МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РФ

Российская Академия Наук

Государственный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр ВНИМИ

 

 

ПРАВИЛА
ОХРАНЫ СООРУЖЕНИЙ И ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ВРЕДНОГО ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТОК НА УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

 

ПБ 07-269-98

 

Введены в действие
с 1 октября 1998 г

 

УТВЕРЖДЕНЫ Постановлением Госгортехнадзора России от 16 марта 1998 г. № 13

СОГЛАСОВАНЫ с Министерством топлива и энергетики РФ

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях разработаны ВНИМИ на основе результатов наблюдений, обобщения опыта ведения горных работ под зданиями, сооружениями и природными объектами, лабораторных и аналитических исследований процесса сдвижения горных пород и земной поверхности, определения водонепроницаемости толщи пород при выемке свит пластов.

В Правилах в значительной мере расширены разделы по условиям выемки угля под охраняемыми объектами в свитах пластов, при нарушенном и сложном залегании пород, по безопасному ведению горных работ в свитах пластов под сооружениями и водными объектами.

Разработаны методы построения целиков в условиях нарушенной и ненарушенной толщи пород, обоснованы методы определения допустимых и предельных показателей деформаций для большого круга гражданских и промышленных объектов. В Приложениях приводится рекомендуемая методика расчета сдвижений и деформаций поверхности под влиянием подземных разработок, горные меры защиты объектов на различных стадиях проектирования горных работ.

Правила предназначены для использования горными предприятиями, проектными и научно-исследовательскими организациями угольной промышленности взамен действующих Правил охраны сооружений и природных объектов, утвержденных в 1979 г.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Правила регламентируют условия выемки угля под застроенными территориями и природными объектами с целью охраны зданий, сооружений, коммуникаций, водных объектов, лесонасаждений, сельскохозяйственных угодий и т. д. от влияния подземных горных разработок.

При проектировании перечисленных объектов на подрабатываемых территориях следует руководствоваться "Положением о порядке выдачи разрешений на застройку площадей залегания полезных ископаемых", СНиП 2.01.09-91 "Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" и другими строительными нормами и правилами.

1.2. При выемке угля под водными объектами горные выработки подлежат охране от прорывов воды и увеличения ее притока в количестве, приводящем к нарушению нормальной эксплуатации шахты или представляющем опасность для работающих в ней людей.

1.3. Параметры процесса сдвижения, необходимые для определения границ зоны опасного влияния подземных разработок, расчета сдвижений и деформаций, являющихся исходными данными для назначения мер охраны, приведены в разделах 2 и 7 настоящих Правил и в Прил. 1. При этом учитываются геологические и горно-технические условия, рельеф подрабатываемого участка, уровень грунтовых вод и гидрогеологические условия.

Отдельные параметры процесса сдвижения по мере накопления данных наблюдений в бассейне (на месторождении) могут приниматься отличающимися от приведенных в настоящих Правилах по заключению специализированной организации после согласования с органами Госгортехнадзора России.

1.4. Условия отработки угольных пластов под зданиями и сооружениями без мер защиты и условия назначения мер защиты для них определяются по разделам 3 и 4 настоящих Правил:

для гражданских зданий - сравнением расчетных показателей деформаций земной поверхности с допустимыми и предельными показателями;

для промышленных зданий, инженерных сооружений и коммуникаций - сравнением расчетных показателей деформаций земной поверхности с допустимыми и предельными показателями деформаций.

Условия отработки пластов под зданиями и сооружениями, построенными с конструктивными мерами защиты, определяются горно-геологическим обоснованием к их проектам.

1.5. Условия подработки наклонных шахтных стволов и водных объектов устанавливаются согласно рекомендациям разделов 6 и 8 Правил по безопасной глубине разработок.

1.6. Меры охраны эксплуатируемых зданий и сооружений на подрабатываемых территориях направлены на уменьшение величин деформаций земной поверхности и восприятие дополнительных от подработок нагрузок конструкциями зданий и сооружений. Меры охраны подразделяются на горные и конструктивные. Рекомендуемые меры охраны приведены в Приложениях 2, 3.

1.7. Горные и конструктивные меры охраны подрабатываемых эксплуатируемых объектов разрабатываются шахтами, акционерными обществами, проектными организациями и специализированными предприятиями, имеющими лицензию на выполнение таких работ.

Проекты мер охраны должны включать мероприятия по рекультивации земной поверхности после подработки.

1.8. Горное предприятие может производить выемку угля под всеми сооружениями с конструктивными мерами охраны, выполненными перед подработкой, если горно-геологические условия, принятые при проектировании мер охраны, не изменились, приведенные в них деформации земной поверхности больше или равны ожидаемым, а реализованные меры защиты объектов соответствуют принятым в горно-геологическом обосновании. При неблагоприятном изменении горно-геологических условий (увеличение числа разрабатываемых лав или пластов, обнаружение ранее неизвестных нарушений и т. д.), а также, если выполненные конструктивные меры защиты не соответствуют принятым в горно-геологическом обосновании, подработка сооружений допускается по проекту, в котором следует предусмотреть дополнительные горные или конструктивные меры защиты.

1.9. Согласование и утверждение мер охраны производится в соответствии с требованиями "Инструкции о порядке утверждения мер охраны зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния горных разработок", утвержденной 23.03.96 г., "Инструкции о порядке согласования подработки железных дорог на угольных и сланцевых месторождениях России", утвержденной 18.02.94 г., ГОСТ 17.5.3.04-86 (СТ СЭВ 5302-85) "Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель".

При разработке мер охраны должны учитываться положения действующих законодательств Российской Федерации: "Закон РФ о недрах" (принят 21.02.92 г., ред. 03.03.92 г.), "Водный кодекс РФ" (принят 18.10.95 г.), "Основы лесного законодательства РФ" (приняты 06.03.93 г.).

1.10. Руководство горным предприятием не менее чем за 6 месяцев до начала очистных работ в районе влияния на охраняемый объект, обязано известить об этом организацию, ответственную за сохранность и эксплуатацию объекта, а также местные органы комитетов охраны природы и земельных ресурсов. К уведомлению должен прилагаться акт, подтверждающий соответствие фактических горно-геологических условий принятым при проектировании.

1.11. Подрабатываемые здания, сооружения и другие объекты до начала и после окончания влияния на них горных работ, а при необходимости и в процессе подработки обследуются комиссией в составе представителей шахты, подрабатывающей охраняемый объект, и организации, эксплуатирующей его. В комиссию могут быть включены представители проектных организаций, разработавших проект мер охраны и проект сооружения в целом, а также организаций, ведущих ремонт и внедрение мер защиты. Комиссией перед подработкой составляется акт, в котором устанавливаются конструктивные особенности сооружения, отступления от проектов строительства и выполнения мер защиты; имеющиеся деформации и повреждения несущих и ограждающих конструкций; определяется износ и состояние сооружения.

В последующих актах указываются, в основном, деформации сооружения от подработки и степень их влияния на его эксплуатационную способность, а при необходимости вносятся предложения по корректировке мер охраны объекта.

1.12. Приложения к настоящим Правилам, содержащие возможные технические решения или методики расчетов, являются рекомендательной частью Правил и могут быть дополнены или заменены на основании заключения специализированной организации (ВНИМИ и др.) и по согласованию с органами Госгортехнадзора.

1.13. С целью контроля за состоянием подрабатываемых охраняемых объектов и накопления данных по опыту их подработки, необходимых для дальнейшего уточнения рекомендаций, определения эффективности выбранных мер охраны, организуются наблюдения за сдвижением земной поверхности и горных пород (как визуальные, так и инструментальные), за состоянием охраняемых объектов, за режимами напоров в водоносных горизонтах, за водопроявлениями в горных выработках и др.

Организация и проведение наблюдений и обследований выполняются в соответствии с действующими нормативно-методическими документами: "Инструкцией по наблюдениям за сдвижением горных пород, земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями на угольных и сланцевых месторождениях", утвержденной 30.12.87 г., "Указаниями по оценке гидрогеологических условий шахтных полей и прогнозу водопритоков в горные выработки" (Л.: ВНИМИ, 1987), "Рекомендациями по методике прогноза условий подтопления территорий при отработке угольных месторождений" (СПб.: ВНИМИ, 1993) и др.

1.14. Проекты мер охраны или другие технические решения для городов, поселков, заводов и других ответственных охраняемых объектов, определяемых комиссией (п. 1.11), выполненные в соответствии с настоящими Правилами, до представления в органы Госгортехнадзора должны пройти обязательную экспертизу в специализированных организациях, имеющих лицензии.

1.15. Предохранительные целики, утвержденные на основе ранее изданных "Правил охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях" (1981 г.), пересмотру не подлежат.

1.16. Отступление от норм настоящих Правил допускается по согласованию с органами Госгортехнадзора на основании заключения специализированной организации.

1.17. "Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях" согласованы с Комитетом Роскомнедра, Министерством путей сообщения РФ, Роскомвод, Рослесхозом, Комитетом по земельным ресурсам и землеустройству РФ.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ЗОН ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ РАЗРАБОТОК
И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА СДВИЖЕНИЯ

2.1. Разработка угольных пластов приводит к изменению напряженного состояния горных пород и их сдвижению, проявляющемуся в образовании зоны сдвижения в массиве и на земной поверхности. Зона сдвижения на поверхности от влияния отдельной очистной выработки называется мульдой сдвижения.

Отдельные точки в мульде сдвижения сдвигаются в рассматриваемый момент времени на разные величины, в результате чего возникают вертикальные (наклоны, кривизна, скручивание) и горизонтальные (растяжения, сжатия, сдвиги) деформации, а также провалы и сосредоточенные деформации - трещины и уступы в вертикальной и сдвиги в горизонтальной плоскостях.

Сдвижения и деформации горных пород и земной поверхности могут вызвать повреждения в объектах, увеличение водо- и газопроницаемости пород над выработанным пространством, изменение гидрогеологического режима поверхностных и грунтовых вод, активизацию оползневых процессов.

Размеры зоны влияния подземных разработок, величины и характер деформаций, скорости роста деформаций и продолжительность процесса сдвижения горных пород и земной поверхности зависят от следующих основных факторов:

а) мощности, угла падения и глубины разрабатываемых пластов;

б) размеров очистных выработок, последовательности прохождения и взаимного положения границ очистных выработок в одном пласте и свите пластов;

в) структурных особенностей массива горных пород (строения вмещающих пород, наличия разрывных и пликативных нарушений, изменчивости залегания пород и физико-механических свойств пород;

г) способа управления горным давлением;

д) скорости подвигания забоя и скорости развития работ вкрест простирания.

2.2. При определении границ зоны влияния подземных разработок по данным наблюдений приняты следующие значения деформаций земной поверхности при расстояниях между реперами 15-20 м:

наклоны i = 0,5×10^-3, растяжение e = 0,5×10^-3.

Границы зоны влияния подземных разработок определяются по граничным углам. Граничными углами называются внешние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения горизонтальными линиями и линиями, последовательно проведенными в коренных породах, мезозойских отложениях и наносах, соединяющими границу очистной выработки с границей зоны влияния подземных разработок на земной поверхности (рис. 2.1).

Различают граничные углы:

а) в наносах (четвертичные и третичные горизонтально залегающие породы, не вмещающие разрабатываемые пласты) j₀, которые принимаются одинаковыми во всех направлениях и учитываются при мощности наносов более 5 м;

б) в мезозойских отложениях на месторождениях палеозойского возраста - d_0м; b_0м; g_0м;

в) в коренных породах, к которым относятся породы того же возраста, что и разрабатываемые угольные пласты - d₀, b₀, g₀, b₀₁; углами d₀ и d_0м определяются границы зоны влияния подземных разработок по простиранию пласта; углами b₀; b_0м; g₀ и g_0м - вкрест простирания пласта соответственно со стороны падения и восстания; углами b₀₁ определяется граница зоны влияния в лежачем боку пласта при углах падения a больше предельных значений a_п.

Различают граничные углы при выемке одиночных пластов и свит. При выемке свит пластов в зависимости от взаимного расположения границ выработок в разных пластах граничные углы могут быть как меньше, так и больше их значений от влияния отдельной выработки в одном пласте.

Величины граничных углов и предельные значения углов a_п принимаются в соответствии с разд. 7.

2.3. В пределах зоны влияния подземных разработок выделяют зону опасного влияния. Для определения границ зоны опасного влияния приняты следующие значения деформаций земной поверхности: наклон i = 4×10^-3; кривизна К = 0,2×10^-3 1/м; растяжение e = 2×10^-3 (при среднем интервале 15-20 м).

 

 

Рис. 2.1. Зоны влияния отдельной очистной выработки на вертикальных разрезах:

а - вкрест простирания при угле падения пласта до a_п; б - по простиранию пласта; в - вкрест простирания при угле падения более a_п; 1 - наносы; 2 - мезозойские отложения; 3 - коренные породы; А₁ - зона влияния очистной выработки; А₂ - зона опасного влияния; А₃ - зона трещин; А₄ - зона провалов

 

Границы зоны опасного влияния определяются углами сдвижения. Углами сдвижения называются внешние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения при полной подработке горизонтальными линиями и линиями, последовательно проведенными в коренных породах, мезозойских отложениях и наносах, соединяющими границу выработки с границей зоны опасного влияния на земной поверхности.

Различают углы сдвижения (см. рис. 2.1):

а) в наносах - j (принимаются одинаковыми во всех направлениях при мощности наносов 5 м и более, при меньшей мощности углы сдвижения принимаются такими же, как и в подстилающих породах);

б) в мезозойских отложениях - d_м, b_м, g_м;

в) в коренных породах - d, b, g, b₁.

Для определения значений углов сдвижения при выемке свит - свита пластов разделяется на группы следующим образом (рис. 2.2):

а) при оконтуривании предохранительных целиков горными выработками и при разработках свит пластов с углами падения до 25° (рис. 2.2, а, б) в группы объединяются пласты свиты, у которых расстояние по нормали к напластованию между верхним и нижним пластами Dh меньше расстояния от земной поверхности до границы целика (выработки) в верхнем пласте группы (Dh < H_в - у верхних границ выработок, Dh < H_н - у нижних, см. рис. 2.2, а, б);

б) при разработках свит пластов с углами падения a > 25° в группу пластов объединяются такие, у которых расстояние по горизонтали между верхним и нижним пластами у нижних границ выработок меньше глубины горизонта (Dh_н < H_нг, рис. 2.2, в). Со стороны верхних границ выработок в группу объединяются пласты, у которых расстояния между верхним и нижним пластами меньше глубины верхних границ выработок (Dh_в < H_вг, рис. 2.2, в).

При оконтуривании предохранительного целика горными выработками углы сдвижения в коренных породах от второго, третьего и последующих разрабатываемых пластов первой группы определяются по углам d + Dd (по простиранию), b + Db; g + Dg (на разрезах вкрест простирания) в соответствии с рекомендациями разд. 7.

При разработках свит пластов с углами падения до 25 (см. рис. 2.2, б), когда расстояние по напластованию между проекциями границ выработок в различных пластах группы удовлетворяет условиям (2.1), значения углов сдвижения в коренных породах от каждого пласта группы определяются по углам (по простиранию) и углам и (на разрезе вкрест простирания) в соответствии со схемой рис. 2.2, б и рекомендациями разд. 7.

Dl_в ≤ 0,3H_в,

 (2.1)

Dl_н ≤ 0,3H_н,

где H_в и H_н - соответственно глубины верхней и нижней границ выработок в верхнем пласте.

 

Рис. 2.2. Зоны опасного влияния выработок на вертикальных разрезах при разработке свиты пластов:

а - вкрест простирания при оконтуривании предохранительных целиков; б - вкрест простирания при разработке пологих пластов; в - вкрест простирания при нисходящем порядке разработки пластов; г - то же, при восходящем; 1-1 - от первого пласта; 2-2 - от второго; 3-3 - от третьего пласта

 

Глубины Н_в (Н_вг) и Н_н (Н_нг) при построении целиков определяются как расстояния от земной поверхности до точек пересечения плоскостей, проведенных под углами сдвижения с верхним пластом (см. рис. 2.2, а).

При определении зоны опасного влияния величины Н_в (Н_вг) и Н_н (Н_нг)определяются как расстояния по вертикали от границ выработок до земной поверхности (см. рис. 2.2, б, в, г).

При разработке свит пластов с углами падения a > 25°, когда мощность междупластья по горизонтали удовлетворяет условиям:

Dh_н ≤ 0,3H_нг - у нижних границ выработок;

(2.2)

h_в ≤ 0,3H_вг - у верхних,

границы зоны опасного влияния при нисходящем порядке разработки от выработок в пластах, разрабатываемых во вторую, третью и последующие очереди, определяются по углам b - Db; g + Dg (на разрезе вкрест простирания, см. рис. 2.2, в), а при восходящем порядке разработки - соответственно по углам b + Db; g - Dg (см. рис. 2.2, г), значения которых определяются по разд. 7.

2.4. Опасные деформации в зоне подвижек пород по контактам напластований (зоны S₁ и S₂, рис. 2.3, а) за пределами зоны опасного влияния, определяемой углами g и j, могут возникать при углах падения пластов, больших угла трения пород по слабым контактам (a > r¢). Учет подвижек пород по контактам напластований производится на тех месторождениях, где они установлены инструментальными наблюдениями.

Значения углов сдвижения g зависят от количества разрабатываемых пластов (выработок) и взаимного расположения границ выработок в этих пластах. Величины углов g при разработке свиты пластов определяются по разд. 7. Расчет безопасной глубины разработок с учетом подвижек пород по контактам напластований приводится в разд. 3, а расчет деформаций в зоне подвижек по контактам выполняется по рекомендациям Прил. 1.

 

 

Рис. 2.3. Схемы к определению границ опасного влияния при сдвижении пород по напластованию (а) и при невыдержанном залегании пород (б):

1 - наносы; 2 - коренные породы; S₁ и S₂ - зоны опасного влияния, вызванные сдвижением пород по напластованию, соответственно от выработок в пластах 1 и 2; АБ - зона опасного влияния.

 

2.5. При невыдержанном залегании пород границу зоны опасного влияния подземных разработок по падению и в подстилающих породах на разрезе вкрест простирания определяют с учетом изменения углов падения слоев толщи (рис. 2.3, б).

Для определения границы зоны опасного влияния со стороны падения на разрезе вкрест простирания определяют угол падения пласта у нижней границы выработки и по этому значению угла падения пород находят значения угла b. Под этим углом проводят линию на разрезе до контакта с наносами (мезозойскими породами); в тех случаях, когда в точках пересечения этой линии с коренными породами углы падения слоев пород не отличаются более, чем на 10° от угла падения пласта у нижней границы выработки, принятое значение угла b используется для определения границы зоны опасных сдвижений; в противном случае поступают следующим образом:

- на разрезе вкрест простирания определяют угол падения пласта a у нижней границы выработки и по нему находят значение угла сдвижения b;

- под полученным углом сдвижения b проводят линию от границы выработки до пересечения со слоем толщи пород, угол падения которого a_I в точке пересечения отличается от угла a на 10°;

- по углу падения a_I в точке I находят новое значение угла b_I и под этим углом проводят линию до пересечения со следующим слоем, угол падения которого a_II в точке пересечения II отличается от угла падения a_I на 10°;

- по углу падения a_II находят новое значение угла сдвижения b_II; аналогично определяют границу зоны влияния в других слоях толщи до контакта коренных пород с мезозойскими отложениями или наносами (точка III, см. рис. 2.3, б).

Углы сдвижения d и g, а также углы сдвижения в наносах и мезозойских отложениях принимаются такими же, как при выдержанном залегании пластов.

Построение зоны опасных сдвижений изложенным способом допустимо для условий, когда углы падения пластов не меняют знак в рассматриваемой области.

 

 

Рис. 2.4. Схемы к определению границ зоны опасного влияния при залегании пластов в синклинальных складках:

а, б, в - при падении пластов на крыльях складки в разные стороны; г - при падении пластов на крыльях в одну сторону; а - при углах падения до 30°; г, б - при углах падения от 30° до a_п; 1-1¢ - зона опасного влияния при первичной подработке; 2-2¢ - то же при повторной подработке

 

2.6. При разработке пластов, залегающих в синклинальных складках, границы зоны опасного влияния определяются в соответствии с п. 2.5, если в зону влияния не попадает осевая поверхность складки. В тех случаях, когда в зону влияния попадает осевая поверхность складки, границы зоны опасного влияния на вертикальных разрезах вкрест простирания определяют следующим образом:

- при углах падения пород a < 30° со стороны восстания (рис. 2.4, а) линией, проведенной от верхней границы выработки под углом сдвижения g - в коренных породах, и j - в наносах, зона подвижек пород по напластованию определяется в соответствии с п. 2.4;

- со стороны падения - линией, проведенной под углом b до пересечения с осевой поверхностью складки и далее - под углом g (от первой выработки, лава 1, см. рис. 2.4, а) до контакта с наносами и под углом j - в наносах. Значения угла b определяются по углу падения пласта у нижней границы выработки;

- граница зоны влияния от второй выработки (лава 2) на противоположном крыле (см. рис. 2.4, а) определяется линией, проведенной под углом b в коренных породах до пересечения с осевой поверхностью складки и далее под углом g - 5° до контакта с наносами и под углом j в наносах; значения углов g определяются по рекомендациям разд. 7.

При углах падения пластов на крыльях складки 30° < a < a_п граница зоны опасного влияния со стороны восстания определяется углами g в коренных породах и j в наносах; зона подвижек пород по контактам напластований определяется в соответствии с п. 2.4; граница зоны опасного влияния со стороны падения определяется линией, проведенной под углом b до пересечения с осевой поверхностью складки (точки А - лава 1 и А¢ - лава 2, рис. 2.4, б) и далее по линии контакта пород (АБ, А¢Б¢, см. рис. 2.4, б) до контакта с наносами, и под углом j - в наносах.

При углах падения пластов на крыльях складки a > a_п (рис. 2.4, в) граница зоны опасного влияния со стороны восстания определяется углами b_I в коренных породах и j в наносах.

Со стороны падения граница зоны опасного влияния определяется линией, проведенной под углом b до точки пересечения с осевой поверхностью складки и далее под углом b_I в коренных породах и углом j в наносах.

При углах падения пород на крыльях в одну сторону (рис. 2.4, г) зона опасного влияния со стороны падения определяется по углам b_I до пересечения с осевой поверхностью и b_II до пересечения с контактом коренных пород и наносов (b_I - угол, определяемый по углу падения пород на разрабатываемом, а угол b_II - по углу падения на противоположном крыле складки).

2.7. При разработке пласта, залегающего в антиклинальной складке, если в зону влияния не попадает замок складки (рис. 2.5, лава 2), то границы зоны опасного влияния определяют соответственно углами в коренных породах b - у нижней границы выработки, g - у верхней и j - в наносах, в соответствии с п. 2.5 (зона 2-2¢, см. рис. 2.5). Если разрабатывается пласт на крутопадающем крыле складки с углом падения a < a_п (см. рис. 2.5, лава 1), то граница зоны опасного влияния со стороны пород висячего бока определяется углом b в коренных породах и углом j в наносах в соответствии с п. 2.5.

 

 

Рис. 2.5. Схема к определению границ зоны опасного влияния при разработке пласта, залегающего в антиканальной складке:

1-1¢- зона опасного влияния от разработки пласта на крутом крыле кладки; 2-2¢- зона опасного влияния от разработки пласта на пологом крыле складки; 3 - осевая поверхность складки;

I - наносы; II - коренные породы

 

Со стороны лежачего бока граница зоны опасного влияния определяется линией в коренных породах, проведенной из нижней границы выработки под углом b^I до пересечения с осевой поверхностью складки, и далее линией в коренных породах, проведенной под углом b (определяемом по среднему углу падения пород) до контакта с наносами, и углом j в наносах (см. рис. 2.5, зона 1-1¢).

2.8. При подработке разрывных тектонических нарушений зоны опасного влияния определяют следующим образом:

- при залегании пластов под углами a < 25°, когда сместители нарушений в главных сечениях мульды сдвижения падают под углами менее 80° согласно с падением линий, проведенных под соответственными углами сдвижения в коренных породах (рис. 2.6, а), за границу зоны опасного влияния принимается проекция выхода нижнего контакта зоны перемятых пород сместителя под наносы, если поверхность сместителя выходит на участке между точками, определяемыми по углам сдвижения и граничным углам (см. рис. 2.6, а, точка Б); в тех случаях, когда нарушение имеет выход в зоне опасных сдвижений, за границу зоны опасного влияния принимается граница, определяемая по углам сдвижения (см. рис. 2.6, а, точка А);

- при подходе очистных работ к нарушению, расположенному со стороны восстания от выработки на расстоянии 0,1H и менее (Н - расстояние по вертикали от точки пересечения сместителя с почвой пласта до земной поверхности (рис. 2.6, б) на участке выхода сместителя тектонического нарушения А¢Б¢, может возникнуть зона опасного влияния при угле падения сместителя более D > 30° в условии подвижек пород по контактам напластований. При отсутствии подвижек пород по контактам напластований зона опасного влияния А¢Б¢ возникает при угле падения сместителя нарушения D ≥ 50°, со стороны падения граница зоны опасного влияния определяется углами сдвижения b в коренных породах и j в наносах.

 

 

Рис. 2.6. Схемы к определению зон опасного влияния при тектоническом нарушении толщи:

1 - наносы; 2 - коренные породы; А¢-Б¢ и А-Б - зоны опасного влияния

 

При подработке тектонических нарушений с углами падения сместителей D = 40...90° горными выработками со стороны восстания в пластах с углами падения a_п > a > 30°, когда углы между сместителем и пластом составляют u = 30...80° и отношениями - б/а ≥ 0,5 (рис. 2.6, в) в полумульде по восстанию возникают подвижки пород по контактам напластования, а зона опасного влияния со стороны восстания определяется выходом почвы пласта на поверхность (или проекцией выхода почвы пласта под наносы, см. рис. 2.6, в, точка Б); со стороны падения граница зоны опасного влияния в этих условиях определяется углами b + Db в коренных породах и j - в наносах, где значение углов b определяется по рекомендациям разд. 7, а значения углов Db - по заключению специализированных организаций;

при углах падения пласта a_п > a > 30°, если угол падения сместителя нарушения меньше угла падения пласта, но не меньше 30° при надработке сместителя, когда расстояние от границы выработки до точки пересечения с поверхностью сместителя равно или менее 0,1Н (рис. 2.6, г, лава 1); а также при подработке сместителя (см. рис. 2.6, г, лава 2) граница зоны опасного влияния в подстилающих породах располагается в 30 м от выхода нижнего контакта перемятых пород на поверхность или проекции выхода этого контакта под наносы.

2.9. При подработке подземными горными выработками пластов, находящихся в зонах влияния действующих и ранее пройденных карьеров, границы зоны опасного влияния при углах падения пластов, меньших углов трения пород по наиболее слабым контактам a < r¢ в тех случаях, когда в зону опасного влияния попадает призма возможного обрушения борта (рис. 2.7), границы зоны опасного влияния подземных горных разработок определяются следующим образом:

 

 

Рис. 2.7. Схема определения зон опасного влияния при совместной разработке месторождений открытым и подземным способом:

1¢-1 - зона опасного влияния, Н_к - глубина карьера

 

а) если точка пересечения плоскостей под углами сдвижения с земной поверхностью (контактам с наносами) располагается на расстоянии по горизонтали, большем глубины карьера Н_к (см. рис. 2.7, точка 1), то за границу зоны опасного влияния принимается эта точка;

б) если указанная точка располагается на расстоянии, равном или меньшем Н_к, от верхней бровки карьера, то за границу зоны опасного влияния принимается точка, расположенная на расстоянии Н_к от верхней бровки карьера (см. рис. 2.7, точка 1¢);

при углах падения пластов a ≥ r¢ (r¢ - угол трения по наиболее слабым контактам слоев) границы зоны опасного влияния определяются по заключению специализированных организаций.

При строительстве карьеров в зонах влияния ранее пройденных выработок следует учитывать возможные изменения физико-механических свойств пород.

2.10. При подработке подземными горными выработками оползневых склонов подземные горные работы могут активизировать оползневые процессы.

Если подземные горные работы подрабатывают оползневой склон со стороны падения, а граница зоны опасного влияния подземных разработок со стороны восстания находится в пределах оползневого склона, то за границу зоны опасного влияния со стороны восстания принимается точка выхода на поверхность плоскости скольжения оползня (рис. 2.8, а, точка 1¢).

Если подземные горные работы подрабатывают оползневой склон со стороны восстания и граница зоны опасного влияния подземных горных разработок со стороны восстания находится вне оползневого тела, то границы зоны опасного влияния от подземных выработок определяются независимо от влияния оползня (см. рис. 2.8, а - точка 1, б - точка 1¢).

 

 

Рис. 2.8. Схемы определения зон опасного влияния при ведении горных работ под оползневыми склонами (1-1¢ - зона опасного влияния)

 

При подработке призмы упора оползня (рис. 2.8, а) граница зоны опасного влияния определяется выходом на поверхность нижнего контакта оползневого тела со стороны восстания (рис. 2.8, а, точка 1¢).

В сложных случаях при подработке оползневых тел сложной формы границы зоны опасного влияния подземных горных разработок определяются с привлечением специализированных организаций.

2.11. В пределах зоны опасного влияния на земной поверхности может образоваться зона трещин, а при условиях подработки, указанных в пп. 2.12 и 2.13, зона провалов (воронок). Границы зоны трещин определяются углами разрывов d^II, b^II, , g^II.

Углами разрывов называются внешние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения горизонтальными линиями и линиями, соединяющими границу выработки с ближайшей к границе мульды сдвижения трещиной. Величины углов разрыва определяются в соответствии с разд. 7 настоящих Правил, а при отсутствии их значений на отдельных месторождениях они принимаются на 10° больше соответствующих углов сдвижения в коренных породах, но не более 90°.

При разработке свит пластов с углами падения a ≥ 35° над выходами под наносы слабых прослойков в полумульде по падению могут образоваться уступы за пределами зоны, определяемой по углам разрыва; положение и размеры уступов определяются в соответствии с Прил. 1.

2.12. Провалы на земной поверхности могут образовываться над действующими и ранее пройденными вскрывающими, подготовительными и очистными выработками. Образование провалов может происходить как в период эксплуатации шахты под влиянием обрушения покрывающих пород, разрушения целиков угля, перепуска пород, выноса песка и т.п., так и после окончания эксплуатации шахты над оставшимися в массиве пустотами, вследствие потери с течением времени несущей способности крепи и пород.

При определении зоны провалов над подготовительными выработками и шахтными стволами следует руководствоваться "Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах" (1995 г.) и "Инструкцией по безопасному ведению горных работ у затопленных выработок" (1995 г.).

В сложных горно-геологических условиях при слабых обводненных породах, тектонической нарушенности толщи, возможности перепуска обрушенных пород по падению определение зоны провалов выполняется по заключению специализированных организаций.

2.13. Провалы над очистными выработками при разработке пластов с углами падения a ≤ 35° не образуются при условии H_в ≥ 20m (при m ≤ 3 м), где H_в - глубина верхней границы выработки; m - вынимаемая мощность пласта.

В тех случаях, когда системы разработки ранее вынутых пластов неизвестны или применяются системы с оставлением целиков в выработанном пространстве (короткие столбы, камеры, а также при наличии в надугольной толще легкообрушаемых сильнообводненных пород), оценка возможности образования провалов должна производиться специализированными организациями.

За границу зоны провалов над очистными выработками со стороны восстания и по простиранию пласта принимают контур, отстоящий в плане от контура проекции границ очистных выработок на 15 м. Со стороны падения пласта за границу зоны возможных провалов принимают проекцию на земную поверхность изогипсы пласта, имеющую отметку 20m (но не менее 25 м) при разработках пластов без оставления целиков.

К зоне провалов прилегает зона больших трещин, ширина которой принимается равной 10 м.

2.14. При разработке пластов с углами падения a > 35° провалы на земной поверхности не образуются, если вертикальная высота целиков, оставленных на выходах пластов под наносы, больше предельных размеров h_ц, приведенных в табл. 2.1.

Если размеры целиков, оставленных на выходах пластов, менее указанных в табл. 2.1, то провалы на земной поверхности могут образовываться при глубинах горных разработок в рассматриваемом пласте H < H₁. Значения H₁ определяются по табл. 2.2 в зависимости от вынимаемой мощности пласта m.

В тех случаях, когда глубина горных разработок в рассматриваемом пласте больше значения H₁, а размер оставленного на выходах пластов целика меньше h_ц, при оценке возможности образования провалов на земной поверхности следует обращаться в специализированные организации.

При разработке мощных пластов слоями значения h_ц и H₁ по таблицам 2.1 и 2.2 определяются по суммарной мощности пласта.

За границу зоны возможных провалов на земной поверхности при разработке пластов с углами падения более 35 принимают на плане следующий контур:

- по простиранию - линию, проведенную параллельно границе очистной выработки на расстояниях в плане от проекции границы выработки при первичной подработке l_п = h, но не менее 15 м, при повторных подработках l_п = 0,1H_н + h, но не менее 15 м, где H_н - глубина нижней границы выработки, h - мощность наносов; при H_н > h_ц принимается H_н = h_ц;

- в породах лежачего бока (со стороны восстания) линию, проведенную на расстоянии l_л = h, но не менее 15 м от линии выхода почвы пласта под наносы (на земную поверхность);

- со стороны висячего бока - линию, проведенную на расстоянии l_в = h_цctga + h ≥ 20 м, но не менее 3m от выхода кровли пласта под наносы.

К зоне провалов прилегает зона больших трещин, ширина которой принимается со стороны висячего бока равной 30 м, со стороны лежачего бока и по простиранию - 20 м.

 

Примечание. Отклонения от рекомендаций п. 2.13 допускаются, если имеются данные о зоне провалов, обоснованные инструментальными наблюдениями.

 

Таблица 2.1

 

Значения h_ц, м

 

Бассейн, месторождение	Система разработки	Вынимаемая мощность пласта m, м	hц, м
Восточный Донбасс	Длинные столбы по простиранию с обрушением кровли и другие, за исключением щитовых	До 2	60
Кизеловский		До 3	30m
Хальмерюское		-"-	-"-
Буланашское		До 5	-"-
Челябинский		-"-	100
Кузнецкий*	Щитовые, длинные столбы по простиранию с обрушением кровли и др.	До 2	60
		3	90
		4	110
		5	130
		6	140
		7	150
		10	180
Другие бассейны			30m ≤ 150 м

_____________

* При наличии в толще горельников размеры устойчивых целиков h_ц увеличиваются на 40%.

 

Таблица 2.2

Значения H₁, м

 

Бассейн, месторождение	Вынимаемая мощность пласта m, м
	До 2	5	10 - 12
Восточный Донбасс	400	-	-
Кузбасс	200	300	400
Кизеловский	500	500	-
Челябинский	200	250	300
Буланашское	400	400	-
Хальмерюское	400	400	-
Другие бассейны	400	400	-

 

2.15. Процесс сдвижения земной поверхности в зоне влияния подземных разработок протекает неравномерно во времени и характеризуется общей продолжительностью и периодом опасных деформаций.

Под общей продолжительностью процесса сдвижения понимается период, в течение которого земная поверхность над выработанным пространством находится в состоянии сдвижения.

Общая продолжительность процесса сдвижения (Т, мес) от влияния отдельной очистной выработки определяется следующим образом:

- при подвигании очистного забоя по простиранию (рис. 2.9, а, б)

;                                                 (2.3)

- при подвигании очистного забоя по падению (см. рис. 2.9, б)

;                                       (2.4)

- при подвигании очистного забоя по восстанию (рис. 2.9, в, г)

,                                      (2.5)

где d₀, b₀, g₀ - граничные углы, определяемые по рекомендациям разд. 7;

y₁, y₂, y₃ - углы полных сдвижений, определяемые по рекомендациям разд. 7;

Н - глубина залегания пласта под рассматриваемой точкой;

a - угол падения пласта.

Рис. 2.9. Схемы для определения общей продолжительности процесса сдвижения:

 

 

Рис. 2.9. Схемы для определения общей продолжительности процесса сдвижения:

1-1¢ и 2-2¢ - соответственно зоны влияния при подвигании очистных забоев по простиранию (а) и отработке столбов по падению либо восстанию (б), 3-3¢и 4-4¢ - соответственно зоны влияния при подвигании очистных забоев по восстанию (в) и отработке столбов по простиранию (г)

 

Коэффициент k_т определяется из табл. 2.3 в зависимости от средней скорости подвигания очистного забоя С и средней глубины горных работ Н.

 

Таблица 2.3

 

Значения коэффициента k_т

 

 

Под периодом опасных деформаций понимается период сдвижений земной поверхности, в течение которого проявляется вредное влияние разработок на сооружения и природные объекты, а величины деформаций превышают критические деформации, принятые для определения углов сдвижения.

Период опасных деформаций определяется в тех случаях, когда горные работы ведутся выше безопасной глубины разработки, определяемой в соответствии с разд. 3.

Период опасных деформаций определяется из выражений:

t = 0,65T; при Н до 300 м;

(2.6)

t = 0,55T; при Н = 500 м.

 

Примечание. Промежуточные значения t определяются интерполированием.

 

2.16. За начало процесса сдвижения точки земной поверхности принимается дата, на которую оседание точки достигает 15 мм, за окончание процесса сдвижения принимается дата, после которой суммарные оседания на протяжении 6 месяцев не превышают 10% от максимальных, но не более 30 мм.

При наличии в массиве мощных крепких песчаников и возможности зависания пород дата окончания процесса сдвижения устанавливается с привлечением специализированной организации.

За начало процесса сдвижения точки впереди движущегося забоя принимается дата, на которую расстояние в плане от забоя до этой точки составляет

l₁ = H_срctgd₀,                                                            (2.7)

а за начало периода опасных деформаций - дата, на которую расстояние в плане от забоя до точки составляет

l₂ = H_срctgd,                                                             (2.8)

где d₀ и d - соответственно граничный угол и угол сдвижения по простиранию, определяемые по разд. 7.

При отходе лавы от разрезной печи при нетрадиционных системах разработки начало процесса сдвижения устанавливается с привлечением специализированной организации или на основе инструментальных наблюдений.

2.17. При разработке свит пластов общая продолжительность процесса сдвижения определяется из выражения T = k_тT₀, где T₀ - время разработки всех пластов свиты в зоне влияния на рассматриваемую точку.

 

3. УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ
В ЗОНАХ ВЛИЯНИЯ НА ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ, ШАХТНЫЕ СТВОЛЫ
И МЕРЫ ИХ ОХРАНЫ

А. Здания и сооружения

3.1. Изложенные в настоящем разделе условия безопасной выемки угля в зонах влияния на объекты, меры охраны объектов и порядок их выбора распространяются на гражданские и промышленные здания, технологическое оборудование, транспортные коммуникации, инженерные сооружения, опоры ЛЭП, санитарно-технические сети и другие объекты.

3.2. Условия безопасной выемки угля в зонах влияния на здания и сооружения и выбор мер их охраны определяются на основании расчетных деформаций (показателей деформаций) земной поверхности и их сравнения с допустимыми и предельными деформациями (показателями деформаций) и скоростями деформаций для железных дорог.

Расчетные деформации определяются по Прил. 1, а показатели деформаций по разд. 4.

Допустимыми деформациями (показателями деформаций) земной поверхности (основания сооружений) считаются деформации, которые могут вызвать такие повреждения в сооружениях, при которых для дальнейшей их эксплуатации по прямому назначению достаточно проведения текущих ремонтных и наладочных работ. Значения допустимых деформаций (показателей деформаций) для различных объектов приведены в разд. 4.

Предельными деформациями (показателями деформаций) земной поверхности (основания сооружений) считаются такие, превышение которых вызывает аварийное состояние сооружений с угрозой опасности для жизни людей. Значения предельных деформаций (показателей деформаций) для различных объектов приведены в разд. 4.

3.3. Условия безопасного ведения горных работ в зонах влияния на охраняемые объекты определяются допустимыми значениями деформаций (показателей деформаций), приведенных в разд. 4, и при перспективном планировании горных работ безопасной глубиной разработки пластов.

Безопасной глубиной разработки называется такая, ниже которой горные работы не вызывают в сооружениях деформаций более допустимых. Безопасная глубина откладывается от объекта по вертикали.

Ниже горизонта безопасной глубины горные работы могут проводиться без применения специальных горных и конструктивных мер охраны сооружений.

В тех случаях, когда расчетные деформации превышают допустимые значения для объектов, необходимость ремонтных и наладочных работ и другие специальные меры защиты объектов определяются проектом с технико-экономическим обоснованием подработки и согласовываются в установленном порядке. Безопасная глубина H_б при разработке одиночных пластов определяется по формулам:

а) без учета влияния подвижек пород по контактам напластований

;                                                              (3.1)

б) от влияния подвижек пород по контактам напластований

,                                                           (3.2)

где m - вынимаемая мощность пласта.

Под вынимаемой мощностью пласта понимают суммарную мощность пачек угля и прослоев пород, если порода не остается в выработанном пространстве.

При выемке пластов с закладкой выработанного пространства материалом, доставляемым извне области влияния горных работ на объект, Н_б рассчитывается по эффективной мощности пласта m_э, определяемой по разд. 3 Прил. 1;

[Д_д] - допустимые значения горизонтальных деформаций (показателей деформаций) или наклонов для объекта.

Если для объекта установлены допустимые величины горизонтальных деформаций [Д_д] = [e_д] и наклонов [Д_д] = [I_д] (показателей деформаций), то из рассчитанных по формуле (3.1) значений безопасной глубины принимается наибольшее Н_б.

Если в качестве допустимых значений деформаций для объекта установлены допустимые уступы [h_д], то при определении безопасной глубины разработки в этом случае вначале по рекомендациям Прил. 1, исходя из допустимых уступов, находят допустимые наклоны, которые используются при расчете Н_б по формуле (3.1);

k_д = k_e - при допустимых горизонтальных деформациях (показателях деформаций) для объекта;

k_д = k_i - при допустимых наклонах для объекта.

Значения коэффициентов k_e и k_i определяются по таблицам 5 и 6 Прил. 1.

Учет влияния подвижек пород по напластованию производится только на тех месторождениях, где они установлены по данным инструментальных наблюдений.

В этом случае для планирования горных работ и выбора мер защиты объектов из рассчитанных по формулам (3.1) и (3.2) Н_б принимается ее наибольшее значение.

3.4. Безопасная глубина при разработке свит пластов без учета влияния подвижек пород по контактам напластований определяется по формулам:

а) при разработке свит пластов с углами падения a < 25° (рис. 3.1, а)

,                                           (3.3)

где m₁, m₂, m₃ - вынимаемые мощности соответственно верхнего, среднего и нижнего, - трех наиболее влияющих пластов (имеющих максимальные отношения – m₁/H₁, m₂/H₂, m₃/H₃;

H₁, H₂, H₃ - средние глубины разработки пластов), расположенных в зоне влияния на охраняемый объект; зона влияния определяется по углам β₀ и g₀ на разрезе вкрест простирания или углом d₀ на разрезе по простиранию (рис. 3.1, а, зона АA¢Б¢Б);

Dh₁ - мощность междупластья между первым и вторым наиболее влияющими пластами (расстояние по нормали между почвой первого и кровлей второго пластов);

Dh₂ - мощность междупластья между первым и третьим наиболее влияющими пластами (расстояние по нормали между почвой первого и кровлей третьего пластов).

 

 

Рис. 3.1. Схемы к определению безопасной глубины разработки свиты пластов:

a - при разработке пластов с углами падения a ≤ 25°, б - то же, a > 25°

 

При мощности междупластий Dh₁ ≤ 0,2H₂; Dh₂ ≤ 0,2H₃ расчет безопасной глубины допускается производить по формуле:

.                                                      (3.4)

При Dh₁ > 0,2H₂; Dh₂ > 0,2H₃ безопасная глубина определяется из выражения (3.3); решение уравнения (3.3) выполняется методом итераций или каким-либо другим методом.

 

Примечание. В Кузнецком бассейне при определении безопасной глубины разработки следует учитывать два наиболее влияющих пласта свиты.

 

б) при разработке свит наклонных и крутых пластов с углами падения a ≥ 25° (рис. 3.1, б)

,                           (3.5)

где  - суммарная вынимаемая мощность свиты пластов в пределах зоны влияния на охраняемые объекты; зона влияния выработок на охраняемый объект определяется по углам β₀, g₀ на разрезе вкрест простирания и углом d₀ - на разрезе по простиранию (зона АА¢Б¢Б, см. рис. 3.1, б);

 = m₂h_1-2 + m₃h_1-3 + …+ m_nh_1-n, где h_1-2, h_1-3, h_1-n - расстояния по горизонтали между выбранным первым пластом свиты и каждым рассматриваемым пластом; в качестве первого принимается пласт с максимальной вынимаемой мощностью или пласт, находящийся в центре свиты.

Расчет безопасной глубины разработки по выражению (3.5) выполняется последовательно. Вначале учитываются все пласты, находящиеся в зоне влияния на охраняемый объект; если линия безопасной глубины на разрезе пересекает все пласты в зоне влияния, принятые для ее расчетов, либо располагается ниже принятых к расчету пластов в зоне влияния, то полученное значение безопасной глубины является окончательным.

Если часть принятых в расчетах безопасной глубины пластов располагается на разрезе в зоне влияния ниже линии безопасной глубины, то производится повторный расчет безопасной глубины по формуле (3.5) без учета влияния пластов, расположенных ниже линии рассчитанной безопасной глубины на разрезах. Расчеты безопасной глубины ведутся до тех пор, пока линия безопасной глубины на разрезе будет пересекать или располагаться ниже тех пластов, мощности которых использовались при расчетах H_б.

3.5. Безопасная глубина разработки свиты пластов при наличии подвижек пород по контактам напластований определяется из выражения:

,                                                           (3.6)

где k₁, k₂, ..., k_n - коэффициенты влияния первого, второго, n-го пластов; k₁ = 0,9; k₂ = 0,7; k₃ = ... = k_n = 0,5.

При наличии подвижек пород по контактам напластований расчеты безопасной глубины выполняются дважды:

- по формулам (3.1), (3.3), (3.4), (3.5) без учета влияния подвижек пород по контактам напластований;

- по формулам (3.2), (3.6) с учетом подвижек пород по контактам напластований.

К использованию для планирования горных работ и выбора мер охраны объектов принимаются максимальные из полученных значений безопасной глубины H_б.

Если охране подлежат гражданские объекты с кирпичными или каменными стенами на ленточных фундаментах, а их подработка выработками в свите пластов ведется с разрывом во времени, не меньшим общей продолжительности процесса сдвижения, то значения безопасной глубины, вычисленные по формулам (3.1) - (3.6), могут быть уменьшены на величину

.

При разработке свиты пластов под гражданскими, промышленными, инженерными сооружениями и санитарно-техническими сетями безопасная глубина может рассчитываться отдельно для каждого пласта свиты как для одиночного, если разрыв во времени между подработками объектов превышает пять лет, ликвидированы деформации и повреждения несущих и ограждающих конструкций от предыдущих подработок, восстановлена эксплуатационная способность зданий, сооружений и коммуникаций.

Для линий электропередач, наклонных шахтных стволов безопасная глубина определяется по формуле:

Н_б = k_бm,                                                              (3.7)

где m - вынимаемая мощность пласта;

k_б - коэффициенты безопасности, определяемые по разд. 4 для ЛЭП и разд. 7 для наклонных шахтных стволов.

При разработках свит пластов под ЛЭП безопасная глубина определяется по суммарной мощности трех наиболее влияющих пластов. Нормы подработки наклонных шахтных стволов одиночными и свитой пластов даются в разд. 3.Б.

Для охраняемых гражданских, промышленных, инженерных сооружений и санитарно-технических сетей допустимые деформации для объектов и безопасные глубины могут быть уменьшены (разд. 4).

Если охраняемый объект возведен на подработанной площади после окончания процесса сдвижения от предыдущих подработок и при отсутствии зависаний пород, то значение безопасной глубины, рассчитанное по формулам (3.1) (3.7), увеличивается на 15%.

При зависании пород над старыми горными выработками, при наличии в массиве древних оползней, в зонах совместного влияния подземных и открытых работ определение безопасной глубины должно производиться по заключению специализированных организаций.

3.6. Предельные условия подработки объектов, при которых горные работы могут вызвать появление недопустимых деформаций в зданиях и сооружениях, определяются предельными показателями деформаций (разд. 4) или при перспективном планировании горных работ - предельной глубиной разработки H. Предельная глубина разработки откладывается от охраняемого объекта по вертикали и определяется по формулам (3.1) - (3.6), в которых вместо допустимых деформаций [Д_д] (показателей деформаций) используются предельные деформации (показатели деформаций), определяемые в соответствии с разд. 4.

Приемы и методы расчета предельной глубины разработки аналогичны приемам и методам расчета безопасной глубины разработки, изложенным в настоящем разделе.

3.7. Различают следующие меры охраны зданий и сооружений.

Горные меры охраны - специальные системы разработки пластов и способы управления горным давлением, способствующие уменьшению величин деформаций поверхности или их скоростей.

Различают следующие горные меры: применение закладки выработанного пространства породой, доставленной извне зоны влияния горных работ, а также специальные способы и порядок ведения горных работ в отдельных и свитах пластов, уменьшающие величины деформаций (скорости деформаций) поверхности; оставление предохранительных целиков, если другие меры охраны не могут гарантировать нормальную эксплуатацию охраняемого объекта или являются экономически нецелесообразными. Когда надобность в предохранительном целике отпадает, шахта обязана частично или полностью извлечь запасы из предохранительного целика. В случае нецелесообразности извлечения запасов они относятся к потерям в целиках в установленном порядке.

Горные меры назначаются в соответствии с рекомендациями Прил. 2. Конструктивные меры охраны (Прил. 3) - усиление конструкций и узлов для восприятия дополнительных усилий в сооружении при подработке, а также снижение жесткости конструкций для уменьшения дополнительных усилий в сооружении, снижение дополнительных силовых воздействий на сооружения со стороны основания, уменьшение деформаций сооружения путем подъема и выправления сооружения или его части.

