предельных состояний грунтовых масс, на использовании методов теории пластичности и ползучести. В выработках, испытывающих влияние очистных работ, где пучение достигает 3 м и более, применяют вероятностно-статистические методы прогноза. Уменьшение вредного влияния пучения осуществляется снижением напряжений в массиве пород, а также их упрочнением.