АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СОСТОЯНИЕМ ОПОЛЗНЯ «ЦЕНТРАЛЬНЫЙ» АНГРЕНСКОГО УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА

AННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрено состояние прибортового массива разреза «Ангренский», а также проведен анализ результатов наблюдений за оползневыми деформациями северо-западного борта Ангренского угольного разреза.

ABSTRACT

In this article, the state of the Angrensky section instrument array is considered, and the results of observations of landslide deformations of the northwestern side of the Angrensky coal mine are analyzed.

Keywords: landslide, sliding surface, displacement velocity, horizontal displacement, vertical displacement, stock, burnt rocks, continental, upper brow, crack.

Ключевые слова: оползень, поверхность скольжения, скорости смещения, горизонтальное смещение, вертикальное смещение, сток, горелых пород, континентальный, верхняя бровка, верхняя бровка, трещина.

Ангренское угольное месторождение расположено на территории Ташкентской области Республики Узбекистан в 110 км юго-восточнее города Ташкента, с которым связано автомобильной и железной дорогами. Месторождение находится в густонаселённой долине реки Ахангаран, ограниченной с северо-запада и юго-востока хребтами Тянь-Шаньской горной системы. Отметки долины колеблются от 850 до 1300 м. Ахангаран  - типично горная река с расходом в паводковый период до 450 м/час, в осенне-зимний период до 2 м/с. Выше действующего разреза на реке построена плотина. Сток паводковых вод регулируется. От плотины в пределах площади разреза, река отведена тоннелем по стационарному борту. Климат района резко континентальный, сухой с продолжительным летним периодом и малыми осадками. По сейсмичности район относится к восьмибалльному. [1]

На месторождении в настоящее время действуют угольный разрез, шахта № 9 производственного объединения «Средазуголь» и станция подземной газификации угля.   Помимо угля ведётся добыча полезных ископаемых: глиежей (горелых пород), используемых в качестве добавки при производстве цемента, известняков для цементного производства, каолиновых глин для предприятий стройматериалов республик Средней Азии и Казахстана.

На базе Ангренских углей действуют Ангренская ГРЭС, мощностью 6000 тыс. кВт и Новоангренская ГРЭС с проектной мощностью 2,4 млн. кВт.

«Оползень «Центральный» разреза «Ангренский» расположен на западном борту в месте слияния подземного потока подземных вод саев Боксук и Саяк.

Первая трещина протяженностью около 300 м образовалась в апреле 1985 г. на расстоянии 250-280 м от верхней бровки разреза под Боксукским селеводохранилищем. В марте 1987 г. верхняя бровка разреза приблизилась к трещине на 50-150 м, а ее протяженность возросла до 1300 м, раскрытие трещины 60 см, скорость составила 0,7 мм/сут, к концу июня в наиболее подвижной части зарождающегося оползня она возросла до 3 мм/сут. С июня 1987 г. по февраль 1988 г. скорость возросла с 3 до 9-14 мм/сут, а с 1 апреля 1988 г. до 20 мм/сут. Общий объем оползня 58 млн.м³. Высота подвижной части борта 145 м, угол его наклона - 15°, поверхность скольжения приурочена к глинам сузакского яруса палеогена, залегающим под углом 3-4°. С этого времени оползень «Центральный» в течение 22 лет (1987-2009гг.) продолжает двигаться. Общая величина смещения составляет более 140 м (рис.1, 2).

Рисунок 1. План оползня «Центральный» с векторами смещения:

1 – трещина отрыва; 2 – граница оползня; 3 – репер наблюдательной станции

Рисунок 2. Геологический разрез по оси оползня «Центральный»:

1 – трещина отрыва; 2 – разрывное нарушение

Все эти годы АО «Узбеккуголь» добывал уголь, согласно рекомендациям ВНИМИ (Т.А.Фисенко, В.Н.Пушкарева), когда объем вынимаемой массы с призмы активного давления в 1,5-2 раза был больше объемов, вынимаемых из призмы упора в нижних уступах. Такая технология обработки карьера позволяла сдерживать скорость смещения оползня на уровне 20-24 мм/сут.[2] В результате его протяженность сократилась с 750 м в 1990г. до 320 м в 2002г., максимальная мощность с 105 м уменьшилась до 30-35 м, от прежнего объема осталось около 20% или 8-10 млн.м³. Результаты топогеодезических наблюдений показали, что величина смещения в 1988-1990 гг. составила 1-2,4 м/год, в 1990-1994 гг. - 4,1- 6,3 м/год, в 1995-1996 гг. - 0,8-1,4 м/год, в 1997-1999 гг. 3-5 м/год.