Различают следующие конструктивные меры: усиление отдельных конструктивных элементов или сооружения в целом тяжами, железобетонными поясами, установка связей-распорок, разделение зданий деформационными швами, выправление зданий и сооружений, вскрытие подземных трубопроводов или установка в них компенсаторов, восстановление профиля железнодорожных путей и др.

Мерой охраны может явиться временное изменение характера эксплуатации объекта.

Выбор мер охраны производится на основе технико-экономических расчетов.

Меры охраны городов, поселков, промышленных комплексов разрабатываются проектными организациями. Меры охраны должны обеспечивать удовлетворительную эксплуатацию объектов при минимальных затратах на их осуществление и при наиболее полном извлечении запасов из недр.

Различают общие и частные меры защиты городов, поселков, промышленных комплексов.

Общие меры обеспечивают снижение деформаций поверхности под всей застроенной территорией путем, например, закладки выработанного пространства или частичной выемки запасов. Частные меры обеспечивают снижение деформаций в основании отдельных объектов.

Выбор рационального комплекса общих мер защиты должен определяться технико-экономическим обоснованием и социальными требованиями.

Рациональный вариант определяется на основании оценок потерь угля в недрах, дополнительных затрат на специальные способы ведения горных работ, стоимости конструктивных мер защиты объектов.

3.8. Определение условий безопасной выемки угля в зонах влияния на охраняемые объекты выполняется в следующем порядке:

- устанавливаются конструктивные особенности и техническое состояние объектов и другие параметры, используемые для определения допустимых и предельных деформаций (показателей деформаций);

- по рекомендациям разд. 4 определяются допустимые и предельные деформации (показатели деформаций) основания для объектов;

- в соответствии с настоящим разделом определяются безопасная и предельные глубины разработки пластов на разрезах, строятся горизонты безопасной и предельной глубины разработки;

- определяются пласты и участки пластов, которые располагаются:

а) ниже горизонта безопасной глубины разработки;

б) между горизонтами безопасной и предельной глубин разработки;

в) выше горизонта предельной глубины разработки;

г) отдельно выделяются участки пластов (разд. 2), отработка которых может вызвать образование провалов на земной поверхности, затопление поверхности или существенное изменение гидрогеологических режимов, которое может нанести значительный вред природе.

3.9. Безопасные и предельные глубины разработок используются для выбора мер охраны зданий и сооружений при перспективном планировании горных работ. Безопасные глубины разработки используются также при построении предохранительных целиков.

Планирование горных работ должно производиться исходя из следующих основных положений:

- ниже горизонта безопасной глубины горные работы в зоне влияния на охраняемые объекты могут вестись без применения горных и конструктивных мер охраны объектов;

- на участках между безопасной и предельной глубиной разработки при ведении горных работ необходимо предусматривать применение раздельно или совместно горных и конструктивных мер охраны объектов.

При проектировании горных работ на участках выше предельной глубины или участках, разработка которых может вызвать образование провалов, необходимо совместное применение как горных мер защиты объектов, уменьшающих деформации как минимум до предельных величин, так и конструктивных мер, обеспечивающих безопасную эксплуатацию объектов.

На стадии перспективного планирования горных работ в каждой зоне планируются принципиальные схемы ведения горных работ (применение закладки выработанного пространства, разделение пластов на группы, последовательность ведения горных работ в группах пластов, оставление предохранительных целиков) и намечаются принципиальные конструктивные меры защиты объектов (конструктивные усиления объектов, изменение характера эксплуатации, ремонтно-наладочные и восстановительные работы); выполняется экономическая оценка горных и конструктивных мер защиты объектов (Прил. 5).

3.10. При пятилетнем и оперативном планировании горных работ производится разработка конкретных горных и конструктивных мер защиты объектов на рассматриваемых участках.

С этой целью выполняются расчеты ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности в соответствии с Прил. 1, отвечающие календарному плану развития горных работ; в соответствии с разд. 4 определяются показатели деформаций для гражданских зданий, для промышленных зданий, инженерных сооружений и коммуникаций, уточняются значения допустимых и предельных деформаций для зданий и сооружений с учетом подработки объекта несколькими горными выработками в одном пласте или в свите (многократной подработки), конкретизируются горные и конструктивные меры защиты объектов.

3.11. При выемке угля под охраняемыми объектами с применением горных и конструктивных мер охраны или при отступлении от настоящих Правил угледобывающие или эксплуатирующие объект организации должны проводить специальные инструментальные наблюдения за сдвижением земной поверхности, деформациями объектов и технологического оборудования, изменением гидрогеологических режимов грунтовых вод и водоносных горизонтов с целью своевременной корректировки применяемых мер охраны. Наблюдения должны производиться в соответствии с "Инструкцией по наблюдениям за сдвижением горных пород, земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями на угольных и сланцевых месторождениях" (М.: Недра, 1989) и "Методическими указаниями по наблюдениям за сдвижением горных пород и за подрабатываемыми сооружениями" (Л., 1987).

Б. Шахтные стволы

3.12. Вертикальные шахтные стволы вместе с копрами и зданиями подъемных машин, как правило, охраняются предохранительными целиками без учета безопасных глубин.

3.13. Размеры предохранительных целиков во всех случаях определяются в зависимости от назначения и глубины ствола, типа крепи (жесткая или податливая) и глубины расположения целиков. Правила построения целиков приведены в разд. 8.

Жесткими считаются крепи из монолитного бетона и железобетона, кирпича, бетонита, тюбингов, металлических труб и другие, конструктивно не приспособленные к восприятию деформаций от очистных выработок.

Податливыми считаются крепи деревянные, а также из любого другого материала, конструктивно приспособленные к восприятию деформаций от очистных выработок.

3.14. Наклонные шахтные стволы охраняются предохранительными целиками до безопасной глубины разработки, определяемой по формуле (3.7), в которой значения коэффициента k_б для различных бассейнов и месторождений приведены в разд. 7.

Безопасная глубина откладывается по вертикали от почвы наклонного ствола.

Если наклонный ствол возведен в подработанном массиве после окончания процесса сдвижения от предыдущей подработки, то для последующей подработки величина Н_б, рассчитанная по формуле (3.7), увеличивается на 15%.

При разработке свиты пластов безопасная глубина определяется специализированной организацией (ВНИМИ и др.).

Надшахтное здание и здание подъемной машины охраняются в соответствии с п. А разд. 3.

3.15. Частичная или полная выемка околоствольных предохранительных целиков как в процессе эксплуатации шахт, так и в период доработки запасов и ликвидации шахт производится по рекомендациям специализированных организаций с использованием "Указаний по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР" (Л.: ВНИМИ, 1986) на основе сравнения расчетных деформаций массива горных пород с допустимыми деформациями для крепи стволов и выбора необходимых горных и конструктивных мер охраны. Горные меры охраны стволов приведены в Прил. 2, конструктивные меры - во "Временных указаниях по проектированию, строительству и эксплуатации крепи и армировки вертикальных стволов угольных шахт в условиях влияния очистных работ" (Л.: ВНИМИ, 1972).

4. РАСЧЕТНЫЕ, ДОПУСТИМЫЕ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И КОММУНИКАЦИЙ

4.1. Нормы настоящего раздела распространяются на эксплуатируемые гражданские и промышленные здания, построенные без конструктивных мер охраны от вредного влияния подработок, а также на инженерные сооружения, наружные трубопроводы, линии электропередач, железные дороги и транспортные сооружения.

4.2. Условия подработки и применения мер охраны зданий, сооружений и коммуникаций устанавливаются сравнением расчетных показателей деформаций в пятне застройки рассматриваемых объектов с допустимыми и предельными показателями деформаций для этих объектов.

4.3. Допустимые и предельные показатели деформаций для зданий и сооружений, не указанных в настоящем разделе, можно принимать по аналогии с перечисленными, близкими по конструктивным особенностям и условиям эксплуатации. Меры охраны в этом случае подлежат утверждению в порядке, установленном Госгортехнадзором РФ.

Разрешается принимать допустимые и предельные показатели деформаций, отличные от приведенных в настоящем разделе, если они обоснованы технико-экономическим или другими расчетами, выполненными специализированными организациями.

4.4. Если допустимые и предельные показатели деформаций для рассматриваемых зданий и сооружений характеризуются несколькими параметрами, то меры охраны при их подработке должны удовлетворять требованиям по всем параметрам. Если возможно образование сосредоточенных деформаций земной поверхности в виде трещин с уступами, в тех случаях, когда не указаны допустимые или предельные показатели деформаций, допустимость подработки сооружений должна быть установлена статическими расчетами по Строительным Нормам и Правилам.

4.5. Условия подработки зданий, построенных с конструктивными мерами защиты, и зданий с введенными до начала влияния горных работ мерами охраны, изложены в пп. 1.4 и 1.8.

4.6. Расчетный показатель деформаций для гражданских зданий Dl определяется по следующим формулам.

1. При разработке пласта отдельной выработкой:

а) при деформациях земной поверхности без образования уступов

;                                                          (4.1)

б) при деформациях земной поверхности с образованием трещин и уступов

Dl = lm_ee₁l + h_y1;                                                             (4.2)

2. При многократной подработке - разработке одного или свиты пластов несколькими выработками:

- при процессе сдвижения, когда разрывы во времени между подработками меньше или равны общей продолжительности процесса сдвижения,

а) при деформациях земной поверхности без образования уступов

;                                                  (4.3)

б) при деформациях земной поверхности с образованием трещин и уступов

Dl = lm_e + ;                                                            (4.4)

- при процессе сдвижения с разрывами во времени, превышающими общую продолжительность процесса сдвижения,

,                                                        (4.5)

где l и H - соответственно длина здания (отсека), мм, и его высота от подошвы фундамента до верха карниза, м;

e₁, R₁, h_yi - соответственно расчетные величины горизонтальной деформации (безразм.), радиуса кривизны, м (R = , K - кривизна земной поверхности, 1/м), и уступа, мм, от одной выработки; определяются по Прил. 1; e₁, K₁, h_yi - расчетные величины горизонтальной деформации, кривизны земной поверхности и уступа от отдельной i-той выработки; n - количество выработок; Dl₁, Dl₂, Dl_n - показатели деформаций от влияния первой, второй и n-ой выработок, определяются по формулам (4.1) и (4.2);

m_e, m_K - коэффициенты условий работы при учете воздействия на здание или сооружение относительных горизонтальных деформаций e и кривизны K; значения коэффициентов условий работы принимаются по табл. 4.1.

 

 

Таблица 4.1

 

Коэффициенты условий работы для зданий, сооружений и коммуникаций

 

Деформация земной поверхности	Обозначения	При длине здания, сооружения или коммуникации l, м
		до 15	15 30	свыше 30
Относительная горизонтальная деформация растяжения или сжатия	me	1,0	0,8	0,7
Кривизна выпуклости или вогнутости	mk	1,0	0,7	0,5
Наклон	mi	1,0	0,8	0,7

 

Примечания:

1. При рассмотрении поперечного сечения здания (сооружения) за l следует принимать его ширину.

2. Для круглого в плане здания (сооружения) за l следует принимать его внешний диаметр.

3. Для здания (сооружения) башенного типа при l < 15 м следует принимать m_i = 1,5.

4. Для подземных газо- и нефтепроводов независимо от их длины следует принимать m_i = 1,0.

5. Для подкрановых путей мостовых кранов, имеющих длину более 60 м, следует принимать m_i = 0,5.

6. Приведенные значения коэффициентов условий работы применимы при выполнении горных работ на глубине до 500 м, при глубинах разработки более 500 м значения всех коэффициентов принимаются равными единице.

 

4.7. Расчетные показатели деформаций для промышленных зданий, инженерных сооружений и коммуникаций e, R, i, h_y (в зависимости от определяющих допустимые деформации параметров) определяются по следующим формулам.

1. При разработке пласта отдельной выработкой:

а) при деформациях земной поверхности без образования уступов

e =m_ee₁;                                                                  (4.6)

;                                                               (4.7)

i = m_ii₁;                                                                   (4.8)

б) при деформациях земной поверхности с образованием уступов

h = h_y1,                                                                   (4.9)

и e - по формуле (4.6).

2. При многократной подработке несколькими выработками или свитой пластов:

- при процессе сдвижения, когда разрывы во времени между подработками меньше, равны или превышают общую продолжительность процесса сдвижения,

а) при деформациях земной поверхности без образования уступов

;                                                          (4.10)

;                                                        (4.11)

;                                                            (4.12)

б) при деформациях земной поверхности с образованием трещин и уступов

;                                                          (4.13)

и e - по формуле (4.10),

где K₁, i₁ - расчетные величины кривизны (1/м) и наклонов (безразм.) земной поверхности от одной выработки;

m_i - коэффициенты условий работы при учете воздействия на здание или сооружение наклонов земной поверхности i, принимаются по табл. 4.1;

i_i - расчетная величина наклонов земной поверхности от отдельной i-той выработки.

 

Примечания:

1. В формулах (4.1)-(4.4) и (4.6)-(4.12) учитываются абсолютные значения горизонтальных деформаций земной поверхности, кривизны и наклонов, но деформации сжатия и прогибов принимаются с коэффициентом 0,7.

2. В формулах (4.4) и (4.13) деформации уступов земной поверхности алгебраически суммируются.

 

4.8. Расчетные показатели деформаций от планируемых подработок при наличии старых выработок и отсутствии по ним исходных данных следует принимать увеличенными в соответствии с п. 4.2.4. Прил. 1.

4.9. Допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности для гражданских (жилых и общественных) зданий определяются по формулам:

[DI_д] = [DI_д]_нn₁n₂n₃n₄n₅;                                                (4.14)

[DI_п] = [DI_п]_нn₁n₂n₃n₄n₅,                                                (4.15)

где [DI_д]_н и [DI_п]_н - нормативные допустимый и предельный показатели деформаций, определяются по табл. 4.2 в зависимости от назначения гражданских зданий и их этажности;

n₁ - коэффициент, зависящий от грунтовых условий, принимается по табл. 4.3;

n₂ - коэффициент, учитывающий материал и толщину наружных стен зданий, принимается по табл. 4.4;

n₃ - коэффициент, учитывающий износ наружных стен зданий, принимается по табл. 4.5;

n₄ - коэффициент, учитывающий наличие "жестких" перекрытий.

Для зданий со сборными или монолитными железобетонными перекрытиями n₄ = 1,2, для зданий с деревянными перекрытиями n₄ = 1,0.

n₅ - коэффициент, учитывающий форму здания в плане.

Для простой формы n₅ = 1,0; для зданий П-образной, Г-образной, Т-образной формы в плане и других конфигураций n₅ = 0,8; для зданий с деревянными стенами во всех случаях n₅ = 1,0.

В формулах (4.14), (4.15) должно соблюдаться условие:

n₁n₂n₃n₄n₅ ≥ 0,5;                                                         (4.16)

Если произведение указанных коэффициентов менее 0,5, то его принимают равным 0,5.

 

Таблица 4.2

 

Нормативные показатели деформаций [DI_д]_н и [DI_п]_н для гражданских зданий

 

Разряд	Объекты	Этажность	Допустимые [DIд]н мм	Предельные [DIп]н, мм
1	Общественные здания особой значимости, монументальные здания с большими залами, пролетами более 18 м	1-3 4-5	70 100	140 140
2	Детские дошкольные учреждения, поликлиники, школы, роддома, больницы, театры, дворцы культуры	1-3 4-5	80 120	160 160
3	Жилые здания, гостиницы	1-3 4-5	100 130	160 160
4	Учреждения общественного обслуживания, вспомогательные здания	1-3 4-5	110 160	160 160

 

Примечания:

1. Приведенные в табл. 4.2 показатели деформаций могут использоваться для гражданских зданий с несущими каменными стенами на ленточных фундаментах без фундаментных и стенных поясов, а также для деревянных зданий. Гражданские каркасные здания следует охранять в соответствии с пп. 4.11-4.13.

2. Значения допустимых и предельных показателей деформаций определены для условий подработки при скоростях оседания земной поверхности, не превышающих 10 мм/сут и скоростях подвигания очистных выработок до 150 м/мес. При скоростях подвигания очистных выработок свыше 150 м/мес допустимые и предельные показатели деформаций устанавливаются на основании заключения специализированных организаций.

 

Таблица 4.3

 

Коэффициент n₁ для различных грунтов

 

 

Примечание. Если подрабатываемые здания и сооружения расположены на просадочных грунтах, необходимо принять меры к предотвращению замачивания их оснований в результате изменения рельефа местности и нарушения режима грунтовых вод при подработке.

 

Таблица 4.4

 

Коэффициент n₂

 

Материал стен	Толщина стен, мм	n2
Кирпичная кладка	380	1
	510 и более	1,2
Кладка из мелких шлакоблоков	400	1,0
	600 и более	1,2
Облегченная кирпичная кладка	380	0,7
	510	0,8
Деревянные рубленые	-	1,5
Каркасно-щитовые, из коротких бревен в "столбах"	-	1,2
Наливные из золошлакобетона	300-400	1,0
Глинокамышовые мазаные, с деревянным каркасом	350	1,3
Глиносоломенные литые (глинобитные), из самано-глино-соломенного кирпича	300-400	0,9

 

Таблица 4.5

 

Коэффициент n₃

 

Износ стен, %	n3
До 10	1
11-20	0,85
21-30	0,70
Более 30	0,50

 

Примечание. Процент износа стен определяется по Прил. 6. При отсутствии видимых трещин в стенах допускается определять износ как отношение времени эксплуатации здания к расчетному сроку его службы.

 

4.10. Для определения безопасных и предельных глубин подработки гражданских зданий по разд. 3 допустимые и предельные показатели горизонтальных деформаций (безразмерные величины) определяются по формулам:

;                                                            (4.17)

,                                                            (4.18)

где [Dl_д] и [Dl_п] - соответственно допустимые и предельные величины показателя деформаций (мм), определяются по формулам (4.14) и (4.15).

4.11. Допустимые и предельные показатели деформаций для промышленных зданий определяются по формулам:

[e_д] = [e_д]_нn₁n₆;                                                          (4.19)

[e_п] = [e_п]_нn₁n₆,                                                          (4.20)

где [e_д]_н, [e_п]_н - нормативные величины допустимого и предельного показателей горизонтальных деформаций земной поверхности для промышленных зданий (безразм. величины);

n₁ - коэффициент, зависящий от грунтовых условий, принимается по табл. 4.3;

n₆ - коэффициент, зависящий от состояния здания к моменту его подработки, принимается по табл. 4.6.

 

Таблица 4.6

 

Коэффициент n₆

 

Состояние здания	n6	Признаки состояния (возможные повреждения)
Хорошее	1,1	Незначительные повреждения или их отсутствие
Удовлетворительное	1,0	Отдельные вертикальные трещины в стенах с раскрытием до 2 мм, горизонтальные трещины в столбах и колоннах с раскрытием до 0,5 мм. Повреждения и выветрелость стен в местах опирания оконных и дверных перемычек без угрозы обрушения последних
Неудовлетворительное	0,9	Значительная выветрелость стен, особенно в местах опирания прогонов, балок и плит перекрытий, повреждения фундаментов; значительная коррозия или повреждения элементов металлического каркаса; множественные трещины в несущих стенах с раскрытием более 2 мм; горизонтальные трещины в столбах и колоннах с раскрытием более 0,5 мм, наклонные трещины в стенах, не сопровождающиеся разрушением кладки; отсутствие анкерной связи между колоннами и самонесущими стенами, не сопровождающиеся выпучиванием стен; недостаточность опирания элементов покрытий и перекрытий на стены и балки
Ветхое	0,7	Трещины в несущих стенах, сопровождающиеся местным разрушением кладки; косые трещины в пилястрах и столбах под опорами балок; множественные вертикальные трещины в столбах и колоннах; потеря устойчивости металлических элементов каркаса, сопровождающаяся выпучиванием колонн, ферм, балок; значительный выход стен из горизонтальной и вертикальной плоскостей; глубокая коррозия конструктивных элементов

 

Примечание. При решении вопроса о подработке промышленных зданий, находящихся в неудовлетворительном или ветхом состоянии, необходимо в обязательном порядке рассмотреть возможность ремонта и укрепления несущих конструкций перед подработкой.

 

4.12. Нормативная величина допустимого показателя горизонтальных деформаций земной поверхности для промышленных зданий (каркасные, бескаркасные и с неполным каркасом) определяется по следующим формулам:

- для зданий на столбчатых и ленточных фундаментах

;                                                            (4.21)

- для зданий на сплошных железобетонных плитах

,                                                             (4.22)

где [C_д] - показатель (мм), зависящий от разряда здания, принимаемого по табл. 4.7, и конструктивной схемы здания; определяется по табл. 4.8;

l_ц - расстояние от середины здания на ленточных фундаментах, от середины каркасного здания без связевого блока, от связевого блока каркасного здания или от жесткой пристройки до крайних фундаментов, мм (рис. 4.1);

100 - коэффициент (мм);

l_ф - длина фундаментной плиты (мм).

 

Таблица 4.7

 

Классификация зданий промышленных предприятий

 

Характеристика здания	Разряд здания
Производственные здания с герметизированными помещениями и особыми требованиями к чистоте, температуре и влажности внутреннего воздуха; одноэтажные здания с трехсменным производством при наличии в одном пролете двух мостовых кранов весьма тяжелого режима работы	1
Одноэтажные здания с двух- и трехсменным производством при наличии мостовых кранов тяжелого, среднего или легкого режима работы; многоэтажные производственные здания тяжелой промышленности с динамическими нагрузками на перекрытия; производственные здания химических предприятий с двух- и трехсменным производством; сборочные цехи предприятий точного машиностроения; производственные предприятия пищевой и медицинской промышленности; центральные и групповые обогатительные фабрики; брикетные фабрики и фабрики инертной пыли; труболитейные цехи с карусельными разливочными машинами; мартеновские, кузнечные, литейные и прокатные цехи металлургических и машиностроительных заводов; холодильники районного значения; надшахтные здания и здания подъемных машин	2
Одноэтажные здания с односменным производством при наличии мостовых кранов; одноэтажные бескрановые здания и здания с подвесными кранами при двух- и трехсменном производстве; многоэтажные производственные здания легкой промышленности с динамическими нагрузками на перекрытия; многоэтажные здания тяжелой промышленности с двух- и трехсменным производством без динамических нагрузок на перекрытия; вспомогательные здания при наличии мостовых кранов тяжелого или среднего режима работы; административно-бытовые комбинаты, отдельно стоящие бытовые помещения, заводские амбулатории, больницы, бани и т.п.; центральные электромеханические мастерские; главные корпуса авторемонтных, мотороремонтных, цементных заводов; мясокомбинаты, хлебозаводы, элеваторы; шахтные и заводские котельные	3
Одноэтажные бескрановые здания и здания с подвесными кранами при односменном производстве; многоэтажные производственные здания легкой промышленности без динамических нагрузок на перекрытия; многоэтажные производственные здания тяжелой промышленности с односменным производством без динамических нагрузок на перекрытия; складские здания; административно-хозяйственные помещения, лаборатории, конструкторские бюро; автогаражи; компрессорные станции; здания шахтных вентиляторов и электроподстанций	4
Производственные здания с демонтированным оборудованием или другими изменениями технологии, приводящими к уменьшению нагрузок на конструкции; вспомогательные здания, не отмеченные в разрядах 3 и 4	5

 

Таблица 4.8

 

Показатель [C_д], мм

 

Разряд зданий	Каркасные	Бескаркасные и с неполным каркасом
1	25	20
2	40	35
3	60	40
4	80, но не более [Cп], опред. по табл. 4.9	60
5	Допустимые показатели деформаций равны предельным, определяемым по п. 4.13

 

 

Рис. 4.1. Расчетное расстояние l_ц для разных типов каркасов:

а, б – без связевого (жесткого) блока; в, г – с жестким блоком; д – с жесткой пристройкой; е – с температурным швом

 

4.13. Нормативная величина предельного показателя горизонтальных деформаций земной поверхности для промышленных зданий определяется по формулам:

- для каркасных зданий

;                                                              (4.23)

- для бескаркасных зданий, кроме указанных в п. 4.14, и зданий с неполным каркасом

                                                            (4.24)

где [C_п] - показатель (мм), зависящий от разряда зданий, принимаемого по табл. 4.7, и высоты колонн; определяется по табл. 4.9;

l_п и 100 - то же, что и в формулах (4.21) и (4.22).

 

Таблица 4.9

 

Показатель [C_п], мм

 

Разряд зданий	Высота колонн, м
	4	5	6	7	8	9	10 и более
1-4	60	70	80	90	100	110	120
5	70	80	90	100	110	120	130

 

Примечание. Высота колонны принимается от обреза фундамента до ближайшей по высоте балки (подкрановой, стропильной и т.д.)

 

4.14. Нормативные величины предельных показателей горизонтальных деформаций земной поверхности для промышленных бескаркасных каменных (кирпичных, шлакоблочных и др.) зданий с расстоянием между поперечными стенами при железобетонных перекрытиях меньше 18 м, при деревянных перекрытиях меньше 9 м определяются по формуле (4.18), в которой вместо величины [Dl_п] используется величина [Dl_п]_н, приведенная в табл. 4.10.

 

Таблица 4.10

 

Нормативный показатель деформаций [Dl_п]_н для бескаркасных промышленных зданий

 

Разряд зданий	[Dlп]н, мм
1 и 2	200
3, 4 и 5	250

 

4.15. Необходимость применения мер защиты определяется на основании сравнения расчетных показателей деформаций земной поверхности для гражданских и промышленных зданий, инженерных сооружений и коммуникаций с допустимыми и предельными показателями деформаций земной поверхности для соответствующих объектов.

Если расчетные показатели деформаций для рассматриваемых зданий, сооружений или коммуникаций меньше допустимых показателей деформаций, подработка объектов может производиться без горных и конструктивных мер защиты. Если расчетные показатели деформаций больше предельных показателей деформаций, то необходимо применение как горных мер защиты, уменьшающих деформации земной поверхности как минимум до предельных, так и конструктивных мер защиты объектов. Если расчетные показатели деформаций находятся в диапазоне от допустимых до предельных, то для защиты объектов от подработки могут применяться как горные, так и конструктивные меры защиты раздельно или совместно.

4.16. Для промышленных предприятий с размещенным в них оборудованием допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности определяются раздельно для зданий в соответствии с пп. 4.11-4.14 и для оборудования - в соответствии с табл. 4.11. Меры охраны устанавливают по наименьшим допустимым или предельным показателям деформаций для зданий или технологического оборудования.

 

Таблица 4.11

 

Допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности для технологического оборудования

 

Оборудование и его особенности	Деформации
	Обозначения	Допустимые	Предельные
1. Поршневые компрессоры	[i]	4×10-3	6×10-3
2. Подкрановые пути мостовых кранов:
в поперечном направлении	[i] [e]	5×10-3 Cм. п. 4.17	- -
в продольном направлении	[i]	6×10-3	-
	[R]	6 км	-
3. Подкрановые пути козловых кранов:
в поперечном направлении	[R]	3 км	-
в продольном направлении	[i]	6×10-3	-
4. Подкрановые пути мостовых перегружателей:
в поперечном направлении	[R]	12 км	-
в продольном направлении	[i]	3×10-3	-
5. Шахтные подъемные машины с барабаном диаметром, м:
до 5	[i]	6×10-3	8×10-3
более 5	[i]	4×10-3	6×10-3
6. Шахтные вентиляторы: осевые	[e] [i]	- -	7×10-3 10×10-3
центробежные	[e] [i]	- -	9×10-3 12×10-3
7. Котлы:
вертикальные водотрубные	[i] [e]	- -	10×10-3 8×10-3
горизонтальные жаротрубные	[R] [i]	- -	2 км 12×10-3
8. Токарные и продольнострогательные крупногабаритные (длиной более 6 м) станки	[i]	5×10-3	-
9. Технологическое оборудование углеобогатительных фабрик (грохоты, центрифуги, радиальные сгустители, дробилки)	[i] [e]	4×10-3 3×10-3	- -
10. Основное оборудование мелкосортных прокатных станов (рабочие и шестеренные клети, редукторы и двигатели к ним)	[i] [e]	2×10-3 1×10-3	- -
11. Вспомогательное оборудование мелкосортных прокатных станов (холодильники, толкатели, шлепперы, пресс-ножницы, рольганги)	[i] [e]	2,5×10-3 1,5×10-3	- -
12. Оборудование труболитейных цехов (центробежная машина, вагранки, скиповые подъемники, печи обжига и асфальтирования труб, стержневая машина, гидропресс)	[i] [e]	3,0×10-3 1,5×10-3	5×10-3 3,5×10-3

 

Примечание. В таблице за допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности приняты соответствующие им деформации основания выгиба-прогиба и горизонтальные деформации растяжения-сжатия.

 

4.17. Допустимые показатели горизонтальных деформаций земной поверхности для мостовых кранов в направлении по нормали к оси подкранового пути определяются по формулам:

- при расположении мостовых кранов в здании или на крытой эстакаде

;                                                    (4.25)

- при расположении мостовых кранов на открытой эстакаде

,                                                    (4.26)

где D - минимальное значение суммы соответствующих зазоров между ребордами колес крана и головками подкрановых рельсов (рис. 4.2), мм; для зоны растяжения D = D₁ + D₄; для зоны сжатия D= D₂ + D₃ (величины D₁, D₂, D₃ и D₄ определяются натурными замерами; для приближенных расчетов можно принять D = 35 мм);

H_к - высота колонны от уровня подошвы фундамента до ее верха, м;

L_к - пролет поперечника здания с мостовым краном, м;

h_п - высота подкрановой части колонны, определяемая от уровня подошвы фундамента до головки рельса, м;

R - радиус кривизны поверхности в направлении, перпендикулярном подкрановым путям.

В формуле (4.26) при значениях  >  подработка возможна после выполнения рихтовки подкранового пути в горизонтальной плоскости.

4.18. Для обеспечения своевременной рихтовки подкрановых путей мостовых кранов должны производиться инструментальные наблюдения за положением подкрановых рельсов.

Комплекс наблюдений за подкрановыми путями при их подработке должен предусматривать: нивелировку подкрановых рельсов; измерение ширины колеи; фиксацию нарушений условий нормальной эксплуатации крана (самопроизвольное качение, смещение подкрановых рельсов и подкрановых балок и др.).

Инструментальные наблюдения проводятся в соответствии с "Инструкцией по наблюдениям за сдвижением горных пород, земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями на угольных и сланцевых месторождениях" (М.: Недра, 1989).

 

 

Рис. 4.2. Схема расположения зазоров между ребордами колес крана и головками подкрановых рельсов:

1 - подкрановый рельс; 2 - колесо крана; l_к - пролет крана, м; L_к - пролет здания, м

 

4.19. Допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности для инженерных сооружений определяются по табл. 4.12. Помимо ограничений величин показателей деформаций земной поверхности, указанных в табл. 4.12, при подработке башенных сооружений, плотин (дамб) должны быть организованы систематические наблюдения в первом случае - за их креном, во втором - за положением уровня воды относительно гребня плотины (дамбы) и за образованием трещин в ее теле с целью своевременного проведения необходимых работ по защите плотины (дамбы) и устранению повреждений от подработки.

 

Таблица 4.12

 

Допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности для инженерных сооружений

 

Объект и его отличительный признак	Деформации
	Обозначения	Допустимые	Предельные
1. Подземные резервуары и отстойники длиной (диаметром) l, м:
1) железобетонные	[e]	(70/l)×10-3	-
2) каменные с железобетонной рубашкой	[e]	(40/l)×10-3	-
2. Отстойники очистные канализационных сооружений:
1) горизонтальные (прямоугольные в плане, при n - количестве параллельных смежных отстойников)	[i]пpод [i]попер	6×10-3 (14/n)×10-3	- -
2) радиальные	[i]	1×10-3	-
3) вертикальные	[i]	1,8×10-3	-
3. Башенные сооружения:
1) силосные корпуса длиной до 30 м на железобетонном фундаменте	[i]	7×10-3	12×10-3
2) водонапорные башни на бетонном и бутобетонном фундаменте	[e]	3×10-3	5×10-3
	[i]	8×10-3	12×10-3
3) дымовые трубы, кирпичные и железобетонные высотой Н, м
Н ≤ 30	[i]	8×10-3	15×10-3
	[hу]	2,5 см	-
30 < Н ≤ 45	[i]	6,5×10-3	12×10-3
	[hу]	3 см	-
45 < Н ≤ 60	[i]	5×10-3	10×10-3
	[hу]	3 см	-
60 < Н ≤ 100	[i]	4×10-3	8×10-3
	[hу]	4,5 см	-
4) телевизионные и радиорелейные башни высотой Н, м:
Н ≥ 50	[i]	-	7×10-3
Н > 50	[i]	-	5×10-3
5) стальные копры	[i]	6×10-3	-
4. Подстанции
1) закрытые понизительные подстанции до 400 кВ:
а) с синхронными компенсаторами	[e]	См. прим. 2	6×10-3
б) без синхронных компенсаторов	[e]	-"-	8×10-3
2) открытые понизительные подстанции:
а) 110-400 кВ	[e]	-	7×10-3
	[i]	-	11×10-3
б) менее 110 кВ	[e]	-	10×10-3
	[i]	-	14×10-3
5. Бункеры:
1) погрузочные железобетонные	[e]	-	6×10-3
	[R]	-	3 км
2) то же, стальные	[e]	-	9×10-3
	[R]	-	2 км
6. Промышленные печи:
1) коксовые батареи при длине l, м	[e]	(200/l)×10-3	-
	[i]	4×10-3	-
	[R]	10 км	-
	[hу]	3 см	-
2) гофманские печи, кольцевые печи кирпичных заводов	[e]	4×10-3	-
	[R]	6 км	-
7. Плотины и дамбы:
1) каменные и бетонные	[e]	-	2,5×10-3
	[R]	-	12 км
2) грунтовые с водосливным устройством	[e]	6×10-3	-
	[hу]	8 cм	-
3) то же, без водосливного устройства	[e]	4×10-3	-
	[hу]	8 см	-
4) то же, паводковые из глинистых и суглинистых грунтов, высотой до 6 м	[e]	10×10-3	-
	[hу]	10 см	-
8. Канатные дороги:
1) натяжные станции	[e]	-	4×10-3
2) опоры с раздельными фундаментами	[e]	-	4×10-3
3) опоры на сплошных железобетонных фундаментах	[e]	-	7×10-3
	[i]	-	12×10-3

 

Примечания:

1. В таблице за допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности приняты соответствующие им деформации основания выгиба-прогиба и горизонтальные деформации растяжения-сжатия. Исключение составляют пп. 1.1, 1.2, 2.1 и 6.1.

2. Допустимые деформации для закрытых понизительных подстанций определяются требованиями, предъявляемыми к зданиям.

 

4.20. Допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности для наружных трубопроводов определяются по таблицам 4.13 и 4.14.

 

Таблица 4.13

 

Допустимые и предельные показатели деформации земной поверхности для наружных трубопроводов

 

Сеть и ее отличительный признак	Деформации
	Обозначения	Допустимые	Предельные
I. Газопроводы и нефтепроводы с избыточным давлением от 12 до 25 кг/см2 включительно
а) наземные и надземные из стальных труб различных марок	[e]	8×10-3	15×10-3
б) подземные 1) из труб марок сталей с временным сопротивлением до 35 кг/мм2 и пределом текучести до 25 кг/мм2 при укладке:
- в песок	[e]	2,5×10-3	-
- в суглинок	[e]	2×10-3	-
- в глину средней плотности	[e]	1,5×10-3	-
- в плотную глину	[e]	1×10-3	-
2) из труб марок сталей с временным сопротивлением свыше 35 кг/мм2 и пределом текучести свыше 25 кг/мм2 при укладке:
- в песок	[e]	3,5×10-3	-
- в суглинок	[e]	2,5×10-3	-
- в глину средней плотности	[e]	2×10-3	-
- в плотную глину	[e]	1,5×10-3	-
II. Газопроводы и нефтепроводы с избыточным давлением до 12 кг/см2 из стальных труб различных марок:
а) наземные и надземные	[e]	8×10-3	15×10-3
б) подземные, при укладке:
- в песок	[e]	3,5×10-3	6×10-3
- в суглинок и глину	[e]	2,5×10-3	4×10-3
III. Теплопроводы из стальных труб:
а) наземные и надземные магистральные	[e]	10×10-3	15×10-3
б) подземные в каналах	[e]	6×10-3	10×10-3
	[i]	6×10-3	12×10-3
в) подземные бесканальные магистральные и разводящие при укладке:
- в песок	[e]	4×10-3	7×10-3
	[i]	5×10-3	8×10-3
- в суглинок и глину	[e]	3×10-3	5×10-3
	[i]	4×10-3	710
IV. Водопроводы из стальных труб:
а) наземные и надземные магистральные	[e]	10×10-3	15×10-3
б) подземные магистральные и разводящие при укладке:
- в песок	[e]	5×10-3	8×10-3
- в суглинок и глину	[e]	4×10-3	6×10-3
в) подземные секционные:
1) из чугунных раструбных труб диаметром d, мм:
d ≤ 100	[e]	1×10-3	-
100 < d ≤ 250	[e]	1,5×10-3	-
250 < d ≤ 500	[e]	2×10-3	-
500 < d ≤ 600	[e]	2,5×10-3	-
2) из асбоцементных и железобетонных труб на муфтах диаметром d, мм:
d ≤ 100	[e]	3×10-3	-
100 < d ≤ 200	[e]	3,5×10-3	-
200 < d ≤ 400	[e]	4×10-3	-
г) магистральные каналы с монолитной бетонной или железобетонной облицовкой	[e] [R]	1×10-3 20 км	- -
V. Канализационные сети: а) секционные безнапорные из чугунных раструбных труб диаметром d, мм:
d ≤ 100	[e]	3×10-3	-
	[i]	7×10-3	-
100 < d ≤ 200	[e]	3,5×10-3	-
	[i]	5×10-3	-
200 < d ≤ 400	[e]	4×10-3	-
	[i]	2,5×10-3	-
б) стальные напорные трубы:
1) наземные и надземные	[e]	8×10-3	15×10-3
2) подземные, уложенные:
- в песок	[e]	4×10-3	6×10-3
- в суглинок, глину	[e]	3×10-3	5×10-3

 

Примечания:

1. В таблице за допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности приняты соответствующие им горизонтальные деформации растяжения-сжатия основания и деформации выгиба-прогиба.

2. Величины допустимых и предельных деформаций основания для напорных стальных трубопроводов приведены для сварных стыков, равнопрочных телу труб.

 

4.21. При решении вопросов подработки трубопроводов допустимые и предельные деформации земной поверхности должны быть умножены на коэффициент износа, учитывающий срок эксплуатации трубопроводов на момент начала влияния подработки.

Коэффициент износа допускается определять как отношение времени эксплуатации трубопровода к расчетному сроку его службы.

Для подземных магистральных газо- и нефтепроводов приведенные в таблицах 4.13 и 4.14 допустимые и предельные показатели деформации земной поверхности могут быть использованы только на стадии перспективного планирования горных работ.

На стадии оперативного планирования горных работ, при известных величинах расчетных деформаций земной поверхности, допустимые условия подработки всех видов прокладки газо- или нефтепровода обязательно уточняются специализированными организациями.

Допустимые условия подработки всех видов прокладки магистральных трубопроводов на участках возможных образований провалов при известном их местоположении и габаритах определяются на основании статических расчетов линейной части трубопроводов, выполняемых специализированными организациями.

4.22. При расчетных деформациях земной поверхности больше приведенных в таблицах 4.13 и 4.14 подработка трубопроводов возможна только после выполнения мер защиты.

Наиболее эффективными конструктивными мерами защиты являются: устройство разного типа компенсаторов, разрезка трубопровода с последующей вваркой катушек, снижение защемления подземного трубопровода в грунте путем засыпки его малозащемляющими материалами (песок, гравий) и уменьшением его заглубления.

4.23. Разрезка трубопровода должна производиться при достижении продольных деформаций стенок стальных труб:

- из марок сталей с временным сопротивлением до 35 кг/мм² и пределом текучести до 25 кг/мм² - 0,6×10^-3;

- из марок сталей с временным сопротивлением свыше 35 кг/мм² и пределом текучести свыше 25 кг/мм² - 1×10^-3.

Для выявления мест разрезки трубопроводов необходимо предусматривать комплекс инструментальных наблюдений за их напряженным состоянием. С этой целью по трассе трубопровода устраиваются замерные колодцы и закладывается профильная линия грунтовых реперов.

Если наблюдения за напряженным состоянием трубопровода не производятся, то разрезка последнего должна осуществляться в местах с максимальными горизонтальными деформациями растяжения земной поверхности, большими или близкими к допустимым значениям, определяемым по таблицам 4.13 и 4.14.

 

Таблица 4.14

 

Допустимые показатели деформаций земной поверхности для подземных стальных трубопроводов в местах образования уступов

 

Сеть и ее отличительные признаки	Деформации
	[e]растяж	[hу], мм
1. Трубопровод из сталей марок с временным сопротивлением до 35 кг/мм2 и пределом текучести до 25 кг/мм2 а) при укладке в песок или супесь и наружном диаметре труб d, мм:
50 < d ≤ 200	1×10-3	10
200 < d ≤ 400	1×10-3	25
400 < d ≤ 600	1×10-3	30
600 < d ≤ 800	1×10-3	50
	2×10-3	30
800 < d ≤ 1000	1×10-3	60
б) при укладке в суглинок или глину и диаметре труб d, мм:
50 < d ≤ 200	1×10-3	10
200 < d ≤ 400	1×10-3	20
400 < d ≤ 600	1×10-3	30
	2×10-3	20
600 < d ≤ 800	1×10-3	35
	2×10-3	25
800 < d ≤ 1000	1×10-3	50
	2×10-3	30
2. Трубопровод из сталей марок с временным сопротивлением свыше 35 кг/мм2 и пределом текучести свыше 25 кг/мм2: а) при укладке в песок или супесь и наружном диаметре труб d, мм:	1×10-3	30
50 < d ≤ 200
200 < d ≤ 400	1×10-3	60
	2×10-3	40
400 < d ≤ 600	1×10-3	70
	2×10-3	50
600 < d ≤ 800	1×10-3	80
	2×10-3	60
	3×10-3	30
800 < d ≤ 1000	1×10-3	90
	2×10-3	70
	3×10-3	40
б) при укладке в суглинок или глину и наружном диаметре труб d, мм:
50 < d ≤ 200	1×10-3	20
200 < d ≤ 400	1×10-3	30
400 < d ≤ 600	1×10-3	40
	2×10-3	20
600 < d < 800	1×10-3	60
	2×10-3	30
	3×10-3	10
800 < d ≤ 1000	1×10-3	70
	2×10-3	40
	3×10-3	15

 

4.24. При подработке наземных и надземных трубопроводов следует производить систематические визуальные наблюдения за положением трубопроводов на опорах с целью своевременного наращивания или выравнивания опор, а также перекрепления трубопровода на "мертвых" опорах.

4.25. Возможность и безопасные условия подработки звеньевого железнодорожного пути МПС в зависимости от категории дорог, принимаемых в соответствии с классификацией по табл. 4.15, определяются путем сравнения допустимых и предельных показателей деформаций и скоростей оседания v земной поверхности, приведенных в табл. 4.16, с величинами расчетных деформаций земной поверхности, определенными по маркшейдерскому расчету в соответствии с Прил. 1.

 

Таблица 4.15

 

Категория железных дорог	Назначение железных дорог	Расчетная годовая приведенная грузонапряженность нетто в грузовом направлении на десятый год эксплуатации, млн. т км/км
Скоростные	Магистрали для движения пассажирских поездов со скоростями свыше 160 км/ч	Независимо от грузонапряженности
Особогрузонапряженные	Магистрали для большого объема грузовых перевозок	Свыше 80
I	Магистральные линии	От 80 до 35
II	-"-	От 35 до 15
III	-"-	До 15
IV	Линии для освоения новых экономических районов. Внутриузловые соединительные пути. Подъездные пути со скоростью движения поездов свыше 40, но не более 80 км/ч	До 8 Независимо от грузонапряженности
V	Внутристанционные соединительные пути. Подъездные пути со скоростью движения поездов не более 40 км/ч	То же

 

Скоростные и особогрузонапряженные железные дороги, бесстыковые железнодорожные пути, а также транспортные сооружения МПС охраняются по проектам, разработанным с привлечением специализированных организаций.

4.26. Если по всем показателям расчетные деформации земной поверхности менее допустимых для соответствующих категорий дорог, то подработка железных дорог и транспортных сооружений может производиться без предварительных конструктивных мер защиты, но по согласованию с Управлением железной дороги.

Если один или несколько показателей деформаций земной поверхности превышают допустимые, но менее предельных, подработка может быть допущена по согласованию с Управлением железной дороги и органами Госгортехнадзора России по проектам, предусматривающим специальные (конструктивные или другие) мероприятия (изменение режима эксплуатации участка, усиление опор мостов и др.), обеспечивающие безопасную эксплуатацию подрабатываемых объектов железной дороги.

 

Таблица 4.16

 

Допустимые и предельные показатели деформации и скорости оседаний земной поверхности при подработке железных дорог

 

Категория железных дорог	Деформации и скорости оседаний
	Обозначения	Допустимые	Предельные
I	[i]	5×10-3	[i] = 10×10-3
	[e]	3×10-3	[e] = 8×10-3
	[R]	20 км	[R] = 6,5 км
	[hу]	Не допускаются	[hу] = не допускаются
	[v]	8 мм/сут	[v] = 15 мм/сут
II	[i]	6×10-3
	[e]	4×10-3
	[R]	13,5 км
	[hу]	Не допускаются
	[v]	10 мм/сут
III	[i]	8×10-3	[i] = 10×10-3
	[e]	6×10-3	[e] = 8×10-3
	[R]	10 км	[R] = 6,5 км
	[hу]	3 см	[hу] = 5 см
	[v]	12 мм/сут	[v] = 15 мм/сут
IV и V	[i]	10×10-3
	[e]	8×10-3
	[R]	6,5 км
	[hу]	5 см
	[v]	15 мм/сут

 

Примечание. В таблице за допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности приняты соответствующие им деформации основания выгиба-прогиба и горизонтальные деформации растяжения-сжатия.

 

Если по нескольким или одному из показателей расчетные деформации земной поверхности превышают предельные значения, то подработка железных дорог и транспортных сооружений не допускается без применения горных мер защиты, существенно уменьшающих ожидаемые деформации земной поверхности.

4.27. Порядок согласования подработки эксплуатируемых объектов железных дорог МПС и меры их охраны регламентируются "Инструкцией о порядке согласования подработки железных дорог на угольных и сланцевых месторождениях России", утвержденной Госгортехнадзором России 18.02.1994 г.

4.28. Направляемый на согласование в Управление железной дороги проект мер охраны участков железных дорог общего пользования, намечаемых к подработке, должен содержать:

а) пояснительную записку с обоснованием выбранных мер охраны, в которой приводятся:

- характеристика железнодорожного пути, сооружений и устройств, а также предлагаемых мер охраны;

- горно-геологическая характеристика месторождения в районе охраняемого объекта;

- расчет зоны влияния горных работ с привязкой к пикетажу железной дороги;

- расчет величин сдвижений и деформаций земной поверхности (оседания по пикетам железной дороги, наклоны и кривизна, горизонтальные сдвижения и горизонтальные деформации растяжения и сжатия, уступы, максимальные скорости оседания);

- описание проектируемой наблюдательной станции и программы наблюдений с указанием предприятия, производящего инструментальные наблюдения;

б) выкопировки из планов горных работ с нанесением проекта развития горных работ в зоне влияния на железную дорогу (в масштабе 1:5000 и крупнее), выходов тектонических нарушений под наносы и охраняемые объекты;

в) акт обследования состояния объектов комиссией, состоящей из представителей дистанции пути, других хозяйств, объекты которых попадают в зону влияния шахтных подработок, с приложением продольного профиля пути с указанием уклонов и разностей уклонов для интервалов 25 м до подработки.

4.29. После передачи предприятием по добыче угля проекта мер охраны в Управление железной дороги последнее, если нужно, дополняет его необходимыми наземными мероприятиями, осуществляемыми дорогой, и согласовывает проект в целом.

Данный проект должен содержать:

а) мероприятия по приведению верхнего строения пути и транспортных сооружений в состояние, удовлетворяющее техническим требованиям и нормам содержания при назначенных скоростях движения поездов на участке до подработки;

б) мероприятия по установлению усиленного надзора за подрабатываемым участком пути, сооружениями и устройствами;

в) мероприятия по поддержанию пути, сооружений и устройств во время процесса сдвижения земной поверхности в состоянии, обеспечивающем безопасное движение поездов (в необходимых случаях с ограниченными скоростями);

г) объемы и сроки выполнения работ по ремонту пути, сооружений и устройств;

д) определение пропускной способности участка в период подработки;

е) расчет затрат, вызываемых подработкой.

4.30. Железнодорожные пути, сооружения и устройства на станциях, а также тоннели могут подрабатываться только по особым проектам, согласованным с территориальным Управлением железной дороги.

4.31. Выемка пластов под опорами высоковольтных воздушных линий (ВЛ) напряжением до 400 кВ может производиться на глубине не менее безопасной, рассчитанной по формуле (3.7); коэффициенты безопасности k_б приведены в табл. 4.17.

 

Таблица 4.17

 

Коэффициент безопасности k_б для опор высоковольтных воздушных линий

 

Тип опор ВЛ	Напряжение ВЛ, кВ	kб
Анкерные и анкерно-угловые, промежуточные угловые, концевые	220-400	100
То же	61-10	75
Промежуточные прямые	220-400	75
То же	61-10	60

 

4.32. Все опоры ВЛ охраняются от образования под ними провалов и больших трещин. Условия образования провалов и больших трещин приводятся в разд. 2.

4.33. При проведении горных работ под линиями ВЛ выше безопасной глубины необходимо применение защитных мероприятий, которые разрабатываются по заключению специализированных организаций.

4.34. Подработка подземных кабельных линий в условиях возможного образования на земной поверхности провалов и больших трещин не допускается. При ожидаемых относительных горизонтальных деформациях растяжения более 2×10^-3 кабельные линии на период подработки рекомендуется вскрывать. Если после вскрытия будет установлено, что запас длины кабеля на подрабатываемом участке не менее возможного горизонтального сдвижения земной поверхности, допускается засыпка кабеля. Результаты вскрытия кабеля оформляются актом комиссии.

5. УСЛОВИЯ ВЫЕМКИ УГЛЯ ПОД ЛЕСОНАСАЖДЕНИЯМИ, СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ УГОДЬЯМИ И ПОРОДНЫМИ ОТВАЛАМИ

5.1. Лесонасаждения (леса, парки, скверы и т.д.) и сельскохозяйственные угодья (пахотные земли, земли, используемые под сенокосы и т.д.) при подработке подземными горными выработками охраняются от:

1) образования провалов и крупных трещин на поверхности;

2) появления недопустимых наклонов участков на краях мульд сдвижения;

3) временного или постоянного затопления (подтопления) или заболачивания подработанных равнинных и пониженных участков поверхности как в результате скопления паводковых, атмосферных и других вод в мульдах сдвижения, так и в результате повышения уровня грунтовых вод или уровней воды ближайших водоемов относительно осевшей земной поверхности, вследствие изменения рельефа поверхности и режима поверхностных стоков, а также из-за прекращения откачки воды из горных выработок в связи с прекращением горных работ;

4) обезвоживания растительного слоя вследствие ухода воды по водопроводящим трещинам, сообщающимся с горными выработками при отсутствии в толще надежных водоупоров; решением вопроса о подработке в этом случае должна заниматься специализированная организация.

5.2. В соответствии с "Основами лесного законодательства Российской Федерации" (1993 г.) леса Гослесфонда по их народнохозяйственному значению разделяются на три группы:

- первая - леса с защитной функцией, предназначенные для водоохранных, защитных целей (противоэрозионные леса, государственные защитные лесные полосы различного назначения, леса для санитарно-гигиенических и оздоровительных целей, а также заповедники, национальные природные парки и пр.);

- вторая - леса в густонаселенных районах, с развитой сетью наземных транспортных путей, имеющие защитное и ограниченное эксплуатационное значение, а также леса в местностях с малыми лесосырьевыми ресурсами;

- третья - леса многолесных районов, используемые преимущественно для эксплуатационных целей.

5.3. Лесонасаждения первой группы, а также особо выделенные государственными органами и согласованные с органами Госгортехнадзора РФ объекты окружающей среды охраняются предохранительными целиками, правила построения которых приведены в разд. 8. Безопасная глубина разработки для лесонасаждений определяется так же, как и для водных объектов согласно разд. 6. В случае отсутствия в толще надежных водоупоров безопасная глубина определяется по заключению специализированной организации (ВНИМИ и др.). В отдельных случаях при наличии положительного опыта подработок лесонасаждения первой группы (например, защитные лесные полосы на горных отводах шахт Восточного Донбасса) могут охраняться по нормам для второй и третьей групп лесов (см. п. 5.4).

5.4. Лесонасаждения второй и третьей групп и сельскохозяйственные угодья охраняются от образования провалов и больших трещин, при этом максимальный наклон поверхности, вызванный горными работами при подработке лесонасаждений, не должен превышать 5,7°, а при подработке сельскохозяйственных угодий не должен превышать 3°.

Не разрешается подрабатывать лесонасаждения на склонах с крутизной более 15° системами разработки, не обеспечивающими сохранность поверхности, а также на склонах любой крутизны с признаками оползневых явлений без принятия мер по их предотвращению.

При подработке лесонасаждений, расположенных на склонах с крутизной до 15°, угол наклона склона совместно с углом наклона поверхности под влиянием горных работ не должен превышать 15; если для отдельных деревьев это условие не выполняется, то при необходимости производится вырубка отдельных деревьев по склону и в мульде сдвижения, выделяющихся из общего древостоя большой высотой, обширной кроной, а также наклонами, во избежание их падения из-за потери равновесия.

В тех случаях, когда по согласованию с заинтересованными организациями при подработке указанных объектов на отдельных участках допускается образование провалов, то после подработки объектов силами шахты производится рекультивация поверхности. Условия образования провалов приводятся в разд. 2.

5.5. Сдвижение горных пород и земной поверхности может вызвать затопление лесонасаждений и сельскохозяйственных угодий. Не допускается, чтобы период затопления лесонасаждений превышал 0,5 мес летом и был более одного месяца - в остальное время года.

Для приближенного прогноза возможности затопления, подтопления или заболачивания подрабатываемых участков грунтовыми водами (или водами ближайших водоемов) необходимо измерить глубины залегания уровня грунтовых вод h (или отметки уровней воды ближайших водоемов) и сопоставить их с величинами ожидаемых максимальных оседаний земной поверхности h_m.

Оценка возможных естественных сезонных и многолетних колебаний уровня подземных вод производится на основе данных многолетних режимных наблюдений по режимной сети с использованием результатов краткосрочных наблюдений, в том числе разовых замеров уровня подземных вод, выполняемых непосредственно перед подработкой.

Если h > h_m + A (А - амплитуда сезонных колебаний уровня грунтовых вод), то подрабатываемая территория может затапливаться только атмосферными осадками и поверхностными водами. В этих случаях для охраны поверхности от затопления достаточно обеспечить отведение из мульды сдвижения скапливающихся паводковых и атмосферных вод по специально проложенным канавам в существующую гидрографическую сеть.

Если h_m + A > h > h_m, то подрабатываемая территория может не только затапливаться атмосферными осадками и поверхностными водами, но и заболачиваться грунтовыми водами. Меры охраны при этом должны предусматривать как водоотводящие канавы для спуска паводковых и атмосферных вод, так и дренажные канавы для снижения уровня грунтовых вод по всему участку.

Если h ≤ h_m, то подрабатываемая территория может затапливаться как поверхностными, так и грунтовыми водами. Меры охраны от затопления те же, что и в предыдущем случае.

Более точный прогноз возможности затопления (подтопления, заболачивания) территорий выполняется в соответствии с "Рекомендациями по методике прогноза условий подтопления территорий при отработке угольных месторождений" (СПб.: ВНИМИ, 1993. - 103 с.).

Расположение водоотводящих и дренажных канав, их глубина и сечение планируются на основании расчета ожидаемых изменений рельефа и уровня грунтовых вод и уточняются в натурных условиях в процессе подработки. Для планирования используются вертикальные разрезы поверхности (профили) по наиболее характерным сечениям рельефа. На участках со сложным рельефом строится план подработанной поверхности в горизонталях путем вычитания из отметок топографических поверхностей до подработки величин ожидаемых оседаний.

Помимо мелиорации поверхности с помощью рассмотренных водоотводящих и дренажных канав, в качестве мер охраны от затопления, подтопления и заболачивания могут использоваться: спуск воды в горные выработки, устройство дамб обвалования, системы водопонизительных скважин, пробуренных с поверхности.

Проектирование перечисленных мер охраны следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП по проектированию инженерной защиты территорий от затопления и подтопления (2.06.15-85), СНиП по проектированию плотин из грунтовых материалов (2.06.05-84) и с учетом упомянутых выше Рекомендаций.

5.6. Условия образования провалов на поверхности и углы разрывов определяются согласно разделам 2 и 7, а прогноз ожидаемых величин сдвижений и деформаций (оседаний, наклонов) - согласно Прил. 1.

5.7. Планирование очистной выемки угля под склонами заключается в наиболее целесообразном направлении движения забоя и расположения границ очистной выработки относительно элементов склона. Конкретные рекомендации по рациональному расположению горных выработок и направлению подвигания очистных забоев под склонами и оврагами приведены в Прил. 2.

5.8. При выемке угля под горящими породными отвалами, возгорание которых не исключено в будущем, горные выработки подлежат охране от вредных газов, а при выемке угля под землями особого режима пользования (кладбища, скотомогильники, полигоны (свалки) твердых бытовых отходов с токсичными компонентами, токсичных промотходов) - от проникновения зараженных поверхностных вод.

5.9. Безопасная глубина разработки одного пласта под перечисленными в п. 5.8 объектами определяется так же, как и для водных объектов согласно п. 6.8. В случае отсутствия в толще надежных водоупоров мощностью больше двух вынимаемых мощностей пласта в основании территорий с токсичными веществами, безопасная глубина определяется по заключению специализированной организации.

Повторная подработка этих объектов выработками в нижележащих (вышележащих) пластах допускается после периода опасных деформаций от очистных выработок в ранее разработанных пластах, как и под водными объектами в соответствии с п. 6.11, разд. 6 и п. 5.9. Продолжительность периода опасных деформаций определяется в соответствии с п. 2.15.

5.10. Выше горизонта безопасной глубины под перечисленными в п. 5.8 объектами оставляются предохранительные целики. Способы построения целиков изложены в разд. 8.

5.11. Под выгоревшими породными отвалами, под отвалами, возгорание которых невозможно в результате принятых профилактических мер, а также под полигонами (свалками) твердых бытовых отходов без токсичных элементов ведение очистных работ допускается без ограничений.

5.12. Территории земель особого режима пользования подлежат охране от затопления поверхностными и грунтовыми водами вследствие образования мульд сдвижения при подработке. Определение границ участков возможного затопления производится в соответствии с рекомендациями настоящего раздела и разд. 6.

6. УСЛОВИЯ ВЫЕМКИ УГЛЯ ПОД ВОДНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

6.1. В данном разделе регламентируются условия выемки угля сплошными системами, длинными столбами с обрушением кровли или с закладкой выработанного пространства под водными объектами (водотоками, водоемами, водоносными горизонтами и обводненными зонами тектонических нарушений), представляющими опасность прорыва воды и затопления горных выработок, а также под водными объектами, имеющими народнохозяйственное значение.

Во всех случаях не допускается ведение горных работ под водными объектами, если они попадают в зону провалов и больших трещин от влияния горных выработок, определяемую по разд. 2.

6.2. Выемка угля под водными объектами может приводить к последствиям:

- прорыву воды в горные выработки из водотоков, водоносных горизонтов, обводненных зон, в результате образования провалов и зон водопроводящих трещин над очистными и подготовительными выработками;

- прорыву водонасыщенных рыхлых пород в горные выработки в тех случаях, когда напор воды над или под глинистым водоупором вызывает разрушение водоупора при его подработке;

- затоплению земной поверхности грунтовыми водами или водами поверхностных водоемов (водотоков) под влиянием оседаний, вызванных горными разработками.

6.3. По условиям безопасного ведения горных работ водные объекты разделяются на три основные группы.

К I и II группам относятся водные объекты, расположенные в (на) массивах горных пород, в которых отсутствуют геологические нарушения (сместители или осевые поверхности синклинальных складок), пересекающие водный объект или проходящие от контура объекта на расстоянии большем, чем безопасная глубина разработки (п. 6.6).

К I группе относятся водные объекты (водоемы, водотоки и обводненные породы), подстилаемые глинами (суглинками), а мощность глин (суглинков) Г_к не менее глубины водотока, водоема или напора воды над почвой водоносного горизонта и удовлетворяет следующим условиям:

Г_к > 2m₁ - при разработке одиночных пластов,                     (6.1)

Г_к > , но не менее 2m - при разработке свит пластов, (6.2)

где m₁, m₂, m₃ - вынимаемые мощности первого, второго и третьего наиболее влияющих пластов (пластов, у которых отношения вынимаемых мощностей к средней глубине разработки имеют максимальные значения).

Ведение горных работ под водными объектами I группы вне зон опасного влияния водного объекта не может привести к прорывам водоупоров с выносом прорывоопасных пород (рис. 6.1, а).

 

 

Рис. 6.1. Построение границ опасного влияния водного объекта в угольном пласте:

а, б, в, г - разрезы вкрест и по простиранию пласта; 1-2 и 3-4 - соответственно границы водного объекта с учетом максимального разлива воды на разрезах вкрест и по простиранию; ВБ - зона опасного влияния водного объекта в пласте на разрезе вкрест простирания, ББ¢ и ВВ¢ - то же, по простиранию; Г_к и Г_п - соответственно мощность глины в покрывающих и подстилающих породах; I-I - тектоническое нарушение

 

Ко II группе относятся водные объекты, не удовлетворяющие изложенным выше условиям.

К III группе относятся водные объекты, которые пересекаются на подрабатываемых участках геологическими нарушениями, или нарушения проходят от водного объекта на расстояниях, меньших безопасной глубины разработки (рис. 6.1, в, г).

Ведение горных работ под водными объектами III группы допускается при технико-экономическом обосновании по заключению специализированной организации.

Определение условий безопасного ведения горных работ под водным объектом выполняется следующим образом:

- для водных объектов I группы в соответствии с рекомендациями настоящего раздела определяется зона опасного влияния водного объекта с точки зрения прорыва воды по системам водопроводящих трещин; оценивается возможность ведения горных работ вне зоны опасного влияния, намечается комплекс мер по обеспечению безопасного ведения горных работ, оценивается возможность затопления отдельных участков поверхности вследствие ее оседания над горными выработками;

- для водных объектов II группы оценивается возможность прорыва глинистых водоупоров с выносом прорывоопасных пород и намечаются мероприятия по предотвращению этих явлений; определяется зона опасного влияния водного объекта с точки зрения прорывов воды по системам водопроводящих трещин, как и для водных объектов I группы, оценивается возможность ведения горных работ вне зоны опасного влияния, определяется увеличение водопритоков в шахту, намечается комплекс мер по обеспечению безопасного ведения горных работ; оценивается возможность затопления отдельных участков поверхности.

6.4. Под зоной опасного влияния водного объекта в угольном пласте понимается участок угольного пласта, в пределах которого выемка угля может повлечь за собой недопустимое увеличение притока воды в горные выработки, а в отдельных случаях - прорывы воды и затопление выработок.

Подработка водного объекта I группы за пределами зоны опасного влияния не приводит к существенному увеличению водопритоков в горные выработки при мощности глин Г_к > 2m₁, при разработке одиночных пластов и мощности глин Г_к > , но не менее 2m₁ - при разработке свит пластов (m₁, m₂, и m₃ - мощность каждого до 3,5 м).

Подработка водного объекта II группы за пределами зоны опасного влияния является безопасной с точки зрения предотвращения прорывов воды, однако не исключает увеличение водопритока. Прогноз водопритоков может быть выполнен по методике, изложенной в Прил. 4.

6.5. За границы наземных водных объектов, не имеющих в основании обводненных отложений, в плане принимается граница максимального разлива воды, по данным гидрологической службы с обеспеченностью 3% (т.е. имевшая место не более трех раз за 100 лет). Нижней границей водотока (водоема) является его дно (ложе).

При наличии под водотоком (водоемом) высокопроницаемых обводненных отложений (песков, галечников, горельников, сильно трещиноватых пород) за границы водного объекта в плане и на вертикальных разрезах принимаются соответствующие границы указанных отложений. Границы водных объектов, представленных водоносными горизонтами и обводненными зонами, соответствуют границам этих зон и горизонтов.

При определении границ водного объекта необходимо учитывать возможность их изменения вследствие оседания горных пород и земной поверхности под влиянием очистных работ за пределами зоны опасного влияния водного объекта. Расчет оседаний поверхности выполняется в соответствии с Прил. 1.

6.6. Границы зоны опасного влияния водного объекта в угольном пласте выше безопасной глубины разработки определяются на разрезах по простиранию углами разрыва d^II, а на разрезах вкрест простирания - углами разрывов β^II и g^II при отсутствии сдвижения пород лежачего бока или углами разрывов β^II и  при сдвижении пород лежачего бока (см. рис. 6.1).

Построение по углам разрывов границ зон опасного влияния водных объектов выполняется аналогично построению предохранительных целиков.

Значения углов разрыва определяются согласно разд. 7.

Безопасной глубиной разработки под водным объектом называется минимальная глубина, при которой зона водопроводящих трещин, образующаяся над выработанным пространством, не достигает нижней границы водного объекта. Ведение горных работ ниже горизонта безопасной глубины не вызывает прорывов воды в горные выработки из подрабатываемых водных объектов.

Если безопасная глубина разработки располагается выше точки пересечения пласта с плоскостью, проведенной под углом g^II, то за нижнюю границу зоны опасного влияния принимается безопасная глубина разработки. Возможность выемки угля ниже горизонта безопасной глубины под водными объектами с лимитированным объемом воды, имеющими народнохозяйственное значение, должна определяться с учетом возможных потерь воды из объекта. Прогноз потерь воды из объекта выполняется по рекомендациям Прил. 4, а в случаях, не предусмотренных этим приложением, - специализированной организацией.

6.7. Безопасная глубина разработки под всеми водными объектами, кроме обводненных пород, залегающих согласно с разрабатываемыми пластами, отсчитывается от нижней границы водного объекта по вертикали. Безопасная глубина разработки под обводненными породами, залегающими согласно с разрабатываемыми пластами, отсчитывается от почвы соответственных водоносных горизонтов по нормали к напластованию.

6.8. Безопасная глубина разработки одиночного пласта под водным объектом при отсутствии в подработанном массиве тектонических нарушений и осевых поверхностей синклинальных складок, определяется следующим образом:

а) для водных объектов I группы при мощности глин (суглинков) 15m > Г_к > 2m и мощности пластов m ≤ 2 м

,                                                                   (6.3)

где m - вынимаемая мощность пласта, при работе с закладкой - эффективная мощность пласта;

 - показатель деформаций горных пород в основании водного объекта I группы при безопасной глубине разработки одиночного пласта;

= 1,45×10^-3 (Г_к/1 м) + 13×10^-3,                                                (6.4)

где Г_к - мощность глин (суглинков), м; при Г_к > 15 м безопасная глубина определяется как при Г_к = 15 м, однако она может быть уменьшена по заключению специализированной организации или на основании натурного определения высоты зоны водопроводящих трещин.

При вынимаемой мощности пластов m > 2 м и мощности глин (суглинков) Г_к > 10 м, но не менее 2m безопасная глубина горных работ под водным объектом первой группы принимается

H_б = 20m.                                                             (6.5)

При вынимаемой мощности пластов m > 2 м и мощности глин (суглинков) Г_к < 10 м, а также в тех случаях, когда месторождение сложено пластичными глинистыми породами, склонными к набуханию, безопасная глубина разработки пластов под водным объектом определяется на основании натурных определений высоты зоны водопроводящих трещин или по заключению специализированной организации;

б) для водных объектов II группы при мощности глин (суглинков) Г_к < 2m и при m < 2 м безопасная глубина принимается

,                                                               (6.6)

где  - показатель деформаций горных пород в основании водного объекта II группы при безопасной глубине разработки одиночного пласта;

 = 6,4×10^-3K_г + 11,1×10^-3,                                               (6.7)

где K_г = М_а/М - отношение суммарной мощности залегающих под водным объектом аргиллитов, алевролитов, глинистых сланцев М_а к мощности М подрабатываемой толщи пород, расположенной на участке от нижнего контура водного объекта до верхней границы зоны обрушения и больших трещин в кровле разрабатываемого пласта; высота зоны обрушения и больших трещин принимается h₀ = 10m;

в) для водных объектов II группы при Г_к < 2m и 2 м < m ≤ 4 м безопасная глубина принимается

H_б = 50m при  ≤ 0,4;

(6.8)

H_б = 40m при  > 0,4.

При m > 4 м определение безопасной глубины может быть выполнено специализированными организациями или получено по данным натурных наблюдений за высотой зоны водопроводящих трещин.

6.9. В условиях водных объектов II группы проведение вскрывающих и подготовительных выработок под глинистыми водоупорами допускается при ширине выработки до 5-7 м, если выполняется условие (рис. 6.2):

h_д ≤ 1,4(Г_к + П_к),                                                       (6.9)

где h_д - максимальные допустимые смещения пород кровли выработки;

 - показатель деформаций, определяемый по формуле (6.4) с учетом мощности глин (суглинков) между кровлей выработки и почвой обводненных пород;

П_к - мощность пород между кровлей выработки и почвой глин (суглинков).

 

Рис. 6.2. Схемы для оценки возможности проходки подготовительных выработок в зонах влияния прорывоопасных пород:

а - при залегании прорывоопасных пород в кровле выработки; б - то же, в почве;

1 - прорывоопасные породы; 2 - глины (суглинки); 3 - породы между выработкой и глинами (суглинками)

 

В других случаях проходка выработок должна выполняться по специальному проекту.

Прохождение подготовительных выработок, в почве которых глинистые породы (водоупор) залегают на прорывоопасных водонасыщенных породах допускается, если выполняется одно из условий (см. рис. 6.2):

h_д ≤ 1,4(Г_п + П_п);                                                     (6.10)

,                                                      (6.11)

где Н_н - напор воды в почве глин или суглинков (напор воды в прорывоопасном слое пород почвы);

Г_п - мощность глин (суглинков) в почве;

П_п - мощность пород между почвой выработок и кровлей глин (см. рис. 6.2);

g_гл и g_п - соответственно объемные веса глин (суглинков) и пород мощностью П_п;

g₀ - объемный вес воды.

Реализация условий (6.10) и (6.11) может быть достигнута путем снижения напоров воды в прорывоопасных породах до определенных оптимальных величин и соответственного выбора жесткости и несущей способности крепи выработок, причем несущая способность крепи подготовительных и вскрывающих выработок, попадающих в зону опорного давления в тех случаях, когда не предусмотрено снижение напоров воды в прорывоопасных породах, должна выбираться с учетом возможного напора воды.

6.10. Повторная подработка водных объектов нижележащими (вышележащими) пластами свиты допускается после периода опасных деформаций от очистных работ по ранее разрабатываемым пластам. Продолжительность периода опасных деформаций определяется в соответствии с разд. 2.

6.11. При разработке свиты пластов под водным объектом свита пластов разделяется на группы совместно разрабатываемых пластов (под совместно разрабатываемыми понимаются пласты, выработки в которых вызывают сложение однозначных деформаций в зоне влияния).

Если в группе планируется совместная разработка более трех пластов, то безопасная глубина рассчитывается от трех наиболее влияющих пластов, разработка последующих пластов данной группы может вестись по специальному проекту, а в необходимых случаях - по заключению специализированной организации.

При совместной разработке свит пластов в нисходящем* порядке безопасная глубина  определяется из условия (рис. 6.3, а):

_____________

* Безопасная глубина свиты пластов при восходящем и комбинированном порядке разработки определяется по специальному проекту.

 

,                               (6.12)

где m₁, m₂, m₃ - вынимаемые мощности соответственно первого, второго и третьего наиболее влияющих пластов (пластов с максимальным отношением вынимаемой мощности к средней глубине залегания под водным объектом);

h_1-2, h_1-3, - мощности междупластья (расстояние по нормали к напластованию) соответственно между почвой первого (верхнего) и кровлей второго и третьего разрабатываемых пластов;

 - безопасная глубина разработки одиночного верхнего пласта, определяется по формулам (6.3), (6.5), (6.6), (6.8) для соответственных условий;

 - безопасная глубина при совместной разработке трех наиболее влияющих пластов.

 

 

Рис. 6.3. Схемы определения безопасной глубины разработки свиты пластов:

а - при совместной разработке свиты пластов; б - при последовательной

 

Решение уравнения (6.12) для определения безопасной глубины разработки трех пластов может выполняться известными методами (методом итераций, графическим и другими).

Безопасная глубина при совместной разработке двух пластов  определяется из выражений:

;                                         (6.13)

.                  (6.14)

Если в зоне опасного влияния водного объекта свита пластов разрабатывается последовательно без оставления целиков в выработанном пространстве, очистные выработки проходятся с интервалом времени большим, чем период общей продолжительности процесса сдвижения таким образом, что зона сдвижения от каждого последовательно разрабатываемого нижележащего пласта попадает в пределах контура целика под водный объект в область полных сдвижений от вышележащих разработанных пластов (рис. 6.3, б), то в этом случае безопасная глубина разработки при последовательной разработке двух пластов определяется в такой последовательности:

а) по формулам (6.3), (6.5), (6.6), (6.8) определяется безопасная глубина разработки отдельно каждого пласта;

б) определяется безопасная глубина разработки двух пластов

,                       (6.15)

где k₁ - коэффициент в выражении (6.15), характеризующий остаточные деформации массива в плоском дне мульды от влияния разработок верхнего пласта, определяемый по табл. 6.1.

 

Таблица 6.1

 

Значения коэффициентов k₁; k₂

 

 

Если безопасная глубина, вычисленная из выражения (6.15), получается меньше, чем безопасная глубина разработки отдельно каждого пласта, то используется максимальное значение безопасной глубины разработки отдельных пластов.

При последовательной раздельной разработке трех пластов, когда выполняется указанное условие, безопасная глубина разработки определяется в такой последовательности:

а) по формулам (6.3), (6.5), (6.6), (6.8) определяется безопасная глубина разработки отдельно каждого пласта;

б) по формуле (6.15) определяется безопасная глубина разработки двух верхних пластов;

в) безопасная глубина разработки трех пластов определяется по формуле:

,                                 (6.16)

где k₂ - коэффициент, характеризующий влияние остаточных деформаций от второго разрабатываемого пласта, определяется по табл. 6.1.

В качестве безопасной глубины разработки принимается наибольшее значение безопасной глубины из полученных указанным образом безопасных глубин.

Определение безопасной глубины разработки из выражения (6.16) может выполняться методом итераций, графическим или каким-либо другим методом.

6.12. Подработке водного объекта свитой пластов, как правило, должно предшествовать уточнение безопасной глубины разработки свиты пластов путем натурного определения высоты зоны водопроводящих трещин в соответствии с "Методическими указаниями по натурному определению высоты зоны водопроводящих трещин в конкретных горно-геологических условиях" (Л.: ВНИМИ, 1973).

6.13. На участках земной поверхности, под которыми угольные пласты отработаны на глубине менее безопасной для разработки под водным объектом, должны осуществляться мероприятия по предотвращению образования водотоков и водоемов за счет атмосферных осадков, либо другие мероприятия, предусмотренные Правилами технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт (засыпка образовавшихся трещин и провалов породой, перепуск воды по желобам и т.п.).

Определение зоны опасного влияния водного объекта при проектировании горных работ по нижележащим пластам на этих участках должно вестись по проекту на основании заключения специализированных организаций.

6.14. При подработке поверхностных водотоков, водоемов и обводненных аллювиальных отложений может происходить затопление земной поверхности, обусловленное ее оседанием. Основными факторами, способствующими затоплению поверхности, являются:

1. Расстояние от уровня грунтовых вод до земной поверхности или до основания фундаментов подрабатываемых объектов меньше величины оседания поверхности.

2. Ведение горных работ на глубинах, равных безопасной глубине или превышающих безопасную глубину разработки.

3. Наличие в основании водного объекта пластичных водоупорных глин (суглинков).

4. Образование на земной поверхности замкнутых мульд сдвижения, препятствующих стоку поверхностных (грунтовых) вод.

Границы возможного затопления поверхности определяются на основе сравнения оседаний поверхности, построенных в виде изолиний по методике, изложенной в Прил. 1, и расстояний до уровня грунтовых вод. Условия возможного затопления рассматриваются в разд. 5.

При наличии на подрабатываемой затапливаемой территории устьев шурфов и скважин следует принимать меры, исключающие попадание воды через них в действующие горные выработки, а также меры по защите расположенных на затапливаемой территории зданий, сооружений, сельскохозяйственных угодий.

Затопленные мульды сдвижения, образовавшиеся на поверхности, следует рассматривать как водные объекты соответствующей группы при определении безопасной глубины разработки нижележащих пластов.

Для предотвращения затопления поверхности на основе технико-экономического анализа может быть предусмотрено возведение водооградительных дамб или строительство системы осушения с помощью специальных скважин, шурфов, дренажных канав.

Проектирование горных работ должно вестись таким образом, чтобы избегать образования замкнутых мульд сдвижения и обеспечить сток поверхностных и грунтовых вод.

6.15. Оценка возможности выемки угля под водными объектами с лимитированным объемом запасов воды, а также при необходимости сохранения отметок или уклона русла водного объекта решается на основании расчетов сдвижений и деформаций земной поверхности (Прил. 1) и прогноза потерь воды из водного объекта с привлечением специализированных организаций.

В случае невозможности обеспечения нормальных условий эксплуатации водного объекта с помощью рационального порядка ведения горных работ и конструктивными мерами, под ним оставляется предохранительный целик в соответствии с требованиями разд. 8. Если приток воды в горные выработки по расчету в соответствии с Прил. 4 будет превышать допустимые потери воды из указанного объекта, то целик под водный объект строится по углам сдвижения.

6.16. Строительство на подработанных территориях искусственных водоемов (водных объектов) производится согласно "Инструкции по проектированию, строительству и эксплуатации гидротехнических сооружений на подрабатываемых горными работами территориях (СН 522-79)".

6.17. Перед подработкой водных объектов должны выполняться следующие мероприятия:

а) ревизия водоотливных установок и путей движения воды к водосборнику и обеспечение их соответствия ожидаемому притоку воды в горные выработки;

б) систематические наблюдения за водопроявлениями в выработках в соответствии с "Методическими указаниями по гидрогеологическому обслуживанию угледобывающих предприятий" (Л.: ВНИМИ, 1975), включая не реже одного раза в неделю (после каждой посадки основной кровли) осмотры забоя очистной выработки (геологом, гидрогеологом); в периоды между наблюдениями геолога (гидрогеолога) сведения о наблюдаемых изменениях водопроявлений в очистных и подготовительных выработках должны сообщаться геологической службе шахты сменными мастерами, по изменениям мест и характера водопроявления в очистную или подготовительную выработки, а также по механическому и петрографическому составу взвеси, сопоставлению химического состава и температуры воды в местах водопроявлений с водой потенциальных источников геологической службой оцениваются возможные пути поступления воды; в соответствии с результатами наблюдений принимаются оперативные меры по установке дополнительных средств водоотлива, отводу воды, изменению технологии горных работ или их временной остановке и др.;

в) меры по обеспечению надежных средств связи и сигнализации, улучшенному освещению горных выработок, своевременной расчистке водоотборных канав, инструктажу лиц, работающих в зоне опасного влияния водного объекта, обязанных применять меры в случае увеличения притока воды в выработки;

г) составляется акт о готовности горного предприятия к подработке водного объекта, а необходимые мероприятия включаются в план ликвидации аварий на шахте.

6.18. Условия выемки угля у затопленных выработок определяются в соответствии с "Инструкцией по безопасному ведению горных работ у затопленных выработок" (1995 г).

Положение границ барьерных целиков в свите пластов должно быть откорректировано по углам разрывов таким образом, чтобы выработки у барьерных целиков в нижележащих пластах не подрабатывали барьерные целики в вышележащих пластах.

7. ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА СДВИЖЕНИЯ

7.1. Восточный Донбасс (шахты по "Ростовуголь" и "Гуковуголь")

7.1.1. В толще каменноугольных пород значения углов сдвижения для определения зон опасного влияния и построения предохранительных целиков при отработке одиночных пластов принимаются равными:

1. В неподработанной толще каменноугольных пород при всех марках угля, кроме марок ПА и А, при углах падения пластов a ≤ 45 - по табл. 7.1, а при марках углей ПА и А, при a ≤ 45°, d = g = 85°, β =85° - 0,8a.

 

Таблица 7.1

 

Углы сдвижения, (...°)

 

a	d	β	g
0-45	82	82° - 0,5a	82

 

В меловых отложениях d_м = 70°.

2. При углах пластов a > 45° значения углов сдвижения определяются с привлечением специализированных организаций.

7.1.2. При разработке свит пластов, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием 2.1, разд. 2, углы сдвижения от выработок второго и последующего пластов каждой группы определяются по формулам:

d_с = d ± Dd_с;

β_с = β ± Dβ_с;                                                                 (7.1)

g_с = g ± Dg_с,

где d, β, g - углы сдвижения, определяемые в соответствии с п. 7.1.1, величины Dd_с; Dβ_с; Dg_с находятся по табл. 7.2 в зависимости от отношений  или

, Dl - расстояние в плоскости напластования между проекциями границ выработок при залегании пластов под углами a ≤ 25°, когда горные работы не ведутся по горизонтам (см. рис. 2.2, б); Dh - расстояние по горизонтали между разрабатываемыми пластами под углами a ≤ 25°, когда горные работы ведутся по горизонтам (см. рис. 2.2, в, г); H_в,н - соответственно глубины верхней и нижней границ выработок (см. рис. 2.2).

 

Примечания:

1. Значения Dl и Dh определяют из п. 2.3 соответственно для нижней или верхней границ выработки.

2. Под вторым и последующим пластами данной группы следует понимать пласт, разрабатываемый вторым, третьим, n-м после разработки первого пласта.

 

Знаки у величин Dd_с; Dβ_с и Dg_с принимаются в соответствии со схемами ведения горных работ (см. рис. 2.2); знаки "+" принимаются в тех случаях, когда зона опасного влияния, построенная по углам β, g, d от второго и последующих пластов рассматриваемой группы, распространяется на поверхности за границы зоны опасного влияния от первого пласта, в остальных случаях указанные поправки принимаются со знаком "-".

 

Таблица 7.2

Значения величин Dd_с; Dβ_с; Dg_с (...°)

 

×
0	0,1	0,2	0,25	0,3	0,4	≥ 0,5
0	3	5	7	5	2	0

 

Примечание. При разработке свит пластов, когда толща пород была ранее подработана полностью, углы сдвижения для определения зон опасного влияния уменьшаются на 5°.

 

7.1.3. При построении предохранительных целиков в свитах пластов (два и более) применяются методы, изложенные в разд. 8 "Правила построения предохранительных целиков", при этом значения углов сдвижения от влияния выработок в группах пластов определяются по формулам:

d_ц = d ± Dd_ц;

β_ц = β ± Dβ_ц;                                                                 (7.2)

g_ц = g ± Dg_ц,

где значения поправок к углам сдвижения определяются по табл. 7.3.

Разделение пластов на группы выполняется в соответствии с п. 2.3.

 

Таблица 7.3

 

Значения величин Dd_ц; Dβ_ц; Dg_ц (...°)

 

Пласт
Второй	Третий	Последующие в группе
3	5	7

 

Примечание. Знаки поправок Dd_ц; Dβ_ц; Dg_ц принимаются в зависимости от способов построения целиков (см. разд. 8).

 

7.1.4. Углы сдвижения в наносах, при их мощности более 5 м принимаются равными j = 60°. При мощности наносов 5 м и менее углы сдвижения принимаются равными значениям соответствующих углов в коренных породах.

Углы разрывов принимаются на 10° больше соответствующих углов сдвижения в коренных породах, но не более 90°.

7.1.5. Если в подрабатываемом массиве находится разрывное (дизъюнктивное) тектоническое нарушение, то зона опасного влияния определяется в зависимости от возможности сдвига пород по плоскостям сместителей (или по зонам нарушенных пород) в соответствии с рекомендациями п. 2.8:

1. В тех случаях, когда создаются условия сдвига пород по плоскости сместителя нарушения (условия сдвига пород определяются по Прил. 1), граница зоны опасного влияния при подработке сместителя нарушения со стороны восстания определяется по углу g±Dg, а при подработке сместителя нарушения со стороны падения - по углу β±Dβ. Величины Dg и Dβ определяются в зависимости от взаимного положения границ очистной выработки и выхода сместителей нарушения, а также других факторов по заключению специализированной организации.

2. При подходе к сместителю нарушения выработок в свите пластов и при отсутствии сдвигов пород по плоскости сместителя границы зоны опасного влияния определяются по углам сдвижения в соответствии с п. 7.1.1.

7.1.6. Положения границ зон опасного влияния могут быть уточнены и откорректированы по результатам натурных маркшейдерских наблюдений, проведенных при подработках выхода сместителя рассматриваемого нарушения на соседних (не застроенных) участках.

При углах падения сместителя нарушения D в диапазоне от 40 до 50°, а также если в подрабатываемом массиве расположено несколько нарушений или апофиз одного нарушения, зоны опасного влияния горных работ определяются с привлечением специализированных организаций.

7.1.7. При разработке пластов, залегающих в синклинальных складках, когда в зону опасного влияния не попадает осевая поверхность складки, то зона опасного влияния определяется по рекомендациям п. 2.5, а значения углов сдвижения принимаются в соответствии с п. 7.1.1. В том случае, когда в зону опасного влияния попадает осевая поверхность складки, границы зоны опасного влияния определяются по рекомендациям п. 2.6 и разд. 8. При этом значения углов сдвижения находят на основании данных наблюдений, либо определяют в соответствии с п. 7.1.1.

Если расстояние от места выхода осевой поверхности складки до границы зоны опасного влияния, построенной по углам сдвижения, получилось менее 120 м, то оно принимается равным 120 м, но не более 0,3H_ср (H_ср - средняя глубина разработки).

7.1.8. Продолжительность процесса сдвижения и период опасных деформаций устанавливаются в соответствии с пп. 2.15-2.17.

7.1.9. При нарушенном и складчатом залегании пород в горно-геологических условиях, находящихся вне диапазона условий, рассматриваемых в Правилах, границы зоны опасного влияния на поверхности и продолжительность процесса сдвижения должны определяться с привлечением специализированных организаций.

7.1.10. В условиях, когда возможно зависание пород подрабатываемой толщи, продолжительность процесса сдвижения и максимальные скорости оседаний земной поверхности должны определяться с привлечением специализированных организаций.

7.1.11. При расчетах ожидаемых величин сдвижений и деформаций земной поверхности для определения границ мульды сдвижения значения граничных углов принимаются равными:

1. В неподработанной толще пород и в случаях, когда границы выработок не располагаются в зонах, определяемых условиями 2.1 разд. 2, при всех марках угля, кроме марок ПА и А, при углах падения пластов a ≤ 45° - по табл. 7.4, а при марках углей ПА и А при a ≤ 45°:

d₀ = 75°; β₀ = 75° - 0,8a; g₀ = 75° + 0,2a < 80°.

 

Таблица 7.4

 

Граничные углы, (...°)

 

a	d0	β0	g0
0-45	72	72° - 0,6a	72

 

В меловых отложениях d_ом = 65°.

2. При углах падения пластов a > 45° значения граничных углов определяются с привлечением специализированных организаций.

3. Граничные углы при разработках свит пластов, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условиями 2.1 разд. 2 от выработок второго и последующих пластов, определяются по формулам:

d_0с = d₀ ± Dd_с;

β_0с = β₀ ± Dβ_с;                                                               (7.3)

g_0с = g₀ ± Dg_с,

где d₀, β₀, g₀ - граничные углы, определяемые по рекомендациям настоящего пункта (1-3); Dd_с; Dβ_с; Dg_с - определяются из табл. 7.2.

Со знаком "+" поправки Dd_с; Dβ_с; Dg_с в выражении (7.3) принимаются в тех случаях, когда зона влияния, построенная по углам d₀; β₀; g₀ от второго и последующих пластов рассматриваемой группы, распространяется на поверхности за границы зоны влияния от первого пласта, в остальных случаях указанные поправки принимаются со знаком "-".

При разработке свит пластов, когда ранее разрабатываемые пласты полностью отработаны, граничные углы уменьшаются на 5°.

Граничные углы при построении целиков для охраны глубоких шахтных стволов при разработке свит пластов принимаются равными соответствующим граничным углам при разработке одиночных пластов.

7.1.12. Граничные углы в наносах, при их мощности более 5 м принимаются равными j₀ = 55°. При мощности наносов 5 м и менее граничные углы j₀ принимаются равными значениям соответствующих углов в коренных породах.

7.1.13. Углы максимального оседания q и полных сдвижений y₁, y₂, y₃ определяются по табл. 7.5.

 

Таблица 7.5

 

Углы максимального оседания и полных сдвижений, (...°)

 

q	y1	y2	y3	Условия применения
90 - 0,8a	55	55 + 0,3a	55	Толща пород ранее не подработана или подработана полностью
90 - 0,5a	55 - 0,3a	55 + 0,45a	55	Верхняя половина лавы и проведенная от верхней границы линия под углом g0 находятся в подработанной толще, а также при наличии работ прежних лет на вышележащих горизонтах в данном пласте
90 - a	55 + 0,25a	55 + 0,25a	55	Вся лава и линия, проведенная от нижней границы под углом β0, находятся в подработанной ранее толще, а также при наличии работ прежних лет на нижележащих горизонтах и отсутствии работ на вышележащих

 

7.1.14. Коэффициенты N₁ и N₂ определяются в зависимости от отношения расчетной длины лавы D_р к средней глубине разработки H по табл. 7.6.

Отношение расчетной длины лавы к средней глубине разработки определяется из выражения:

,

где D - фактическая длина лавы,

 и  - поправки к относительной длине лавы со стороны падения и восстания (или простирания) пластов.

 

Таблица 7.6

 

Коэффициенты N₁ и N₂

 

Dр/Н
≤ 0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
0,22	0,30	0,43	0,52	0,60	0,67	0,74	0,80	0,85	0,90	0,94	0,98	1,0

 

Примечание. При промежуточных значениях D_р/H, N₁ и N₂ определяются интерполяцией.

 

Значения поправок определяются по формулам:

 = f_lвf_н;  = f_lпf_н,

где f_lв и f_lп - определяются по табл. 7.7 в зависимости от отношения размеров целика со стороны восстания (падения) или простирания к средней глубине разработки;

f_н - определяется по табл. 7.8 в зависимости от средней глубины разработки.

 

Примечание. При повторных подработках толщи в районах залегания углей марок ПА-А для определения D_р/Н отрицательные значения поправок DD/H следует принимать уменьшенными по абсолютной величине в два раза по сравнению с вычисленными.

 

Таблица 7.7

 

Значения коэффициентов f_lв; f_lп

 

l/H	Марки угля
	ПА-А	Д-Г при h/H < 0,3; Ж, К, ОС, Т	Д-Г при h/H ≥ 0,3
0	0,14	0,07	0,05
0,1	0,08	0,05	0,04
0,2	0,02	0,04	0,03
0,3	-0,04	0,02	0,02
0,4	-0,10	0	0
0,5	-0,16	-0,05	-0,03
0,6	-0,22	-0,09	-0,05
0,7	-0,22	-0,12	-0,07
0,8 и более	-0,22	-0,15	-0,09

 

Таблица 7.8

 

Значения коэффициентов f_н

 

H, м	Марки угля
	ПА-А	Д-Г при h/H < 0,3; Ж, К, ОС, Т	Д-Г при h/H ≥ 0,3
100 и менее	1	1	1
200	0,7	1	1
400	0,5	0,85	0,8
600	0,4	0,75	0,6
800	0,35	0,6	0,35
1000 и более	0,3	0,45	0

 

7.1.15. Относительные величины максимального оседания q₀ и максимального горизонтального сдвижения а₀ определяются по табл. 7.9.

При повторных подработках q_0п определяются для всех районов в зависимости от угла падения пластов:

а) при a от 0 до 25°

q_0п = q₀,

где q₀ - определяется по табл. 7.9;

H₁ - расстояние от земной поверхности до ранее отработанного (нижнего) пласта, измеренное по вертикали, проведенной через середину выработки в разрабатываемом пласте;

H_ср - расстояние по вертикали от середины выработки в разрабатываемом пласте до земной поверхности;

 

Таблица 7.9

 

Значения q₀ и a₀

 

q0	a0	Условия применения
0,75	0,3	В районах залегания углей марок ПА-А
0,80	0,3	В районах залегания углей марок Д-Г (при мощности наносов менее 30% от глубины разработок) и марок Ж, К, ОС, Т
0,85	0,4	В районах залегания углей марок Д-Г при мощности наносов 30% от глубины разработок и более

 

б) при a от 26 до 70° - q_0п = 0,95.

7.1.16. Значения коэффициентов безопасности k_б в формуле (3.7), разд. 3 для определения безопасной глубины подработки наклонных шахтных стволов приведены в табл. 7.10.

 

Таблица 7.10

 

Коэффициент k_б

 

Материал крепи
Бетон	Дерево, металл
200	150

 

7.1.17. Глубина, до которой построение предохранительных целиков для вертикальных шахтных стволов по первому варианту построения (п. 8.4) производится по углам сдвижения, а по второму варианту - по граничным углам, H₀ = 400 м.

Глубины, начиная с которых построение предохранительных целиков для вертикальных шахтных стволов по первому варианту построения производится по граничным углам, а по второму - по углам сдвижения, принимаются: при a ≤ 45° H₁ = 600 м, а при a > 45° H₂ = 700 м.

 

7.2. Кузнецкий бассейн

7.2.1. Предельный угол падения пластов, при котором возникают опасные сдвижения пород лежачего бока, a_п = 55°.

7.2.2. В неподработанной толще каменноугольных пород значения углов сдвижения для определения зон опасного влияния и построения предохранительных целиков при отработке одиночных пластов определяются по таблицам 7.11, 7.12.

 

Таблица 7.11

 

Углы сдвижения, (...°)

 

a	d	β	g
0-50	80	82° - a	80
51-55	75	30	75
56-90	75	30	-

 

Таблица 7.12

 

Углы сдвижения β₁, (...°)

 

a	β1
56 - 75	50
80	40
90	30

 

Примечание. При промежуточных значениях углов a углы β₁ определяются интерполяцией.

 

7.2.3. При углах падения пластов от 55 до 75°, если под наносами оставлен целик угля до глубины не менее 100 м, а глубина разработки не превышает 300 м, построение границы зоны опасного влияния следует производить не по углу β₁, а по углу g = 75°.

7.2.4. Углы сдвижения в наносах принимаются равными:

j = 55° - в сухих и нормальной влажности;

j = 45° - в плывунах и в обводненных галечниках.

7.2.5. В мезозойских отложениях (при отсутствии оползневых явлений) в зависимости от их мощности h_м и угла падения a_м углы сдвижения определяются по табл. 7.13.

 

Таблица 7.13

 

Углы сдвижения в мезозойских породах, (...°)

 

hм, м	βм		dм = gм
	0 ≤ aм ≤ 5°	6 ≤ aм ≤ 35°	0 ≤ aм ≤ 35°
До 100	55	55°-0,2aм	55
150	60	60°-0,3aм	60
200	65	65°-0,4aм	65
250 и более	70	70°-0,5aм	70

 

Примечание. При промежуточных значениях мощностей мезозойских отложений углы сдвижения определяются интерполяцией.

 

7.2.6. Для определения зон опасного влияния от горных работ в свите пластов (два пласта и более) при a < 55°, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием 2.1 разд. 2, значения углов сдвижения определяются по формулам (7.1), в которых углы сдвижения d, β, g принимаются по рекомендациям п. 7.2.2, а поправки Dd_с, Dβ_с, Dg_с - по табл. 7.2 в зависимости от параметров, указанных в п. 7.1.1. При разработках свит пластов, когда толща пород была ранее подработана полностью, углы сдвижения при определении зон опасного влияния уменьшаются на 5°.

7.2.7. Для построения предохранительных целиков в свите пластов (два и более) используются методы, изложенные в разд. 8, при этом значения углов сдвижения от влияния выработок в пластах группы определяются по формулам (7.2), в которых значения углов сдвижения d; β; g принимаются по рекомендациям п. 7.2.2, а значения и знаки поправок Dd_ц; Dβ_ц; Dg_ц - по табл. 7.3 в зависимости от способов построения целиков (разд. 8).

Значение угла β₁ при разработке свиты пластов принимается равным значению угла β₁ при выемке одиночного пласта.

7.2.8. Углы разрывов β^II, , g^II и d^II принимаются на 10° больше соответствующих углов сдвижения, приведенных в п. 7.2.2, но не должны превышать 90°.

7.2.9. В тех случаях, когда при отработке крутых пластов a ≥ 55° линия, проведенная от нижней границы выработки под углом β, пересекает осевую поверхность шарнирной складки или сместитель дизъюнктивного (разрывного) нарушения на глубине H ≥ 0,5H_г (H_г - глубина горизонта), то зона опасного влияния со стороны нижней границы выработки определяется линией, проведенной под углом β = 30°. В других случаях значение угла β определяется в соответствии с п. 7.2.2.

7.2.10. Продолжительность процесса сдвижения и период опасных деформаций устанавливаются в соответствии с п. 2.15.

7.2.11. Максимальные скорости оседаний и горизонтальных деформаций земной поверхности от влияния очистных работ определяются по результатам маркшейдерских наблюдений, а в случае их отсутствия по Прил. 1.

7.2.12. Для определения границ мульды сдвижения при расчетах ожидаемых величин сдвижений и деформаций земной поверхности при разработке одиночных пластов, значения граничных углов принимаются по табл. 7.14.

 

Таблица 7.14

 

Граничные углы, (...°)

 

a0	d0	β0	g0	β01
0-54	70	75° - 0,9a	70	-
55-75	70	25	-	45
76-80	70	25	-	35
81-90	70	25	-	25

 

В том случае, когда при разработке крутых пластов (a ≥ 55°) линия, проведенная от нижней границы выработки под углом β₀, пересекает осевую поверхность шарнирной складки или сместитель дизъюнктивного нарушения, граница зоны сдвижения определяется по углу β₀ = 25° до пересечения с осевой поверхностью складки (сместителем дизъюнктивного нарушения) и далее под углом j₀ = 45° (рис. 2 Прил. 1).

7.2.13. Граничные углы в наносах j₀ определяются в зависимости от их обводненности:

j₀ = 45° - в сухих и нормальной влажности;

j₀ = 30° - в обводненных и плывунах.

Граничные углы в мезозойских отложениях определяются по табл. 7.15.