В 2000-2001гг. она возросла до 7,3-8,5 м/год. Наиболее высокие скорости смещения (32-40 мм/сут) отмечалась в феврале, мае, июне 1993г., когда количество атмосферных осадков составляло 134-208 мм/мес., а величина водопритоков достигла 2680-3190 м³/час. Высокие скорости смещения наблюдались и в 2000г. (март, июль). 9 декабря 2001 г. в нижней зоне оползня Центральный над угольным пластом произошел оползень «Верхний комплекс». В смещение вовлечены каолины юры, переслаивающиеся с углем мощностью до 40 м. Ширина зоны обрушения составила 180м, протяженностью 60м, общий объем - 300 тыс.м³. Зона скольжения проходит по прослоям каолиновых глин над кровлей угольного пласта «Мощный». 7 декабря маркшейдерская служба «Ангренского» разреза, за 2 дня до образования оползня, обнаружила серию трещин протяженностью 25-30 м и были приняты своевременные меры безопасности. Повторное смещение объемом 50 тыс.м³ в этой зоне произошло 23 апреля 2002 года.

В эти годы оползень «Центральный» характеризуется в целом циклическим характером перемещения, когда максимальные смещения составляли 22-28 мм/сут. были в 1990, 1993, 1998, 2001, 2002, 2003гг., т.е. в течение двух - трех лет шло нарастание скоростей смещения, затем спад. Эта цикличность связана с тем, что, когда в нижней части шла отработка угля и скорость достигала 25-30 мм/сут, проводилась уборка вскрышных пород в верхней зоне и она уменьшилась до 5-8 мм/сут. Однако в апреле 2004 г. скорость смещения оползня поднялась с 31,4 мм (8 марта 2004 г.) до 117,3 мм/сут (19 апреля 2004 г.), мае (23 мая 2004г.) до 261 мм/сут, июле до 287 мм/сут, т.е. увеличилась в 10 раз. В результате оползень с марта по август за 5 месяцев сместился на 32 м: апрель - 5 м, май - 9 м, июнь, июль - 3 м, август - 5 м.

Это был опасный период. Такое резкое увеличение скорости в апреле, возможно, связано с землетрясением, которое было зафиксировано в Памиро-Гиндукушской зоне в ночь с 5 на 6 апреля 2004 г., никаких технологических изменений в это время не было. В 2005,2006 гг. скорость смещения оползня снизилась до 5-20 мм/сут. Небольшая активизация оползня (Vg=30-40 мм/сут) произошла в марте - апреле 2002, 2008 гг. К настоящему времени величина горизонтального смещения за 20 лет (1987-2008 гг.) составила 135 м (Rp=17), вертикально он опустился на 7,5 м, объём уменьшился с 58 до 5-6 млн.м³. За счет уменьшения объема скорость смещения оползня увеличилась, и он остается опасным и менее прогнозируемым.

В 2011году началась активизация оползневых деформаций. Основными причинами явилось длительное стояние борта карьера, что вызвало развитие внутри массива горных пород скрытых суффозивных процессов, формирование ложбин стока подрусловых потоков боковых саев и подземных вод неоген-полиогена. Просадка составляла 40 и более метров. Образовался каньон со скоплением воды объемом 8500 м³. Центральный оползень соединился с оползнем « Массив Коканд» (бывшая подстанция «Север»), образовав единый оползневой цирк (рис. 3). Объем оползня составляет 120 млн.м³. [3]

Рисунок 3. Вид на оползневой цирк

В ноябре 2017 года началась новая активизация «Центрального» оползня, связанная с усилением горных работ по разгрузке средней части оползня. В головной части оползня, на горизонте 1101,в районе бывшей автодороги Ташкент-Коканд, вдоль всего контура, появилась трещина длиной 530 м и шириной 0,60 м с глубиной просадки до 1,5 м.

Увеличении горных работ в средней части «Центрального» оползня, привело к потере устойчивости борта. На теле оползня (в локальных местах) периодически происходит резкое усиление процесса деформации. Горизонтальные смещения горных пород колеблются от 45,9-509,7 мм/сут, при вертикальных деформациях 97,9-211,9 мм/сут.

В 2018 году в головной части оползня в районе бывшей автодороги А – 373 Ташкент – Коканд, появилась новая трещина длиной 70 метров.  На данном участке расположена водоотводная труба, в которую осуществляется сброс вод Саяк-сая и Баксук-сая. Данная труба в дальнейшем может попасть в зону обрушения. Трещина, которая появилась в 2017 году, продолжает развиваться. Глубина трещины увеличилась до 5 метров, ширина до 2,3 метров, просадка до 3 метров. Полностью разрушена бывшая автодорога А-373. Возможно развитие оползня в северном направлении.

На горизонте 1000.0 из-за обилия дренажных вод произошло скопление воды (длиной 400 м шириной 15 м).

В 2019 году из-за ведения горных работ по разгрузке «Центрального» оползня на западном фланге основного оползневого массива, и выпадения большого количества осадков в апреле-мае месяцах активизация смещения оползня продолжается. Горизонтальные подвижки в среднем за год достигают 73,64 мм/сут., вертикальные - 53,11 мм/сут.

В результате длительных инструментальных наблюдений выявлено, что скорости горизонтальных и вертикальных смещений остаются незначительными. На данный момент подвижки оползня относительно стабильны [4].