 

Таблица 7.15

 

Граничные углы в мезозойских породах, (...°)

 

Мощность мезозойских отложений hм, м	β0м		d0м = g0м
	0 ≤ aм ≤ 5°	6 ≤ aм ≤ 35°	0 ≤ aм ≤ 35°
До 100	45	45° - 0,2aм	45
150	50	50° - 0,3aм	50
200	55	55° - 0,4aм	55
250 и более	60	60° - 0,5aм	60

 

7.2.14. Граничные углы при разработке свит пластов, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием 2.1 разд. 2 (см. п. 2.3), от выработок второго и последующих пластов определяются по формулам (7.3), в которых граничные углы g₀; β₀; d₀ принимаются по рекомендациям пп. 7.2.12, 7.2.13, а поправки Dd_с, Dβ_с, Dg_с - по табл. 7.2, п. 7.1.1.

 

Примечание. Значение граничного угла β₀₁ при разработке свиты пластов принимается равным значению угла β₀₁ при разработке одиночного пласта.

 

7.2.15. Углы максимального оседания и полных сдвижений определяются по табл. 7.16.

 

Таблица 7.16

 

Углы максимального оседания и полных сдвижений, (...°)

 

q	y1	y2	y3
90° - 0,5a	50° - 0,25a	50° + 0,38	50

 

7.2.16. Коэффициенты N₁ и N₂ определяются в зависимости от отношения размера выработки D к средней глубине разработки Н по табл. 7.17.

 

Таблица 7.17

 

Коэффициенты N₁ и N₂

 

D/H
≥ 1,6	1,4	1,2	1,0	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3
1,0	0,92	0,85	0,78	0,69	0,65	0,60	0,55	0,49	0,43

 

Примечание. При промежуточных значениях D/H коэффициенты N₁ и N₂ определяются интерполяцией.

 

7.2.17. Относительные величины максимального оседания q₀ и максимального горизонтального сдвижения a₀ при первичной и повторной подработках при отсутствии сдвижения пород лежачего бока определяются по табл. 7.18.

 

Таблица 7.18

 

Значения коэффициентов q₀ и a₀

 

q0	а0
0,70 + 0,25	0,25

 

Примечания:

1. H_п - мощность повторно подрабатываемых пород по линии, соединяющей точку максимального оседания земной поверхности с серединой очистной выработки, от которой производится расчет деформаций; Н - мощность всей толщи по указанной линии.

2. Для расчета максимального оседания от ранее пройденных выработок относительное максимальное оседание q_0п = 0,95.

 

7.2.18. Углы максимального оседания q и максимальных горизонтальных сдвижений q_в, q_л при сдвижении пород лежачего бока определяются в зависимости от угла падения пласта (по табл. 7.19).

 

Таблица 7.19

 

Углы q, q_в, q_л (...°)

 

a	q	qв	qл
55	48	48	45
60	50	50	50
70	55	55	55
80	72	57	60
90	90	60	60

 

7.2.19. Значения коэффициентов безопасности k_б в формуле (3.7) разд. 3 для определения безопасной глубины подработки наклонных шахтных стволов приведены в табл. 7.20.

7.2.20. Глубина, до которой построение предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов производится по углам сдвижения (первый вариант построения целика, см. п. 8.4) и глубина, до которой построение предохранительного целика производится по граничным углам (второй вариант построения целиков, см. п. 8.4), принимается Н₀ = 500 м.

 

Таблица 7.20

 

Коэффициент k_б

 

Материал крепи
Бетон	Дерево, металл
350	200

 

7.3. Челябинский бассейн

 

7.3.1. Предельный угол падения пласта, при котором возникают опасные сдвижения пород лежачего бока, a_п = 50°.

7.3.2. При разработке одиночных пластов углы сдвижения в толще каменноугольных пород принимаются равными:

1. Угол d = 65°.

2. Угол определяется по табл. 7.21.

 

Таблица 7.21

 

Значения углов β, (...°)

 

a	β
0-20	65°-0,6a
21-60	60°-0,4a
61-85	35
86-90	40

 

3. Углы g и β₁ определяются по табл. 7.22.

 

Таблица 7.22

 

Значения углов g и β₁, (...°)

 

a	g	β1
0-20	65	-
21-40	60	-
50	50	-
51-90	-	40

 

Примечания:

1. Промежуточные значения углов определяются интерполяцией.

2. При определении зон опасного влияния со стороны восстания пласта в тех случаях, когда глубина верхней границы выработки, полученной по (табл. 7.22) удовлетворяет условию H_в < 300msin²a, где m - вынимаемая мощность пласта, то при углах падения пласта 40° ≥ a > 13° принимается g = 40°, при 50 ≥ a > 40° принимается g = a.

 

3. Углы сдвижения в наносах j = 45°.

7.3.3. Для определения зоны опасного влияния от горных работ в свите пластов (два пласта и более) со стороны падения и по простиранию, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием 2.1 разд. 2, значения углов сдвижения d и β определяются по формулам (7.1), в которых углы d и β принимаются по рекомендациям п. 7.3.2, а поправки Dd_с и Dβ_с - по табл. 7.2 в зависимости от параметров, указанных в п. 7.1.1. Граница зоны опасного влияния со стороны восстания при разработке свит пластов определяется по заключению специализированной организации.

При разработках свит пластов, когда толща пород была ранее подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие углы d, β и g уменьшаются на 5°.

7.3.4. Для построения предохранительных целиков в одиночных и свите пластов (два и более) используются методы, изложенные в разд. 8, при этом значения углов сдвижения d и β принимаются по рекомендациям п. 7.3.2, а значения и знаки поправок Dd_ц и Dβ_ц определяются по табл. 7.3 в зависимости от способов построения целиков (разд. 8).

 

Примечание. Значения углов β₁ и g при разработках свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов β₁ и g при выемке одиночного пласта.

 

Границы целиков по падению для защиты объектов, расположенных на поверхности, определяются углами g и безопасной глубиной разработки (разд. 3). При построении целиков под вертикальные шахтные стволы границы целиков по падению определяются по углам g, приведенным в табл. 7.22, если точка пересечения плоскости, проведенной под углом g, с верхним пластом свиты располагается на глубине H_в > = 300sin²a, где = m₁ + m₂ + m₃ - суммарная вынимаемая мощность трех верхних пластов свиты, в которых строятся целики. Если указанная точка расположена на глубине меньшей, чем , то за границы целиков по падению в указанных трех верхних пластах свиты принимаются точки пересечения их с плоскостью, проведенной под углом (табл. 7.22) из точки в верхнем пласте, расположенной на глубине  (см. рис. 8.10).

Границы целиков со стороны падения при углах падения пластов a = 41...50° и в остальных нижележащих пластах свиты определяются по заключению специализированных организаций. При оконтуривании целиков в свитах пластов со стороны падения выемку запасов лавами на участках, прилегающих к нижней границе целика (на двух горизонтах), следует вести по специальному проекту с учетом деформаций горных пород и поверхности в зоне подвижек по контактам напластований, определяемых по Прил. 1.

В тех случаях, когда в пределах охраняемого контура находятся ранее отработанные вышележащие пласты или отработанные участки пластов на верхних горизонтах, вопросы разработки свиты пластов при оконтуривании целика со стороны падения должны решаться на основе заключения специализированной организации.

7.3.5. Углы разрывов d^II, b^II, g^II и  принимаются на 10° больше соответствующих углов сдвижения.

7.3.6. При разработке угольных пластов, залегающих в синклинальных складках, когда в зону опасного влияния не попадает осевая поверхность складки, зона опасного влияния определяется по рекомендациям п. 2.5, а значения углов сдвижения принимаются в соответствии с п. 7.3.2.

В том случае, когда в зону опасного влияния попадает осевая поверхность складки, границы зоны опасного влияния определяются по рекомендациям п. 2.6. При этом значения углов сдвижения находятся на основании данных наблюдений, либо определяются в соответствии с п. 7.3.2.

Если расстояние от проекции выхода оси складки на поверхность до границы зоны опасного влияния, построенной указанным образом, получилось менее 120 м, то оно принимается равным 120 м, но не менее 0,3H_ср (H_ср - средняя глубина горных работ).

7.3.7. Общая продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций устанавливаются в соответствии с пп. 2.15-2.17.

7.3.8. Максимальные скорости оседаний и горизонтальных деформаций земной поверхности от влияния очистных работ определяются по данным натурных маркшейдерских наблюдений, а при их отсутствии - по Прил. 1.

7.3.9. Для определения границ мульды сдвижения на земной поверхности при разработках одиночных пластов граничные углы принимаются:

1. d₀ = 55°.

2. g₀ = g - 5°; b₀ = b - 5°; b₀₁ = b₁ - 10°.

 

Примечание. При расчетах сдвижений и деформаций по методике разд. 6 Прил. 1 принимается g₀ = 60 независимо от угла падения пластов.

 

3. Граничные углы в наносах j₀ = 40°.

7.3.10. При разработках свит пластов, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием 2.1 разд. 2, граничные углы от выработок второго и последующих пластов определяются по формулам (7.3), в которых граничные углы d₀, b₀ принимаются по рекомендациям п. 7.3.9, а поправки Dd_с, Dβ_с - по табл. 7.2, п. 7.1.1. Значения граничных углов b₀₁ и g₀ при разработке свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов b₀₁ и g₀ при разработке одиночного пласта.

 

Примечание. При разработках свит пластов, когда толща пород была подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н, в рассматриваемом пласте соответствующие граничные углы уменьшаются на 5°.

 

7.3.11. Углы максимального оседания q и полных сдвижений y₁ и y₂ при отсутствии сдвижения пород лежачего бока (a ≤ a_п) определяются по табл. 7.23. Значение угла y₃ = 60.

 

Таблица 7.23

 

Углы q, y₁ и y₂, (...°)

 

a	Без влияния смежных выработок			При наличии смежной выработки
				по восстанию		по падению
	q	y1	y2	q	y2	q	y1
0	90	60	60	90	60	90	60
10	84	57	63	89	70	79	67
30	72	52	71	77	80	67	61
50	60	48	81	65	94	55	54

 

Примечание. При промежуточных значениях a углы q, y₁ и y₂ определяются интерполяцией.

 

7.3.12. Коэффициенты N₁ и N₂ определяются в зависимости от отношения размеров выработки D₁ и D₂ к средней глубине разработок Н по табл. 7.24.

7.3.13. Относительные величины максимального оседания q₀ и максимального горизонтального сдвижения a₀ определяются по табл. 7.25

 

Таблица 7.24

 

Коэффициенты N₁ и N₂

 

D/Н	≥ 1,1	1,0	0,8	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	≤ 0,1
N1 и N2 без влияния смежной выработки	1,0	0,95	0,85	0,74	0,67	0,60	0,48	0,30	0,19
N1 и N2 с учетом смежной выработки	1,0	1,0	0,90	0,79	0,72	0,62	0,50	0,32	0,20

 

Примечания:

1. При промежуточных значениях D/Н коэффициенты N₁ и N₂ определяются интерполяцией.

2. При расчетах деформаций от выработок рассматриваемого этажа в эквивалентном пласте используются N₁ и N₂ с учетом смежной выработки.

 

7.3.14. Границы предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов определяются по углам сдвижения для глубин разработки до 600 м.

 

Таблица 7.25

 

Значения q₀ и a₀

 

 

7.4. Кизеловский бассейн

 

7.4.1. Предельный угол падения пласта, при котором возникают опасные сдвижения пород лежачего бока, a_п = 60°.

7.4.2. При разработке одиночных пластов углы сдвижения в толще каменноугольных пород принимаются равными:

1. d = 75°.

2. b определяется по табл. 7.26.

 

Таблица 7.26

 

Значения углов b, (...°)

 

a	b
0-25	75°-0,7a
26-60	70°-0,5a
61-85	40
86-90	45

 

3. g и b₁ определяются по табл. 7.27.

4. Углы сдвижения в наносах j = 50°.

 

Таблица 7.27

 

Значения углов g и b₁, (...°)

 

a	g	b1
0-25	75	-
26-40	70	-
60	60	-
61-90	-	45

 

Примечания:

1. Промежуточные значения углов определяются интерполяцией.

2. При определении зон опасного влияния со стороны восстания пласта в тех случаях, когда глубина верхней границы выработки удовлетворяет условию H_в < 300msin²a, где m - вынимаемая мощность пласта, то при углах падения пласта 17 < a ≤ 55° принимается g = 55°; при 55 <a ≤ 60°, g = a.

 

7.4.3. Для определения зон опасного влияния от горных работ в свите пластов (два пласта и более) со стороны падения и по простиранию, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием (2.1) разд. 2, значения углов сдвижения d±Dd_с и b±Db_с определяются по формулам (7.1), в которых углы d и b принимаются по рекомендациям п. 7.4.2, а поправки Dd_с и Db_с по табл. 7.2 в зависимости от параметров, указанных в п. 7.1.1. Граница зоны опасного влияния со стороны восстания при разработке свит пластов определяется по заключению специализированной организации.

При разработках свит пластов, когда толща пород была ранее подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие углы d, b и g уменьшаются на 5°.

7.4.4. Для построения предохранительных целиков в одиночных и свите пластов (два и более) используются методы, изложенные в разд. 8, при этом значения углов сдвижения от влияния выработок в пластах группы определяются по формулам (7.2), в которых значения углов сдвижения d, b принимаются по рекомендациям п. 7.4.2, значения поправок Dd_ц, Db_с определяются по табл. 7.3, а их знаки - в зависимости от способов построения целиков (разд. 8).

 

Примечание. Значения углов b₁ и g при разработке свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов b₁ и g при выемке одиночного пласта.

 

Границы целика по падению для защиты объектов, расположенных на поверхности, определяются углами g и безопасной глубиной разработки (раздел 3). При построении целиков под вертикальные шахтные стволы границы целика по падению определяются по углам g приведенным в табл. 7.27, если точка пересечения плоскости, проведенной под углом g, с верхним пластом свиты располагается на глубине > 300sin²a, где = m₁ + m₂ + m₃ - суммарная вынимаемая мощность трех верхних пластов свиты, в которых строятся целики. Если указанная точка расположена на глубине меньшей, чем , то за границы целиков по падению в указанных трех верхних пластах свиты принимаются точки пересечения их с плоскостью, проведенной под углом g (табл. 7.27), пересекающей верхний пласт на глубине .

Границы целиков со стороны падения при углах падения пластов a = 41...60° и в остальных нижележащих пластах свиты определяются по заключению специализированных организаций.

При оконтуривании целиков в свитах пластов со стороны падения, выемку запасов на участках, прилегающих к нижней границе целика (на двух горизонтах) следует вести по специальному проекту с учетом деформаций горных пород и поверхности в зоне подвижек по контактам напластований, определяемых по Прил. 1.

В тех случаях, когда в пределах охраняемого контура находятся ранее отработанные вышележащие пласты или отработанные участки пластов на верхних горизонтах, вопросы разработки свиты пластов при оконтуривании целика со стороны падения должны решаться на основе заключения специализированной организации.

7.4.5. Углы разрывов d^II, b^II, g^II и  принимаются на 5° больше соответствующих углов сдвижения.

7.4.6. При разработках угольных пластов, залегающих в синклинальных складках, когда в зону опасного влияния не попадает осевая поверхность складки, зона опасного влияния определяется по рекомендациям п. 2.5, а значения углов сдвижения принимаются в соответствии с п. 7.4.1.

В том случае, когда в зону опасного влияния попадает осевая поверхность складки, границы зоны опасного влияния определяются по рекомендациям п. 2.6. При этом значения углов сдвижения находят на основании данных наблюдений, либо определяют в соответствии с п. 7.4.1.

7.4.7. Продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций устанавливаются в соответствии с пп. 2.15-2.17.

7.4.8. Максимальные скорости оседаний и горизонтальных деформаций земной поверхности от влияния очистных выработок определяются по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии - по разд. 4.3 Прил. 1.

7.4.9. Для определения границ мульды сдвижения на земной поверхности при разработках одиночных пластов граничные углы принимаются:

1. d₀ = 70°.

2. g₀ = g - 5°; b₀ = b  -5°; b₀₁ = b₁ - 10°.

 

Примечание. При расчетах сдвижений и деформаций по методике разд. 6 Прил. 1 принимается g₀ = 70° независимо от угла падения пластов.

 

3. Граничные углы в наносах j₀ = 45.

7.4.10. При разработках свит пластов, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием (2.1) разд. 2, граничные углы от выработок второго и последующих пластов определяются по формулам (7.3), в которых граничные углы d₀; b₀, принимаются по рекомендациям п. 7.4.9, а поправки Dd_с; Db_с - по табл. 7.2, п. 7.1.1. Значения граничных углов b₀₁ и g₀ при разработке свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов b₀₁ и g₀ при разработке одиночного пласта.

 

Примечание. При разработках свит пластов, когда толща пород была подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие граничные углы уменьшаются на 5°.

 

7.4.11. Углы максимального оседания q и полных сдвижений y₁ и y₂ при отсутствии сдвижения пород лежачего бока (a < a_п) определяются по табл. 7.28. Значение угла y₃ = 50°.

 

Таблица 7.28

 

Углы q, y₁ и y₂, (...°)

 

a	Без влияния смежных выработок			При наличии смежной выработки
				по восстанию		по падению
	q	y1	y2	q	y2	q	y1
0	90	50	50	90	50	90	50
20	80	45	56	90	75	70	55
40	70	40	65	78	82	62	49
60	60	35	75	65	84	55	42

 

Примечание. При промежуточных значениях a углы, q, y₁ и y₂ определяются интерполяцией.

 

7.4.12. Углы максимального оседания q и максимальных горизонтальных сдвижений q_в (q_л) при сдвижении пород лежачего бока определяются в зависимости от угла падения пласта по табл. 7.29.

7.4.13. Коэффициенты N₁ и N₂ определяются в зависимости от отношения размера выработки D к средней глубине разработки Н по табл. 7.30.

7.4.14. Относительные величины максимального оседания q₀ и максимального горизонтального сдвижения a₀ определяются по табл. 7.31.

 

Таблица 7.29

 

Углы q, q_в и q_л, (...°)

 

a	q	qв	qл
60	60	50	60
70	55	60	70
80	72	70	80
90	90	80	80

 

Примечание. Промежуточные значения углов q, q_в и q_л определяются интерполяцией.

 

Таблица 7.30

 

Коэффициенты N₁ и N₂

 

D/Н	≥ 1,6	1,4	1,2	1,0	0,8	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
N1 и N2 без влияния смежной выработки	1,0	0,94	0,92	0,90	0,78	0,62	0,52	0,40	0,30	0,22	0,17
N1 и N2 с учетом смежной выработки	1,0	1,0	1,0	1,0	0,91	0,77	0,70	0,57	0,38	0,26	0,18

 

Примечание. При промежуточных значениях D/Н коэффициенты N₁ и N₂ определяются интерполяцией.

 

Таблица 7.31

 

Коэффициенты q₀; a₀

 

Характеристика массива	q0	a0
1. При наличии известняков:
первичная подработка повторная	0,4	0,3
подработка	0,6	0,3
2. При отсутствии известняков:
первичная подработка	0,6	0,3
повторная подработка	0,7	0,3

 

7.4.15. Значения коэффициентов безопасности в формуле (3.7) разд. 3 для определения безопасной глубины подработки наклонных шахтных стволов приводятся в табл. 7.32.

 

Таблица 7.32

 

Коэффициент k_б

 

Подработка	Материал крепи
	Бетон	Дерево и металл
Первичная	125	75
Повторная	150	75

 

7.4.16. Глубина, до которой построение предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов производится по углам сдвижения (первый вариант построения целика, см. п. 8.4) и глубина, до которой построение предохранительного целика производится по граничным углам (второй вариант построения целиков, см. п. 8.4), принимается Н₀ = 600 м.

 

7.5. Буланашское месторождение

 

7.5.1. Предельный угол падения пласта, при котором возникают опасные сдвижения пород лежачего бока, a_п = 55°.

7.5.2. При разработке одиночных пластов углы сдвижения в толще каменноугольных пород принимаются равными:

1. d = 70°.

2. b определяется по табл. 7.33.

3. g и b₁ определяются по табл. 7.34.

4. Угол сдвижения в наносах j = 45°.

 

Таблица 7.33

 

Значения углов b, (...°)

 

a	b
0-25	70° - 0,8a
26-60	65° - 0,6a
61-85	30
86-90	40

 

Таблица 7.34

 

Значения углов g и b₁, (...°)

 

a	g	b1
0-20	70	-
21-45	65	-
55	55	-
56-90	-	40

 

Примечания:

1. Промежуточные значения углов g определяются интерполяцией.

2. При определении зон опасного влияния со стороны восстания пласта в тех случаях, когда глубина верхней границы выработки удовлетворяет условию H_в < 300msin²a, где m - вынимаемая мощность пласта, то при углах падения пласта 45 ≥ a > 13° принимается g= 40°, при 55 ≥ a > 40° принимается g = a.

 

7.5.3. Для определения зоны опасного влияния от горных работ в свите пластов (два пласта и более) со стороны падения и по простиранию, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием (2.1) разд. 2, значения углов сдвижения определяются по формулам (7.1), в которых углы d и b принимаются по рекомендациям п. 7.5.2, а поправки Dd_с и Db_с - по табл. 7.2 в зависимости от параметров, указанных в п. 7.1.1.

Граница зоны опасного влияния со стороны восстания при разработке свит пластов определяется по заключению специализированной организации.

При разработках свит пластов, когда толща пород была ранее подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие углы d, b и g уменьшаются на 5°.

7.5.4. Для построения предохранительных целиков в одиночных и свитах пластов (два и более) используются методы, изложенные в разд. 8, при этом значения углов сдвижения от влияния выработок в пластах группы определяются по формулам (7.2), в которых значения углов d, b определяются из п. 7.5.2, значения поправок Dd_ц, и Db_ц определяются по табл. 7.3, а их знаки - в зависимости от способа построения целиков (разд. 8).

 

Примечание. Значения углов b₁ и g при разработках свиты пластов принимаются соответственно равными значениям углов b₁ и g при выемке одиночного пласта.

 

Границы целика по падению для защиты объектов, расположенных на поверхности, определяются углами g и безопасной глубиной разработки (разд. 3). При построении целиков под вертикальные шахтные стволы границы целика по падению определяются по углам g, приведенным в табл. 7.34, если точка пересечения плоскости, проведенной под углом g с верхним пластом свиты, располагается на глубине > 300sin²a, где = m₁ + m₂ + m₃ - суммарная вынимаемая мощность трех верхних пластов свиты, в которых строятся целики. Если указанная точка расположена на глубине меньшей, чем , то за границы целиков по падению в указанных трех верхних пластах свиты принимаются точки пересечения их с плоскостью, проведенной под углом g (табл. 7.34), пересекающей верхний пласт на глубине .

Границы целиков со стороны падения при углах падения пластов a = 46 - 55° и в остальных нижележащих пластах свиты определяются по заключению специализированных организаций.

При оконтуривании целиков в свитах пластов со стороны падения выемку запасов на участках, прилегающих к нижней границе целика (на двух горизонтах) следует вести по специальному проекту с учетом деформаций горных пород и поверхности в зоне подвижек по контактам напластований, определяемых по Прил. 1.

В тех случаях, когда в пределах охраняемого контура находятся ранее отработанные вышележащие пласты или отработанные участки пластов на верхних горизонтах, вопросы разработки свиты пластов при оконтуривании целика со стороны падения должны решаться на основе заключения специализированной организации.

7.5.5. Углы разрывов d^II, b^II, g^II и  принимаются на 10° больше соответствующих углов сдвижения.

7.5.6. Продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций устанавливаются в соответствии с пп. 2.15-2.17 разд. 2.

7.5.7. Максимальные скорости оседаний и горизонтальных деформаций земной поверхности от влияния очистных работ определяются по результатам натурных наблюдений, а при их отсутствии - по Прил. 1.

7.5.8. Для определения границ мульды сдвижения на земной поверхности при разработке одиночных пластов граничные углы принимаются:

1. d₀ = 65°.

2. g₀ =g - 5°; b₀₁ = 30°.

3. b₀ - определяются по табл. 7.35.

3. Граничный угол в наносах j₀ = 40°.

 

Таблица 7.35

 

Значения углов b₀, (...°)

 

a	b0
0-25	65° - 0,8a
26-60	60° - 0,6a
61-85	25
86-90	30

 

Примечание. При расчетах сдвижений и деформаций по методике разд. 6 Прил. 1 принимается g₀ = 70° независимо от угла падения пластов.

 

7.5.9. При разработках свит пластов, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием (2.1) разд. 2, граничные углы от выработок второго и последующих пластов определяются по формулам (7.3), в которых углы d₀ и b₀ принимаются по рекомендациям п. 7.5.8, а поправки Dd_с, Db_с - по табл. 7.2 п. 7.1.1. Значения граничных углов b₀₁ и g₀ при разработке свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов b₀₁ и g₀ при разработке одиночного пласта.

 

Примечание. При разработках свит пластов, когда толща пород была подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие граничные углы уменьшаются на 5°.

 

7.5.10. Углы максимального оседания q и углы полных сдвижений y₁ и y₂ при отсутствии сдвижения пород лежачего бока определяются по таблицам 7.36, 7.37. Угол y₃ = 60°.

 

Таблица 7.36

 

Углы q, (...°)

 

a	Без влияния смежной выработки	При наличии смежной выработки
		по восстанию	по падению
0	90	90	90
20	75	81	69
40	65	71	59
55	57	62	52

 

Примечание. Промежуточные значения углов q в зависимости от углов падения определяются интерполяцией.

 

Таблица 7.37

 

Углы y₁ и y₂, (...°)

 

a	Без влияния смежной выработки		При наличии смежной выработки
			по восстанию	по падению
	y1	y2	y1	y2
0	60	60	60	60
20	59	65	76	69
40	55	77	92	63
55	49	82	97	53

 

Примечание. Промежуточные значения углов y₁ и y₂ в зависимости от углов падения определяются интерполяцией.

 

7.5.11. Углы максимального оседания и максимальных горизонтальных сдвижений q_в и q_л при сдвижении пород лежачего бока определяются по табл. 7.38.

7.5.12. Величины коэффициентов N₁, N₂, относительное максимальное оседание q₀ и относительное максимальное горизонтальное сдвижение а₀ определяются по таблицам 7.24 и 7.25 (пп. 7.3.12. и 7.3.13).

 

Таблица 7.38

 

Углы q, q_в и q_л, (...°)

 

a	q	qв	qл
55	56	35	50
60	61	42	54
70	70	55	62
80	80	68	71
90	90	80	80

 

Примечание. Промежуточные значения углов q, q_в и q_л в зависимости от углов определяются интерполяцией.

 

7.5.13. Значения коэффициентов безопасности в формуле (3.7) разд. 3 для определения безопасной глубины разработки наклонных шахтных стволов приведены в табл. 7.39.

 

Таблица 7.39

 

Коэффициент k_б

 

a, (...°)	Материал крепи
	Бетон	Дерево и металл
0	240	170
20	300	220
30	380	190
50	165	80

 

7.5.14. Границы предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов определяются по углам сдвижения для глубин разработки до 600 м.

 

7.6. Воркутинское, Воргашорское, Юньягинское и Хальмерюское месторождения Печерского бассейна

 

7.6.1. Предельный угол падения пласта, при котором возникают опасные сдвижения пород лежачего бока, a_п = 60°.

7.6.2. При разработке одиночных пластов углы сдвижения в толще каменноугольных пород принимаются равными:

1. d = 75°.

2. b определяется по табл. 7.40.

 

Таблица 7.40

 

Значения углов b, (...°)

 

a	b
0-25	75° - 0,8a
26-70	70° - 0,6a
71-85	30
86-90	40

 

3. Углы сдвижения g и b₁ определяются по табл. 7.41.

 

Таблица 7.41

 

Значения углов g и b₁, (...°)

 

a	g	b1
0-25	75	-
26-55	70	-
60	60	-
61-90	-	45

 

Примечания:

1. Промежуточные значения углов определяются интерполяцией.

2. При определении зон опасного влияния со стороны восстания пласта, когда глубина верхней границы удовлетворяет условию: Н_в < 300msin²a, где m вынимаемая мощность пласта, то при углах падения пласта 55 ≥ a > 17° принимается g= 55°, при 60 ≥ a >55° принимается g = a.

 

4. Угол сдвижения в наносах j = 55°.

7.6.3. Для определения зоны опасного влияния от горных работ в свите пластов (два пласта и более) со стороны падения и по простиранию, значения углов сдвижения d и g принимаются в соответствии с п. 7.6.2.

Граница зоны опасного влияния со стороны восстания при разработке свиты пластов определяется по заключению специализированной организации.

При разработках свит пластов, когда толща пород была ранее подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие углы d, b и g уменьшаются на 5°.

7.6.4. Для построения предохранительных целиков в одиночных и свитах пластов (два и более пластов) используются методы, изложенные в разд. 8, при этом значения углов сдвижения определяются по формулам (7.2), в которых углы d, b, определяются в соответствии с п. 7.6.2, значения поправок Dd_ц, и Db_ц определяются по табл. 7.3, а их знаки - в зависимости от способа построения целиков (разд. 8) .

 

Примечание. Значения углов b₁ и g при разработке свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов b₁ и g при выемке одиночного пласта.

 

Границы целика по падению для защиты объектов, расположенных на поверхности, определяются углами g и безопасной глубиной разработки (разд. 3). При построении целиков под вертикальные шахтные стволы границы целика по падению определяются по углам g, приведенным в табл. 7.41, если точка пересечения плоскости, проведенной под углом g с верхним пластом свиты располагается на глубине > 300sin²a, где = m₁ + m₂ + m₃ - суммарная вынимаемая мощность трех верхних пластов свиты, в которых строятся целики. Если указанная точка расположена на глубине меньшей, чем , то за границы целиков по падению в указанных трех верхних пластах принимаются точки пересечения их с плоскостью, проведенной под углом g (см. табл. 7.41), пересекающей верхний пласт на глубине .

Границы целиков со стороны падения при углах падения пластов a = 56...60° и в остальных нижележащих пластах свиты определяются по заключению специализированных организаций.

При оконтуривании целиков в свитах пластов со стороны падения выемку запасов на участках, прилегающих к нижней границе целика (на двух горизонтах) следует вести по специальному проекту с учетом деформаций горных пород и поверхности в зоне подвижек по контактам напластований, определяемых по Прил. 1.

7.6.5. Углы разрывов d^II, b^II, g^II и  принимаются на 10° больше соответствующих углов сдвижения в коренных породах.

7.6.6. Продолжительность процесса сдвижения и период опасных деформаций устанавливаются в соответствии с пп. 2.15 - 2.17.

7.6.7. Максимальные скорости оседаний и горизонтальных деформаций земной поверхности от влияния очистных работ определяются по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии - по разд. 4.3 Прил. 1.

7.6.8. Для определения границ мульды сдвижения на земной поверхности при разработке одиночных пластов граничные углы принимаются:

1. d₀ = 70°.

2. g₀ = g - 5°; b₀ = b - 5°; b₀₁ = b₁ -5°.

 

Примечание. При расчетах сдвижений и деформаций по методике раздела 6 Прил. 1 принимается g₀ = 70° независимо от угла падения пластов.

 

3. Граничные углы в наносах j₀ = 50°.

7.6.9. При разработках свит пластов, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием (2.1) разд. 2, граничные углы от выработок второго и последующих пластов определяются по формулам (7.3), в которых углы d₀, b₀ принимаются по рекомендациям п. 7.6.8, а поправки Dd_с и Db_с - по табл. 7.2, п. 7.1.2.

Значения граничных углов b₀₁ и g₀ при разработке свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов b₀₁ и g₀ при разработке одиночных пластов.

 

Примечание. При разработках свит пластов, когда толща пород была подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие граничные углы уменьшаются на 5°.

 

7.6.10. Углы максимального оседания q и полных сдвижений y₁ и y₂ при отсутствии сдвижения пород лежачего бока определяются по табл. 7.42. Угол y₃ = 55°.

 

Таблица 7.42

 

Углы q, y₁ и y₂, (...°)

 

a	Без влияния смежной			При наличии смежной выработки
	выработки			по восстанию		по падению
	q	y1	y2	q	y2	q	y1
0	90	55	55	90	55	90	55
20	76	52	60	81	68	71	60
40	65	47	68	70	77	60	54
55	58	43	77	60	80	50	53

 

Примечания:

1. Для промежуточных значений a углы q, y₁ и y₂ определяются интерполяцией.

2. В мощных (более 40 м) наносах Воркутинского месторождения q = 90°, y₁ = y₂ = y₃ = 60°.

 

7.6.11. Значения углов максимального оседания q и максимальных горизонтальных сдвижений q_в и q_л при сдвижении пород лежачего бока определяются в зависимости от угла падения пласта по табл. 7.43.

7.6.12. Коэффициенты N₁ и N₂ определяются в зависимости от отношения размера выработки D к средней глубине разработки Н по табл. 7.44.

7.6.13. Относительные значения максимального оседания q₀ и горизонтального сдвижения a₀ определяются по таблицам 7.45 и 7.46.

Таблица 7.43

 

Углы q, q_в и q_л, (...°)

 

a	q	qв	qл
60	55	35	60
70	50	30	70
80	70	50	80
90	90	80	80

 

Примечание. Промежуточные значения углов q, q_в, q_л в зависимости от угла падения определяются интерполяцией.

 

Таблица 7.44

 

Коэффициенты N₁ и N₂

 

D/Н	≥ 1,4	1,2	1,0	0,8	0,6	0,5	0,4	0,3	≤ 0,2
N1 и N2 без влияния смежной выработки
	1,0	0,92	0,84	0,75	0,65	0,59	0,53	0,40	0,27
N1 и N2 с учетом смежной выработки
	1,0	1,0	1,0	0,91	0,77	0,70	0,57	0,42	0,28

 

Примечание. При промежуточных значениях D/Н значения коэффициентов N₁ и N₂ определяются интерполяцией.

 

Таблица 7.45

 

Значение q₀

 

a, (...°)	Мощность наносов, м	Мощность коренных пород в % от общей мощности подрабатываемой толщи	q0
			Первичная подработка	Повторная подработка
До 45	40 и более	Менее 25	0,9	0,9
Прочие горно-геологические условия			0,65	0,8

 

Таблица 7.46

 

Значение a₀

 

Мощность наносов h, м	Отношение мощности коренных пород к средней глубине разработки Нп/Н	a0
Менее 40	-	0,3
40 и более	До 0,1	0,5
	0,1 - 0,3	0,6Нк/Н
	Более 0,3	0,3

 

7.6.14. Значения коэффициентов безопасности k_б в формуле (3.7) разд. 3 для определения безопасной глубины подработки наклонных шахтных стволов приведены в табл. 7.47.

 

Таблица 7.47

 

Коэффициент k_б

 

Подработка	Материал крепи
	Бетон	Дерево и металл
Первичная	170	70
Повторная	200	85

 

7.6.15. Глубина, до которой построение предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов производится по углам сдвижения (первый вариант построения целика, см. п. 8.4), и глубина, до которой построение предохранительного целика производится по граничным углам (второй вариант построения целиков, см. п. 8.4), принимается H₀ = 500 м.

Глубина, начиная с которой построение предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов производится по граничным углам (первый вариант построения целиков, см. п. 8.4), и глубина, начиная с которой построение предохранительных целиков производится по углам сдвижения (второй вариант построения целиков, см. п. 8.4), принимается H₁ = H₂ = 600 м.

 

7.7. Интинское месторождения Печорского бассейна

 

7.7.1. При разработке одиночных пластов углы сдвижения в толще каменноугольных пород принимаются:

1. d = 70°.

2. b определяется по табл. 7.48.

3. g определяется по табл. 7.49.

4. Углы сдвижения в наносах j = 55°.

7.7.2. Для определения зоны опасного влияния от горных работ в свите пластов (два пласта и более) со стороны падения и по простиранию, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием (2.1) разд. 2, значения углов сдвижения определяются по формулам (7.1), в которых углы d и b принимаются по рекомендациям п. 7.7.1, а поправки Dd_с; Db_с - по табл. 7.2 в зависимости от параметров, указанных в п. 7.1.1.

Граница зоны опасного влияния со стороны восстания при разработке свит пластов определяется по заключению специализированной организации.

При разработках свит пластов, когда толща пород была ранее подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие углы d, b и g уменьшаются на 5°.

7.7.3. Для построения предохранительных целиков в одиночных и свитах пластов (два и более пластов) используются методы, изложенные в разд. 8, при этом значения углов сдвижения определяются по формулам (7.2), в которых углы d, b определяются в соответствии с п. 7.7.1, значения поправок Dd_ц, Db_ц определяются по табл. 7.3, а их знаки - в зависимости от способа построения целиков (разд. 8).

 

Примечание. Значения углов b₁ и g при разработке свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов b₁ и g при выемке одиночных пластов.

 

Таблица 7.48

 

Значения углов b, (...°)

 

a	b
0-25	70° - 0,7a
26-50	65° - 0,5 a

 

Таблица 7.49

 

Значения углов g, (...°)

 

a	g
0-25	70
26-45	65
50	50

 

Примечания:

1. Промежуточные значения углов g определяются интерполяцией.

2. При определении зон опасного влияния со стороны восстания пласта, когда глубина верхней границы выработки удовлетворяет условию Н_в < 300m sin²a, где m вынимаемая мощность пласта, то при углах падения пласта 45 ≥ a > 13° принимается g= 45°, при 50 ≥ a > 45° принимается g = a.

 

Границы целика по падению для защиты объектов, расположенных на поверхности, определяются углами g и безопасной глубиной разработки (разд. 3). При построении целиков под вертикальные шахтные стволы границы целика по падению определяются по углам g, приведенным в табл. 7.48, если точка пересечения плоскости, проведенной под углом g с верхним пластом свиты, располагается на глубине > 300sin²a, где = m₁ + m₂ + m₃ - суммарная вынимаемая мощность трех верхних пластов свиты, в которых строятся целики. Если указанная точка расположена на глубине меньшей, чем , то за границы целиков по падению в указанных трех пластах принимаются точки пересечения их с плоскостью, проведенной под углом g (табл. 7.48), пересекающей верхний пласт на глубине .

Границы целиков со стороны падения при углах падения пластов a = 46...50° и в остальных нижележащих пластах свиты определяются по заключению специализированных организаций.

При оконтуривании целиков в свитах пластов со стороны падения выемку запасов на участках, прилегающих к нижней границе целика (на двух горизонтах) следует вести по специальному проекту с учетом деформаций горных пород и поверхности в зоне подвижек по контактам напластований, определяемых по Прил. 1.

7.7.4. Углы разрывов d^II, b^II, g^II и  принимаются на 10° больше соответствующих углов сдвижения в коренных породах.

7.7.5. Продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций устанавливается в соответствии с пп. 2.15-2.17.

7.7.6. Максимальные скорости оседаний и горизонтальных сдвижений земной поверхности от влияния очистных выработок определяются по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии по разд. 4.3 Прил. 1.

7.7.7. Для определения границ мульды сдвижения на земной поверхности при разработке одиночных пластов граничные углы принимаются:

1. d₀ = 70°.

2. g₀ = g - 5°; b₀ = b - 5°.

 

Примечание. При расчетах сдвижений и деформаций по методике разд. 6 Прил. 1 принимается g₀ = 65° независимо от угла падения пласта.

 

3. Граничный угол в наносах j₀ = 50°.

7.7.8. При разработках свит пластов, когда границы выработок располагаются в зонах, определяемых условием (2.1) разд. 2 граничные углы от выработок второго и последующих пластов определяются по формулам (7.3), в которых углы d₀, b₀ принимаются по рекомендациям п. 7.7.7, а поправки Dd_с и Db_с - по табл. 7.2, п. 7.1.1.

Значения граничных углов b₀₁ и g₀ при разработке свиты пластов принимаются равными соответственно значениям углов b₀₁ и g₀ при разработке одиночных пластов.

 

Примечание. При разработках свит пластов, когда толща пород была подработана полностью или имелись смежные выработки, расположенные на расстоянии не более 0,1Н в рассматриваемом пласте, соответствующие граничные углы уменьшаются на 5°.

 

7.7.9. Углы максимального оседания q и полных сдвижений y₁ и y₂ при отсутствии сдвижения пород лежачего бока определяются в зависимости от угла падения пласта по табл. 7.50. Угол y₃ = 55°.

7.7.10. Значения коэффициентов N₁ и N₂ определяются по табл. 7.44.

7.7.11. Величины относительного максимального оседания q₀ и относительного горизонтального сдвижения a₀ определяются по табл. 7.51.

7.7.12. Значения коэффициентов безопасности k_б в формуле (3.7) разд. 3 для определения безопасной глубины разработки наклонных шахтных стволов приводятся в табл. 7.52.

7.7.13. Безопасная глубина разработки пластов под обводненными депрессиями и затопленными мульдами определяется по специальному проекту с учетом рекомендаций разд. 6.

 

Таблица 7.50

 

Углы q, y₁ и y₂, (...°)

 

a	Без влияния смежных выработок			При наличии смежной выработки
				по восстанию		по падению
	q	y1	y2	q	y2	q	y1
0	90	55	55	90	55	90	55
10	83	54	57	88	66	78	61
30	70	50	63	75	73	65	55
50	60	45	74	65	83	55	52

 

Примечание. При промежуточных значениях a углы q, y₁ и y₂ определяются интерполяцией.

 

Таблица 7.51

 

Значения q₀ и a₀

 

Параметр	Первичная подработка	Повторная подработка
q0	0,7	0,85
a0	0,3	0,3

 

Таблица 7.52

 

Коэффициент k_б

 

Подработка	Материал крепи
	Бетон	Дерево и металл
Первичная	170	70
Повторная	200	85

 

7.7.14. Границы предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов определяются по углам сдвижения для глубин разработки до 600 м.

 

7.8. Месторождения Приморского края

 

7.8.1. Предельный угол падения пласта, при котором возникают опасные сдвижения пород лежачего бока в Партизанском бассейне, a_п = 60°.

7.8.2. При разработке одиночных пластов углы сдвижения в толще каменноугольных пород определяются по табл. 7.53.

 

Таблица 7.53

 

Углы d, b, g, b₁, (...°)

 

Месторождение (бассейн)	Углы падения пластов, a	Углы сдвижения
		d	b	g	b1
1. Артемовское и	0-10	65	65	65
Тавричанское	11-45	65	70-0,5a	70
2. Шкотовское	0-10
а) при мощности базальтов до 80 м	-	65	65	65
б) при мощности базальтов более 80 м	-	70	70	70
3. Липовецкое	0-30	70	70-0,6a	70
4. Подгородненское	0-30	85	85	85
5. Партизанский	0-5	85	85	85
	6-60	85	90-a	85
	61-65	85	30		60
	66-75	85	30		50
	76-85	85	30		40
	86-90	85	30		30

 

Примечание. Определение зон опасного влияния со стороны восстания пластов при установленных по данным наблюдений подвижках пород по контактам напластований выполняется на основании заключения специализированных организаций.

 

7.8.3. Углы сдвижения в наносах j:

а) в сухих наносах - 45°;

б) в обводненных наносах - 30°.

7.8.4. При определении зоны опасного влияния от горных работ в свите пластов (два пласта и более), когда толща пород была ранее подработана полностью, углы сдвижения уменьшаются на 5°.

7.8.5. Для построения предохранительных целиков в одиночных и свитах пластов (два пласта и более) используются методы, изложенные в разд. 8, при этом значения углов сдвижения определяются по формулам (7.2), в которых углы d, b, g, b₁ определяются в соответствии с п. 7.8.2, а значения поправок Dd_ц, Db_ц и Dg_ц - определяются по табл. 7.3 в зависимости от способа построения целика.

 

Примечания:

1. Значения углов 1 при разработке свиты пластов принимаются равными значениям углов b₁ при выемке одиночных пластов.

2. При оконтуривании предохранительных целиков в свитах пластов со стороны падения при углах падения a > 25° выемку запасов на участках, прилегающих к нижней границе целика (на двух горизонтах), следует вести по специальному проекту с учетом возможных деформаций горных пород и поверхности в зоне подвижек пород по контактам напластований.

 

7.8.6. Продолжительность процесса сдвижения и период опасных деформаций устанавливаются в соответствии с пп. 2.15-2.17 разд. 2.

7.8.7. Максимальные скорости оседаний и горизонтальных деформаций земной поверхности от влияния очистных работ определяются по результатам натурных наблюдений, а при их отсутствии - по разд. 4.3 Прил. 1.

7.8.8. В условиях, когда возможно зависание пород подрабатываемой толщи, продолжительность процесса сдвижения и максимальные скорости оседаний и деформаций земной поверхности должны определяться по результатам натурных наблюдений с привлечением специализированных организаций.

7.8.9. Для определения границ мульды сдвижения на земной поверхности при разработке одиночных пластов граничные углы определяются по табл. 7.54.

Граничный угол в наносах принимается:

а) в сухих - 40°;

б) в обводненных - 25°.

 

Таблица 7.54

 

Углы d₀, b₀, g₀, b₀₁, (...°)

 

Месторождение (бассейн)	d0	b0	g0	b01
1. Артемовское, Тавричанское	d-10	b - 10	g - 10	-
2. Шкотовское
а) при мощности базальтов до 40 м	55	55	55	-
б) при мощности базальтов более 40 м	50	50	50	-
3. Липовецкое	60	60-0,4a	60	-
4. Подгородненское	70	70-0,8a	70	-
5. Партизанский	75	75 - 0,8, a но не менее 25	75 + 0,25, a но не более 85	b1 - 10

 

7.8.10. При разработке свит пластов в подработанной толще пород значения граничных углов во всех бассейнах Приморского края, за исключением Партизанского, уменьшаются на 5°.

В Партизанском бассейне в подработанной толще граничные углы принимаются:

1. d₀ = 75°.

2. b₀ = 75° - a.

3. g₀ = 75° - 0,2a.

4. b₀₁ = b₁ - 10°.

7.8.11. Углы максимального оседания и полных сдвижений определяются по табл. 7.55.

 

Таблица 7.55

 

Углы q, y₁, y₂, y₃

 

Месторождение (бассейн)	Углы падения пластов, a	q	y1	y2	y3
1. Артемовское и Тавричанское	0-30	90 - 0,65a	60 - 0,2a	60 + 0,3a	60
	30-45	75	75 - 0,7a	42 + 0,9a	60
2. Шкотовское	0-10	90 - 0,65a	60 - 0,2a	60 + 0,3a	60
3. Партизанский	0-60	90 - 0,8a	55	55 + 0,3a	55
4. Липовецкое	0-10	89	52	58	55
	11-20	86	48	64	55
	21-30	82	44	68	55
5. Подгородненское	0-10	88	49	52	50
	11-20	82	46	54	50
	21-30	78	43	58	50

 

7.8.12. Коэффициенты N₁ и N₂ определяются в зависимости от отношения размера выработки D к средней глубине разработки Н по табл. 7.56.

7.8.13. Относительное максимальное оседание земной поверхности q₀ и относительное максимальное горизонтальное сдвижение a₀ определяются по табл. 7.57.

7.8.14. Значения коэффициентов безопасности в формуле (3.7) разд. 3 для определения безопасной глубины подработки наклонных шахтных стволов определяются на основании заключения специализированной организации.

7.8.15. Границы предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов определяются по углам сдвижения для глубин разработки до 600-700 м.

 

Таблица 7.56

 

Коэффициенты N₁ и N₂

 

Месторождение (бассейн)	D/H
	≥ 1,6	1,2	1,0	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,25	0,2	≤ 0,15
Артемовское, Тавричанское, Шкотовское	1,0	1,0	0,95	0,8	0,75	0,65	0,55	0,45	0,30	0,25	0,15	0,10
Липовецкое	1,0	0,95	0,85	0,70	0,65	0,55	0,45	0,35	0,25	0,20	0,15	0,10
Подгородненское, Партизанский	1,0	0,90	0,80	0,65	0,60	0,50	0,40	0,30	0,20	0,15	0,10	0,10

 

Примечание. При промежуточных значениях D/H величины коэффициентов N₁ и N₂ определяются интерполяцией.

 

Таблица 7.57

 

Значения q₀, a₀

 

Месторождение (бассейн)	q0		a0
	Первичная подработка	Повторная подработка	Первичная подработка	Повторная подработка
Артемовское, Тавричанское	0,85	0,90	0,35	0,35
Шкотовское	0,90	0,90	0,45	0,45
Липовецкое	0,75	0,85	0,30	0,30
Подгородненское, Партизанский	0,80	0,95	0,30	0,30

 

7.9. Подмосковный бассейн

 

7.9.1. Для определения зон опасного влияния и построения предохранительных целиков в одиночных пластах в подработанной и неподработанной толще и содержании в толще известняков менее 50% углы сдвижения во всех направлениях принимаются одинаковыми и равными 55°.

При содержании в толще известняков более 50% углы сдвижения во всех направлениях принимаются равными 60°.

Углы разрыва принимаются на 10° больше углов сдвижения.

7.9.2. Продолжительность процесса сдвижения и период опасных деформаций устанавливаются в соответствии с пп. 2.15-2.17 разд. 2.

7.9.3. Максимальные скорости оседаний и горизонтальных деформаций земной поверхности от влияния очистных выработок определяются по результатам натурных наблюдений, а при их отсутствии - по разд. 4.3 Прил. 1.

7.9.4. Граничные углы в неподработанной и подработанной толще принимаются одинаковыми по всей покрывающей толще и равными во всех направлениях d₀ = 45° при содержании в толще известняков до 50%.

При содержании в толще известняков более 50% граничные углы во всех направлениях принимаются равными d₀ = 50°.

7.9.5. Угол максимального оседания q = 90°, угол полных сдвижений y₃ = 60°.

7.9.6. Коэффициенты N₁ и N₂ определяются в зависимости от отношения размера выработки D к глубине разработки Н по табл. 7.58.

 

Таблица 7.58

 

Коэффициенты N₁ и N₂

 

D/H
≥ 1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4
1,00	0,95	0,90	0,85	0,80	0,70	0,60	0,45

 

Примечания:

1. При промежуточных значениях D/H коэффициенты N₁ и N₂ определяются интерполяцией.

2. При глубинах более 100 м и содержании известняков в толще более 30% в интервале D/H от 0,7 до 0,4 значения N₁ и N₂ уменьшаются на 0,05.

 

7.9.7. Относительное максимальное оседание q₀ = 0,9, относительное максимальное горизонтальное сдвижение a₀ = 0,32.

 

7.10. Месторождения с неизученным или с недостаточно изученным характером процесса сдвижения горных пород

 

7.10.1. Параметры процесса сдвижения, необходимые для определения зон опасного влияния подземных разработок, для выбора метода построения предохранительных целиков и для определения границ мульды сдвижения при расчете ожидаемых величин сдвижений и деформаций земной поверхности принимаются соответственно равными указанным параметрам на месторождении-аналоге.

Выбор месторождения-аналога производится на основании крепости пород, величины угла сдвижения по простиранию d и общего геологического строения пород.

В табл. 7.59 приводятся данные о крепости пород, углах сдвижения по простиранию d, предельных углах падения пластов a_п, при которых возникают опасные сдвижения пород лежачего бока на месторождениях с неизученным характером процесса сдвижения.

 

Таблица 7.59

 

Параметры f, d, a_п

 

Месторождение (шахта)	Коэффициент крепости f	d, (...°)	aп, (...°)
о. Сахалин, Шебунино и № 10/13	0,3-0,7	55
Анадырское	1,3-2,0	65
Месторождение бухты Угольной, Галимовское месторождение	2,1-3,5	70
Черемховское, Сангарское, Джебарики-Хая, Нижне-Аркагалинское, шахты о. Сахалина, кроме Шебунино и № 10/13	3,6-4,5	75	60
Черногорское	4,6-6,0	80	60

 

Примечание. Коэффициент крепости для неизученных месторождений определяется по Прил. 8.

 

7.10.2. Если рассматриваемое месторождение по различным классификационным показателям (крепости пород, углу сдвижения d, предельному углу a_п и др.) можно отнести к различным группам месторождений с изученным характером процесса сдвижения, то при выборе углов сдвижения для определения опасных зон и построения целиков принимаются наименьшие их значения из установленных на месторождениях-аналогах.

При определении параметров K_e; K_i для определения безопасной глубины разработки и параметров q₀ и a₀ для расчета деформаций принимаются их наибольшие значения на месторождениях-аналогах.

При выборе граничных углов, углов максимальных оседаний, функций распределения сдвижений и деформаций - принимаются их средние значения на месторождениях-аналогах.

7.10.3. Углы сдвижения и граничные углы в наносах и мезозойских отложениях на месторождениях с неизученным характером процесса сдвижения определяются по таблицам 7.60, 7.61.

 

Таблица 7.60

 

Углы j, j₀, (...°)

 

Мощность наносов, м	Сухие наносы		Обводненные наносы
	j	j0	j	j0
Менее 40	50	45	45	45
40 - 60	55	50	50	50
Более 60	60	55	55	55

 

Таблица 7.61

 

Углы d_м, g_м, d_0м, g_0м, (...°)

 

Мощность мезозойских отложений, м	dм	g	d0м	g0м
Менее 50	65	65	60	60
50 - 100	70	70	65	65
Более 100	75	75	70	70

 

8. ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ

 

8.1. Границы предохранительных целиков строятся относительно границ охраняемой площади, которая для зданий и сооружений включает охраняемый объект и берму вокруг него.

8.2. Ширина бермы (Б, м) для зданий и сооружений определяется по табл. 8.1.

 

Таблица 8.1

 

Ширина бермы

 

Допустимые деформации		Категория охраны транспортного сооружения	Ширина бермы, м
[eд], 1×10-3	[iд], 1×10-3
2 и менее	4 и менее	I	20
2,1-4,0	4,1-6,0	II	15
4,1-6,0	6,1-8,0	III	10
Более 6	Более 8	IV	5

 

Ширина бермы при построении целиков для защиты шахтных стволов принимается равной 20 м.

Для технических скважин - как для сооружений II категории; для шурфов и сооружений, для которых установлены только предельные деформации (показатели деформаций), - как для сооружений III категории.

Если для сооружений по допустимым деформациям (показателям деформаций) [e_д] и [i_д] получаются различные размеры берм, то в качестве окончательного значения принимается наибольшее, в диапазоне величин, указанных в табл. 8.1.

Ширина бермы для охраны особо значимых и уникальных объектов и шахтных стволов, когда целики для них не оконтурены горными выработками, а границы охраняемой площади на поверхности находятся от объекта на расстоянии менее 50 м, определяется по заключению специализированных организаций.

8.3. Границы охраняемой площади для отдельных зданий и сооружений, у которых отношение длинной стороны к короткой менее 5, определяются на плане следующим образом. Вокруг охраняемого объекта через его угловые точки строят прямоугольник, стороны которого ориентируют по простиранию и вкрест простирания пласта. Параллельно этим сторонам на расстоянии от них, равном ширине бермы, проводят прямые до их взаимного пересечения. Отрезки прямых между точками пересечения являются границами охраняемой площади.

Для группы зданий и сооружений (например, промплощадка шахты) границы охраняемой площади определяются на плане многоугольником со сторонами, параллельными охраняемым объектам и отстоящими от них на расстоянии ширины бермы.

Для вытянутых объектов, ориентированных диагонально к линии простирания пласта, границы охраняемой площади строят параллельно сторонам охраняемых объектов на расстоянии от них, равном ширине бермы. К вытянутым объектам относятся: железные дороги, трубопроводы, каналы и другие, а также отдельные здания и сооружения, у которых отношение длинной стороны к короткой равно или более 5°.

8.4. Границы предохранительных целиков для зданий и сооружений, за исключением указанных в п. 8.16, определяются с помощью углов сдвижения, значения которых при разработке одного пласта и свиты пластов для различных бассейнов и месторождений приводятся в разд. 7.

Если размеры охраняемой площади в плане в каком-либо направлении (по простиранию или вкрест простирания) менее 0,5 средней глубины разработки первого (верхнего) пласта свиты под серединой охраняемого объекта, то угол сдвижения, используемый для построения предохранительных целиков, в соответствующем направлении уменьшается на 5°.

При разработке свит пластов для построения предохранительных целиков рекомендуется два варианта определения углов сдвижения и построения предохранительных целиков.

Первый вариант используется в случаях, когда в пределах предохранительных целиков имеются ранее пройденные очистные выработки. В этом случае углы сдвижения для второго и последующих пластов уменьшаются по сравнению с углами сдвижения от первого пласта, для которого углы сдвижения принимаются как при разработке одного пласта. Поправки к углам сдвижения для второго и последующих пластов, определяемые в соответствии с разд. 7, имеют отрицательные значения (рис. 8.1, а, б).

Второй вариант построения целиков используется в случаях, когда ранее пройденные очистные выработки в пределах предохранительных целиков отсутствуют. В этом случае углы сдвижения для второго и последующих пластов увеличиваются по сравнению с углами сдвижения от первого пласта, для которого углы сдвижения принимаются как для нижнего пласта при разработке свиты пластов (как для первого варианта построения целиков). Поправки к углам сдвижения для второго и последующих пластов, определяемые в соответствии с разд. 7, имеют положительные значения (рис. 8.2, а, б).

В случаях, когда при построении предохранительных целиков производится разделение свиты пластов на группы (см. разд. 2), под словами "первый, второй и последующий пласты" следует понимать "первую, вторую и последующие группы пластов".

Если нижняя граница целика, построенная по углу сдвижения g, располагается ниже горизонта безопасной глубины, то за нижнюю границу целика принимается горизонт безопасной глубины.

Определение нижних границ целиков при разработке пластов в синклинальных складках, а также для охраны вертикальных шахтных стволов на месторождениях, где наблюдаются подвижки пород по контактам напластований, производится соответственно по рекомендациям пп. 8.12, 8.18.

При оконтуривании целиков со стороны падения на месторождениях, где наблюдаются подвижки пород по контактам напластований, выемку запасов на участках, прилегающих к нижней границе целика (на двух горизонтах) следует вести по специальному проекту с учетом деформаций горных пород и поверхности в зоне подвижек по контактам напластований.

При построении предохранительных целиков в пластах с углом падения a > 35° для объектов, охраняемых от образования под ними провалов, при размерах целиков по простиранию на глубине h_ц менее 50 м нижняя граница целика должна располагаться на глубине 2h_ц (см. разд. 2).

Под зданиями и сооружениями, расположенными в лежачем боку разрабатываемого пласта с углом падения a ≥ a_п (см. разд. 2), верхняя граница предохранительного целика определяется углом сдвижения b₁. Границы целика по простиранию определяются по углу d (рис. 8.2, в, г), за нижнюю границу целика принимается горизонт безопасной глубины, но при этом вертикальная высота целика должна быть не менее h_ц.

 

 

Рис. 8.1. Определение границ предохранительных целиков по первому варианту:

а и б - вертикальные разрезы соответственно вкрест простирания и по простиранию пластов;

1 - наносы; 2 - коренные породы

 

Рис. 8.2. Определение границ предохранительных целиков по второму (а, б) варианту и при расположении сооружения в лежачем боку пласта (при наличии сдвижения пород лежачего бока - в, г):

 

Рис. 8.2. Определение границ предохранительных целиков

а, в и б, г - вертикальные разрезы соответственно вкрест и по простиранию пластов; 1 - наносы,

2 - коренные породы

 

Если ширина предохранительного целика, построенного для охраны отдельного здания или сооружения, в плоскости пласта окажется менее 0,25Н (Н - расстояние по вертикали от земной поверхности до пласта под серединой объекта), то она должна быть увеличена до 0,25Н.

8.5. При построении предохранительных целиков для зданий и сооружений толща пород со стороны восстания, падения и по простиранию у соответствующей границы целика считается подработанной, если линия, проведенная от границ охраняемой площади под углом сдвижения для неподработанной толщи, пересекает хотя бы часть зоны опасного влияния очистных выработок, пройденных в вышележащих и нижележащих пластах (рис. 8.3). Значения углов сдвижения в подработанной толще для бассейнов и месторождений приведены в разд. 7.

 

 

Рис. 8.3. Схема к определению подработанности толщи у границ предохранительного целика:

а - вертикальный разрез вкрест простирания (толща подработана со стороны восстания и со стороны падения); б - вертикальный разрез по простиранию (с правой стороны толща подработана, с левой не подработана); 1 - наносы; 2 - коренные породы

 

8.6. Построение предохранительных целиков производится для зданий и сооружений способами вертикальных разрезов или графоаналитическим (способом перпендикуляров или проекций с числовыми отметками). Вертикальные разрезы строятся в направлениях вкрест простирания и по простиранию пластов (см. рис. 8.1).

На разрезах вкрест простирания границы целиков определяются пересечением почвы пластов линиями, проведенными в наносах через границы охраняемой площади, продолженными в мезозойских отложениях, а затем в коренных породах под соответствующими углами сдвижения.

8.7. Разрешается спрямление границ предохранительных целиков, построение целиков оптимальной криволинейной или многоугольной формы по методике, приведенной в примерах разд. 9. При этом врезание очистными выработками в предохранительный целик допускается не больше чем до границ, построенных по указанной методике.

8.8. При диагональной ориентировке объекта относительно линии простирания пласта с выдержанным углом падения (простирания) для построения границ предохранительного целика проводятся линии в наносах под углами j, в мезозойских отложениях, не являющихся коренными породами, - под углами  и  и в коренных породах - под углами b¢ и g¢.

Углы b¢ и g¢ определяются по номограмме Прил. 9 или вычисляются по формулам:

ctgb¢ = ;                                         (8.1)

ctgg¢ = ,                                        (8.2)

где b, d и g - углы сдвижения в коренных породах;

q - острый угол между линией простирания пласта и соответствующей границей бермы.

Если g = d, то g¢ = g.

Определение углов  и  также производят по формулам (8.1) и (8.2) или по номограмме Прил. 9, принимая вместо углов b, d и g углы ,  и .

8.9. При построении границ предохранительных целиков по способу перпендикуляров для вытянутого объекта, длинная ось которого расположена под углом к линии простирания пласта с выдержанным углом падения (простирания), длина перпендикуляров в сторону восстания q и в сторону падения l вычисляется по формулам:

;

,                                                     (8.3)

где h - мощность наносов;

Н - расстояние от земной поверхности до пласта по вертикали, проходящей через точку пересечения линии, проведенной в наносах от границы охраняемой площади под углом j, с линией контакта наносов с коренными породами.

Остальные обозначения приведены в п. 8.8.

При наличии в толще мезозойских отложений, не являющихся коренными породами, значения q и l вычисляются по формулам:

;

,                                   (8.4)

где H_м - расстояние от земной поверхности до контакта мезозойских отложений с коренными породами по вертикали, проходящей через точку пересечения линии контакта наносов и мезозойских отложений с линией, проведенной в наносах от границы охраняемой площади под углом j;

Н - расстояние от земной поверхности до пласта по вертикали, проходящей через точку пересечения линии контакта коренных пород и мезозойских отложений с линией, проведенной последовательно под углом в наносах, а затем под соответствующим углом в мезозойских отложениях;

h_м - мощность мезозойских отложений по вертикали, проведенной для определения H_м.

Для вытянутого криволинейного в плане объекта (железная дорога и др.) построение предохранительных целиков производится по методике, приведенной в примере 3 (разд. 9).

8.10. Построение предохранительных целиков для охраны объектов ограниченных размеров, оси которых расположены под углом к линии простирания пласта, производится следующим образом. Для объекта строится охраняемый контур со сторонами, параллельными линиям падения и простирания пласта, и от этого контура строятся границы целика по углам b, g и d. Затем для этого же объекта строится охраняемый контур со сторонами, параллельными осям объекта, и для полученного охраняемого контура строятся границы целика по углам b¢ и g¢. Точки пересечения границ целиков, построенных двумя способами, будут угловыми точками контура целика минимальных размеров.

8.11. Границы предохранительных целиков при залегании пластов в синклинальных складках для сооружений, расположенных над выходом осевой поверхности складки, при переменных углах падения пласта определяются следующим образом (рис. 8.4).

1. От границ охраняемой площади проводится линия в наносах под углом сдвижения j до контакта с коренными породами (точка I) и продолжается в коренных породах под углом b_I до пересечения со слоем пород в точке II, в которой угол падения a_II отличается на 10° от a_I - угла падения пород в точке I. Угол b_I определяется по углу падения коренных пород в точке I.

2. По углу a_II определяется угол сдвижения b_II и под этим углом из точки II проводится линия до пересечения со слоем пород в точке III, в которой угол падения a_III отличается на 10° от a_II.

Аналогичные построения продолжаются до тех пор, пока линия, проведенная под соответствующим углом b, не пересечет угольный пласт, чем и определяется верхняя граница целика. Таким же образом определяется верхняя граница целика и на другом крыле складки. Расстояния от оси складки по горизонтали I до границ целика должны быть не менее 0,2H_ос, где H_ос - глубина залегания оси складки от поверхности. Если границы целика, построенного по углам сдвижения, находятся на расстоянии от оси складки меньшем, чем 0,2H_ос, то за границу целика принимается точка, расположенная на расстоянии 0,2H_ос от оси складки.

 

 

Рис. 8.4. Определение границ предохранительных целиков при залегании пластов

в синклинальных складках и расположении сооружения над осевой поверхностью складки

 

3. Граница целика по простиранию определяется у верхних границ целика и в точке пересечения пласта осевой поверхностью складки (точка 0) углами сдвижения d.

8.12. Для сооружений, расположенных над одним из крыльев синклинальной складки, границы целиков на разрезах по простиранию и верхние границы целиков на разрезах вкрест простирания определяются так же, как для сооружений, расположенных над осевой поверхностью складки.

Положение нижних границ целиков определяется следующим образом.

А. Если глубины нижних границ целиков, построенных по углам сдвижения, больше соответственных безопасных глубин разработки, то их положение определяется следующим образом.

1. При углах падения крыльев складки не более 35° - по углу g до пересечения с пластом (рис. 8.5, а, б; точки 1 и 2) или по углу g до пересечения с осевой поверхностью складки и далее - по углу b (рис. 8.5, в).

2. При углах падения крыльев складки более 35° (рис. 8.6, а) нижняя граница целика определяется линией, проведенной от границы охраняемой площади под углом a_c до пересечения с осевой поверхностью складки (точка А), где a_c - средний угол падения пластов крыла складки, над которым расположено сооружение; за осевой поверхностью линия проводится от точки А под углом сдвижения b.

3. При согласном залегании пластов на крыльях складки - по углу a_c до пересечения с осевой поверхностью складки и далее по углу сдвижения g (рис. 8.6, б).

Во всех случаях расстояния от оси складки по горизонтали до границ целика по падению l должны быть не менее 0,2H_oc при глубине нижней границы целика большей, чем безопасная глубина разработки, определяемая по разд. 3.

Б. Если глубины нижних границ целиков, построенных по углам сдвижения, меньше соответствующих безопасных глубин разработки, то их положение определяется следующим образом.

1. Нижние границы целиков должны располагаться на расстояниях по горизонтали от проекции выхода почвы верхнего пласта под наносы не меньших, чем величины d (см. рис. 8.5, а), значения которых определяются по формулам:

 - для одиночного пласта;                         (8.5)

 - для свиты пластов,                             (8.6)

где k₁, k₂, ..., k_n - коэффициенты влияния первого, второго, n-го пластов;

k₁ = 0,9; k₂ = 0,7; k₃ = k_n = 0,5;

m₁, m₂, ..., m_n - вынимаемые мощности пластов, причем пласты располагаются в порядке убывания степени их влияния (см. п. 3.4);

a - средний угол падения пород;

[e_д] - допустимые горизонтальные деформации (показатели деформаций) поверхности для объекта.

 

 

Рис. 8.5. Определение границ предохранительных целиков при залегании пластов в синклинальных складках при a ≤ 35° и расположении сооружения над крылом складки:

а, в - вертикальные разрезы вкрест простирания пластов; б - по простиранию пластов; I - наносы; II - коренные породы; d - определяется по формулам (8.5), (8.6)

 

 

Рис. 8.6. Определение границ предохранительных целиков при залегании пластов в синклинальных складках при a > 35° и расположении сооружения над крылом складки:

а, б - разрезы вкрест простирания пласта; 1 - наносы, 2 - коренные породы

 

Для случаев, когда при построении предохранительного целика линии, проведенные от границ охраняемой площади под углами g (рис. 8.5, в) или a_c (рис. 8.6), пересекают осевую поверхность складки, границы целиков по падению определяются с одновременным выполнением двух условий:

1) расстояния (по горизонтали) от выходов почвы пластов под наносы до нижних границ целиков должны быть не менее величин, определяемых по формулам (8.5)-(8.6);

2) расстояния (по горизонтали) от точек пересечения осевых поверхностей с пластом до нижних границ целиков должны быть не менее величины 0,2H_oc.

Границы целиков на вертикальном разрезе по простиранию для рассмотренных случаев определяются так же, как при выдержанном залегании.

В более сложных случаях границы целика определяются специализированной организацией.

В. Под зданиями и сооружениями, расположенными в лежачем боку разрабатываемого пласта, залегающего в виде синклинальной складки с углом падения a ≥ a_п (см. разд. 2), верхняя граница целика определяется так же, как при выдержанном залегании, а нижняя граница - продолжением линии, проведенной под углом b_I до повторного пересечения с пластом (рис. 8.7). При этом границы целика по простиранию определяются на разрезах по простиранию, проходящих через верхнюю и нижнюю границы целика на разрезе вкрест простирания.

 

 

Рис. 8.7. Определение границ целика для сооружения, расположенного в лежачем боку разрабатываемого пласта, залегающего в синклинальной складке a ≥ a_п

 

При оконтуривании целиков со стороны падения при разработке пластов в синклинальных складках выемку запасов на участке, прилегающем к нижней границе целика (на двух горизонтах), следует вести по специальному проекту с учетом деформаций горных пород и поверхности от подвижек пород по контактам напластований.

8.13. При антиклинальном залегании пластов границы предохранительных целиков для зданий и сооружений, расположенных над осевой поверхностью складки (рис. 8.8), определяются в зависимости от условий залегания крыльев складки.

1. Если антиклинальная складка не переходит в синклинальную (рис. 8.8, а) и углы падения ее крыльев менее a_п, то границы целика по простиранию определяются в коренных породах углом сдвижения. Границы целика вкрест простирания определяются в коренных породах углом сдвижения g (см. рис. 8.8, а, точки 1, 2).

Если безопасная глубина разработки, определенная в соответствии с разд. 3, больше глубины нижних границ целиков, построенных по углам сдвижения, то выемка запасов на участках 1-3 и 2-4 может производиться по заключению специализированной организации.

2. Если антиклинальная складка не переходит в синклинальную и углы падения ее крыльев более a_п, то границы целика по простиранию определяются углом сдвижения , а вкрест простирания - безопасной глубиной (рис. 8.8, б).

При оконтуривании целиков со стороны падения (см. рис. 8.8, а, б) при разработке пластов в антиклинальных складках выемку запасов на участках, прилегающих к нижней границе целика, следует вести по заключению специализированной организации.

8.14. Если синклинальная складка переходит в антиклинальную, а также в более сложных случаях невыдержанного залегания пластов, при наличии разрывных тектонических нарушений, влияющих на охраняемые объекты (см. разд. 2), построение предохранительных целиков решается с привлечением специализированных организаций (ВНИМИ и др.).

 

 

Рис. 8.8. Определение границ предохранительных целиков для сооружения, расположенного над замком антиклинальной складки:

I - наносы; II - коренные породы

 

8.15. Границы предохранительных целиков для вертикальных шахтных стволов определяются от границ охраняемой площади, включающей копры, надшахтные здания, здания подъемных машин и берму. Размер бермы определяется согласно п. 8.2. Границы целиков определяются по углам сдвижения:

а) для всех стволов, оборудованных постоянным подъемом, при глубине разработки и глубине ствола, не превышающих H₀, определяемой по разд. 7;

б) для вентиляционных и воздухоподающих стволов, не оборудованных постоянным подъемом или оборудованных инспекторским подъемом, а также для стволов с податливой крепью при любых глубинах разработки;

в) для всех стволов по пластам (участкам пластов), расположенным ниже зумпфа на расстояниях по вертикали более 0,2H_с, где H_с - глубина ствола с зумпфом (рис. 8.9). Если предполагается углубка ствола, то расстояние 0,2H_с откладывается от проектной отметки зумпфа ствола.

 

 

Рис. 8.9. Определение границ предохранительных целиков для охраны шахтных стволов:

1 - наносы; 2 - коренные породы

 

Для построения предохранительных целиков используются те же два варианта, изложенные в п. 8.4.

Границы предохранительных целиков на разрезах вкрест простирания и по простиранию должны отстоять от стволов в плоскости пласта при глубинах разработки до H₀ на расстоянии не менее 50 м при a ≤ 45° и не менее 60 м при a > 45°. При глубинах более H₀ указанные минимальные размеры целиков увеличиваются из расчета по 10 м на каждые последующие 100 м глубины.

8.16. Границы предохранительных целиков для вертикальных главных и вентиляционных стволов с жесткой крепью, оборудованных постоянным подъемом (кроме инспекторского), при углах падения пластов a ≤ 45° на глубинах, равных и более H₁, а при a > 45° на глубинах, равных и более H, определяются с помощью углов сдвижения и граничных углов. При этом по существу используются те же два варианта их построения, изложенные в п. 8.4.

По первому варианту, т.е. когда в пределах предохранительных целиков имеются ранее пройденные очистные выработки, границы предохранительных целиков определяются на вертикальных разрезах от границ охраняемой площади линиями пересечения пластов плоскостями, проведенными:

- в наносах и мезозойских отложениях под соответствующими углами сдвижения (см. рис. 8.9);

- в коренных породах до глубины H₀ и ниже глубины 1,2H_с - под углами сдвижения;

- в коренных породах от глубины H₁ и H₂ до глубины 1,2H_с - под граничными углами.

По второму варианту до глубины H₀ целики строятся по граничным углам, а от глубины H₁ и H₂ и ниже - по углам сдвижения. Значения глубин H₁ и H₂ приведены в разд. 7. Для бассейнов и месторождений, для которых в разд. 7 отсутствуют значения глубин H₁ и H₂, целики строятся по углам сдвижения начиная с глубины H₀.

При этом поправки к углам сдвижения для второго и последующих пластов, определяемые в соответствии с разд. 7, в первом варианте построения целиков имеют отрицательные, а во втором - положительные значения.

В интервалах глубин от H₀ до H₁ (при a ≤ 45°) и от H₀ до H₂ (при a > 45°) границы предохранительных целиков определяются линиями, соединяющими границы целиков соответственно на горизонтах H₀, H₁ и H₀, H₂ (на рис. 8.9 - линии A₁Б₁, A₂Б₂).

8.17. При углах падения пластов от 45 до 65° для защиты ствола от надработки расстояние l₁ от ствола в плоскости пласта до границы целика по падению должно быть не менее определяемого по формуле:

l₁ = А₃Н_т,                                                                    (8.7)

где A₃ - коэффициент, определяемый по табл. 8.2 в зависимости от угла падения пласта;

H_т - расстояние по вертикали от земной поверхности до точки пересечения оси ствола с почвой пласта, м.

 

Таблица 8.2

 

Коэффициент A₃

 

a, (...°)	45	55	60	65
A	0,25	0,40	0,55	0,70

 

Примечание. При промежуточных значениях угла a значение A₃ определяется интерполяцией.

 

8.18. Построение предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов на месторождениях, где наблюдаются подвижки пород по контактам напластований, производится по рекомендациям, изложенным в разд. 7. При этом нижняя граница целика определяется следующим образом (рис. 8.10).

 

 

Рис. 8.10. Определение границ предохранительных целиков для охраны вертикальных шахтных стволов в бассейнах при наличии подвижек пород по контактам:

а - разрез вкрест простирания; б - разрез по простиранию; I - наносы, II - коренные породы

 

Если нижняя граница целика в верхнем пласте, определяемая по углу g (точка А, см. рис. 8.10, а) располагается на глубине H_в < H_ов, где H_ов - глубина, определяемая по разд. 7, то за нижнюю границу целика в этом пласте принимается точка, расположенная на глубине H_ов (точка 1, см. рис. 8.10, а). От точки 1 по углам g строятся границы целиков в нижележащих пластах (точка 2, см. рис. 8.10, а). Размеры целиков по простиранию определяются обычным способом (рис. 8.10, б).

Границы предохранительных целиков для охраны стволов при невыдержанном залегании пластов определяются по методике, изложенной в пп. 8.11-8.12. При этом глубины H₁ или H₂ (п. 8.16) определяются по максимальному значению угла падения пласта в пределах целика.

Размеры предохранительных целиков по падению для стволов глубиной более H₀ (H₂) при углах залегания пластов более 65°, а также при углах залегания пластов более 45°, если имеются разрывные нарушения, пересекающие ствол и выходящие на земную поверхность (под наносы), и ранее пройденные очистные выработки в пределах целиков, определенных согласно пп. 8.15-8.17, устанавливаются с привлечением специализированных организаций (ВНИМИ и др.).

8.19. Допускается построение целиков для охраны вертикальных стволов другими методами с учетом свойств пород и состояния крепи стволов по заключению специализированных организаций и согласованию с Госгортехнадзором. Размеры предохранительных целиков для стволов с податливой крепью и армировкой, рассчитанных в соответствии с "Временными указаниями по проектированию, строительству и эксплуатации крепей и армировок стволов, подверженных влиянию очистных работ" (Л.: ВНИМИ, 1972), устанавливаются по проектам, составленным проектной организацией, и утверждаются в порядке, установленном Госгортехнадзором РФ.

8.20. Границы предохранительных целиков для слепых шахтных стволов строятся:

- на разрезе по простиранию - от проекции на земную поверхность границ охраняемой площади, включающей устье ствола, здание подъемной машины и берму, по углам сдвижения или граничным углам в соответствии с пп. 8.15-8.17 - как для стволов, пройденных с земной поверхности;

- на разрезе вкрест простирания - от границ охраняемой площади (на горизонте устья ствола) по углам сдвижения.

При этом размеры целиков по падению и по восстанию в плоскости пласта должны быть не менее величины, равной H_тctgd₀, где H_т - расстояние по вертикали от земной поверхности до точки пересечения оси ствола с почвой данного пласта.

8.21. Наклонные шахтные стволы охраняются предохранительными целиками, построенными от границ охраняемой площади по углам сдвижения.

В охраняемую площадь включаются: наклонный ствол, берма у его устья и околоствольные (опорные) целики, оставляемые по пласту, по которому пройден ствол.

Размеры опорных целиков принимаются в соответствии с разд. 4 "Указаний по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР" (Л.: ВНИМИ, 1986).

Берма шириной 10 м откладывается от устья ствола в сторону восстания пласта.

Построение предохранительных целиков для наклонных стволов, пройденных по пустым породам с уклоном, равным или не равным углу падения свиты пластов, или под произвольным углом к простиранию пластов, выполняется специализированной организацией (ВНИМИ и др.).

8.22. Технические (вентиляционные, водоотливные, лесоспускные и др.) скважины охраняются предохранительными целиками, построенными от границ охраняемой площади:

а) по углам сдвижения d, g и b, если диаметр скважин более 2 м;

б) по углам d + D₁, g + D₁ и b + D₂ (но не более 85°), если диаметр скважин 2 м и менее.

Углы сдвижения приведены в разд. 7; величины D₁ и D₂ принимаются по табл. 8.3 в зависимости от диаметра скважины, угла сдвижения d и угла падения пласта a.

 

Таблица 8.3

 

Углы D₁ и D₂, (...°)

 

a	d	Диаметр скважины, м
		1		12
		D1	D2	D1	D2
< 30	≤ 60	10	6	6	2
30-45	-	6	10	2	6
> 45	-	0	10	0	6
< 30	61-74	8	4	4	0
30-45	-	4	8	0	4
> 45	-	0	8	0	4
< 30	≥ 75	6	2	2	0
30-45	-	2	6	0	2
> 45	-	0	6	0	2

 

Охраняемая площадь включает контур охраняемого объекта и берму. Размер бермы принимается согласно п. 8.2. За контур охраняемого объекта принимается проекция скважины с учетом ее искривления.

Для всех скважин, пройденных с земной поверхности, построение целиков на разрезах по простиранию и вкрест простирания ведется от границ охраняемой площади на земной поверхности.

Для скважин диаметром 2 м и менее, не выходящих на земную поверхность, построение целиков на разрезах по простиранию и вкрест простирания ведется от границ охраняемой площади на горизонте устья скважины.

Для скважин диаметром более 2 м, не выходящих на земную поверхность, построение целиков на разрезе по простиранию ведется от проекции границ охраняемой площади на земную поверхность, а на разрезе вкрест простирания - от границы охраняемой площади на горизонте устья скважины. При этом размеры целиков по падению и по восстанию в плоскости пласта должны быть не менее H_тctgd, где Н_т - расстояние по вертикали от земной поверхности до точки пересечения оси скважины с почвой данного пласта.

8.23. За границу охраняемой площади под лесонасаждения принимается контур самого лесонасаждения, без бермы.

Границы предохранительных целиков под лесонасаждения строятся по углам разрывов, значения которых принимаются в соответствии с разд. 7.

8.24. Для невыгоревших породных отвалов и для кладбищ в охраняемую площадь включается площадь соответствующего объекта и бермы вокруг нее шириной 10 м.

Границы предохранительных целиков под невыгоревшими породными отвалами и под кладбищами строятся по углам разрывов. Если плоскость, проведенная под углом разрыва g^II, пересекает пласт ниже горизонта безопасной глубины, определенной согласно разд. 6, то граница предохранительного целика со стороны падения определяется горизонтом безопасной глубины.

 

9. ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ И ВЫБОРА МЕР ОХРАНЫ

 

Пример 1. Построение предохранительного целика для отдельно стоящего здания (рис. 9.1)

На одной из шахт Кузнецкого бассейна четырехэтажное здание школы построено на участке, ранее подработанном пластом Инским III. Ко времени начала строительства школы процесс сдвижения земной поверхности на этом участке закончился.

Под зданием школы залегают пласты Полысаевский I и Полысаевский II мощностью соответственно 2,0 и 2,25 м. Угол падения пластов 9°. Мощность наносов 7 м.

Основные характеристики здания следующие: стены кирпичные толщиной 510 мм, перекрытия железобетонные; длина здания 35 м, форма его в плане П-образная; материал основания - сухие суглинки.

При визуальном осмотре наружных стен здания установлено наличие трещин с раскрытием до 1 мм. Большинство трещин - волосные. Согласно Прил. 6 износ здания принимаем равным 10%.

Выбор мер охраны здания. В соответствии с пп. 3.3 и 3.4 для здания школы необходимо определить показатель деформаций [Dl_д] и безопасную глубину разработки H_б для свиты пластов, включающую пласты Полысаевский I и II.

Допустимый показатель деформаций определяется по формуле (4.14): [Dl_д] = [Dl_д]_нn₁n₂n₃n₄n₅.

Четырехэтажное здание школы согласно табл. 4.2 относится к зданиям второго разряда, для которых [Dl_д]_н принимается равным 120 мм.

Значения коэффициентов n со ссылкой на таблицы или пункты, в соответствии с которыми они приняты, приведены в табл. 9.1.

 

 

Рис. 9.1. Построение предохранительного целика для отдельно стоящего здания

 

Таблица 9.1

 

Принимаемые значения коэффициентов

 

Коэффициент	Учитывающиеся факторы	Величины	Таблица или пункт
n1	Грунтовые условия	1,0	Табл. 4.3
n2	Материал и толщина стен	1,2	Табл. 4.4
n3	Износ	1,0	Табл. 4.5
n4	Жесткость перекрытия	1,2	П. 4.9
n5	Форма здания	0,8	П. 4.9

 

Подставив полученные значения в формулу (4.14), получим:

[Dl_д] =120×1,0×1,2×1,0×1,2×0,8 = 138 мм.

Для определения H_б рассчитаем допустимый показатель горизонтальных деформаций для здания школы по формуле (4.17):

.

В тех случаях, когда проектируется одновременная совместная разработка пластов Полысаевских I и II, безопасная глубина определяется в соответствии с п. 3.4 по формуле (3.3):

;

                                                                 

,

где m₁ = 2,0 м; m₂ = 2,25 м - мощности пластов Полысаевского I и II;

k_д = k_e = 0,9 находим по табл. 5 Прил. 1;

Dh₁ = 60 м - мощность междупластья.

Решая уравнение, получаем H_б = 787 м.

Построение границ предохранительных целиков производим в соответствии с п. 8.1 от границ охраняемой площади. Для этого вокруг здания через его угловые точки строим прямоугольник, стороны которого ориентируем по простиранию и вкрест простирания пласта. Параллельно этим сторонам на расстоянии от них, равном ширине бермы, проводим прямые до их взаимного пересечения.

Ширину бермы определяем по табл. 8.1 в зависимости от допустимого показателя деформаций [e_д] = 4,7×10^-3, Б = 10 м. Получаем контур охраняемой площади АБВГ.

Проектируем границы охраняемой площади на вертикальный разрез вкрест простирания и получаем точки А(Б) и Г(В).

Определяем углы сдвижения b, g, d и j по табл. 7.11 и п. 7.2.4, но учитывая пп. 7.2.6, 7.2.7, 7.1.3, табл. 7.3, п. 8.4, получаем:

- для пласта Полысаевского I g = d = 80 - 5 =75°; b = (82 - a) - 5 = 68°;

- для пласта Полысаевского II, g = d = 75 - 3 = 72°; b = 68 – 3 = 65°; угол j = 55°.

На разрезе вкрест простирания от точек А(Б), Г(В) проводим линии в наносах под углом сдвижения j = 55° и продолжаем их в коренных породах под углами сдвижения b и g до пересечения с соответствующим пластом. Получаем точки а(б), г(в), д(е), з(ж). Глубины, на которых расположены границы целиков, составят в точках а(б) - 166 м, г(в) - 196 м, д(е) - 220 м, з(ж) - 260 м.

Полученные глубины значительно меньше вычисленной безопасной глубины Н_б = 787 м. Поэтому выемка угля под зданием школы согласно п. 3.3 может производиться только при применении горных и конструктивных мер защиты здания.

Применение конструктивных мер повлекло бы за собой временное прекращение эксплуатации здания, что в период занятий для школы неприемлемо, а горные меры охраны одиночного здания экономически невыгодны. При раздельной разработке пластов Полысаевских I и II с разрывом во времени, превышающим 5 лет, и при ликвидации повреждений школы от предыдущих подработок, безопасная глубина может рассчитываться отдельно от каждого пласта свиты как одиночного (п. 3.5) по формуле (3.1):

для Полысаевского I -  = 545 м;

для Полысаевского II -  = 614 м.

Указанные значения безопасных глубин превышают глубины расположения нижних границ целиков, поэтому в этих пластах необходимо оставить предохранительные целики, границы которых определяются пересечением плоскостей с пластом, проведенных под углами сдвижения.

Для определения границ предохранительного целика по простиранию строим вертикальный разрез по простиранию и наносим на него с плана границы охраняемой площади точки Б(В) и А(Г). Из этих точек проводим линии в наносах под углом j = 55° и в коренных породах под углами d = 75° и d = 72° до пересечения с горизонтальными линиями, проходящими через точки а(б), г(в), д(е) и з(ж) на разрезе вкрест простирания и получаем верхние и нижние границы целиков по простиранию в пластах Полысаевских I и II.

Границы предохранительных целиков, полученные на вертикальных разрезах вкрест простирания и по простиранию, переносим на план и получаем контур предохранительного целика по пласту Полысаевскому I-абвг, а по пласту Полысаевскому II-дежз.

Предельно минимальные размеры предохранительных целиков, до которых допускается проведение выработок, определяются следующим образом.

На плане из угловых точек целиков абвг (дежз) проводятся линии, делящие углы, образованные границами целика, пополам, до пересечения с границами контура охраняемой площади (линии а-О₁, б-О₂, в-О₃, г-О₄).

Из точек пересечения этих линий (О₁, О₂, О₃, О₄) с контуром охраняемой площади проводят окружности радиусом, равным минимальному расстоянию от указанных точек до линий границ целика (R₁R₂R₃R₄). Длина радиусов равна длине перпендикуляров, опущенных на линии границ целика из точек О₁, О₂, О₃, О₄. Указанные окружности определяют предельную границу целика (см. рис. 9.1). Если линии а-О₁, б-О₂, в-О₃, г-О₄ не пересекают контур охраняемой площади, то предельная граница целика определяется радиусом окружности, проведенным из точек пересечения прямых: а-О₁ б-О₂ и в-О₃ г-О₄.

Производим подсчет запасов в предохранительных целиках.

 

Пример 2. Построение предохранительных целиков для охраны промплощадки шахты (рис. 9.2)

Охраняемый объект - промплощадка одной из шахт в Восточном районе Донбасса.

На промплощадке размещены:

1) вентиляционный ствол глубиной 320 м, оборудованный инспекторским подъемом;

2) здание подъемной машины;

3) электроподстанция, здание каркасное длиной 24 м, высота колонн 6 м, состояние здания удовлетворительное;

4) здание осевых вентиляторов каркасное длиной 32 м, высота колонн 6 м, состояние здания удовлетворительное;

5) склад технического оборудования, здание каркасное длиной 20 м и высотой 6 м с жесткой пристройкой длиной 10 м, состояние здания удовлетворительное.

Грунты под зданиями - суглинки.

Под промплощадкой залегают три пласта: m₂, l₇ и l₅ - мощностью соответственно 1,5; 1,3 и 1,0 м. Уголь - марки Ж. Угол падения пластов 34°. Наносы представлены суглинками нормальной влажности. Мощность наносов 50 м.

Выбор мер охраны объектов. Вертикальный шахтный ствол вместе с копром и зданием подъемной машины согласно п. 3.12 охраняется предохранительными целиками без учета безопасных глубин.

Для выбора мер охраны остальных промышленных зданий определим допустимый показатель горизонтальных деформаций [e_д] по формуле (4.19):

[e_д] = [e_д]_нn₁n₆,

где [e_д]_н - нормативный показатель допустимых горизонтальных деформаций, определяемый по формуле (4.21);

[e_д]_н = , где [C_д] - показатель, зависящий от разряда и конструктивной схемы здания, определяем по табл. 4.8;

l_ц - расстояние от середины здания до крайних его фундаментов (см. рис. 4.1, а);

n₁ - коэффициент, зависящий от несущей способности грунтов (см. табл. 4.3);

n₆ - коэффициент, зависящий от состояния здания к моменту его подработки (см. табл. 4.6);

m_e - коэффициент условий работы.

Здание электроподстанции, согласно табл. 4.6, относится к четвертому разряду: [C_д] = 80 мм; l_ц = 12 м, m_e = 0,8, n₁ = 1, n₆ = 1. Подставив приведенные значения в формулы, получим

[e_д]_н = ;

[e_д] = 8,3×1,0×1,0 = 8,3×10^-3.

Для закрытых электроподстанций в соответствии с табл. 4.12 (прим. 2) допустимые показатели деформаций определяются требованиями, предъявляемыми к зданиям.

Для здания осевых вентиляторов расчет допустимых показателей горизонтальных деформаций аналогичен:

[e_д]_н = ;

[e_д] = 7,1×1,0×1,0 = 7,1×10^-3.

Для осевых вентиляторов известны только предельные показатели [e_п] = 7×10^-3 и [i_п] = 10×10^-3, которые могут быть приняты за допустимые.

Допустимые показатели деформаций для каркасного здания склада оборудования с жесткой пристройкой составят:

[e_д] = 5,0×10^-3×1,0×1,0 = 5,0×10^-3, где [e_д]_н = .

 

 

Рис 9.2. Построение предохранительного целика для охраны промплощадки шахты

 

Построение предохранительных целиков. Для построения границ охраняемой площади промплощадки определяем в соответствии с п. 8.2 ширину бермы для охраняемых объектов по табл. 8.1, которые приведены в табл. 9.2.

 

Таблица 9.2

 

Ширина бермы для охраняемых объектов, м

 

Номер	Название объекта	Ширина бермы
1	Вентиляционный ствол	20
2	Здание подъемной машины	20
3	Электроподстанция	5
4	Каркасное здание осевых вентиляторов	5
5	Каркасное здание склада оборудования с жесткой пристройкой	10

 

Отложив от охраняемых объектов ширину бермы, получим на плане контур охраняемой площади АБВГДЕ. Затем проектируем на разрез вкрест простирания пластов угловые точки охраняемой площади А(Е), В(Б) и Г(Д).

Согласно пп. 8.4 и 8.15 границы предохранительных целиков строим по углам сдвижения, используя второй вариант определения углов сдвижения и построения. Углы сдвижения рассчитываем по формулам (7.2), в которых значения углов сдвижения a, g, b принимаем по пп. 7.1.1 и 7.1.3, а значения поправок Dd_ц, Dg_ц, Db_ц - по табл. 7.3 со знаком плюс.

Далее из точек А(Е) и В(Б) проводим линии в наносах под углом сдвижения j = 60° и продолжаем их в коренных породах под углами сдвижения, приведенными в табл. 9.3, до пересечения с пластами.

 

Таблица 9.3

 

Пласт	g = d, (...°)	b, (...°)	Hн, м	Hв, м
m2	82 - 5 = 77	65 - 5 = 60	316	148, 120
l7	77 + 3 = 80	60 + 3 = 63	372	196, 168
l5	77 + 5 = 82	60 + 5 = 65	432	248, 220

 

Получаем точки a₁(е₁), в₁(б₁), г₁(д₁), a₂(е₂), в₂(б₂), г₂(д₂) и a₃(е₃), в₃(б₃), г₃(д₃).

Для определения мер охраны здания электроподстанции (3) рассчитаем безопасную глубину подработки свитой пластов по формуле (3.5):

,

где k_д = k_i = 1,0 согласно табл. 5, 6 Прил. 1; h_1-2 = 86, h_1-3 = 174 м - расстояния по горизонтали между первым пластом свиты и вторым, и между первым третьим;

= m₁ + m₂ + m₃ = 3,8 м - сумма мощностей пластов m₂, l₇ и l₅.

 м.

Аналогично определяем безопасную глубину подработки здания склада технического оборудования (5).

 м.

При определении безопасной глубины подработки здания осевых вентиляторов (4) должно быть принято согласно п. 3.3 наибольшее значение Н_б, определенное при допустимых деформациях земной поверхности для здания [e_д] = 7,1×10^-3 и [e_д] = 7,0×10^-3; [i_д] = 10×10^-3 для вентиляторов, поэтому для расчета используем наименьшее допустимое значение деформаций [e_д] = 7,0×10^-3.

 м.

Учитывая, что безопасная глубина подработки свитой пластов зданий (4) и (5) превышает глубину залегания границ зоны опасного влияния горных работ на промплощадку, а также местоположение электроподстанции (3) со стороны падения пластов, оставляем в пластах m₂, l₇ и l₅ предохранительные целики с границами, построенными по углам сдвижения.

Для определения границ предохранительных целиков по простиранию строим вертикальный разрез по простиранию, на котором из угловых точек охраняемой площади проводим линии в наносах под углом сдвижения j = 60°, продолжаем их в коренных породах под углами сдвижения d = 77, 80, 82° до пересечения с горизонтальными линиями, проходящими через точки a_1,2,3(е_1,2,3); в_1,2,3(б_1,2,3); г_1,2,3(д_1,2,3) на разрезе вкрест простирания.

Границы предохранительных целиков, полученные на вертикальных разрезах вкрест простирания и по простиранию, переносим на план и получаем контуры целиков: а₁б₁в₁г₁д₁; а₂б₂в₂г₂д₂; а₃б₃в₃г₃д₃.

Построение предельных контуров целиков может выполняться аналогично, как это показано в Примере 1.

В пластах m₂, l₇ и l₅, пересекаемых вентиляционным стволом, границы предохранительных целиков отстоят от ствола на расстоянии более 50 м, что удовлетворяет требованию п. 8.15.

Подсчитываются запасы в предохранительных целиках.

 

Пример 3. Построение предохранительного целика для охраны железной дороги МПС общего пользования (рис. 9.3)

В Кузнецком угольном бассейне на территории одной из шахт проходит двухколейная железная дорога общего пользования со стыковыми путями. Скорость движения поездов 80 км/ч. Грузонапряженность дороги 10 млн ткм/км.

Под железной дорогой залегают: пласт 2 - на глубине 70 - 230 м и пласт 3 - на глубине 130 - 290 м. Мощность пласта 2 - 1,6 м, пласта 3 - 2,1 м.

Угол падения пластов a = 30°. На плане показаны изогипсы почвы пластов. Мощность наносов h = 10 м, они представлены суглинками нормальной влажности.

Выбор мер охраны дороги. Согласно табл. 4.15 железная дорога относится к III категории. Допустимые показатели деформаций поверхности при подработке железных дорог III категории (табл. 4.15) составляют:

- наклон - [i_д] = 8×10^-3;

- горизонтальные деформации - [e_д] = 6×10^-3.

Безопасную глубину разработки двух пластов определим по формуле (3.5) разд. 3.

Безопасная глубина разработки, исходя из допустимого показателя наклонов, составит

 =

=  м.

Безопасная глубина разработки, исходя из допустимого показателя горизонтальных деформаций, составит

 =

=  м,

где k_i, k_e - коэффициенты, определяемые по табл. 5, 6 Прил. 1.

Для обоих пластов безопасная глубина больше глубины их залегания под железной дорогой в границах шахтного поля. Для охраны железной дороги по ряду технико-экономических соображений целесообразно оставить предохранительные целики по обоим пластам.

Построение предохранительных целиков для вытянутого объекта - железной дороги производим по способу перпендикуляров (пп. 8.6, 8.8, 8.9).

1. Определяем ширину бермы в соответствии с табл. 8.1 (разд. 8), Б = 10 м.

Разобьем криволинейную часть железнодорожного полотна на несколько прямолинейных отрезков. Количество отрезков определяется исходя из условия , но не менее 20 м, где e - угол в градусах между прямолинейными участками железной дороги, откуда n = ~ 3.

На контуре охраняемой площади отметим характерные точки АБВГДЕЖЗИКЛМ (см. рис. 9.3).

2. Определяем углы сдвижения. Согласно таблицам 7.3 и 7.11 и формулам (7.2), а также в соответствии с п. 8.4 их величины составят (при построении целиков по второму способу):

- для пласта 2: d_II = d - Dd_ц = 77°; b_II = b - Db_ц = 49°; g_II = g - Dg_ц = 77°;

- для пласта 3: d_III = d_II - Dd_ц = 80°; b_III = b_II - Db_ц = 52°; g_III = g_II - Dg_ц = 80°,

j = 55° (согласно п. 7.2.4).

3. Определяем углы q (острые углы между линией простирания пласта и соответствующей границей охраняемой площади) на плане (см. рис. 9.3)

Найденные значения q приведены в табл. 9.4.

 

Рис. 9.3. Построение предохранительного целика для охраны железной дороги общего пользования:

- изогипсы 2-го пласта;

- изогипсы 1-го пласта;

- техническая граница шахты

 

4. Определим значения котангенса b¢ и g¢ при диагональном расположении охраняемого объекта относительно направления простирания пласта по формулам (8.1) и (8.2):

ctgb¢ = ;

ctgg¢ = .

Вычисленные значения ctgb¢ и ctgg¢ для соответствующих характерных точек приведены в табл. 9.4.

5. Вычисляем значения H в характерных точках по разности абсолютных отметок земной поверхности и изогипс пластов. Из полученных значений H вычитаем мощность наносов h и полученные разности вносим в табл. 9.4.

6. Вычисляем длины перпендикуляров q и l по формулам (8.3):

, .

Полученные значения q и l вносим в табл. 9.4.