В 2020 году в августе месяце правого фланга оползня «Центральный» произошло резкое усиления процесса просадки. Просадка уступов составляет от 0,10 м. до 0,70 м в связи с этим произошла деформация отводного трубопровода, что повлияло на утечку воды в нижележащие уступы. Это связано разгрузкой средней части «Центрального» оползня в призме упора, приведшее к потере устойчивости на данном участке, что влияет на устойчивость западного борта разреза «Ангренский». Западная граница «Центрального» оползня будет расширяться в сторону западного борта, в связи с этим происходит деформация.

В сентябре месяце на трещинах зафиксированных ранее началась активизация. Горизонтальные смещения составили от 1,16 мм до 7,47 мм, вертикальные от 1,60 мм до 7,84 мм.

Согласно инструментальным замерам за период январь-декабрь 2020 года по наблюдательным реперам оползня «Центральный», горизонтальные смещения  в среднем составляют от 0,65 мм/сут. до 7,43 мм/сут, вертикальные от -0,94 мм/сут до -6,94 мм/сут (табл.1).

Таблица 1.

Горизонтальные и вертикальные смещения рабочих реперов по результатам тахеометрической съемки оползня «Центральный» за 2020 год

В 2021году в мае месяце началась активизация оползня. Горизонтальные смещения составили от 0,78 мм/сут. до 4,21 мм/сут., вертикальные от -0,75 мм/сут до -2,36 мм/сут. В июле месяце происходит просадка уступов примерным объёмом 190 300 м³. В ноябре месяце смещения оползня остаются незначительны.

На 1 декабря 2021 года объем оползня составляет 28 млн.м3.

Согласно инструментальным замерам за период январь-декабрь 2021 года по наблюдательным реперам оползня «Центральный», горизонтальные смещения  в среднем составляют от 0,16 мм/сут. до 3,62 мм/сут., вертикальные от -0,06 мм/сут. до -2,72 мм/сут (табл.2). [5]

Таблица 2.

Горизонтальные и вертикальные смещения рабочих реперов по результатам тахеометрической съемки оползня «Центральный» за 2021 год

В результате анализа отчетов и заключений о причинах оползня "Центральный", а также выполненных расчетов и оценок устойчивости фактического положения, установлено, что на данный момент оползень находиться в стадии деформирования (коэффициент устойчивости ~1). Дополнительные нагрузки (сейсмические, обильные атмосферные осадки, воды четвертичных отложений) усугубляют состояние северо-западного борта. В этой связи для обеспечения устойчивости борта и дальнейшего развития фронта горных работ необходимо разработать и реализовать противооползневые мероприятия.

Противооползневые мероприятия могут быть выполнены, главным обра­зом, решением двух вопросов:

1. Приведение контура борта в устойчивое положение по параметрам уступов и бортов.

2. Создание системы дренажа прибортового массива и организации системы водоотведения.

Разгрузку оползня необходимо начинать только с верхних горизонтов, постепенно перемещаясь к слабому контакту, которым с большой долей вероятности можно считать четвертичные отложения в районе оползня "Массив Коканд" и палеогеновые отложения сузакского яруса в районе оползня "Центральный".

В связи с вышеизложенным для исключения возможных деформаций борта необходимо:

• не допускать подрезку горными работами контактов слоев, падающих в выработанное пространство под углами превышающими 10 - 12°, формировать на этих участках берму;
• обеспечивать дренаж и отвод дождевых и талых, а также грунтовых вод, высачивающихся из вышележащих уступов и скапливающихся на площад­ках;
• организовать опережающую (на одну-две заходки!) отработку четвертичных пород по отношению к уступам по коренным породам, что позволит обеспечить своевременную разгрузку и отвод к водосборникам подземных водоносных горизонтов, формирующихся в слое четвертичных отложений;
• рассмотреть возможность бурения водопонижающих скважин для осу­шения прибортового массива и горизонтальных дренажных скважин у основа­ния откосов перпендикулярно борту карьера.

Список литературы:

1. Исоматов Ю. П., Сохибов И. Ю. Об истории геологического развития Ангренского угольного месторождения //Central Asian journal of theoretical and applied sciences. – 2021. – Т. 2. – №. 6. – С. 19-22.
2. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах / ВНИМИ. - СПб.: Недра, 1998.
3. Информация о состоянии оползневых участков разреза "Ангренский" на 01.04.2014 / ОАО "Узбеккумир", филиал "Геологоразведочной экспедиции".
4. Yuldashovich S. I., Abdishukurovich K. H. Surveying Support for the Integrated Development of Resources of Mining Regions //European Journal of Life Safety and Stability (2660-9630). – 2021. – Т. 12. – С. 289-291.
5. Оползневые процессы в бортах при ведении горных работ на угольном разрезе «Ангренский» Караблин М. М., Простов С. М., Лесин Ю. В. «Известия вузов. Горный журнал», № 8, 2019. Стр. 47-57.