 

Таблица 9.4

 

Значения q, ctgb¢, ctgg¢, H-h , q, l

 

Точки	q	ctgb¢		ctgg¢		H-h		q		l
		Пл. 2	Пл. 3	Пл. 2	Пл. 3	Пл. 2	Пл. 3	Пл. 2	Пл. 3	Пл. 2	Пл. 3
А	45			0,231	0,176	67	128			24	31
А¢	45			0,231	0,176	194	255			56	55
Б	45	0,636	0,566			67	128	41	66
Б¢	45	0,636	0,566			170	232	93	114
В	35			0,231	0,176	194	255			57	56
В¢	35			0,231	0,176	221	283			64	61
Г	35	0,724	0,648			170	232	99	122
Г¢	35	0,724	0,648			192	254	111	133
Д	14			0,231	0,176	221	283			66	62
Д¢	14			0,231	0,176	237	299			70	66
Е	14	0,845	0,759			192	254	117	142
Е¢	14	0,845	0,759			203	264	123	148
Ж	7			0,231	0,176	237	299			70	66
Ж¢	7			0,231	0,176	228	289			68	64
З	7	0,863	0,776			203	264	124	149
З¢	7	0,863	0,776			195	257	120	145
И	17			0,231	0,176	228	289			67	63
И¢	17			0,231	0,176	201	261			60	58
К	17	0,834	0,749			195	257	118	143
К¢	17	0,834	0,749			166	227	102	127
Л						201	261
М						166	227

 

Проводим в характерных точках охраняемой площади перпендикуляры таким образом, чтобы каждому прямолинейному отрезку соответствовали два перпендикуляра по падению и два по восстанию. Откладываем на них вычисленные отрезки q и l. Соединив последовательно полученные точки линиями и продолжив их до пересечения с соседними, получим границы предохранительных целиков в плане:

по пласту 2 - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12;

по пласту 3 - 1¢, 2¢, 3¢, 4¢, 5¢, 6¢, 7¢, 8¢, 9¢, 10¢, 11¢, 12¢.

Подсчитываем запасы угля в предохранительных целиках.

 

Пример 4. Построение предохранительных целиков для охраны двух глубоких вертикальных шахтных стволов с копрами и зданиями подъемных машин (рис. 9.4)

Вертикальные стволы одной из шахт в Кизеловском бассейне закреплены жесткой крепью из монолитного бетона и оборудованы постоянным подъемом. Глубина стволов с зумпфами H_c = 1000 м. Стволы расположены один относительно другого по направлению простирания пластов.

Под стволами залегают пласты 13 и 11 мощностью соответственно m = 3,0 м; 2,2 м. Угол падения пластов a = 40°.

Наносы представлены суглинками нормальной влажности мощностью 20 м.

Согласно п. 3.12 вертикальные шахтные стволы вместе с копрами и зданиями подъемных машин охраняются предохранительными целиками без учета безопасных глубин. Построение предохранительных целиков производим в соответствии с разд. 8.

Для построения границ охраняемой площади на плане от охраняемых объектов откладываем отрезки, равные ширине бермы, которая согласно п. 8.2 и табл. 8.1 составит 20 м.

Через концы этих отрезков проводим линии, параллельные сторонам охраняемых объектов. Получим общий контур охраняемой площади АБВГ.

 

 

Рис. 9.4. Построение предохранительных целиков для охраны двух глубоких вертикальных шахтных стволов с копрами и зданиями подъемных машин

 

Для построения предохранительных целиков в соответствии с п. 8.16 используем второй вариант определения углов сдвижения и построения.

Определяем углы сдвижения от влияния выработок в пластах по формулам (7.2), в которых значения углов сдвижения d, g и b принимаем по пп. 7.4.2 и 7.4.3, а значения поправок Dd_ц, Dg_ц, и Db_ц - по табл. 7.3 со знаком плюс.

Углы сдвижения, с учетом п. 8.4, составят:

для пласта 13 d = 75 - 3 – 8 = 68°; g = 70 – 5 = 65°; b = 50 -3 – 5 = 42°;

для пласта 11 d = 67 + 3 = 70°; g = 65°; b = 42 + 3 = 45°.

Граничные углы согласно пп. 7.4.9 и 7.4.10 составят:

для пласта 13 d₀ = 70°; g₀ = 65°; b₀ = 45°;

для пласта 11 d₀ = 70° + 3° = 73; g₀ = 65°; b₀ = 45° + 3° = 48°.

Для определения нижней границы предохранительного целика в пласте 13 на разрезе вкрест простирания от поверхности проводим линию под углом j₀ = 50° до границы наносов с коренными породами.

Далее в сторону падения пластов продолжаем линию под граничным углом g₀ = g = 65° до пересечения с пластами 11 и 13, а так как эти точки пересечения а₁(б₁) и а₂(б₂) расположены на глубине более Н_в = 300(m₁ + m₂) sin²a = 640 м, согласно п. 7.4.4. они будут являться нижними границами целика по пластам 11 и 13.

Со стороны восстания пластов линии, проведенные под граничными углами b₀ = 45° и b₀ = 48° от границы наносов с коренными породами, будут пересекать оба пласта выше горизонта H₀ = 600 м, поэтому границей предохранительных целиков со стороны падения пластов будут являться точки пересечения е₁(ж₁), е₂(ж₂).

На разрез по простиранию наносим с плана границы охраняемой площади точки Б(В) и А(Г) и с разреза вкрест простирания - верхние и нижние границы целиков по пластам. Из точек Б(В) и А(Г) проводим линии под углами j₀ = 50° и далее под граничными углами d₀ = 70° и d₀ = 73° до глубины H₀ = 600 м.

Из тех же точек Б(В) и А(Г) проводим линии под углами сдвижения d = 67° и d = 70° до пересечения с нижними границами целика на разрезе вкрест простирания. Соединяя точки пересечения на горизонте H₀ с нижними границами целиков по пластам, получаем контуры предохранительного целика на разрезе по простиранию (с учетом изломов на горизонте 600 м) по пласту 13 – ж₁е₁г₁а₁б₁д₁, по пласту 11 – ж₂е₂г₂а₂б₂д₂.

Переносим соответствующие точки с разрезов вкрест простирания и по простиранию на план и получаем контуры предохранительных целиков в плане а₁б₁д₁ж₁е₁г₁; а₂б₂д₂ж₂е₂г₂.

В соответствии с рекомендациями примера 9.1 определяем минимальные допустимые размеры целиков.

Подсчитываем запасы угля в предохранительных целиках.

 

Пример 5. Построение предохранительного целика для охраны наклонного шахтного ствола (рис. 9.5)

Охраняемый объект, расположенный на одной из шахт Восточного Донбасса, включает:

1) наклонный шахтный ствол, пройденный по пласту m₃ с поверхности до горизонта 100 м, закрепленный бетоном;

2) надшахтное здание, каркасное, длиной 20 м, высота колонн 8 м;

 

 

Рис. 9.5. Построение предохранительного целика для охраны наклонного шахтного ствола

 

3) здание подъемной машины, бескаркасное, кирпичное, длиной 28 м, высотой 7 м;

4) шахтную подъемную машину с барабаном диаметром 4,5 м.

Наклонный ствол пройден по пласту m₃, на расстояниях 132 и 210 м от него по вертикали залегают пласты m₅ мощностью 0,9 м, m₈ мощностью 1,0 м. Угол падения свиты пластов a = 20°, плотность угля 1,3 т/м³. Расчетная прочность пород на сжатие на контуре охраняемой выработки составляет  = 49 МПа. Мощность наносов 3-4 м, разрывные тектонические нарушения отсутствуют. Грунты - плотные глины. Состояние зданий удовлетворительное.

Выбор мер охраны. Согласно п. 3.14 наклонный шахтный ствол, надшахтное здание, здание подъемной машины и подъемная машина охраняются в соответствии с установленными для каждого из этих объектов нормами. Границы охраняемой площади определяются отдельно для наклонного ствола и для охраняемых зданий.

Согласно п. 8.21 в охраняемую площадь для наклонного ствола включаются наклонный ствол, околоствольные (опорные) целики, оставляемые по пласту, по которому пройден ствол, и берма шириной 10 м, откладываемая от устья ствола в сторону восстания пласта. Размеры опорных целиков принимаются по "Указаниям по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР" (Л.: ВНИМИ, 1986, разд. 4). Согласно табл. 16 этих Указаний при глубине разработки до 200 м и  = 50 МПа ширину опорного целика принимаем равной 40 м.

На плане от устья ствола откладываем в сторону восстания и падения пласта берму шириной 10 м (см. рис. 9.5, точки Г, В и И, К). От нижней границы наклонного ствола откладываем в сторону падения пласта горизонтальную проекцию опорного целика, равную 40 cos20° = 38 м. По простиранию откладываем от ствола ширину опорного целика 40 м и получаем контур охраняемой площади для наклонного ствола АБКВГИ. Согласно п. 8.1 границы охраняемой площади для зданий и сооружений включают охраняемый объект и берму вокруг него. Согласно п. 8.2 для определения ширины бермы необходимо определить допустимые показатели деформаций для охраняемого объекта по формуле (4.19):

[e_д] = [e_д]_нn₁n₆.

Нормативные величины показателя допустимых горизонтальных деформаций [e_д]_н для промышленных зданий (надшахтное здание и здание подъемной машины) определяем по формуле (4.21):

[e_д]_н = .

Надшахтное здание и здание подъемной машины с трехсменным производством согласно табл. 4.7 относятся ко второму разряду. По табл. 4.8 находим величины [C_д], равные соответственно 40 и 35 мм. Расстояние l_ц принимаем равным половине длины зданий, соответственно 10 и 14 м. В результате для надшахтного здания получим

[e_д]_н =  = 5,0×10^-3;

для здания подъемной машины

[e_д]_н =  = 3,1×10^-3.

Коэффициент n₁ определяем по табл. 4.3 в зависимости от несущей способности грунтов, n₁ = 0,9. По табл. 4.6 определяем n₆ = 1,0.

Допустимые горизонтальные деформации для надшахтного здания составят

[e_д] = 5,0×10^-3×0,9×1,0 = 4,5×10^-3;

для здания подъемной машины

[e_д] = 3,1×10^-3×0,9×1,0 = 2,8×10^-3.

Согласно табл. 4.11 допустимый наклон для шахтных подъемных машин наклонных стволов с барабаном диаметром менее 5 м составляет [i_д] = 6×10^-3.

Ширину бермы определяем по табл. 8.1 в зависимости от допустимых деформаций [e_д]. Для надшахтного здания Б = 10 м, для здания подъемной машины Б = 15 м.

Откладываем ее на плане от надшахтного здания, здания подъемной машины и получаем контур охраняемой площади ДЕЖЗ.

Построение предохранительного целика для охраны наклонного ствола выполняем следующим образом.

Наклонный шахтный ствол согласно п. 8.21 охраняется предохранительным целиком до безопасной глубины разработки, откладываемой по вертикали от почвы наклонного ствола. Безопасная глубина определяется по формуле (3.7): Н_б = k_бm. Согласно табл. 7.10 при бетонной крепи коэффициент безопасности составит k_б = 200. Тогда безопасные глубины подработки ствола составят: пластом m₅ - Н_б = 200×0,9 = 180 м; пластом m₈ - Н_б = = 200×1,0 = 200 м.

Так как фактическое расстояние по вертикали, равное 132 м от наклонного ствола до пласта m₅, меньше безопасной глубины, то по нему необходимо оставить предохранительный целик. По пласту m₈ необходимости в оставлении предохранительного целика для охраны наклонного ствола нет, потому что фактическое расстояние от наклонного ствола до пласта m₈, равное 210 м, больше безопасной глубины подработки этим пластом.

Предохранительный целик строим от границы охраняемой площади по углам сдвижения g = d = 82°; b = (82 - 0,5×20) = 72°, значения которых определяем по табл. 7.1.

На разрезе вкрест простирания проводим линии под углами сдвижения: из точки А(Б) g = 82°, из точки Г(В) b = 72°, из точки И(К) g = 82° до пересечения с пластом m₅. Получаем точки а(б), г(в), и(к). Наносы согласно п. 2.3 не учитываются, так как их мощность менее 5 м.

На разрез по простиранию переносим с плана и с разреза вкрест простирания угловые точки охраняемой площади.

Получаем точки А и Б (в толще), В и Г (на земной поверхности). Из этих точек проводим линии под углами сдвижения d = 82° до пересечения с горизонтальными линиями, проходящими соответственно через точки а(б), г(в) и и(к) на разрезе вкрест простирания и получаем на разрезе по простиранию контур предохранительного целика под наклонный ствол по пласту m₅ - абквги.

Проектируя на план точки контура предохранительного целика с вертикальных разрезов, получаем границы предохранительного целика под наклонный ствол по пласту m₅ - абквги.

Построение предохранительного целика под здания на промплощадке выполняем следующим образом.

Границы предохранительных целиков для зданий и сооружений строятся относительно границ охраняемой площади по углам сдвижения. Проектируем границы охраняемой площади под здания ДЕЖЗ с плана на вертикальные разрезы. Получаем на разрезе вкрест простирания точки Д(Е) и З(Ж), а на разрезе по простиранию точки Е(Ж) и Д(З).

На разрезе вкрест простирания из точек Д(Е) и З(Ж) проводим линии под углами сдвижения до пересечения с пластами m₅ и m₈. Углы сдвижения определяем по табл. 7.1 и учитывая, согласно п. 8.4, отсутствие в пределах предохранительного целика ранее пройденных очистных выработок, используем формулы (7.2) и табл. 7.3. Получаем

- для пласта m₅: g = d = 82 – 3 = 79°; b = (82 – 0,5×20) – 3 = 69°;

- для пласта m₈: g = d = 79 + 3 = 82°; b = 69 + 3 = 72°.

Для определения необходимости оставления предохранительных целиков в пластах свиты под надшахтное здание, здание подъемной машины и подъемную машину подсчитываем по формуле (3.3) безопасные глубины подработки этих объектов. Безопасные глубины подработки пластами m₅ и m₈ составят:

а) для надшахтного здания

;

;

Н_б = 387 м;

б) для здания подъемной машины

;

Н_б = 758 м;

в) для подъемной машины

;

Н_б = 417 м.

Коэффициенты k_e = 1,0 и k_i = 1,4 приняты при a = 20° по таблицам 5 и 6 Прил. 1, Dh₁ = 70 м мощность междупластья (расстояние по нормали между пластами m₅ и m₈).

Безопасная глубина подработки охраняемых зданий превышает глубину залегания границ зоны опасного влияния горных работ, поэтому по пластам m₅ и m₈ под надшахтное здание и здание подъемной машины необходимо оставление предохранительного целика в пределах границ, построенных по углам сдвижения.

На вертикальном разрезе по простиранию из точек Е(Ж) и Д(З) проводим линии под углами сдвижения d = 79° и d = 82° до пересечения с горизонтальными линиями, проходящими через точки з(ж), г(в) и и(к) в пласте m₅ и з₁(ж₁); д₁(е₁) в пласте m₈ на разрезе вкрест простирания. Перенеся эти точки пересечения на план, получим границы предохранительного целика под охраняемые здания по пласту m₈ – ж₁з₁д₁е₁. Контур ж,з,г,в будет являться границами дополнительного целика по пласту m₅; весь целик для охраны наклонного ствола и зданий определится контуром абквжзги.

Производим подсчет запасов в предохранительных целиках.

 

Пример 6. Построение предохранительных целиков в свите пластов на большой глубине для охраны производственного здания (рис. 9.6)

Охраняемым объектом, расположенным на одной из шахт Восточного Донбасса, на участке, ранее подработанном пластами до глубины 700 м, является производственное здание. Здание каркасное, длиной 70 м, состояние удовлетворительное. Грунты под зданием - пески, глины, суглинки.

Ниже ранее отработанных пластов залегают пласты под углом 40°: h₁ мощностью 1,2 м, h₂ - 0,9 м, h₃ - 1,0 м. Глубина залегания пластов под охраняемым зданием соответственно: H₁ = 800 м, H₂ = 970 м, H₃ = 1080 м.

Допустимый показатель горизонтальных деформаций для производственного здания составляет e_д = 2,2×10^-3.

Для построения границ охраняемой площади определяем ширину бермы для здания по табл. 8.1: Б = 15 м.

Отложив от охраняемого здания ширину бермы, получим на плане контур охраняемой площади АБВГ.

Для определения границ зоны, в пределах которой горные работы будут оказывать опасное влияние на охраняемую площадь, строим вертикальный разрез вкрест простирания пластов и проектируем на него с плана угловые точки охраняемой площади А(Б), Г(В), из которых проводим линии в коренных породах под углами сдвижения g и b. Определяем углы сдвижения согласно пп. 7.1.1 и 7.1.3 и, учитывая согласно п. 8.4 наличие ранее пройденных очистных выработок, используем первый вариант определения углов сдвижения и построения целиков. Углы сдвижения определяем по формулам (7.2), поправки - по табл. 7.2.

Для пласта h₁ - g = d = 82 – 5 = 77°; b = 62 – 5 = 57°;

для пласта h₂ - g = d = 82 – 5 - 3 = 74°; b = 62 – 5 – 3 = 54°;

для пласта h₃ - g = d = 82 – 5 - 5 = 72°; b = 62 – 5 - 5 = 52°

На пересечении линий, проведенных под углами сдвижения g и b, с пластами получаем точки а₁(б₁), г₁(в₁), ж(з), г₂(в₂), и(к), г₃(в₃).

Для определения мер охраны здания рассчитаем безопасную глубину при совместной подработке свиты пластов по формуле (3.5):

,

h_1-2 = 200 м, h_1-3 = 330 м - расстояния по горизонтали между первым пластом свиты h₁ и вторым h₂, а также первым и третьим h₃.

.

Значение безопасной глубины подработки здания свитой пластов превышает глубину нижней границы предохранительного целика в пласте h₁, равную 1040 м, но меньше глубины нижних границ целиков в пластах h₂ и h₃, равных 1330 и 1520 м. Следовательно, допускается отработка пластов h₂ и h₃ в пределах предохранительного целика до безопасной глубины.

 

 

Рис. 9.6. Построение предохранительных целиков в свите пластов на большой глубине для охраны производственного здания

 

Границей предохранительных целиков со стороны падения пластов h₂ и h₃ будет являться безопасная глубина подработки здания свитой пластов H_б = 1074 м, а по пласту h₁ - по углу сдвижения g.

Для определения границ предохранительных целиков по простиранию переносим с плана границы охраняемой площади точки Б(В) и А(Г) и с разреза вкрест простирания верхние границы целиков по пластам и нижнюю границу по пласту h₁ на разрез по простиранию. Из точек Б(В) и А(Г) проводим линии под углом сдвижения до пересечения с безопасной глубиной подработки свитой пластов. Получаем границы целиков по простиранию в₁г₁а₁б₁; в₂г₂а₂б₂; в₃г₃а₃б₃.

Переносим соответствующие точки с разрезов вкрест простирания и по простиранию на план и получаем контуры предохранительных целиков в плане:

по пласту h₁ - а₁б₁в₁г₁;

по пласту h₂ – а₂б₂в₂г₂;

по пласту h₃ – а₃б₃в₃г₃.

В том случае, когда разрыв во времени между отработкой каждого пласта и последующего составляет более пяти лет, безопасную глубину подработки пластами h₁, h₂ и h₃ согласно п. 3.4 можно рассчитывать как для одиночного пласта, т.е. по формуле (3.1) H_б = :

- для пласта м;

- для пласта м;

- для пласта м.

Полученные безопасные глубины не превышают глубины верхних границ предохранительных целиков в пластах h₁, h₂ и h₃, следовательно, в этом случае возможна полная отработка всех трех пластов в пределах целика.

Подсчитываем запасы в предохранительных целиках.

 

Пример 7. Построение предохранительного целика для отдельно стоящего здания, расположенного над крылом синклинальной складки (рис. 9.7)

На одной из шахт Кузнецкого бассейна охране подлежит отдельно стоящее здание школы. Под зданием залегают в виде синклинальной складки угольные пласты k₃ и k₁ мощностью соответственно 1,3 и 2,0 м. Средний угол падения пластов под зданием a_п = 46°. Глубина залегания пластов под центром здания Н₃ = 165 м и Н₁ = 200 м. Глубина залегания оси складки в точках пересечения с нижним пластом Н_ос = 235 м.

 

 

Рис. 9.7. Построение предохранительного целика для отдельно стоящего здания, расположенного над крылом синклинальной складки

 

Покрывающая толща пород представлена песчаниками, аргиллитами и известняками. Наносы представлены суглинками нормальной влажности мощностью 23 м.

Допустимые горизонтальные деформации для здания школы [e_д] = 4×10^-3.

Определим безопасную глубину разработки отдельно для каждого пласта.

На основании п. 3.5 при условии возможных подвижек по контактам напластований, безопасная глубина разработки определяется дважды: с учетом подвижек по формуле (3.2) и без учета подвижек по формуле (3.1). Для пласта k₃ безопасная глубина:

- без учета подвижек H_б = ,

где k_д = 0,8 - коэффициент, определяемый по табл. 5 Прил. 1,

H_б = ;

- от влияния подвижек по контактам напластований H_б = ,

где a - средний угол падения пласта под зданием a = a_с = 46°,

H_б = .

Для пласта k₁ проводим аналогичные вычисления:

- без учета подвижек Н_б = 400 м;

- от влияния подвижек Н_б = 232 м.

Принимаем максимальные значения безопасной глубины разработки:

для пласта k₃ – Н_б = 260 м, для пласта k₁ – Н_б = 400 м.

Полученные значения Н для одного и второго пласта превышают глубины залегания пластов, следовательно, отработка любого пласта отдельно вызовет на земной поверхности деформации, превышающие допустимые. Определим безопасную глубину разработки для свиты пластов аналогичным методом как для отдельного пласта:

- без учета подвижек по формуле (3.5)

,

где в произведении m₂h_1-2; h_1-2 = 7,5 м - расстояние по горизонтали между выбранным первым пластом до рассматриваемого второго пласта; в качестве первого пласта принимается пласт с максимальной вынимаемой мощностью m₁ = 2,0 м. Получим:

.

с учетом подвижек по формуле (3.6)

,

где k₁ = 0,9 и k₂ = 0,7 - коэффициенты влияния первого и второго пластов.

Получим  м.

Принимаем максимальное значение безопасной глубины разработки Н_б = 657 м, которая превышает глубину залегания свиты пластов. Применение конструктивных мер повлекло бы за собой временное прекращение эксплуатации здания, что в данных условиях неприемлемо. Горные меры охраны одиночного здания оказались экономически нецелесообразными, поэтому предпочтение отдано предохранительному целику. Построение границ предохранительных целиков производим в соответствии с п. 8.1 от границ охраняемой площади. Для этого вокруг здания через его угловые точки строим прямоугольник, стороны которого ориентируем по простиранию и вкрест простирания пластов. Параллельно этим сторонам на расстоянии от них, равном ширине бермы, проводим прямые до их взаимного пересечения.

Ширину бермы определяем по табл. 8.1, Б = 15 м.

Углы сдвижения определяются в соответствии с пп. 7.2.2 и 7.2.3: j = 55°; b = 36°; d = g = 80°.

Контур охраняемой площади 1234.

Под зданием школы, подлежащим охране, горные работы ранее не проводились, поэтому согласно п. 8.4 для построения предохранительных целиков используется второй вариант построения.

Для определения границ предохранительных целиков вначале строим вертикальный разрез вкрест простирания и проектируем на него угловые точки охраняемой площади 1(2) и 4(3). Из точки 1(2) проводим линию в наносах под углом j = 55° и продолжаем ее в коренных породах под углом b = 36° до пересечения с почвой нижнего пласта k₁. Получаем точки 1¢(2¢) и С(C¢).

Из точки 1¢(2¢) проводим вторую линию под углом b - Db_ц = 33° (Db_ц - поправка к углу, определяемая по табл. 7.3 и равная в данном случае 3°), до пересечения с почвой верхнего пласта k₁. Получаем точку а(а¢).

Из точки 4(3) проводим линию в наносах под углом j = 55° и продолжаем ее в коренных породах под углом a_с = 46 (п. 8.12) до пересечения ее с осью складки, а затем продолжаем ее под углом g = 80° до пересечения с почвой нижнего пласта k₁. Получаем точки 4¢(3¢), 5 и д(д¢). Из точки 5 проводим вторую линию под углом g - Dg_ц = 77° (Dg_ц - поправка к углу из табл. 7.3, равная 3°) до пересечения с почвой верхнего пласта k₃. Получаем точку б(б¢).

На разрезе определяем расстояния от точки пересечения осевой поверхности складки с нижним пластом до нижней границы целика по данному пласту (точка д(д¢)). Это расстояние не должно быть менее величины 0,2H_ос = 0,2×235 = 47 м. В нашем примере данное расстояние l = 100 м, что удовлетворяет поставленному условию. Другое условие определяется расстоянием d по горизонтали от выхода почвы верхнего пласта k₃ под наносы до нижней границы целика по нижнему пласту k₁, которое не должно быть менее величины, определенной по формуле (8.6) п. 8.12:

,

где k₁ = 0,9 и k₂ = 0,7 - коэффициенты влияния пластов;

m₁ и m₂ - вынимаемые мощности пластов, причем пласты располагают в порядке убывания степени их влияния, т.е. m₁ = 2,0 м и m₂ = 1,3 м;

a - средний угол падения пластов под охраняемым объектом, a = a_с = 46°;

[e_д] - допустимый показатель горизонтальных деформаций для охраняемого здания.

Получаем sin46° cos46° = 366,1 м.

Фактическое значение расстояния d = 285 м, что меньше значения d₂ и, следовательно, нижняя граница целиков по обоим пластам должна быть увеличена до значения d₂. Получаем точки е(е¢) и г(г¢).

Для определения границ предохранительных целиков по простиранию строим вертикальный разрез по простиранию и наносим на него с плана границы охраняемой площади 2(3) и 1(4). Из этих точек проводим линии в наносах под углом j = 55°, получаем точки 2¢(3¢) и 1¢(4¢), и в коренных породах под углом d = 80° до пересечения с горизонтальными линиями, проведенными через точки с(с¢) и г(г¢). Получаем границы предохранительного целика по простиранию по пласту k₁ - cc¢г¢г. Определяем границы целика по простиранию по пласту k₁ в точках пересечения пласта с осевой поверхностью складки з(з¢). В окончательном виде граница целика по простиранию по пласту k₁ - cc¢з¢г¢гз.

Проводим в коренных породах из точек 2¢(3¢) и 1¢(4¢) линии под углом d - Dd_ц = 77° (Dd_ц = 3° - поправка к углу, полученная из табл. 7.3) до пересечения с горизонтальными линиями, проведенными через точки а(а¢) и е(е¢). Получаем границы предохранительного целика по простиранию по пласту k₃ - аа¢ее¢. Определяем границы целика по простиранию по пласту k₃ в точках пересечения пласта с осевой поверхностью складки ж(ж¢). В окончательном виде граница целика по простиранию по пласту k₃ - аа¢ж¢е¢еж.

Используя разрезы вкрест и по простиранию пластов, строим границы предохранительных целиков в плане: по пласту k₃ - аа¢ж¢е¢еж и пласту k₁ - cc¢з¢г¢гз.

Подсчитываем запасы угля в предохранительных целиках.

 

Пример 8. Построение предохранительного целика под ручьем (рис. 9.8)

На одной из шахт Кузнецкого бассейна через поле шахты протекает ручей. Под руслом ручья (включая участки его максимального разлива в период паводка) залегают глинистые наносы (глины, суглинки) минимальной мощностью Г_к = 15 м.

Под ручьем залегает свита из трех совместно отрабатываемых пластов с углом падения a = 12°, вынимаемой мощностью соответственно m₁ = 2,86 м; m₂ = 2,54 м и m₃ = 2,36 м. Мощность междупластья между первым и вторым пластами h_1-2 = 23 м, а между первым и третьим – h_1-3 = 51 м.

На плане показаны изогипсы почвы пластов с сечением через 5 м.

Согласно п. 6.3 ручей относится к I группе водных объектов, поскольку в данном случае отсутствуют геологические нарушения, а мощность подстилающих водный объект глинистых отложений Г_к превышает глубину водотока и удовлетворяет следующему условию:

Г_к > 1,5(m₁ + m₂ + m₃) = 1,5(2,86 + 2,54 + 2,36) = 11,64 м.

Следовательно, безопасная глубина разработки под ручьем для трех пластов определяется по формуле (6.12), разд. 6, которую можно представить в виде:

,

где - безопасная глубина разработки свиты из трех пластов;  - согласно формуле (6.5), разд. 6.

Безопасную глубину совместной разработки трех пластов под ручьем  определяем из указанного выше выражения методом итераций.

За первое приближение принимается

 = 20(m₁ + m₂ + m₃) = 20(2,86 + 2,54 + 2,36) = 155,2 м;

 = .

За второе приближение принимается полусумма предыдущих значений

 =  м, откуда

 = .

В качестве следующего значения  используется

 =  м, откуда получим

 = .

Поскольку предыдущее значение  = 134,8 м отличается от вычисленного значения  = 134,9 м менее чем на 1 м, то в качестве безопасной глубины может быть принято

 =  = 135 м.

При минимальной отметке русла ручья +155 м горизонту безопасной глубины соответствует изогипса почвы пласта с отметкой 155 - 135 = 20 м. Эта изогипса показана на плане рис. 9.8.

 

 

Рис. 9.8. Построение предохранительного целика под ручьем

 - изогипсы первого пласта; - - - - - - - то же, второго; -× -× -× - ×- ×- - третьего

 

Отвод ручья, а также применение других мероприятий, позволяющих извлечь уголь под ручьем выше горизонта безопасной глубины, признаны нецелесообразными. В этом случае под ручьем необходимо оставить предохранительные целики.

Согласно п. 6.6 за границы предохранительных целиков принимаем границы зоны опасного влияния водного объекта, которые строятся от линии максимального разлива ручья по углам разрыва.

В соответствии с п. 7.2.8 для Кузнецкого бассейна углы разрывов принимаются на 10° больше соответствующих углов сдвижения, приведенных в п. 7.2.2, но не более 90°.

Учитывая, что в пределах предохранительных целиков отсутствуют ранее пройденные очистные выработки, целики строим по второму варианту.

Согласно формулам (7.2) и таблицам 7.3 и 7.11 углы разрыва составят:

- для первого пласта

 = d - Dd_ц + 10 = 80 – 5 + 10 = 85°;

 = β - Dβ_ц + 10 = (82 - a) – 5 + 10 = 75°;

 = g - Dg_ц + 10 = 80 – 5 + 10 = 85°;

- для второго пласта

 =  + Dd_ц = 85 + 3 = 88°;

 =  + Dβ_ц = 75 + 3 = 78°;

 =  + Dg_ц  = 80 + 3 = 88°;

- для третьего пласта

 =  + Dd_ц = 85 + 5 = 90°;

 =  + Dβ_ц = 75 + 5 = 80°;

 =  + Dg_ц  = 85 + 5 = 90°.

Так как объект имеет вытянутую форму и расположен диагональю к простиранию пласта, для построения границ зоны опасного влияния используется способ перпендикуляров (см. разд. 8). На линии максимального разлива воды намечаем характерные точки АБВГДЖЗИКЛМНОП, в каждой из которых определяем значение острого угла q, между касательной к линии максимального разлива и направлением простирания пласта.

Согласно разд. 8 находим значение углов разрывов в диагональном направлении d^II и g^II, для чего используем формулы (8.1), (8.2) разд. 8, в которые вместо углов сдвижения подставляем углы разрывов:

ctg(β^II)¢ = ;

ctg(g^II)¢ = .

Далее по формулам (8.3) разд. 8 определяем длины перпендикуляров:

.

Значения величин q, ctg(d^II), ctg(g^II), H-h, а также вычисленные значения q и l приведены в табл. 9.5.

 

Таблица 9.5

 

Исходные данные и величины q и l

 

Точка	q, (...°)	Пласт 1					Пласт 2					Пласт 3
		Н-h	ctg(dII)¢	ctg(gII)¢	q, м	l, м	Н-h	ctg(dII)¢	ctg(gII)¢	q, м	l, м	Н-h	ctg(dII)¢	ctg(gII)¢	q, м	l, м
А	85	125,0		0,0875		21,5
Б	88	126,5	0,0879		21,6
В	79	106,0		0,0875		19,8
Г	86	104,0	0,0893		19,8		126,5	0,0379		15,3
Д	78	93,5		0,0875		18,7	116,0		0,0349		14,6
Ж	87	92,0	0,0885		18,6		114,0	0,0366		14,7
З	67	81,5		0,0875		17,7	104,0		0,0349		14,1
И	80	82,5	0,0979		18,6		105,0	0,0504		15,8
К	50	73,0		0,0875		17,0	95,5		0,0349		13,9	123,0		0,0		10,5
Л	67	74,5	0,1321		20,2		97,0	0,0891		19,1		124,5	0,0689		19,0
М	46	67,0		0,0875		16,4	89,5		0,0349		13,6	117,0		0,0		10,5
Н	44	64,5	0,2021		23,1		87,0	0,1548		23,7		114,5	0,1268		24,7
О	67	54,0		0,0875		15,3	76,5		0,0349		13,2	104,0		0,0		10,5
П	35	53,5	0,2252		22,1		76,0	0,1753		23,4		104,5	0,1444		25,2

 

В характерных точках на линиях максимального разлива воды откладываем по нормали к этим линиям длины соответствующих отрезков q (в сторону восстания пласта) и l (в сторону падения пластов). Получаем точки, лежащие на границах зоны опасного влияния водного объекта. Согласно п. 6.6 границей зоны опасного влияния со стороны падения пласта является горизонт безопасной глубины (изогипса с отметкой +20).

Со стороны восстания она ограничивается технической границей шахты.

Таким образом, границы предохранительных целиков определяются линиями:

- для первого пласта -I-II-III-IV;

- для второго пласта -I¢-II¢-III¢-IV¢;

- для третьего пласта -I²-II²-III²-IV².

Производим подсчет запасов в целиках и выполняем оценку влияния изменения профиля ручья после подработки.

 

Пример 9. Построение предохранительных целиков для охраны вертикальных стволов, зданий и сооружений промплощадки шахты при сдвижении пород по напластованию (рис. 9.9)

 

 

Рис. 9.9. Построение предохранительных целиков для охраны вертикальных стволов, зданий и сооружений промплощадки шахты при сдвижении пород по напластованию

 

Охраняемый объект - промплощадка одной из шахт Челябинского бассейна, на которой размещены: клетевой и скиповой шахтные стволы глубиной 400 м, здания подъемных машин, вентилятора, электроподстанции и АБК.

Вертикальные шахтные стволы пройдены в толще, которая ранее была подработана вышележащими пластами. Стволы закреплены жесткой крепью из монолитного бетона и оборудованы постоянным подъемом. Конструктивных мероприятий по снижению влияния подвижек на крепь шахтных стволов не предусмотрено. Под зданиями и сооружениями промплощадки залегают пласты: А, Б, В₁, В₂ и С. Мощность проектируемых к отработке пластов В₁, В₂ и С равна соответственно 1,5; 1,2 и 1,0 м. Угол падения пластов 30°. Наносы представлены суглинками нормальной влажности, мощностью 15 м. Проектная глубина разработки 600 м.

Выбор мер охраны объектов. Вертикальные шахтные стволы вместе с копрами и зданиями подъемных машин согласно п. 3.12 охраняются предохранительными целиками без учета безопасных глубин.

Учитывая, что в данном примере рассматривается случай сдвижения по напластованию, а также расположение стволов (охраняемых без учета безопасной глубины) на охраняемой площадке со стороны падения, безопасные глубины разработки для остальных охраняемых зданий определять нецелесообразно.

Построение предохранительных целиков. Для построения границ охраняемой площади промплощадки определяем в соответствии с п. 8.2 ширину бермы для охраняемых объектов по табл. 8.1.

Отложив от охраняемых объектов ширину бермы, получим на плане контур охраняемой площади АБВГ. Затем проектируем на разрез вкрест и по простиранию пластов угловые точки охраняемой площади.

 

Таблица 9.6

 

Ширина бермы для охраняемых объектов, м

 

Номер	Название объекта	Ширина бермы, м.
1	Клетевой ствол	20
2	Скиповой ствол	20
3	Здания подъемных машин	20
4	Здание вентилятора	5
5	Здание электроподстанции	5
6	Здание АБК	15

 

Согласно пп. 8.4 и 8.15 границы предохранительных целиков строим по углам сдвижения, используя со стороны падения и простирания первый, а со стороны восстания - второй вариант определения углов сдвижения и построения.

Углы сдвижения рассчитываем по формулам (7.2), в соответствии с пп. 7.3.2 и 7.3.4 и поправками из табл. 7.3:

- для пласта B₁: d = 65 – 5 = 60°; g = 60 -5 = 55°;

- для пласта B₂: d = 60 – 3 = 57°; g = 55°; b = (60 – 0,4a) – 3 = 45°;

- для пласта C: d = 60 – 5 = 55°; g = 55°; b = 45 + 3 = 48°;

В соответствии с п. 7.3.4. находим значение глубины:

Н_во = Sm_i300sin²a = (1,5 + 1,2 + 1,0)30sin²30 = 277 м.

В нашем случае точка пересечения линии, построенной на разрезе вкрест простирания по углу g = 55°, с верхним пластом В₁ оказалась на глубине меньшей чем Н_во = 277 м.

В соответствии с п. 7.3.4 за границы целиков по падению принимаются точки пересечения их с плоскостью, проведенной под углом g = 55° из точки а₁(б₁), расположенной на глубине Н_во = 277 м.

Для определения границ предохранительных целиков по простиранию строим вертикальный разрез, на котором из угловых точек охраняемой площади проводим линии в наносах под углом сдвижения j = 55°, продолжаем их в коренных породах под углами сдвижения до пересечения с горизонтальными линиями, проходящими через точки г₁(в₁); г₂(в₂); г₃(в₃); а₁(б₁); а₂(б₂); а₃(б₃).

Контуры предохранительного целика на разрезе по простиранию будут:

- по пласту В₁: в₁г₁а₁б₁;

- по пласту В₂: в₂г₂а₂б₂;

- по пласту С: в₃г₃а₃б₃.

Переносим соответствующие точки с разрезов вкрест простирания и по простиранию пластов на план и получаем контуры предохранительных целиков в плане: а₁б₁в₁г₁, а₂б₂в₂г₂, а₃б₃в₃г₃. Определяем предельные минимальные размеры целика в соответствии с рекомендациями, изложенными в примере 9.1.

Подсчитываем запасы угля в предохранительных целиках.

 

Приложение 1

 

МЕТОДИКА РАСЧЕТА СДВИЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

 

1. Основные понятия, термины и обозначения параметров сдвижения земной поверхности

 

Ожидаемыми называются сдвижения и деформации, определяемые в условиях, когда имеются достоверные календарные планы развития горных работ (при пятилетнем и оперативном планировании горных работ) и достоверно известно положение проектируемых очистных горных выработок.

Вероятными называются сдвижения и деформации, определяемые на стадии разведки месторождения, проектирования и строительства шахты или генеральных схем раскройки шахтного поля в условиях, когда конкретные положения очистных выработок достоверно не определены.

Вероятные сдвижения и деформации используются для выбора принципиальных схем ведения горных работ в зонах влияния на охраняемые объекты, оценки дополнительных затрат на защиту объектов и сооружений, выбора мер защиты проектируемых объектов.

Расчетными называются сдвижения и деформации, определяемые с учетом ошибок сдвижений и деформаций, вызванных погрешностями расчетов их максимальных значений, и ошибки положения зоны сдвижения или характерных ее участков на поверхности. (Определяются путем умножения на коэффициенты перегрузки и с учетом ошибки положения зоны сдвижения или характерных ее участков на поверхности).

Зона сдвижения земной поверхности - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием горных выработок.

Мульда сдвижения - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием отдельной очистной выработки.

Оседание земной поверхности h (мм) - вертикальная составляющая векторов сдвижения точек в зоне (мульде) сдвижения.

Максимальное оседание - наибольшая вертикальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения.

Различают максимальное оседание (мм):

- при полной подработке - h₀;

- при неполной подработке - h_m.

Горизонтальное сдвижение земной поверхности x (мм) - горизонтальная составляющая векторов сдвижения точек в зоне (мульде) сдвижения.

Максимальное горизонтальное сдвижение x_m (мм) - наибольшая горизонтальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения.

Различают максимальные горизонтальные сдвижения:

- при полной подработке - x₀;

- при неполной подработке - x_m.

Полная подработка земной поверхности - подработка ее очистными выработками, при которой в мульде сдвижения не происходит увеличения максимального оседания при дальнейшем увеличении размеров выработанного пространства. При пологом залегании пластов при полной подработке образуется так называемое плоское дно.

Неполная подработка земной поверхности - подработка, при которой с увеличением размеров выработанного пространства увеличивается максимальное оседание земной поверхности.

Коэффициент подработанности земной поверхности - отношение фактического размера выработанного пространства вкрест простирания или по простиранию пласта к минимальному размеру, при котором наступает полная подработка поверхности.

Различают коэффициенты подработанности (безразмерные):

- вкрест простирания пласта – n₁;

- по простиранию пласта – n₂.

Для расчетов при отсутствии сдвижения пород лежачего бока используются параметры N₁ = , N₂ = .

При полной подработке земной поверхности коэффициенты подработанности по линиям простирания и вкрест простирания пласта равны единице.

Главные сечения мульды сдвижения - вертикальные сечения мульды по простиранию и вкрест простирания пласта, проходящие через точки с максимальными оседаниями поверхности.

Углы полных сдвижений - внутренние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды плоскостью пласта и линиями, соединяющими границы выработки с границами плоского дна в главных сечениях мульды сдвижения.

Различают углы полных сдвижений (рис. 1):

- у нижней границы выработки - y₁ (...°);

- у верхней границы выработки - y₂ (...°);

- у границы выработки по простиранию - y₃ (...°).

Угол максимального оседания q - угол со стороны падения пласта, образованный на вертикальном разрезе в главном сечении мульды вкрест простирания пласта горизонтальной линией и линией, соединяющей середину очистной выработки с точкой максимального оседания земной поверхности (см. рис. 1).

Длина полумульды - расстояние в главном сечении на разрезе вкрест простирания или по простиранию (см. рис. 1) между границей мульды и точкой пересечения с земной поверхностью линии, проведенной под углом полных сдвижений (при полной подработке) или углом максимального оседания (при неполной). Участок плоского дна при расчете сдвижений и деформаций в длину полумульды не включается.

 

 

Рис. 1. Параметры процесса сдвижения:

а - при наклонном залегании пласта; б - при горизонтальном залегании пласта (по простиранию); в - при крутом залегании пласта (a ≥ a_пр); 1 - наносы; 2 - мезозойские отложения; 3 - коренные породы

 

Различают длины полумульд (м), см. рисунки 1, 2:

- со стороны падения – L₁;

- со стороны восстания – L₂;

- по простиранию – L₃.

 

 

Рис. 2. Параметры процесса сдвижения при разработке свит крутых пластов (a ≥ a_пр) в Кузбассе:

а - при формировании максимального оседания над выходом зоны тектонического влияния (схема сдвижения 1); б - при формировании максимального оседания на участке, определяемом углом q (схема сдвижения 2)

 

Первичная подработка земной поверхности - подработка поверхности отдельной очистной выработкой в первом разрабатываемом пласте (слое).

Повторная (многократная) подработка земной поверхности - все последующие подработки выработками в первом и других пластах (слоях), оказывающие влияние на рассматриваемый участок поверхности.

Смежные выработки - выработки, имеющие общую границу по падению, восстанию, простиранию или разделенные целиком, размеры которого менее 0,4Н (где Н - расстояние по вертикали от центра целика до земной поверхности).

Активизация процесса сдвижения толщи пород и земной поверхности - изменение характера распределения и величин сдвижений и деформаций земной поверхности и толщи пород при разработках пласта смежными выработками или при повторных подработках по сравнению со сдвижениями и деформациями от одиночной выработки при первичных подработках.

Эффективная мощность пласта m₀ (м) - мощность пласта, принимаемая для расчетов сдвижений и деформаций при разработке пластов с закладкой, либо - с обрушением пород в Кузбассе, когда на поверхности возникают провалы, вследствие чего вмещающие породы из зоны провалов заполняют выработанное пространство. Величина эффективной мощности определяется с учетом полноты заполнения выработанного пространства закладкой, последующего уплотнения материала закладки, а также (Кузбасс) в зависимости от систем разработки, глубины нижней границы выработки, вынимаемой мощности пластов.

Предельные углы падения пластов a_п - минимальные углы падения пластов, при которых возникают опасные сдвижения пород лежачего бока разрабатываемого пласта.

Относительная величина максимального оседания q₀ (безразмерная) - отношение максимального оседания земной поверхности при полной подработке, горизонтальном залегании пласта и закончившемся процессе сдвижения к вынимаемой (эффективной) мощности пласта.

Относительная величина максимального горизонтального сдвижения a₀ (безразмерная) - отношение максимального горизонтального сдвижения к максимальному оседанию при полной подработке, закончившемся процессе сдвижения и горизонтальном залегании пласта.

Наклоны - отношение разности оседаний двух соседних точек мульды к расстоянию между ними (безразмерная величина, 1×10^-3).

В точке мульды различают наклоны:

- в направлении простирания i_Х;

- в направлении вкрест простирания i_Y;

- в заданном направлении i_l.

Кривизна - отношение разности наклонов двух соседних интервалов мульды к полусумме длин этих интервалов (1×10^-3 1/м).

В точке мульды различают кривизну:

- в направлении простирания K_Х;

- в направлении вкрест простирания K_Y;

- в заданном направлении K_l.

Радиус кривизны - величина, обратная кривизне мульды сдвижения (м или км).

В точке мульды различают радиусы кривизны:

- в направлении простирания R_Х;

- в направлении вкрест простирания R_Y;

- в заданном направлении R_l.

Различают измеренную кривизну (радиус кривизны) мульды, определяемую непосредственно по данным измерений и полученную по сглаженной кривой оседания. При расчетах кривизна определяется по сглаженной кривой оседания.

Горизонтальные деформации растяжения и сжатия - отношение разности длин интервала в горизонтальной плоскости к его первоначальной длине (безразмерн., 1×10^-3).

В точке мульды различают растяжения (сжатия):

- в направлении простирания e_Х;

- в направлении вкрест простирания e_Y;

- в заданном направлении e_l.

Сосредоточенные деформации (трещины, уступы) - деформации, резко превышающие соответствующие деформации на смежных интервалах такой же длины.

Уступы - сосредоточенные деформации, проявляющиеся в образовании трещин со сдвигами пород. Уступы возникают вследствие относительных разрывных перемещений в вертикальной плоскости смежных участков пород по контактам напластований, поверхностям разрывных нарушений, в зонах осевых поверхностей складок и т.п.

Различают прямые и обратные уступы.

У прямого уступа участок у края трещины, расположенный ближе к точке максимального оседания, оседает больше, чем расположенный дальше от этой точки; у обратного уступа - наоборот.

Кривизна в местах сосредоточенных деформаций - отношение разности наклонов двух соседних интервалов к полусумме длин этих интервалов на участках сдвигов пород по плоскостям ослаблений в массиве.

Горизонтальные сдвиги - сосредоточенные деформации, проявляющиеся во взаимных разрывных перемещениях в горизонтальной плоскости смежных участков пород по контактам напластований, поверхностям разрывных нарушений и т.п.

При расчете сдвижений и деформаций в главных или параллельных им сечениях мульды знаки их необходимо определять согласно табл. 1.

 

Таблица 1

 

Знаки сдвижений и деформаций

 

Знак положительный	Знак отрицательный
1. Оседание	1. Поднятие
2. Горизонтальные сдвижения в сторону восстания и в сторону простирания пласта	2. Горизонтальные сдвижения в сторону падения и в сторону, обратную простиранию
3. Наклоны в сторону восстания и в сторону простирания пласта	3. Наклоны в сторону падения и в сторону, обратную простиранию пласта
4. Кривизна и радиус кривизны выпуклости кривой оседания	4. Кривизна и радиус кривизны вогнутости кривой оседания
5. Растяжение	5. Сжатие
6. Уступы на участке положительных наклонов	6. Уступы на участке отрицательных наклонов

 

Примечания:

1. За направление простирания пласта принимается направление, относительно которого линия падения располагается справа.

2. При построении графиков сдвижений и деформаций положительные величины (кроме оседаний) и поднятия откладываются вверх от исходной горизонтальной линии. Отрицательные величины и оседания откладываются вниз от исходной горизонтальной линии.

3. Знаки сдвижений и деформаций в заданном направлении, а также знаки сосредоточенных сдвигов в горизонтальной плоскости определяются исходя из знаков входящих в них сдвижений и деформаций по простиранию и вкрест простирания пластов.

4. Знаки горизонтальных сдвигов определяются по расчету (п. 4.2.3).

 

2. Условия применения методики расчета

 

2.1. Методика расчета позволяет определять сдвижения и деформации земной поверхности:

1) при перспективном планировании горных работ для принятия принципиальных решений о разработке месторождения или обоснования генеральных схем раскройки шахтного поля при перспективном проектировании горных работ под объектами;

2) при достоверных планах горных работ, когда известно положение очистных выработок и определена очередность их проходки;

3) при оперативном планировании горных работ, когда известно положение очистных выработок и имеются данные наблюдений о процессе сдвижения на аналогичных (соседних) участках.

Методика расчета позволяет определять сдвижения и деформации земной поверхности при следующих условиях:

а) кратность подработки H/m более 20 (Н - средняя глубина разработки; m - вынимаемая, или эффективная мощность пласта) за пределами зоны провалов и крупных трещин;

б) угол падения пласта - от 0 до 70°, в Кузбассе - от 0 до 90°;

в) управление кровлей - полное обрушение или закладка выработанного пространства.

2.2. Настоящая методика неприменима для расчета сдвижений и деформаций в следующих сложных горно-геологических условиях:

- при подработке разрывных геологических нарушений, за исключением указанных в разд. 7 настоящего Приложения;

- при залегании пород в складках, за исключением складок, приведенных в разд. 6 настоящего Приложения;

- при камерных системах разработки;

- при наличии древнего оползня в толще пород.

В этих условиях прогноз сдвижений и деформаций может выполняться с привлечением специализированных организаций.

2.3. В зависимости от полноты исходных данных и горно-геологических условий, определяются ожидаемые или вероятные величины сдвижений и деформаций.

2.4. Ожидаемые сдвижения и деформации рассчитываются при известном положении очистных выработок и последовательности их проходки по одной из методик, приведенных ниже в соответствии с рассматриваемыми горно-геологическими условиями.

Если угол падения менее предельного угла a_п, при котором происходит сдвижение пород лежачего бока, то применяется методика, приведенная в разделах 3, 4 настоящего Приложения. В том случае, когда a > a_п, то расчет производится по методике, учитывающей сдвижение пород лежачего бока. Угол a_п определяется по разд. 7 Правил. Если в Правилах не приводится значение a_п, то применяется методика расчета сдвижений и деформаций поверхности при отсутствии сдвижений пород лежачего бока.

2.5. Вероятные сдвижения и деформации земной поверхности определяются при перспективном планировании горных работ при отсутствии достоверных положений очистных выработок или очередности их проходки, а также при известных календарных планах в условиях пологого залегания пластов (a < 25°) для оценки максимальных деформаций в тех случаях, когда отношение вынимаемой (эффективной) мощности пласта m к глубине верхних границ выработок H_в удовлетворяет следующим условиям:

а) при разработке одного пласта  ≤ 2,5×10^-3;

б) при разработке двух пластов  + 0,8 < 3,5×10^-3;

в) при разработке трех и более пластов  + 0,8 + 0,6 < 4×10^-3,

где m₁; m₂; m₃ - соответственно вынимаемые мощности первого, второго и третьего наиболее влияющих пластов свиты;

; ;  - соответственно глубины верхних границ выработок в указанных пластах.

Вероятные сдвижения и деформации определяются по одной из методик соответствующих разделов в зависимости от горно-геологических условий. В других случаях рассчитываются ожидаемые сдвижения и деформации.

2.6. В соответствии с разработанными методиками могут рассчитываться ожидаемые и вероятные сдвижения и деформации, приведенные в табл. 2.

 

Таблица 2

 

Виды рассчитываемых сдвижений и деформаций

 

Ожидаемые	Вероятные
Максимальное оседание и оседание в точках зоны сдвижения	Максимальное оседание
Максимальные горизонтальные сдвижения, максимальные горизонтальные деформации, горизонтальные сдвижения и горизонтальные деформации в точках зоны сдвижения: а) вкрест простирания; б) по простиранию; в) в заданном направлении	Максимальные горизонтальные сдвижения и максимальные горизонтальные деформации вкрест простирания и по простиранию пластов
Максимальные наклоны и кривизна, наклоны и кривизна в точках зоны сдвижения: а) вкрест простирания; б) по простиранию; в) в заданном направлении	Максимальные наклоны и максимальная кривизна вкрест простирания и по простиранию пластов
Радиусы кривизны	Радиусы кривизны
Сосредоточенная кривизна вкрест простирания и радиусы сосредоточенной кривизны в местах выходов слабых контактов	Максимальная сосредоточенная кривизна вкрест простирания и минимальный радиус сосредоточенной кривизны
Уступы на выходах слабых контактов, сместителей нарушений, осевых поверхностей синклинальных складок	Максимальные уступы на выходах слабых контактов, сместителей нарушений, осевых поверхностей синклинальных складок
Максимальные горизонтальные сдвиги, горизонтальные сдвиги в точках зоны сдвижения	Максимальные горизонтальные сдвиги в зоне сдвижения

 

Примечания:

1. Ожидаемая и вероятная кривизна рассчитывается при углах падения пластов a ≤ 45°. Сосредоточенная кривизна рассчитывается при углах падения пластов a_п ≥ a > 45°.

2. В условиях, когда происходит сдвижение пород лежачего бока, ожидаемые и вероятные значения оседаний, наклонов, горизонтальных сдвижений, горизонтальных деформаций и уступов рассчитываются только в главном сечении мульды вкрест простирания.

 

2.7. Для решения задач по разработке мер защиты объектов используются расчетные величины сдвижений и деформаций поверхности, определяемые с учетом ошибок положения зоны сдвижения на местности DL и коэффициентов перегрузки, приведенных в табл. 3.

 

Таблица 3

 

Коэффициенты перегрузки

 

Сдвижения и деформации	Обозначение коэффициентов перегрузки	Значения коэффициентов перегрузки для определения расчетных сдвижений и деформаций
		при расчетах ожидаемых величин	при расчетах вероятных величин
Оседание	nh	1,2	1,1
Горизонтальное сдвижение	nx	1,2	1,1
Наклон	ni	1,4	1,2
Кривизна	nk	1,8	1,4
Относительные горизонтальные деформации (растяжения-сжатия)	ne	1,4	1,2
Уступ		1,4	1,2
Горизонтальные сдвиги	Гy	1,6	1,3

 

За расчетные сдвижения и деформации земной поверхности под объектами принимаются наибольшие значения ожидаемых (вероятных) сдвижений и деформаций в точках 1-3 зоны в районе объекта (рис. 3), умноженные на коэффициенты перегрузки.

 

 

Рис. 3. Схема к определению расчетных деформаций в основании объекта абвг

 

Положение точек 1-3 находится, исходя из ошибок положения зоны сдвижения на местности DL (рис. 3), определяемых по формуле: DL = 0,10H₁, но не менее 10 м; где H₁ - средняя глубина залегания наиболее влияющего пласта на объекты.

Для длинных (вытянутых) объектов расчеты ожидаемых сдвижений и деформаций выполняются аналогично для характерных точек объекта.

 

3. Классификация запасов и методы прогноза вероятных сдвижений и деформаций при перспективном планировании горных работ

 

3.1. Исходные данные для расчета

 

На стадии разведки и строительства шахты строятся геологические разрезы по простиранию и вкрест простирания пластов. На разрезах по данным ближайших скважин выделяются наносы, мезозойские отложения, не являющиеся коренными породами, коренные породы.

В характерных точках разрезов определяются вынимаемые мощности пластов и углы их падения.

На стадии генеральных схем раскройки шахтного поля на разрезы и планы наносятся ранее пройденные очистные горные выработки, участки проектирования горных работ. Определяются варианты возможного ведения горных работ, возможные длины столбов, лав, высота горизонтов, участки, где может быть предусмотрено ведение горных работ с закладкой, типы закладки и ее основные показатели.

При выборе участков ведения горных работ с закладкой следует учитывать рекомендации п. 3.2 настоящего раздела в части классификации запасов с точки зрения влияния последствий подработки на охраняемые объекты.

 

3.2. Классификация запасов и прогноз деформаций на стадии разведки месторождения и строительства шахты

 

На стадии разведки месторождения и строительства шахты производится классификация запасов по характеру влияния их разработки на охраняемые объекты. Классификация запасов выполняется для выделения зон, в которых требуется применение различных мер защиты объектов.

По характеру влияния горных работ на объекты на этой стадии освоения месторождения необходимо выделять следующие характерные зоны ведения горных работ:

1. Зона, в которой горные работы могут привести к образованию провалов и воронок на земной поверхности. Границы зоны по падению определяются глубиной ведения горных работ, при которой возможно образование провалов и воронок. Значение этой глубины определяется по разд. 2 Правил.

2. Зона, в которой горные работы вызывают деформации земной поверхности, большие, чем предельные для подрабатываемых объектов. Нижняя граница этой зоны определяется предельной глубиной Н_п, при которой деформации равны их предельным значениям [Д_п] для расположенных на поверхности объектов.

При пологом залегании пластов (a < 25°) предельную глубину Н_п получаем из выражения (рис. 4, а):

,                                                    (1)

где m₁, m₂, m₃ - вынимаемые мощности соответственно верхнего, среднего и нижнего трех наиболее влияющих пластов свиты, расположенных в зоне влияния на охраняемый объект, у которых отношения вынимаемой мощности к глубине разработки имеют максимальные значения; зона влияния определяется по углам b₀ и g₀ на разрезе вкрест простирания или углом d₀ на разрезе по простиранию (рис. 3.1 а, зона АА¢Б¢Б);

h₁ - мощность междупластья между первым и вторым наиболее влияющими пластами (расстояние по нормали к напластованию между почвой (кровлей) первого и кровлей (почвой) второго пласта);

Dh₂ - мощность междупластья между первым и третьим наиболее влияющими пластами (расстояние по нормали между почвой (кровлей) первого и кровлей (почвой) третьего пласта);

[Д_п] - предельные деформации (показатели деформаций) для объектов;

k_e,i - коэффициент, определяемый по табл. 4, когда в качестве предельных деформаций (показателей деформаций) используются предельные горизонтальные деформации, или по табл. 5, когда в качестве предельных используются предельные наклоны.

 

 

Рис. 4. Классификация запасов по характеру влияния разработок на подрабатываемые объекты:

а - при пологом залегании пластов (a < 25°); б - при наклонном и крутом залегании пластов (a ≥ 25°)

 

Таблица 4

 

Значения коэффициента k_e

 

Бассейн, месторождение	Угол падения пласта, (...°)
	0	20	35	45	55	60
Восточный Донбасс, Кузбасс, Челябинский, Партизанский	0,9	1,0	1,0	0,8	0,7	0,6
Буланашское, Подмосковный, Липовецкое	1,2	0,8	0,8	0,7	0,6	-
Воркутинское, Интинское, Подгородненское	0,8	0,7	0,7	0,7	0,6	0,6
Кизеловский	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5

 

В тех случаях, когда Dh₁ ≤ 0,2H₂, Dh₂ ≤ 0,2H₃ предельную глубину можно определять по формуле:

,                                                        (2)

где H₂ и H₃ - соответственно средние глубины разработки второго и третьего наиболее влияющих пластов.

 

Таблица 5

 

Значения коэффициента k_i

 

Бассейн, месторождение	Угол падения пласта, (...°)
	0	20	35	45	55	60
Восточный Донбасс, Кузбасс, Буланашское, Подмосковный, Воркутинское, месторождения Приморского края	1,8	1,4	1,0	0,8	0,7	0,5
Интинское, Кизеловский, Челябинский	1,4	1,2	1,0	0,7	0,6	0,5

 

Решение выражения (1) может вестись методом итераций или каким-либо другим методом. При решении уравнения методом итераций оно преобразуется к виду (см. разд. 8):

Н_п = f(m₁; m₂m₃; Н_п; Dh₁; Dh₂).

В качестве первого приближенного значения  используется значение , вычисленное из выражения (2). По указанному значению  в правой части выражения (1) находится новое значение Н₂. Для получения более точных значений предельной глубины при последующих вычислениях в правой части выражения (2) используется полусумма вычисленных значений 0,5( + ). Процесс вычислений заканчивается, если предыдущее и последующее вычисленные значения H_п отличаются не более чем на 1 м. При разработке свит пластов с углами падения a ≥ 25°, значение предельной глубины определяется из выражения (см. рис. 4, б):

,                            (3)

где = m₁ + m₂ + m₃ - суммарная вынимаемая мощность свиты пластов в пределах зоны влияния на охраняемые объекты; зона влияния выработок на охраняемый объект определяется по углам b₀ и g₀ на разрезе вкрест простирания и углом d₀ - на разрезе по простиранию (зона АА¢Б¢Б, см. рис. 3.1, б разд. 3);

k_e,i = k_e - коэффициент, определяемый по табл. 4 при оценке предельной глубины по предельным горизонтальным деформациям;

k_e,i = k_i - коэффициент, определяемый по табл. 5 при оценке предельной глубины по предельным наклонам.

В качестве наиболее влияющего пласта принимается пласт с максимальной вынимаемой мощностью или при примерно одинаковых мощностях, - пласт, находящийся в центре группы пластов (свиты):

 = m₂h_1-2 + m₃h_1-3 + … + m_nh_1-n,

где h_1-2, h_1-3, h_1-n - расстояния по горизонтали между почвой (кровлей) первого наиболее влияющего пласта свиты и кровлей (почвой) рассматриваемого пласта.

Расчет предельной глубины разработки по выражению (3) выполняется последовательно; вначале учитываются все пласты, находящиеся в зоне влияния на охраняемые объекты; если линия предельной глубины на разрезе пересекает все пласты в зоне влияния, мощности которых учитываются при расчетах предельной глубины, то полученное значение предельной глубины является окончательным.

Если часть принятых в расчетах предельной глубины пластов располагается на разрезе в зоне влияния ниже линии предельной глубины, то производится повторный расчет предельной глубины по формуле (3) без учета влияния пластов, расположенных ниже линии рассчитанной предельной глубины на разрезе.

Расчеты предельной глубины разработки ведутся до тех пор, пока линия предельной глубины на разрезе будет пересекать пласты, мощности которых использовались при ее расчетах, либо располагаться ниже указанных пластов.

3. Зона, в которой горные работы вызывают деформации от предельных до допустимых, расположена между горизонтами предельной и безопасной глубин (см. рис. 4).

Значение безопасной глубины определяется по рекомендациям разд. 3 Правил.

Прогноз положения различных зон позволяет определить общие меры защиты объектов от влияния горных работ в каждой зоне.

Предпочтение необходимо отдавать следующим мерам защиты объектов:

- при проектировании горных работ до глубины H_0б необходимо предусматривать применение полной гидравлической закладки в очистных выработках или оставление предохранительных целиков;

- при проектировании горных работ на глубинах от H_0б до H_б необходимо предусматривать горные и конструктивные меры защиты объектов. В качестве горных мер может использоваться закладка выработанного пространства, оставление целиков в отдельных пластах, ведение горных работ раздельно в группах пластов и т.д., чтобы обеспечить снижение деформаций менее их предельных значений;

- при проектировании горных работ на глубинах от H_п до H_б для защиты объектов следует предусматривать рациональный порядок ведения горных работ, закладку выработанного пространства в отдельных пластах, конструктивные меры защиты объектов.

 

3.3. Определение групп совместно разрабатываемых пластов

 

На стадии генеральных схем раскройки шахтного поля целесообразно определять группы совместно разрабатываемых пластов по допустимым условиям подработки объектов.

1. При углах падения свит пластов a ≤ 25° группы совместно разрабатываемых пластов определяются на основании сравнения допустимых горизонтальных деформаций (показателей деформаций) [e_д] (допустимых скоростей горизонтальных деформаций [w_д]) с их ожидаемыми значениями:

а) на разрезе по простиранию

 ≤ [e_д];                                                              (4)

 ≤ [w_д],

где m₁; m₂; m_n - соответственно вынимаемые мощности первого, второго и n-го пластов в группе;

H₁; H₂; H_n - соответственно глубины залегания первого, второго, n-го пластов в группе в точках пересечения с плоскостью, проведенной под углом s = 90° - 0,8a через рассматриваемую точку; угол падения пластов;

V₁, V₂, V_n - соответственно скорости подвигания очистных забоев в первом, втором, n-м пластах группы;

 - коэффициент, определяемый по табл. 9 для различных бассейнов;

 - коэффициент, определяемый по табл. 6 для различных бассейнов.

 

Таблица 6

 

Значения коэффициента

 

Бассейн, месторождение
Восточный Донбасс, Кузбасс, Кизеловский, Воркутинский, Партизанский, Подгородненское	2,4
Челябинский, Артемовское, Тавричанское, Шкотовское	2,2
Буланашское, Интинское, Липовецкое	2,0

 

б) на разрезе вкрест простирания

 ≤ [e_д];                                           (5)

 ≤ [w_д].

2. При углах падения свит пластов a > 25° суммарная вынимаемая мощность одновременно разрабатываемых пластов может определяться следующим образом.

По допустимым горизонтальным деформациям и допустимым наклонам (показателям деформаций), исходя из выражений:

m_c ≤ ;

m_c ≤ ,                                                              (6)

где m_c - приведенная суммарная вынимаемая мощность одновременно разрабатываемых пластов в зоне влияния на рассматриваемый объект;

H_г - глубина отрабатываемого горизонта, м.

Зона влияния определяется по углам b₀ и g₀ на разрезе вкрест простирания или углом d₀ на разрезе по простиранию (см. рис. 3.1, б).

,                      (7)

где h_1-2, h_1-3, h_1-n - соответственно мощности междупластий по горизонтали между первым и вторым, первым и третьим, первым и n-м пластами.

 

3.4. Прогноз вероятных сдвижений и деформаций при перспективном планировании горных работ

 

3.4.1. Вероятные сдвижения и деформации земной поверхности при углах падения пластов a ≤ 25°, когда границы выработок не располагаются в одной горизонтальной плоскости, определяются по формулам:

1) оседание

;                                                              (8)

2) горизонтальные сдвижения вкрест простирания пластов,

x_в = ±(0,3 + tga)cosa(m₁ + C₂m₂ + C₃m₃),                                        (9)

где m₁, m₂, m₃ - вынимаемые мощности трех наиболее влияющих пластов; (пластов, имеющих максимальные отношения m₁/H₁, m₂/H₂, m₃/H₃, в порядке их убывания,

H₁, H₂, H₃ - глубины залегания пластов в точке пересечения с плоскостью, проведенной под углом s = 90° - 0,8a, через охраняемый объект (рис. 5);

C₂, C₃ - соответственно коэффициенты влияния второго и третьего пластов, зависящие от расстояний между проекциями границ выработанного пространства по напластованию в первом и втором Dl_1-2, первом и третьем наиболее влияющих пластах Dl_1-3, а также мощностей междупластья между ними h_1-2, h_1-3.

В тех случаях, когда значения Dl могут быть заданы, величины коэффициентов C₂ и C₃ могут определяться по табл. 7 в зависимости от отношений  и  < 1,0, где H₁ - глубина залегания наиболее влияющего пласта свиты в точке пересечения с плоскостью, проведенной под углом s = 90° - 0,8a через охраняемый объект (см. рис. 5); Dh - мощность междупластья между первым, наиболее влияющим, и рассматриваемым пластом.

 

 

Рис. 5. Схема к прогнозу вероятных сдвижений и деформаций при залегании пластов под углом a ≤ 25°

 

Значения коэффициентов d₂; d₃ и C₂; C₃

 

Dl/H1	Dh/H1
	d			C
	0	0,5	1,0	0	0,5	1,0
0	0,9	0,9	1,0	1,0	1,0	1,0
0,25	0,9	0,9	1,0	0,9	0,85	0,85
0,5	0,2	0,6	0,8	0,5	0,6	0,7
1,0	0	0	0,2	0	0,1	0,2

 

Примечание. Промежуточные значения коэффициентов определяются интерполяцией.

 

В тех случаях, когда значение Dl неизвестно, и при Dh/H₁ >1 следует принимать C₂ = 0,9; C₃ = 0,8;

3) горизонтальные сдвижения по простиранию

;                                                (10)

4) наклоны вкрест простирания пласта

,                                           (11)

где H₁, H₂, H₃ - глубины залегания трех наиболее влияющих пластов свиты в точках их пересечения с линией максимального влияния, проведенной на разрезе вкрест простирания из рассматриваемой точки площадки под углом s = 90° - 0,8a к горизонту в сторону восстания пласта, см. рис. 5 (пластов, имеющих максимальные отношения m₁/H₁; m₂/H₂; m₃/H₃ в порядке их убывания);

 - коэффициент, определяемый по табл. 8;

 

Таблица 8

 

Значения коэффициента

 

Бассейн, месторождение
Воркутинское	2,0
Восточный Донбасс, Кузбасс, Челябинский, Интинское, Буланашское, месторождения Приморского края	1,8
Подмосковный	1,6
Кизеловский	1,4

 

5) наклоны по простиранию

;                                       (12)

6) горизонтальные деформации вкрест простирания пластов

,                                 (13)

где  - коэффициент, определяемый по табл. 9;

d₂ и d₃ соответственно коэффициенты влияния второго и третьего пластов, зависящие от расстояния Dl² в плоскости напластования между проекциями границ выработанного пространства в первом и втором, первом и третьем наиболее влияющих пластах и мощности междупластий между ними (см. рис. 5).

 

Таблица 9

 

Значения коэффициентов

 

Бассейн, месторождение
Буланашское, Подмосковный	1,2
Вост. Донбасс, Кузбасс, Челябинский, месторождения Приморского края	0,9
Воркутинское, Интинское	0,7
Кизеловский	0,5

 

В тех случаях, когда значения Dl могут быть заданы, величины коэффициентов d₂ и d₃ можно определять по табл. 7 в зависимости от отношений Dl/H₁ и Dh/H₁. При неизвестных значениях Dl и при Dh/H₁ > 1 - следует принимать d₂ = 0,8; d₃ = 0,6;

7) горизонтальные деформации по простиранию

;                                   (14)

8) радиус кривизны вкрест простирания пластов

,                               (15)

где - коэффициент, определяемый по табл. 10;

 

Таблица 10

 

Значения коэффициента

 

Бассейн, месторождение
Челябинский, Буланашское	0,17
Восточный Донбасс, Кузбасс, Подмосковный, Воркутинское	0,2
Интинское, месторождения Приморского края	0,25
Кизеловский	0,3

 

; ;  - коэффициенты, определяемые по табл. 11 в зависимости от глубины разработки соответственно первого, второго и третьего наиболее влияющих пластов;

 

Таблица 11

 

Значения коэффициента k_н

 

H, м	До 300	400	600	800	1000 и более
kн	1,0	1,5	2,8	3,9	4,3

 

Примечание. Промежуточные значения определяются интерполяцией.

 

9) радиус кривизны по простиранию

.                         (16)

3.4.2. Вероятные сдвижения и деформации при углах падения пластов a > 25°, когда нижние границы выработок располагаются в одной горизонтальной плоскости (за исключением Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса) рассчитываются на основании следующих данных:

- из опыта работ на соседних шахтах (участках) определяется вероятная высота этажа и намечается наиболее вероятное положение горизонтов на разрезах вкрест простирания;

- из рассматриваемой точки поверхности (точка А, рис. 6) под углами b₀ и y₁ + a к горизонту проводят линии АА¢ и АА², которые определяют границы зоны влияния выработок на рассматриваемую точку А (углы b₀ и y₁ определяются по разд. 7 Правил); в пределах зоны влияния АА¢А² выбирается наиболее влияющий пласт 1 (см. рис. 6); в качестве наиболее влияющего пласта принимается пласт с максимальной вынимаемой мощностью; при вынимаемых мощностях пластов, отличающихся не более чем в 1,5-2,0 раза, в качестве наиболее влияющего пласта может использоваться пласт, расположенный в середине свиты (группы) пластов;

- расчет вероятных сдвижений и деформаций земной поверхности выполняется от влияния каждого намеченного горизонта в пределах зоны влияния АА¢А².

 

 

Рис. 6. Схема к прогнозу вероятных сдвижений и деформаций при залегании пластов под углом a > 25°

 

Для выбора мер защиты объектов используются максимальные значения сдвижений и деформаций, полученные от влиянии горных выработок на каждом из рассматриваемых горизонтов.

Расчеты выполняются по формулам:

а) оседание

,                                                         (17)

где m_i -вынимаемые мощности пластов, расположенных в зоне влияния АА¢А² на рассматриваемую точку поверхности (см. рис. 6);

б) горизонтальные сдвижения вкрест простирания при мощности наносов h_н ≤ 0,2H_ср (H_ср - cредняя глубина разработки):

x_в = ±(0,3 + tga)cosa.                                                  (18)

При мощности наносов h_н ≤ 0,2H_ср для выполнения прогноза горизонтальных сдвижений вкрест простирания необходимо привлечение специализированных организаций;

в) горизонтальные сдвижения по простиранию

x_в = ±0,3cosa(m₁ + m₂ + m₃),                                          (19)

где m₁, m₂, m₃ - мощности трех наиболее влияющих пластов свиты в зоне АА¢А² (см. рис. 6);

г) наклоны вкрест простирания

,                 (20)

где m₁ - вынимаемая мощность первого наиболее влияющего пласта;

m₂, m₃, ..., m_n - вынимаемые мощности пластов в пределах зон АА¢А² (см. рис. 6);

H_г - глубина рассматриваемого горизонта;

h_1-2, h_1-3, h_1-n - расстояния по горизонтали, соответственно между первым и рассматриваемым пластом; в тех случаях, когда h/H_г > 1, принимается h/H_г = 1; k_i - коэффициент, определяемый по табл. 5 (при a > 25°);

д) наклон по простиранию пластов

;                                                    (21)

е) радиус кривизны вкрест простирания пластов при углах падения 25...45°

,             (22)

 

Примечание. При углах падения пластов менее 25° расчет сдвижений и деформаций выполняется по методике разд. 3.4.1 Прил. 1, где k_к определяется по табл. 12.

 

Таблица 12

 

Значения коэффициента k_к

 

Бассейн, месторождение	a, (...°)	kк
Восточный Донбасс, Буланашское, Интинское, Партизанский	35	3,75
	45	2,5
Кузбасс, Челябинский, Воркутинское, Артемовское, Тавричанское, Шкотовское, Липовецкое	35	4,5
	45	3,0
Кизеловский, Подгородненское	35	2,5
	45	2,0

 

Примечание. Промежуточные значения k_к определяются интерполяцией.

 

Коэффициент k_н определяется по табл. 11 в зависимости от глубины H_г рассматриваемого горизонта;

ж) радиус кривизны по простиранию

;                                                      (23)

з) горизонтальные деформации вкрест простирания при мощности наносов h_н < 0,2H_ср

,                      (24)

где k - коэффициент, определяемый по табл. 4, при h/H_г > 1 принимается h/H_г = 1.

При мощности наносов h > 0,2H_ср прогноз горизонтальных деформаций вкрест простирания выполняется специализированными организациями;

и) горизонтальные деформации по простиранию пласта

.                                              (25)

В тех случаях, когда к моменту проектирования мер защиты объектов пласты отработаны до определенного горизонта, расчеты сдвижений и деформаций выполняются следующим образом:

1. В соответствии с изложенными рекомендациями определяются суммарные сдвижения и деформации в рассматриваемой точке поверхности от влияния наиболее неблагоприятного положения горизонта S_в и при отработке пластов до проектной глубины S_пр.

2. Определяются суммарные сдвижения и деформации от влияния ранее отработанных (до проектирования мер защиты) горизонтов S_с.

3. Находятся разности сдвижений и деформаций S_в – S_с и S_пр – S_с, наибольшие из которых используются для проектирования мер защиты объектов.

В тех случаях, когда угольные пласты к моменту проектирования мер защиты отработаны до различных горизонтов, расчеты вероятных сдвижений и деформаций выполняются с привлечением специализированных организаций.

Прогноз вероятных уступов выполняется там, где они установлены по результатам наблюдений, исходя из значений вероятных наклонов.

Прогноз вероятных сдвижений и деформаций в Кузбассе при разработке свит крутопадающих пластов, залегающих в шарнирных складках с углами падения a > a_п, выполняется по рекомендациям п. 5.2 Прил. 1.

 

4. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций при отсутствии сдвижения пород лежачего бока

 

4.1. Исходные данные для расчетов

 

Для расчетов используются следующие исходные данные:

1. Вынимаемые мощности пластов на всех рассматриваемых участках.

2. Углы падения пластов в пределах рассматриваемых очистных выработок.

3. Размеры очистных выработок вкрест и по простиранию пластов (вкрест подвигания и в направлении подвигания очистного забоя).

4. Взаимное положение очистных выработок в пространстве (координаты центров очистных выработок или угловых точек очистных выработок в единой (условной) системе координат).

5. Мощность наносов, мезозойских и коренных пород в главных сечениях мульды сдвижения над каждой очистной выработкой.

6. Положение тектонических нарушений, осевых поверхностей складок, слабых контактов и их выходов на поверхность. Оценка возможной ошибки положения выхода.

7. Способ управления горным давлением; при применении закладки коэффициент заполнения выработанного пространства закладочным материалом, проектируемая величина отставания закладочного массива от забоя, коэффициент усадки закладки.

Вынимаемая мощность пласта определяется как суммарная мощность извлекаемых (извлеченных) из очистных выработок слоев угля и вмещающих пород.

При закладке выработанного пространства материалом, доставляемым извне участка горных работ, вместо вынимаемой мощности пласта при расчетах сдвижений и деформаций поверхности принимается эффективная мощность пласта m_э, которая при известных значениях неполноты закладки и конвергенции пород до возведения закладочного массива определяется, за исключением Кузбасса, по формуле:

m_э = (m – h_к – h_н)B₁ + h_н + h_к,                                              (26)

где h_н - неполнота закладки - среднее расстояние от верха закладочного массива до кровли пласта;

h_к - сближение кровли с почвой (конвергенция) до возведения закладочного массива, зависящая от расстояния между закладочным массивом и забоем выработки;

B₁ - коэффициент усадки (уплотнения) закладки под природной нагрузкой.

Значения h_н, h_к и B₁ определяются на основании опытных данных.

При отсутствии данных наблюдений величину эффективной мощности следует определять по формуле:

 ≤ m,                                                   (27)

где B₁ - определяется для различных видов закладки по табл. 13;

 ≤ 1,

где l - расстояние от груди забоя до границы закладочного массива;

l₀ - параметр, определяемый по табл. 14 в зависимости от типа кровли.

 

Таблица 13

 

Значения коэффициента B₁

 

Виды закладки	B1
Гидравлическая:
из песка	0,05-0,15
из дробленой породы	0,15-0,30
Пневматическая	0,25-0,40
Самотечная: из дробленой породы	0,25-0,45
из рядовой породы	0,35-0,50

 

Таблица 14

 

Значения параметра l₀ (м)

 

Тип кровли
Легкообрушаемая	Среднеобрушаемая	Труднообрушаемая
25	40	65

 

Для Кузбасса величина эффективной мощности определяется по формуле:

m_э = k_р[h_к(1 - B₁)] + B₁m,                                                 (28)

где k_р - коэффициент, определяемый по табл. 15;

h_к - величина сближения кровли с почвой (конвергенция) в зоне опорного давления и на участках между забоем и закладкой, при отсутствии инструментальных данных определяется из выражения

h_к = 0,15B₁m,                                                            (29)

где B₁ - коэффициент усадки закладки, определяемый по данным наблюдений, а при отсутствии данных наблюдений - по табл. 16 для Кузбасса.

 

Таблица 15

 

Значения коэффициента k_р

 

Система разработки	Направление выемки пластов	Вид закладки	kр
Поперечно-наклонные и горизонтальные слои	По восстанию	Гидравлическая	0,7
Комбинация поперечно-наклонных, горизонтальных и наклонных слоев	По восстанию По простиранию	Гидравлическая Самотечная	0,8 1,2
Наклонные слои: короткие полосы	По восстанию	Гидравлическая	1,3
длинные полосы	По простиранию	Гидравлическая	1,4
		Самотечная	1,5
Щитовая	По падению	Самотечная	1,6

 

Таблица 16

 

Коэффициенты B₁ для Кузбасса

 

Закладочный материал	Глубина горных работ, м
	до 100	300	600
Дробленые породы Кузнецкой свиты класса 0-80 мм	0,2	0,3	0,35
Дробленые горелые породы и дробленые песчаники класса 0-10 мм, дробленые горелые породы класса 0-10 мм (50%) и дробленые породы Кузнецкой свиты класса 0-80 мм (50%)	0,1	0,15	0,2
Песок бийский, песок (50%), дробленые породы Кузнецкой свиты класса 0-60 мм (50%), песок ижморский, глинистых частиц 2-12%	0,05	0,08	0,1
Упрочненная закладка №№ 1, 2	0,01	0,03	0,05

 

Расчет сдвижений и деформаций земной поверхности от проектируемых смежных выработок в зависимости от размера целика между ними и разрыва во времени проведения очистных работ может производиться отдельно от каждой очистной выработки или - от нескольких выработок, объединенных в одну суммарных размеров (п. 4.4).

При ведении горных работ по горизонтам a > 25° для расчета сдвижений и деформаций в полумульде по падению допускается в качестве вспомогательного метода объединять пласты в эквивалентный пласт при одновременном выполнении следующих условий (рис. 7):

- нижние границы выработок находятся на одной глубине H_г на данном горизонте;

- расстояние по горизонтали между почвами верхнего и нижнего пласта группы - не более 0,3H_г (H_г - глубина горизонта);

- верхние границы выработок располагаются на глубинах H_в ± 0,2H_ср (H_в - глубина верхних границ выработок; H_ср - средняя глубина разработки).

Мощность эквивалентного пласта M_э принимается равной суммарной мощности пластов в группе. Положение эквивалентного пласта определяется горизонтальным расстоянием от почвы верхнего пласта группы до почвы эквивалентного пласта

,                                                    (30)

где m₁, m₂, ..., m_n - соответственно мощности первого (верхнего), второго и т.д., и последнего (нижнего) пластов в группе;

h₂, h₃, ..., h_n - соответственно расстояния по горизонтали от почвы первого (верхнего) пласта до почвы второго, третьего и т.д. и последнего (нижнего) пласта в группе.

 

 

Рис. 7. Схема к определению эквивалентного пласта группы и построение границ мульды сдвижения

 

Исходными параметрами для расчета ожидаемых сдвижений и деформаций являются:

- граничные углы;

- угол максимального оседания (при неполной подработке);

- углы полных сдвижений (при полной подработке);

- относительная величина максимального оседания;

- относительная величина максимального горизонтального сдвижения;

- функции распределения сдвижений и деформаций.

 

4.2. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности от отдельной очистной выработки

 

4.2.1. Сдвижения и деформации в главных сечениях мульды (рис. 8).

 

 

Рис. 8. Схема распределения сдвижений и деформаций в точках главных сечений мульды сдвижения при закончившемся процессе:

а - на разрезе по простиранию; б - на разрезе вкрест простирания; 1 - оседания;

2 - горизонтальные сдвижения; 3 - наклоны; 4 - кривизна; 5 - горизонтальные деформации; АБ - плоское дно; ВГ - зона обратных уступов; ГД - зона прямых уступов

 

Максимальное оседание земной поверхности определяется по формуле:

h_m = q₀mcosaN₁N₂,                                                             (31)

где q₀ - относительное максимальное оседание, определяемое по разд. 7 для соответствующих бассейнов и месторождений;

m - вынимаемая мощность пласта, при работе с закладкой используется эффективная мощность (п. 4.1);

a - угол падения пласта;

N₁ и N₂ - коэффициенты, определяемые по разд. 7.

Оседание земной поверхности в точках главных сечений мульды сдвижения определяется по формуле:

h_xy = h_mS(z),                                                                  (32)

где S(z) - функция типовой кривой оседания, определяемая по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициентов N₁ - для точек главного сечения вкрест простирания пластов и N₂ - для точек главного сечения по простиранию пластов;

z_x = x/L₃ для точек, расположенных в главном сечении по простиранию пласта;

 - для точек, расположенных в главном сечении вкрест простирания пласта в полумульде по падению;

 - для точек, расположенных и главном сечении вкрест простирания пласта в полумульде по восстанию пласта;

x; y₁; y₂ - расстояния от точки максимального оседания (начала координат) до рассматриваемой точки, соответственно в полумульдах по простиранию, падению и восстанию;

L₁; L₂; L₃ – длины полумульд (см. рис. 8).

Наклоны в главных сечениях мульды:

а) по простиранию

;                                                       (33)

б) в сторону обратную простиранию

;                                                      (34)

в) в полумульде по падению

;                                                      (35)

г) в полумульде по восстанию

,                                                    (36)

где S¢(z) - функция типовой кривой наклонов, определяемая по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений), в зависимости от коэффициентов N₁ - для точек главного сечения вкрест простирания пласта и N₂ - для точек главного сечения по простиранию пласта.

Кривизна в главных сечениях мульды при a ≤ 45° определяется по формулам:

а) по простиранию

;                                                  (37)

б) в полумульде по падению

;                                                (38)

 

Таблица 17

 

Значения функций S(z), S¢(z) и S²(z) для Восточного Донбасса и месторождений Приморского края

 

z	N = 1			N = 0,9			N = 0,8			N ≤ 0,7
	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)
0	1,00	0,0	0,0	1,00	0,0	-4,3	1,00	0,0	-7,4	1,00	0,0	-9,4
0,1	0,99	0,19	-2,1	0,98	0,47	-5,0	0,97	0,73	-7,0	0,96	0,91	-8,2
0,2	0,95	0,56	-5,1	0,90	1,02	-6,1	0,85	1,36	-5,6	0,83	1,59	-5,2
0,3	0,86	1,20	-7,3	0,77	1,61	-5,3	0,69	1,83	-3,0	0,65	1,90	-1,8
0,4	0,71	1,89	-5,7	0,58	1,98	1,8	0,48	1,91	0,7	0,46	1,85	2,3
0,5	0,50	2,20	0	0,39	1,92	2,9	0,31	1,67	3,9	0,29	1,49	4,3
0,6	0,29	1,89	5,7	0,22	1,46	5,7	0,17	1,20	5,1	0,16	1,04	4,6
0,7	0,14	1,20	7,3	0,10	0,87	5,6	0,08	0,71	4,4	0,08	0,62	3,7
0,8	0,05	0,56	5,1	0,04	0,42	3,7	0,03	0,35	2,8	0,03	0,32	2,3
0,9	0,01	0,19	2,1	0,01	0,15	1,5	0,01	0,13	1,2	0,01	0,12	1,1
1,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0

 

Таблица 18

 

Значения функций S(z), S¢(z) и S²(z) для Кузбасса

 

z	N = 1			N = 0,9			N = 0,8			N ≤ 0,7
	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)
0	1,00	0,0	0,0	1,00	0,0	-4,5	1,00	0,0	-6,4	1,00	0,0	-8,3
0,1	0,99	0,2	-2,3	0,97	0,6	-5,5	0,96	0,7	-6,8	0,96	0,8	-8,0
0,2	0,95	0,5	-5,6	0,89	1,1	-6,5	0,85	1,4	-6,2	0,83	1,6	-5,9
0,3	0,86	1,6	-10,8	0,74	1,7	-6,0	0,68	1,8	-3,5	0,65	1,9	-1,0
0,4	0,66	2,6	-8,0	0,55	2,2	-2,5	0,49	2,0	-0,4	0,46	1,8	3,4
0,5	0,38	2,3	6,8	0,32	2,0	8,0	0,31	1,7	6,0	0,29	1,4	4,0
0,6	0,17	1,5	11,0	0,16	1,2	6,5	0,16	1,1	5,1	0,16	1,0	3,6
0,7	0,08	0,6	6,0	0,08	0,7	4,5	0,08	0,7	3,7	0,08	0,7	2,9
0,8	0,03	0,3	2,0	0,03	0,3	2,5	0,03	0,3	2,2	0,03	0,3	2,0
0,9	0,01	0,1	1,0	0,01	0,2	1,0	0,01	0,2	1,1	0,01	0,2	1,2
1,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0

 

Таблица 19

 

Значения функций S(z), S¢(z) и S²(z) для Челябинского бассейна

 

z	N = 1			N = 0,9			N = 0,8			N ≤ 0,7
	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)
0	1,00	0,0	0,0	1,00	0,0	-6,0	1,00	0,0	-9,0	1,00	0,0	-9,0
0,1	0,95	0,9	-8,0	0,93	1,1	-8,8	0,91	1,2	-8,5	0,92	1,0	-8,5
0,2	0,83	1,6	-6,0	0,78	1,7	-4,5	0,76	1,7	-3,8	0,80	1,8	-6,0
0,3	0,65	2,1	-1,5	0,58	2,0	0,3	0,57	1,9	0,3	0,57	2,2	0,5
0,4	0,42	1,9	4,0	0,38	1,7	4,0	0,37	1,7	4,0	0,37	1,7	5,0
0,5	0,28	1,2	5,0	0,24	1,2	4,5	0,24	1,1	4,3	0,22	1,2	4,5
0,6	0,18	0,9	3,5	0,14	0,8	3,5	0,14	0,8	3,3	0,13	0,8	3,5
0,7	0,10	0,6	2,8	0,08	0,5	2,5	0,08	0,5	2,5	0,07	0,5	2,5
0,8	0,05	0,4	2,0	0,04	0,3	1,8	0,04	0,3	1,8	0,04	0,3	1,5
0,9	0,02	0,2	1,2	0,02	0,2	0,8	0,02	0,2	0,8	0,02	0,2	0,9
1,0	0,0	0,0	0,0	0,00	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0

 

Таблица 20

 

Значения функций S(z), S¢(z) и S²(z) для Кизеловского бассейна

 

z	N = 1			N = 0,9			N = 0,8			N ≤ 0,7
	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)
0	1,00	0,0	0,0	1,00	0,0	-5,5	1,00	0,0	-6,8	1,00	0,0	-7,0
0,1	0,97	0,6	-5,3	0,96	0,7	-5,8	0,95	0,7	-6,0	0,93	0,8	-6,0
0,2	0,89	1,1	-5,0	0,87	1,2	-4,8	0,86	1,2	-4,5	0,84	1,2	-4,0
0,3	0,76	1,6	-3,8	0,73	1,6	-3,5	0,71	1,6	-3,0	0,69	1,6	-2,5
0,4	0,58	1,8	-0,8	0,56	1,8	-0,8	0,54	1,8	-0,5	0,52	1,7	1,0
0,5	0,40	1,7	2,0	0,37	1,7	2,5	0,35	1,7	2,8	0,35	2,0	3,5
0,6	0,24	1,4	3,8	0,22	1,3	4,3	0,20	1,3	4,5	0,22	1,6	6,0
0,7	0,12	1,0	4,3	0,11	0,9	4,0	0,10	0,8	4,0	0,12	0,8	5,5
0,8	0,05	0,6	3,5	0,05	0,5	3,3	0,04	0,5	3,0	0,07	0,5	2,5
0,9	0,01	0,3	1,8	0,01	0,3	1,8	0,01	0,2	1,5	0,03	0,3	1,5
1,0	0,0	0,0	0,0	0,00	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0

 

Таблица 21

 

Значения функций S(z), S¢(z) и S²(z) для месторождений Печорского бассейна и Интинского месторождения

 

z	N = 1			N = 0,9			N ≤ 0,8
	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)
0	1,00	0,0	0,0	1,00	0,0	-3,25	1,00	0,0	-5,25
0,1	0,99	0,30	-4,00	0,98	0,40	-4,50	0,96	0,55	-5,00
0,2	0,94	0,80	-6,50	0,91	0,90	-5,75	0,89	1,00	-4,75
0,3	0,83	1,60	-6,75	0,79	1,55	-5,50	0,76	1,50	-3,75
0,4	0,62	2,15	-1,75	0,61	2,00	-1,75	0,59	1,85	-1,50
0,5	0,40	1,95	3,75	0,40	1,90	3,00	0,39	1,80	2,50
0,6	0,23	1,40	5,25	0,23	1,40	5,00	0,23	1,35	4,50
0,7	0,12	0,90	4,25	0,12	0,90	4,25	0,12	0,90	4,00
0,8	0,05	0,55	3,00	0,05	0,55	3,00	0,05	0,55	3,00
0,9	0,01	0,25	1,50	0,01	0,25	1,50	0,01	0,25	1,50
1,0	0,0	0,0	0,0	0,00	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0

 

Таблица 22

 

Значения функций S(z), S¢(z) и S²(z) для Буланашского месторождения

 

z	N = 1			N = 0,8			N ≤ 0,6
	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)	S(z)	S¢(z)	S²(z)
0	1,00	0,0	0,0	1,00	0,0	-6,5	1,00	0,0	-9,5
0,1	0,98	0,5	-7,5	0,96	0,7	-8,0	0,94	1,1	-8,2
0,2	0,90	1,3	-5,0	0,84	1,6	-7,0	0,79	1,8	-5,2
0,3	0,73	2,1	-2,3	0,65	2,2	-3,2	0,58	2,2	-0,5
0,4	0,50	2,3	2,5	0,43	2,1	3,2	0,36	1,9	4,8
0,5	0,30	1,6	6,0	0,26	1,4	5,5	0,22	1,3	5,3
0,6	0,17	1,0	4,8	0,14	0,9	4,6	0,12	0,8	4,1
0,7	0,09	0,6	3,8	0,07	0,5	3,1	0,06	0,4	2,7
0,8	0,04	0,3	2,3	0,04	0,2	1,9	0,03	0,2	1,6
0,9	0,01	0.1	1,4	0,01	0,1	1,2	0,01	0,1	1,0
1,0	0,0	0,0	0,0	0,00	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0

 

Таблица 23

 

Значения функций S(z), S¢(z) и S²(z) для Подмосковного бассейна

 

 

в) в полумульде по восстанию

,                                                           (39)

где S²(z) - функция типовой кривой кривизны, определяемая по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений), в зависимости от коэффициентов N₁ - для точек главного сечения вкрест простирания пласта и N₂ - для точек главного сечения по простиранию пласта.

При неполной подработке (N₁,₂ < 1) кривизна в точке максимального оседания определяется по средней длине полумульды L_ср = 0,5(L₁ + L₂).

Горизонтальные сдвижения в точках главных сечений мульды:

а) по простиранию

x_х = 0,5a₀h_mS¢(z_x);                                                          (40)

б) в сторону обратную простиранию

x_х = -0,5a₀h_mS¢(z_x);                                                         (41)

в) в полумульде по падению

;                                      (42)

г) в полумульде по восстанию

.                                        (43)

Значение В определяется по формуле:

,                                             (44)

где a₀ - относительное максимальное горизонтальное сдвижение, определяемое по разделу 7;

a - угол падения пласта;

H_ср - средняя глубина разработки, м;

h - мощность наносов;

h_м - мощность горизонтально залегающих (a ≤ 5°) мезозойских отложений, м.

Значения функции S(z_х) определяются по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициента N₂, а значения функций ; ; ;  определяются по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициента N₁.

Горизонтальные деформации в точках главных сечений мульды:

а) по простиранию

;                                             (45)

б) в полумульде по падению

;                                     (46)

в) в полумульде по восстанию

.                                   (47)

Значения функций S²(z_х) и S¢(z_х) определяются по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициента N₂; значения функций S²(z_у) и S¢(z_у) определяются по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициента N₁.

При неполной подработке (N₁ < 1) горизонтальные деформации в точке максимального оседания определяются по средней длине полумульды L_ср = 0,5(L₁ + L₂).

Промежуточные значения функций S(z), S¢(z) и S²(z), в таблицах 17-23, определяются интерполяцией.

 

 

Рис. 9. Схема расположения координатных осей и знаки функций при расчете сдвижений и деформаций в заданной точке мульды:

1 - граница мульды сдвижения; АВ - сечение мульды сдвижения параллельное главному сечению по простиранию пласта; СD - то же, вкрест простирания пласта; Р₁Р₂ - сечение мульды в произвольном (заданном) направлении

 

4.2.2. Сдвижения и деформации в заданных точках мульды сдвижения (рис. 9) определяются следующим образом.

Оседание земной поверхности в точке М рассчитываем по формуле (см. рис. 9):

h_xy = h_mS(z_x)S(z_y),                                                            (48)

где S(z_x) - функция S(z), определяется по таблицам 17-23 в зависимости от координаты точки М; z_x = x/L₃;

S(z_y) - функция S(z), определяется по таблицам 17-23 в зависимости от координаты точки М, z =  = Y₁/L₁ (если точка М расположена в полумульде по падению) или координаты  = Y₂/L₂ (если точка М расположена в полумульде по восстанию);

x - абсцисса точки М - расстояние от оси Y (главного сечения мульды вкрест простирания пласта) до параллельного оси Y сечения СД (см. рис. 9), проходящего через точку М;

Y₁ (Y₂) - ордината точки М, расстояние от оси Х (главного сечения мульды по простиранию пласта) до параллельного ей сечения АВ, проходящего через точку М.

Оси координат располагаются в плане следующим образом. Началом координат служит точка пересечения главных сечений мульды сдвижения по простиранию и вкрест простирания пласта (см. рис. 9), проходящих при неполной подработке через точку максимального оседания, а при полной через начало плоского дна. Ось Х проходит в главном сечении мульды по простиранию и направлена по простиранию пласта; ось Y проходит в главном сечении мульды вкрест простирания и направлена в сторону восстания пласта.

Наклон в рассматриваемой точке М:

а) по направлению простирания пласта

i_xy = i_xS(z_y);                                                              (49)

б) по направлению вкрест простирания пласта

i_yx = i_yS(z_x);                                                             (50)

в) в заданном направлении P₁P₂

i_l = i_xycosl + i_yxsinl,                                                    (51)

где i_x и i_y - наклоны в главном сечении мульды сдвижения, определяемые по формулам (33)-(36);

l - угол, отсчитываемый против часовой стрелки от направления простирания пласта до заданного направления P₁P₂ (см. рис. 9).

Кривизна в рассматриваемой точке М:

а) по направлению простирания пласта

K_xy = K_xS(z_y);                                                         (52)

б) по направлению вкрест простирания пласта

K_yx = K_yS(z_x);                                                        (53)

в) в заданном направлении

K_l = K_xycos²l + K_yxsin²l + j_xysin²l,                                     (54)

где K_x и K_y - кривизна в главных сечениях мульды сдвижения, определяемая по формулам (37)-(39);

j_xy – скручивание поверхности, определяемое по формулам:

 - если точка М располагается в полумульде по падению пласта, или , если точка М располагается в полумульде по восстанию пласта. Знаки S¢(z_y) определяется по рис. 9.

Горизонтальное сдвижение точки М:

а) по простиранию пласта

x_xy = x_xS(z_y);                                                      (55)

б) вкрест простирания

x_yx = x_yS(z_x),                                                      (56)

где x_x и x_y - горизонтальные сдвижения в главных сечениях мульды, определяемые по формулам (40)-(43);

в) в заданном направлении P₁P₂ (см. рис. 9)

x_l = x_xycosl + x_yxsinl.                                                      (57)

Горизонтальные деформации в точке М

а) по простиранию пласта

e_xy = e_xS(z_y);                                                              (58)

б) вкрест простирания пласта

e_yx = e_yS(z_x),                                                             (59)

где e_x и e_y - горизонтальные деформации в главных сечениях мульды, определяются по формулам (45)-(47);

в) в заданном направлении P₁P₂

e_l = e_xycos²l + e_yxsin²l + 0,5D_xysin²l,                                (60)

где D_xy - скашивание (сдвиг) земной поверхности, определяется по формулам:

, если точка М расположена в полумульде по падению, или , если точка М расположена в полумульде по восстанию пласта. Знаки S¢(z_x) и S¢(z_y) определяются по рис. 9.

Горизонтальные сдвижения в главных сечениях мульды x_x и x_y определяются из выражений (40)-(43).

4.2.3. Сосредоточенные деформации определяются следующим образом.

Сосредоточенные сдвиги в горизонтальной плоскости при a > 35° (при наличии данных наблюдений, подтверждающих их образование) на выходе контактов слоев на земную поверхность или под наносы мощностью до 10 м в точке с координатами х, y определяются по формуле:

,                                                          (61)

где x_y - горизонтальные сдвижения в главном сечении мульды сдвижения вкрест простирания пласта в точке (0; y) , определяемые по формулам (42)-(43);

i_x - наклоны в главном сечении мульды по простиранию в точке (х; 0), определяемые по формулам (33)-(34);

h₁ - мощность деформирующихся пачек, определяется по данным наблюдений; при отсутствии данных наблюдений принимается равной h₁ = 30 м.

При мощности наносов h > 10 м горизонтальные сдвиги определяются по заключению специализированной организации.

Радиус кривизны земной поверхности в местах сосредоточенных деформаций для различных бассейнов (месторождений) при a_п ≥ a > 45 определяют по табл. 24 в зависимости от ожидаемых наклонов поверхности.

 

Таблица 24

 

Радиусы кривизны в местах сосредоточенных деформаций

 

Бассейн	Наклоны, 1×10-3
	До 1		2	3	4	5	10	15
	Радиус кривизны Rc, км
Челябинский и другие с аналогичными свойствами пород	¥	11		5	4,5	4,0	2,0	1,5
Кузнецкий, Печорский, Кизеловский, Буланашское и другие с аналогичными свойствами пород	6,0	3,5		3,0	2,3	1,9	1,5	1,2

 

Обратные уступы в полумульде по падению (на месторождениях, где они установлены данными наблюдений) при a > 35° определяются по формуле (62):

h_y = l_y||sin²(a - 15°)[1 + 2sin²(a - 15°)],                                       (62)

где l_y - расстояние между уступами, определяемое по данным наблюдений; при отсутствии таких данных принимается l_y = 30 м;

 - ожидаемые наклоны в полумульде по падению, определяемые по формуле (35).

4.2.4. Деформации от ранее пройденных (старых*) выработок рассчитываются при следующих условиях:

_____________

* Под ранее пройденной (старой) выработкой понимается выработка, пройденная до начала строительства охраняемых объектов.

 

а) ранее пройденная (старая) выработка находится в зоне влияния действующей (проектируемой) выработки, т.е. выработки, от которой производится расчет сдвижений и деформаций, для определения мер охраны объектов;

б) старая горная выработка не была ранее в зоне влияния другой старой выработки.

Зона влияния ранее пройденной (старой) выработки, в которой рассчитываются деформации, определяется следующим образом:

а) при коэффициенте подработанности поверхности старой выработкой n₁(n₂) > 0,8 - от точки максимального оседания (начала зоны полных сдвижений) до границы мульды (рис. 10, а, зона 1-1);

б) при коэффициенте подработанности поверхности старой выработкой n₁(n₂) < 0,8 - в пределах всей мульды сдвижения от старой выработки (рис. 10, б, зона 1-1).

Расчеты деформаций от старых выработок, пройденных в пласте, где проектируется проведение смежных выработок (см. рис. 10), выполняются следующим образом:

 

 

Рис. 10. Схема к расчету деформаций от ранее пройденных выработок:

а - при коэффициенте подработанности поверхности от ранее пройденной выработки

n₁ > 0,8; б - то же, n₁ < 0,8

 

при коэффициенте подработанности поверхности старой выработкой n₁(n₂) ≥ 0,6 деформации в зоне влияния старой выработки определяются по формуле:

Д_c = 0,2Д_д,                                                          (63)

где Д_с - максимальные ожидаемые горизонтальные деформации, кривизна и наклоны от старой выработки;

Д_д - соответственно максимальные горизонтальные деформации, кривизна и наклоны от действующей выработки; при коэффициенте подработанности n₁(n₂) < 0,6 расчет деформаций от старых выработок выполняется с привлечением специализированных организаций. Полученные деформации от смежных старых выработок суммируются с соответственными деформациями от действующих (проектируемых) выработок.

Расчет сдвижений и деформаций от старых выработок, пройденных в вышележащих (нижележащих) пластах выполняется путем увеличения максимального оседания и соответственно деформаций от действующих выработок, а также с учетом изменения граничных углов под влиянием старых выработок (разд. 7).

Учет влияния старых выработок в условиях крепких пород при наличии мощных слоев песчаников в массиве (антрацитовые районы) выполняется с привлечением специализированных организаций.

4.2.5. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций, вызванных сдвижением пород по напластованию, выполняется в условиях тех бассейнов и месторождений, где эти сдвижения и деформации установлены по результатам инструментальных наблюдений.

Сдвижения и деформации горного массива и земной поверхности, вызванные сдвижениями пород по напластованию, возникают в области, ограниченной на разрезе вкрест простирания вертикальной линией, отстоящей от выхода почвы разрабатываемого пласта под наносы на 10 м, и вертикальной линией, проведенной через верхнюю границу выработки (рис. 11, зона 1-1¢).

В тех случаях, когда глубина верхней границы выработки менее 30 м, за верхнюю границу зоны сдвижений пород по напластованию принимается точка пересечения вертикальной линии с поверхностью, проходящей через угольный пласт, залегающий на глубине 30 м.

 

 

Рис. 11. Схема к расчету сдвижений и деформаций, вызванных сдвижением пород по напластованию:

а - при выемке одиночных пластов; б - при выемке свит пластов; 1 - оседания от лавы А;

2 - горизонтальные сдвижения от лавы А; 3 - оседания от лав 1+2+3; 4 - горизонтальные сдвижения от лав 1+2+3

 

Сдвижения горных пород по напластованию рассчитывают при следующих условиях:

45° > a > r¢;

(64)

h_н ≤ 0,2H_в,

где r¢ - угол трения по наиболее слабым контактам; при отсутствии полевых испытаний принимается r¢ = 13°;

h_н - мощность наносов;

H_в - глубина верхней границы выработки.

При углах падения a > 45° и h_н ≥ 0,2H_в расчеты сдвижений и деформаций по напластованию выполняются с привлечением специализированных организаций.

Оседание земной поверхности в точке 1¢ от влияния выработки на горизонте I, вызванное сдвижениями пород по напластованию,

h_н = h₁sin²a,                                                            (65)

где h₁ - оседание земной поверхности от выработок первого горизонта в точке, где горизонтальные сдвижения x = 0 (см. рис. 11) либо направлены в сторону падения пласта.

Оседание и горизонтальные сдвижения в мульде рассчитываются по рекомендациям п. 4.2.

Горизонтальные сдвижения в точке 1¢ от влияния выработки на горизонте 1.

x_н = h₁sinacosa.                                                         (66)

Оседание и горизонтальные сдвижения в точке 1

x_н = h_н = 0.                                                           (67)

При разработке одиночных пластов наклоны, горизонтальные деформации и уступы определяются по формулам:

а) наклоны

в точке 1¢ (см. рис. 11);

(68)

в точке 1 (см. рис. 11) i_н = 0,

где H_в - глубина верхней границы выработки;

б) горизонтальные деформации

в точке 1¢ ,

(69)

в точке 1 e_н = 0,

в промежуточных точках зоны 1-1¢ наклоны и горизонтальные деформации при отсутствии слабых контактов определяются линейной интерполяцией;

в) величины уступов на выходе разрабатываемого пласта, угольных пропластков и ранее вынутых пластов

.                                                  (70)

Величины горизонтальных деформаций на выходах угольных пропластков и ранее вынутых пластов рассчитываются по формуле (69) и умножаются на коэффициент k_п = 3,0.

Величины наклонов и горизонтальных деформаций, вызванных подвижками пород по напластованию при разработке свит пластов, в тех случаях, когда расстояния между проекциями верхних границ выработок на земную поверхность меньше половины глубины верхней границы выработки в верхнем пласте, определяются по формулам (см. рис. 11, б):

а) наклоны

в точке 1¢ ;

(71)

в точке 1 i_н = 0;

б) горизонтальные деформации

в точке 1¢ ;

(72)

в точке 1 e_н = 0,

где ; ; ;  - соответственно расстояния по горизонтали от точки 1 (см. рис. 11, б) до проекций верхних границ выработок на земную поверхность в пластах 1, 2, ..., n; положение точки 1 определяется по данным наблюдений, либо обосновывается по заключению специализированной организации;

h_1с - суммарное максимальное оседание поверхности от свиты пластов в точке, где горизонтальные сдвижения равны нулю, либо направлены по падению пласта (см. рис. 11, б).

В других случаях расчеты сдвижений и деформаций в зоне подвижек пород по контактам выполняются по заключению специализированной организации.

 

4.3. Скорости оседаний и горизонтальных деформаций

 

Средние скорости оседаний определяются по формуле:

, м/мес,                                                  (73)

где C - скорость подвигания очистного забоя, м/мес;

k_h - коэффициент, определяемый по табл. 25.

 

Таблица 25

 

Значения коэффициента k_h

 

Бассейн, месторождение	kh
Восточный Донбасс, Кузбасс, Буланашское, Воркутинское, месторождения Приморского края	2,1
Челябинский	2,2
Подмосковный	1,8
Интинское	1,7
Кизеловский	1,5

 

Средние скорости горизонтальных деформаций определяются:

а) при полной подработке

, 1×10^-3/мес;                                          (74)

б) при неполной подработке

, 1×10^-3/мес,                                       (75)

где  - коэффициент, определяемый по табл. 9;

- коэффициент, определяемый по табл. 4.

В формулах (73)-(75) используется скорость подвигания очистного забоя С ≤ 150 м/мес. При С > 150 м/мес определение скоростей сдвижений и деформаций производится специализированной организацией.

Для определения максимальных скоростей оседаний и горизонтальных деформаций средние скорости оседания следует умножить на коэффициент  = 2,5, а средние скорости горизонтальных деформаций - на коэффициент  = 2,0.

 

4.4. Ожидаемые сдвижения и деформации от нескольких выработок

 

Расчет сдвижений и деформаций от нескольких выработок выполняется путем алгебраического сложения сдвижений и деформаций от каждой выработки при выполнении одного из следующих условий:

а) выработки расположены в разных пластах свиты;

б) размер целика между смежными выработками в одном пласте l₁ > 0,1H_ц,

где H_ц - средняя глубина залегания целика;

в) разрыв во времени между прохождением смежных выработок в пластах с углами падения a до 25° больше или равен периоду опасных деформаций от влияния смежной выработки, разрабатываемой в первую очередь;

г) размеры выработок по простиранию больше глубины разработки, либо отличаются не более чем на 0,2H_ц.

В остальных случаях, а также при бесцеликовых способах разработки по горизонтам свит пластов (a ≥ 25°) независимо от разрыва во времени между прохождением смежных выработок, расчеты сдвижений и деформаций выполняются последовательно от одной, двух и т.д. выработок суммарной площади.

В качестве размеров таких выработок на разрезе вкрест простирания принимается суммарная длина всех рассматриваемых объединенных выработок, включая межлавные целики, а на разрезе по простиранию в качестве размера выработки принимается средняя длина всех объединенных выработок. Расчет от выработки суммарной площади производится так же, как от отдельной выработки.

Последовательность суммирования сдвижений и деформаций от выработок в одном пласте и выработок в свите пластов должна соответствовать последовательности ведения очистных работ. За окончательные значения сдвижений и деформаций земной поверхности принимаются наибольшие из полученных при суммировании соответственных сдвижений и деформаций от отдельных выработок.

На рис. 12 показана схема к определению максимальных горизонтальных деформаций при разработке пластов смежными выработками, когда размер межлавного целика l > 0,1H_ц (лавы 1 и 2) и когда размер межлавного целика l < 0,1H_ц (лавы 3 и 4); на рис. 12 штриховкой показаны максимальные горизонтальные деформации.

 

 

Рис. 12. Схема к определению максимальных горизонтальных деформаций поверхности:

1 - от лавы 1; 2 - от лавы 2; 3 - от лавы 3+4; I - от лав 1+2; II - от лав 1+2+3+4

 

Поскольку лава 1 и лава 2 разрабатываются практически без разрыва во времени, то при выборе максимальных деформаций следует учитывать только суммарные деформации от лав 1+2.

 

5. Расчет сдвижений и деформаций при наличии сдвижения пород лежачего бока

 

5.1. Исходные данные для расчетов

 

Подготовка исходных горно-геологических данных производится в соответствии с п. 4.1.

Расчет сдвижений и деформаций выполняется только для участков мульды, расположенных за пределами зон провалов и крупных трещин с уступами (террас). Границы зон возможных провалов определяются в соответствии с пп. 2.122.14 настоящих Правил.

Границы зоны сдвижения и длины полумульд определяются (см. рис. 2) по граничным углам b₀ и b₀₁ и углу максимального оседания q, в соответствии с разд. 7 настоящих Правил. В тех случаях, когда горными выработками подрабатывается осевая поверхность складки или зона тектонического влияния (см. рис. 2), граница зоны влияния со стороны падения определяется линией, проведенной под углом b₀ до точки пересечения с осевой поверхностью складки (зоной тектонического влияния) и далее - линией, проведенной от этой точки под углом w₀ = 45° до пересечения с контактом наносов с коренными породами.

Для расчетов горизонтальных сдвижений и горизонтальных деформаций (за исключением Кузбасса) мульда сдвижения разделяется на четыре части (, ,  и , см. рис. 1, в) плоскостями, проведенными под углами q_в; q_л; b₀ и b₀₁ и проекцией на земную поверхность точки выхода почвы пласта под наносы.

Начала координат (z = 0) для соответствующих частей мульды располагаются в точках пересечения с земной поверхностью плоскостей, проведенных из середины выработки под углами q_в - в висячем и q_л - в лежачем боку. Углы q; q_в; q_л; b₀ и b₀₁ определяются по разд. 7 для соответствующих бассейнов и месторождений.

 

5.2. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций от отдельной очистной выработки (от выработок в свите сближенных пластов на одном горизонте)

 

При расчетах сдвижений и деформаций от одной выработки или выработок в свите сближенных пластов, расположенных на одном горизонте в Кузбассе (когда расстояния по горизонтали между крайними пластами свиты меньше или равны 0,7Н_г, где Н_г - глубина рассматриваемого горизонта), используют две расчетные схемы:

1. В тех случаях, когда отношение Н₁/Н_a > 0,5, используется расчетная схема 1, см. рис. 2;

2. В тех случаях, когда отношение Н₁/Н_a ≤ 0,5, используется расчетная схема 2, см. рис. 2,

где Н₁ - расстояние по вертикали от поверхности до точки пересечения плоскости, проведенной от нижней границы верхнего разрабатываемого пласта под углом b₀ с осевой поверхностью складки (зоной тектонического влияния), см. рис. 2;

Н_a - расстояние в плоскости пласта от земной поверхности до нижней границы выработок.

При расчетах сдвижений и деформаций по схеме 1 - максимум оседаний земной поверхности формируется над выходом осевой поверхности складки (зоны тектонического влияния), см. рис. 2, схема 1.

При расчетах сдвижений и деформаций по схеме 2 максимум оседаний поверхности формируется в точке земной поверхности, определяемой по углу q (см. рис. 2, схема 2).

При выдержанном залегании пластов, при отсутствии тектонических нарушений во всех бассейнах, за исключением Кузбасса, используется схема расчета, приведенная на рис. 1, в.

При расчетах максимального оседания от свиты пластов в Кузбассе, свита пластов разделяется на группы, расстояние между верхним и нижним пластами группы принимается не более 0,7H_г.

Максимальное оседание земной поверхности при разработке свит сближенных пластов в Кузбассе (без учета зоны провалов) определяется по формуле:

,                                                  (76)

где с_a - коэффициент, определяемый в зависимости от наличия и типа горных работ на вышележащем горизонте: с = 1, если вышележащий горизонт не отработан, с_a = 1,1 при разработке верхнего горизонта с закладкой выработанного пространства и с_a = 1,2 - при разработке верхнего горизонта с обрушением кровли;

k_св - коэффициент влияния свиты пластов, определяемый по формуле:

,                                                (77)

где x₁ - горизонтальная проекция расстояния от нижней границы верхнего, намеченного к отработке пласта в свите до точки максимального оседания поверхности (см. рис. 2);

x_i - горизонтальные проекции расстояний от нижних границ выработок верхнего и всех последующих, намеченных к разработке пластов в пределах свиты пластов мощностью по горизонтали не более 0,7H, до точки максимального оседания;

m_i - вынимаемые или эффективные мощности пластов, м.

При системах разработки с обрушением кровли, когда возможно образование провалов на земной поверхности, эффективные мощности пластов определяют по формуле:

 = k_эm_i,                                                                   (78)

где k_э = 0,6 - при глубинах горных работ до 100 м; k_э = 0,8 - при глубинах горных работ до 200 м; k_э = 0,9 - при глубинах горных работ до 300 м при глубинах горных работ свыше 300 м k_э = 1.

Коэффициент k_a, учитывающий влияние угла падения пластов, определяется по табл. 26.

 

Таблица 26

 

Значения коэффициента k_a

 

a, (...°)
aп ≤ a < 60°	60	70	80	90
0,8 cos	0,4	0,35	0,3	0,4

 

Коэффициенты подработанности вкрест простирания и по простиранию пластов, соответственно n₁; n₂.

; ,

где D₁ - размер выработки по падению;

D₂ - размер выемочного участка по простиранию пластов;

H_ср - средняя глубина разработки пластов.

Максимальное оседание земной поверхности в угольных бассейнах (за исключением Кузбасса) от каждого разрабатываемого пласта без учета зоны провалов определяется по формуле (76), в которой принимается k_a = 1; k_св = 1;

= m₁ + m₂ + …+ m_n,

где m_i - вынимаемая (эффективная) мощность рассматриваемого пласта.

Ожидаемые сдвижения и деформации в точках главных сечений мульды определяются по формулам:

а) оседание вне зоны провалов

h_z = h_mS(z),                                                                  (79)

где S(z) - функция распределения оседаний, определяемая по таблицам 27 и 28 соответственно для схем сдвижения 1 и 2 при расчете оседаний в Кузбассе и по табл. 29 при расчетах оседаний в других бассейнах;

z = x/L_1,2 - текущая координата;

L₁, L₂ - длины полумульд;

x - расстояние между точками максимального оседания и рассматриваемой точкой на участках L₁ и L₂.

 

Таблица 27

 

Значения функций S(z), S¢¢(z), F(z) и F¢(z) для условий Кузбасса. (Схема 1)

 

L	z	S(z)	S¢(z)	F(z)	F¢(z)
L1	Точка 1	0	0	0	0
	1,0	0,03	0,10	0,03	0,18
	0,9	0,05	0,16	0,04	0,25
	0,8	0,075	0,24	0,07	0,35
	0,7	0,11	0,32	0,11	0,45
	0,6	0,15	0,48	0,15	0,64
	0,5	0,21	0,80	0,22	0,90
	0,4	0,32	1,55	0,32	1,35
	0,3	0,52	2,05	0,49	1,39
	0,2	0,76	1,95	0,60	1,05
	0,1	0,96	1,10	0,66	0,60
	0	1,00	0,00	0,72	0,35
L2	0,1	0,85	-1,55	0,74	0,15
	0,2	0,67	-1,20	0,75	0
	0,3	0,58	-0,75	0,72	-0,20
	0,4	0,52	-0,60	0,69	-0,40
	0,5	0,47	-0,54	0,64	-0,60
	0,6	0,42	-0,48	0,59	-0,78
	0,7	0,37	-0,46	0,51	-1,00
	0,8	0,32	-0,42	0,39	-1,40
	0,9	0,28	-0,35	0,23	-2,05
	1	0,25	-0,25	-0,02	-1,40
	Точка 4	0,10	-0,15	-0,05	0,30
	Точка 5	0,075	-0,10	-0,02	0,15
	Точка 6	0	0	0	0

 

При расчете оседаний в Кузбассе участок  делится на три части, точка 3 совпадает с координатой z = 1,0; участок 3-4 (см. рис. 2) имеет длину 0,4, длины участков 4-5 и 5-6 составляют по 0,3.

 

Таблица 28

 

Значения функций S(z), S¢(z), F(z) и F¢(z) для условий Кузбасса. (Схема 2)

 

L	z	S(z)	S¢(z)	F(z)	F¢(z)
L1	Точка 1	0	0	0	0
	1,0	0,08	0,38	0,08	0,62
	0,9	0,14	0,60	0,16	1,05
	0,8	0,20	0,65	0,29	1,30
	0,7	0,27	0,70	0,42	1,50
	0,6	0,34	0,80	0,60	1,70
	0,5	0,43	0,90	0,76	1,70
	0,4	0,52	1,00	0,94	1,60
	0,3	0,62	1,25	1,08	1,30
	0,2	0,75	1,60	1,10	0,90
	0,1	0,94	1,25	1,26	0
	0	1,00	0	1,20	-0,65
L2	0,1	0,94	-0,85	1,13	-0,85
	0,2	0,83	-0,95	1,03	-0,95
	0,3	0,75	-0,80	0,94	-1,00
	0,4	0,67	-0,75	0,83	-1,00
	0,5	0,60	-0,70	0,74	-1,00
	0,6	0,53	-0,70	0,64	-0,98
	0,7	0,46	-0,70	0,54	-0,90
	0,8	0,39	-0,70	0,46	-0,80
	0,9	0,32	-0,70	0,39	-0,50
	1	0,25	-0,70	0,30	-0,25
	Точка 4	0,12	-0,40	0,05	0,24
	Точка 5	0,05	-0,30	-0,12	0,19
	Точка 6	0	0	0	0

 

При расчете оседаний в других бассейнах полумульды L₁ и L₂ делятся, как обычно, на 10 частей;

б) наклоны

,                                                       (80)

где S¢(z) функция средних наклонов определяется по таблицам 27, 28 для Кузбасса и табл. 29 - для других бассейнов; в Кузбассе знаки наклонов принимаются в полумульдах в соответствии со знаками функций S¢(z) (см. таблицы 27, 28); в других бассейнах в полумульде по падению наклоны принимаются со знаком "+", в полумульде по восстанию со знаком "-" (см. табл. 29);

 

Таблица 29

 

Значения функций S(z), S¢(z), F(z) и F¢(z) (кроме Кузнецкого бассейна)

 

z	S(z)	S¢(z)	F(z)	F¢(z)
0	1,00	0,00	1,00	0,00
0,1	0,98	±0,50	0,97	0,20
0,2	0,90	±1,00	0,93	0,40
0,3	0,77	±1,70	0,88	0,60
0,4	0,58	±2,00	0,81	0,80
0,5	0,39	±1,90	0,71	1,00
0,6	0,22	±1,40	0,60	1,20
0,7	0,10	±0,90	0,47	1,40
0,8	0,04	±0,40	0,32	1,60
0,9	0,01	±0,20	0,17	1,70
1	0,00	0,00	0,00	1,80

 

в) горизонтальные сдвижения

1) в Кузбассе

x_z = x_mF(z);                                                            (81)

2) в других бассейнах

на участке

x_z = k₀x_mF(z);                                                       (82)

на участке

x_z = -k_лk₀h_mS(z);                                                    (83)

на участке

x_z = k₀h_mF(z);                                                       (84)

на участке

x_z = -k_лk₀h_mF(z),                                                   (85)

где F(z) - функция распределения горизонтальных сдвижений, определяемая для Кузбасса по таблицам 27, 28, а для других бассейнов - по табл. 29;

k₀ - коэффициент, определяемый по табл. 30 в зависимости от отношения глубины верхней границы выработки H_в к размеру выработанного пространства по падению D₁;

 

Таблица 30

 

Значения коэффициента k₀

 

Hв/D1	a, (...°)
	До 70	80	90
До 0,1	1,4	1,2	1,0
0,3 и более	0,7	0,4	0,4

 

Примечание. Промежуточные значения k₀ определяются интерполяцией.

 

г) горизонтальные деформации

1) в Кузбассе

;                                                        (86)

2) в других бассейнах

на участке

;                                                           (87)

на участках  и

;                                                 (88)

на участке

,                                                      (89)

где значение функции F¢(z) для Кузбасса определяется по табл. 27 (схема сдвижения 1) и табл. 28 (схема сдвижения 2); для других бассейнов функции S¢(z) и F¢(z) определяются по табл. 29;

k_л - коэффициент, определяемый по табл. 31 в зависимости от угла падения пласта.

 

Таблица 31

 

Значения коэффициента k_л

 

a, (...°)
До 70	80	90
0,15	0,7	1,0

 

Примечание. Промежуточные значения коэффициента k_л определяются интерполяцией.

 

При различной прочности пород висячего и лежачего боков месторождения в тех случаях, когда мощность монолитных песчаников и известняков в висячем (лежачем) боку более чем в два раза отличается от мощности песчаников и известняков в лежачем (висячем) боку угольных пластов, расчеты сдвижений и деформаций поверхности выполняются с привлечением специализированных организаций.

 

5.3. Расчет вероятных сдвижений и деформаций

 

Вероятные сдвижения и деформации земной поверхности определяют по методике расчета ожидаемых сдвижений и деформаций, изложенной выше.

При этом для расчетов используют наиболее вероятные положения горизонтов, которые определяются из опыта работ на соседних шахтах и участках. Размер выработанного пространства по простиранию принимается таким, чтобы обеспечивалась полная подработка поверхности, т.е. n₂ = 1. При расчете максимального оседания по формуле (76) значение коэффициентов с_a и k_св принимается с_a = k_св = 1.

Расчеты вероятных сдвижений и деформаций земной поверхности на рассматриваемой площадке выполняются от влияния всех намеченных к разработке горизонтов последовательно: от одного, двух, трех и т.д. горизонтов. В качестве вероятных сдвижений и деформаций принимаются их наибольшие величины из полученных указанным образом.

 

5.4. Определение расчетных сдвижений и деформаций

 

Расчетные сдвижения и деформации в условиях сдвижения пород лежачего бока определяются во всех бассейнах, за исключением Кузбасса, путем умножения ожидаемых (вероятных) сдвижений и деформаций на коэффициенты перегрузки, приведенные в табл. 3 настоящего Приложения.

Расчетные сдвижения и деформации в точках границ зоны сдвижения во всех бассейнах принимаются равными: оседания и горизонтальные сдвижения - 15 мм, наклоны и горизонтальные деформации - 0,5×10^-3.

В Кузбассе при известных календарных планах горных работ и определении ожидаемых сдвижений и деформаций расчетные сдвижения и деформации определяются по формулам:

1) при сдвижении пород по схеме 1

а) оседания

h_р = 1,3h_ож;                                                           (90)

б) горизонтальные сдвижения

x_р = x_ож ±0,3h_m;                                                          (91)

в) наклоны

;                                                     (92)

г) горизонтальные деформации

;                                                   (93)

2) при сдвижении пород по схеме 2

а) оседание

h_р = 1,3h_ож;                                                           (94)

б) горизонтальные сдвижения

x_р = x_ож ±0,3h_m;                                                         (95)

в) наклоны

;                                                           (96)

г) горизонтальные деформации

.                                                       (97)

При прогнозе вероятных сдвижений и деформаций в Кузбассе расчетные сдвижения и деформации определяются следующим образом.

3) При сдвижении пород по схеме 1

а) оседание

h_вр = 1,3h_в;                                                              (98)

б) горизонтальные сдвижения

x_вр = 1,2x_в ±0,2h_m;                                                          (99)

в) наклоны

;                                                      (100)

г) горизонтальные деформации

;                                                   (101)

4) При сдвижении пород по схеме 2

а) оседание

h_вр = 1,3h_в;                                                           (102)

б) горизонтальные сдвижения

x_вр = 1,1x_в ±0,2h_m;                                                     (103)

в) наклоны

;                                                    (104)

г) горизонтальные деформации

.                                                (105)

 

Примечание. В выражениях (91)-(93), (95)-(97), (99)-(101), (103)-(105) знак "+" принимается при положительных величинах вероятных сдвижений и деформаций; знак "-" - при отрицательных.

 

6. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности при залегании пород в синклинальных складках

 

6.1. Условия применения методики расчета

 

Методика расчета позволяет определять максимальные сдвижения и деформации в главном сечении мульды сдвижения на разрезе вкрест простирания.

Положение уступов там, где они установлены по данным наблюдений, определяется участком поверхности шириной по 50 м в обе стороны от предполагаемого выхода осевой поверхности складки на земную поверхность (или от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы). В тех случаях, когда инструментальными наблюдениями или другими методами установлено точное положение выхода осевой поверхности или проекции ее выхода под наносы, эта зона может быть уменьшена.

Расчет сдвижений и деформаций земной поверхности выполняется при следующих условиях (рис. 13):

а) разность углов падения пластов на крыльях складки более 20°;

б) при разработке пластов в симметричных складках с углами падения пластов на крыльях от 30 до 70°;

в) при разработке пластов в асимметричных складках с углами падения пластов на одном крыле более 30°, а на втором - менее 30°;

г) расчет величин сдвижений и деформаций в главном сечении по простиранию в тех случаях, когда выход осевой поверхности складки на земную поверхность или проекция выхода осевой поверхности складки под наносы параллельна простиранию пластов, выполняется по методике для выдержанного залегания пород. В случаях, отличающихся от условий пп. а, б, в, г, расчеты ожидаемых сдвижений и деформаций должны выполняться с привлечением специализированных организаций.

 

 

Рис. 13. Схема к расчету сдвижений и деформаций поверхности при разработке пластов в синклинальных складках:

1-2 - зона влияния выработок на разрабатываемом крыле; 3-4 - зона влияния выработок на противолежащем крыле

 

В тех случаях, когда осевая поверхность складки практически не попадает в зону влияния выработки (выход осевой поверхности располагается на участке полумульды при (z ≥ 0,7), расчет максимальных сдвижений и деформаций поверхности может выполняться по обычной методике.

 

6.2. Расчет сдвижений и деформаций земной поверхности

 

Границы зоны влияния подземных разработок при выемке пластов в синклинальных складках определяются при углах падения пластов a < a_п (см. рис. 13, а) со стороны восстания выработки - по углу g₀, со стороны падения выработки - по углу b₀ до пересечения с осевой поверхностью складки и далее по углу g₀ при угле падения пород противолежащего крыла a < 30° (точка 3, см. рис. 13, а); при угле падения пород на противолежащем крыле складки a_п > a ≥ 30° граница зоны влияния выработки определяется от осевой поверхности по контакту пород (точка 2, см. рис. 13, а).

При разработке пластов, залегающих в асимметричных складках (см. рис. 13, б, в), у которых разрабатываемый пласт имеет падение в одну и ту же сторону на разных крыльях, граница зоны влияния со стороны нижней границы выработки на разрезе вкрест простирания определяется линией, проведенной под углом b₀ до пересечения с осевой поверхностью складки (значение этого угла b₀ находится в зависимости от угла падения пород на разрабатываемом крыле складки (см. рис. 13, б); далее граница зоны влияния определяется линией, проведенной также под углом b₀, значение которого находится в зависимости от угла падения пород на противолежащем крыле складки. Со стороны верхней границы выработки граница зоны влияния определяется линией, проведенной под углом g₀ до пересечения с осевой поверхностью складки (см. рис. 13, в) и далее – линией под углом a_ср, либо по контакту пород до пересечения с земной поверхностью (точка 1, см. рис. 13, в).

В зоне влияния осевой поверхности складки (см. рис. 13) рассчитываются уступы в тех бассейнах, где они установлены по результатам наблюдений, а также наклоны и горизонтальные деформации. Расчет сдвижений и деформаций в главном сечении мульды сдвижения вкрест простирания выполняется в такой последовательности:

1) величина максимального оседания от отдельной выработки

,                                                   (106)

где q₀ - относительное максимальное оседание, определяется по разд. 7;

;

,

где D₁ и D₂ - размеры очистной выработки соответственно вкрест простирания и по простиранию пласта;

y₃ - угол полных сдвижений по простиранию, определяемый по разд. 7;

a_в - средний угол падения пласта непосредственно на участке выработанного пространства; m - вынимаемая (эффективная) мощность пласта;

H_ср - средняя глубина разработки.

Положение точки максимального оседания определяется следующим образом.

Если линия, проведенная под углом q из середины выработки, не пересекает осевую поверхность складки, то положение точки максимального оседания определяется по углу q; если линия, проведенная под углом q из середины выработки пересекает осевую поверхность складки, то точка максимального оседания располагается в точке выхода осевой поверхности складки на земную поверхность или над выходом осевой поверхности под наносы;

2) максимальное горизонтальное сдвижение:

а) если линия, проведенная под углом q, не пересекает осевую поверхность складки,

x_m = k_гtga_отh_m ≥ a₀h_m,                                                     (107)

где a_от - угол падения пород на разрабатываемом крыле складки на участке выходов пластов под наносы (на поверхность);

k_г - коэффициент, принимаемый для Восточного Донбасса – k_г = 1,0, для остальных бассейнов k_г = 0,6;

a₀ - величина максимального относительного горизонтального сдвижения, определяется по разд. 7;

б) если линия, проведенная под углом q из середины выработки, пересекает осевую поверхность складки, максимальные горизонтальные сдвижения на отрабатываемом крыле

- в сторону восстания пласта

x_m = k_гtga_отh_m ≥ a₀h_m;                                                  (108)

- по напластованию

x_m = h_msina_отcosa_от ≥ a₀h_m.                                           (109)

Максимальные горизонтальные сдвижения на противолежащем крыле складки

x_m = h_msina_прcosa_пр ≥ a₀h_m,                                           (110)

где a_пр - угол падения пород на противолежащем крыле складки в районе выхода пород под наносы.

Сдвижения по напластованию в точке выхода разрабатываемого пласта под наносы

,                                                     (111)

где  - расстояние по горизонтали от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) до границы мульды со стороны восстания на разрабатываемом крыле складки;

L_ор - расстояние по горизонтали от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) до проекции выхода почвы разрабатываемого пласта под наносы (на поверхность), при /L_ор ≥ 1 принимается/L_ор = 1;

3) сдвижения по напластованию в точке выхода разрабатываемого пласта под наносы (на поверхность) на противолежащем крыле складки

x_п = h_msina_пр(/L_оп),                                               (112)

где  - расстояние по горизонтали от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) до границы мульды со стороны падения на противолежащем крыле складки;

L_оп - расстояние по горизонтали от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) до проекции выхода почвы разрабатываемого пласта под наносы (на поверхность) на противолежащем крыле складки; при /L_ор > 1 принимаются /L_ор = 1;

4) прямые уступы в зоне выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) в тех бассейнах, где они установлены по результатам наблюдений,

,                                                      (113)

где l_а - часть осевой поверхности складки на разрезе вкрест простирания (зона сдвиговых деформаций), в которой наклоны слоев в массиве совпадают по знаку с наклонами земной поверхности (см. рис. 13);

l₀ - длина осевой поверхности складки на разрезе вкрест простирания от точки пересечения с почвой разрабатываемого пласта до земной поверхности (см. рис. 13); при l_а/l₀ 0,3 принимается h_у = 0.

При одновременном ведении горных работ на обоих крыльях складки величина уступа на выходе осевой поверхности складки определяется по формуле:

,                                                 (114)

где  - максимальное оседание поверхности на оси складки от влияния выработок на одном крыле;

- то же, от влияния выработки на противолежащем крыле;

, , ,  - то же, что и l_а, l₀ соответственно от выработок на одном и втором крыльях складки;

5) максимальные наклоны:

а) при образовании прямого уступа на выходе осевой поверхности складки

;                                                   (115)

б) при отсутствии уступов на выходе осевой поверхности складки

;                                                       (116)

6) максимальные горизонтальные деформации:

а) при образовании уступов на выходе осевой поверхности складки

;                                                 (117)

б) при отсутствии уступов на выходе осевой поверхности складки

.                                                   (118)

При разработках свит пластов на одном из крыльев синклинальной складки максимальное оседание земной поверхности на выходе осевой поверхности складки определяется по формуле (106) путем сложения оседаний, вызванных влиянием отдельных выработок. Величины максимальных горизонтальных сдвижений, максимальных горизонтальных деформаций, максимальных наклонов и уступов определяются по формулам (107)-(118), в которых используется максимальное оседание поверхности на выходе осевой поверхности складки.

Расчеты выполняются на различные даты разработки пластов в соответствии с календарными планами горных работ.

При разработке одиночных и свит пластов на различных крыльях складки, а также при отсутствии календарных планов горных работ, расчеты сдвижений и деформаций земной поверхности выполняются по заключению специализированных организаций.

 

7. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности в зонах влияния дизъюнктивных нарушений

 

7.1. Под зоной влияния нарушения понимается полоса на местности, расположенная в обе стороны от предполагаемого выхода сместителя нарушения под наносы (на земную поверхность). Границы зоны влияния нарушения располагаются параллельно предполагаемому выходу сместителя.

Ширина зоны влияния нарушения определяется в зависимости от достоверности положения выхода нарушения.

Если положение выхода нарушения установлено по данным геологической разведки, ширина зоны влияния нарушения принимается по 80 м в обе стороны от предполагаемого выхода его нижнего и верхнего контактов на поверхность (под наносы).

При определении положения выхода нарушения по геофизическим данным, или если нарушение подсечено горными выработками на нескольких горизонтах, ширина зоны влияния нарушения принимается по 45-60 м от его предполагаемого нижнего и верхнего контактов в зависимости от полноты и надежности геофизических и маркшейдерских данных.

Если положение выхода сместителя нарушения известно по данным наблюдений на соседних участках, то на рассматриваемом участке положение выхода нарушения может быть определено путем его трассировки с соседних смежных участков.

Ширина зоны влияния тектонических нарушений в Кузбассе при разработке крутопадающих пластов (a ≥ a_п) определяется в соответствии с п. 7.9.

7.2. По характеру влияния на деформации земной поверхности следует выделять три основные группы дизъюнктивных нарушений:

а) с углами падения сместителей до 35° (первая группа нарушений);

б) с углами падения сместителей больше 45° (вторая группа нарушений);

в) крутопадающие разрывные нарушения в Кузбассе с углами падения сместителя более 60 при углах падения пластов a ≥ a_п.

Расчет деформаций в зоне влияния тектонических нарушений первой и второй групп может выполняться при следующих условиях (рис. 14):

1) при ведении горных работ со стороны восстания от точки пересечения сместителя с разрабатываемым пластом:

а) при углах падения пласта до 35°, когда углы между плоскостью пласта и плоскостью сместителя составляют от u₁ = 35° до u₂ = 95°;

б) при углах падения пласта в пределах 45° > a ≥ 35°, когда углы между плоскостью пласта и сместителем составляют от u₁ = 25° до u₂ = 90°;

в) при углах падения пласта a_п ≥ a ≥ 45°, когда углы между плоскостью пласта и плоскостью сместителя составляют от u₁ = 20° до u₂ = 90°.

 

 

Рис. 14. Схемы для определения условий расчета деформаций в зоне тектонических нарушений первой и второй групп:

а - при ведении горных работ со стороны восстания от точки пересечения сместителя с пластом; б - то же, со стороны падения

 

2) при ведении горных работ в пласте со стороны падения от точки пересечения сместителя с пластом (см. рис. 14, б), при углах падения пласта a = 0... a_п, когда углы падения сместителя составляют от D₁ = 35° до D₂ = 90°;

3) расчет деформаций поверхности в зонах влияния нарушений третьей группы производится при углах падения пластов a > a_п и углах падения сместителей D ≥ 60° (Кузбасс).

Отнесение нарушений к указанным группам производится с использованием разрезов в главных сечениях мульды сдвижения. В тех случаях, когда отнесение нарушений в одну из групп затруднено, расчеты деформаций поверхности в зонах влияния таких нарушений должны выполняться с привлечением специализированных организаций.

7.3. В зоне влияния нарушений первой группы при пологом и наклонном залегании пластов рассчитывают наклоны, горизонтальные деформации и кривизну земной поверхности, а при углах падения пластов a > 45° - наклоны и горизонтальные деформации поверхности.

В зонах влияния нарушений второй группы рассчитывают прямые и обратные уступы, если они установлены по данным наблюдений, а также наклоны и горизонтальные деформации поверхности. Обратные уступы на выходах сместителей тектонических нарушений могут возникать при углах падения пластов более 40° в тех случаях, когда углы между плоскостью пласта и сместителя менее 35°.

В этом случае, если угол падения сместителя более 45° (вторая группа нарушений), то в зоне влияния нарушения рассчитываются как прямые, так и обратные уступы. Для выбора мер защиты объектов используются наибольшие значения уступов.

7.4. Ожидаемые деформации земной поверхности в зонах влияния нарушений первой группы при выходе нарушения на участке полумульды, где z < 0,7 определяют по формулам:

а) наклоны

i_т = ±1,2i_m,                                                             (119)

где i_m - максимальный ожидаемый наклон земной поверхности, определяемый по разд. 4 в полумульде, где расположен выход сместителя нарушения;

б) горизонтальные деформации

e_т = ±1,2e_m,                                                            (120)

где e_m - максимальные горизонтальные деформации земной поверхности, определяемые по разд. 4 в той полумульде, где расположен выход сместителя нарушения;

в) радиус кривизны

R = 12 м/i_т = 10 м/i_m.                                                        (121)

7.5. Ожидаемые деформации земной поверхности от нескольких выработок в зоне влияния тектонических нарушений первой группы определяются по формулам (119)-(121), в которых в качестве максимальных наклонов i_m и максимальных горизонтальных деформаций e_m используются их максимальные значения от нескольких выработок, рассчитанные на различные даты разработки пластов в соответствии с календарными планами работ.

Максимальные значения наклонов i_m и горизонтальных деформаций e_m выбирают в зоне предполагаемого выхода нарушения, включая участки шириной по 100 м от границ этой зоны в висячем и лежачем крыльях нарушения, но не более чем по 0,2H_ср, где H_ср - средняя глубина выработок в верхнем пласте, в зону влияния которых попадает выход сместителя нарушения.

Вероятные деформации при отсутствии календарных планов горных работ при подработке нарушений первой группы рассчитываются по формулам (119)-(121), в которых используются величины вероятных наклонов и горизонтальных деформаций, определяемые по рекомендациям разд. 3.4 настоящего Приложения.

7.6. Ожидаемые сдвижения и деформации в зонах влияния нарушений второй группы на месторождениях, где не установлено образования "прямых" уступов, а горные работы ведутся на одном из крыльев нарушения, либо на обоих крыльях - в разное время, определяются по формулам:

а) максимальное оседание поверхности h_m определяется по рекомендациям настоящего Приложения, разд. 4;

б) максимальные наклоны

;                                                          (122)

в) максимальные горизонтальные деформации

e_m = 0,6(1 + 2tga)i_m;                                                       (123)

г) минимальный радиус кривизны

R_min = 10 м/i_m (м),                                                       (124)

где i_m - наклон, определяемый по формуле (122);

д) обратные уступы

=15 мi_i (м).                                                           (125)

Сдвижения и деформации земной поверхности при ведении горных работ в свите пластов на одном крыле нарушения (когда прямые уступы наблюдениями не установлены) определяются по формулам (122)-(124), путем алгебраического сложения сдвижений и деформаций от влияния каждой выработки в зоне влияния тектонического нарушения, которая определяется в соответствии с п. 7.1.

7.7. Ожидаемые сдвижения и деформации земной поверхности в зоне влияния тектонических нарушений в тех случаях, когда на рассматриваемых месторождениях наблюдениями не установлено образования "прямых" уступов, а горные работы ведутся одновременно на разных крыльях сместителя нарушения, определяются следующим образом:

а) максимальные наклоны

,                                             (126)

где  и  - величины максимальных оседаний в зоне влияния тектонического нарушения от горных выработок соответственно в лежачем и висячем крыльях сместителя;

 - средняя глубина расположения горных выработок в породах лежачего крыла нарушения;

 - то же, в породах висячего крыла нарушения;

б) максимальные горизонтальные деформации земной поверхности определяются по формуле (123), в которой максимальные наклоны рассчитываются по формуле (126);

в) минимальный радиус кривизны определяется по формуле (124), в которой максимальный наклон рассчитывается по формуле (126).

7.8. Ожидаемые сдвижения и деформации в зонах влияния нарушений второй группы в тех случаях, когда наблюдениями установлено образование прямых уступов в зоне влияния нарушения, а горные работы ведутся на одном крыле нарушения, определяются следующим образом:

 

Рис. 15. Схема определения коэффициента влияния выработки:

а - при углах падения пластов до 35°; при углах падения пластов более 35°

 

а) максимальные оседания поверхности h_m определяются по рекомендациям настоящего Приложения, разд. 4.2;

б) максимальные "прямые" уступы

h_y = h_mk_D,                                                           (127)

где  - коэффициент влияния выработки (рис. 15);

l_a - расстояние в плоскости сместителя нарушения на разрезе между точками пересечения сместителя плоскостями, проведенными соответственно под углом 85° - a к горизонту из границы выработки, и углом q из середины выработки (см. рис. 15, а);

l₁ - расстояние при a < 35° в плоскости сместителя нарушения между точкой пересечения сместителя нарушения и разрабатываемого пласта и точкой пересечения сместителя нарушения плоскостью, проведенной из границы выработки под углом 85° - a к горизонту (см. рис. 15, а);

l₁ - при наклонном и крутом залегании пласта (a ≥ 35°) - расстояние от нижней границы выработки на разрезе вкрест простирания до точки пересечения сместителя нарушения плоскостью, проведенной из нижней границы выработки под углом 85° - a к горизонту (см. рис. 15, б);

l₂ - длина сместителя нарушения, попадающая в полумульду по восстанию пласта (см. рис.15, а);

k_D - коэффициент, определяемый по табл. 32, в зависимости от угла падения сместителя нарушения и коэффициента влияния выработки k_н.

В тех случаях, когда значение коэффициента k_н < , высота "прямого" уступа принимается равной нулю.

в) максимальные наклоны

i_m = h_y/30 м,                                                              (128)

где h_у - высота "прямого" уступа;

г) максимальные горизонтальные деформации

e_m = h_y/10 м(1 - D/90°),                                                   (129)

но не менее величины e_m определяемой по формуле (123).

Сдвижения и деформации земной поверхности при ведении горных работ в свитах пластов на одном крыле нарушения определяются по формулам (122)-(129) путем алгебраического сложения сдвижений и деформаций от каждой выработки, в зоне влияния тектонического нарушения, определяемой в соответствии с п. 7.1.

 

Таблица 32

 

Значения коэффициента k_D

 

D, (...°)	kн
	0,2	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	1,0
80	0,8	0,9	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
65		0,6	0,70	0,80	0,85	0,9	1,0
50		0,15	0,45	0,50	0,6	0,7	1,0

 

Значение  определяется по табл. 33 в зависимости от угла падения сместителя .

 

Таблица 33

 

Значения коэффициента

 

D, (...°)
90	80	70	55
0,1	0,2	0,3	0,4

 

7.9. Ожидаемые сдвижения и деформации в зонах влияния нарушений второй группы в тех случаях, когда наблюдается образование "прямых" уступов, а горные работы ведутся одновременно на обоих крыльях сместителя нарушения, сдвижения и деформации поверхности определяются следующим образом:

а) максимальные "прямые" уступы

,                                        (130)

где  и  - соответственно коэффициенты влияния выработок в лежачем и висячем крыльях нарушения, определяемые по изложенным выше рекомендациям;

 и  - коэффициенты, определяемые по табл. 32 в зависимости от угла падения сместителя и коэффициента влияния выработки соответственно в лежачем и висячем крыльях нарушения;

б) максимальные наклоны определяются по формуле (128), в которой величина уступа находится по формуле (130);

в) максимальные горизонтальные деформации определяются по формуле (129), в которой величина уступа h_у находится по формуле (130).

7.10. Сдвижения и деформации земной поверхности в зоне влияния тектонических нарушений при ведении горных работ в свите пластов на обоих крыльях нарушения определяются по формулам (122)-(130) путем алгебраического суммирования сдвижений и деформаций от влияния каждой выработки.

7.11. Ширина зоны влияния нарушений третьей группы определяется по данным инженерно-геологических изысканий; при отсутствии специальных инженерногеологических данных ширина зоны влияния нарушений третьей группы определяется в зависимости от вертикальной амплитуды смещения разрывного нарушения. При вертикальной амплитуде до 100 м ширина зоны влияния нарушения принимается равной по B_р = 15м в обе стороны от предполагаемого выхода сместителя на поверхность (проекции выхода под наносы). При вертикальной амплитуде нарушения 400 м B_р = 35 м (промежуточные значения определяются интерполяцией).

Ширина зоны влияния шарнирной синклинальной складки определяется по формуле:

B_с = 150 м - 60 мV,                                                        (131)

где V - внутренний угол шарнирной складки, радианы.

Ожидаемая высота "прямых" и "обратных" уступов в зоне влияния разрывного нарушения (оси шарнирной складки) при суммарной эффективной мощности пластов Sm_э < 10 м и при B_с < 60 м определяется по формуле:

 ≤ 0,5h_m,                                                    (132)

где H₁ - расстояние от земной поверхности до точки пересечения сместителя нарушения (осевой поверхности синклинальной складки) линией на разрезе в главном сечении мульды, проведенной под граничным углом от нижней границы очистных работ;

h_m - максимальное оседание земной поверхности от выемки свиты пластов, определяемое по формуле (76);

DF(z) - разность значений функций горизонтальных сдвижений земной поверхности в точках выходов верхнего и нижнего контактов тектонического нарушения (осевой поверхности складки) на поверхность (под наносы) шириной B_р (B_с); значения функции F(z) определяются по таблицам 27, 28 настоящего Приложения; при DF(z) < 0,1 принимается DF(z) = 0,1; B_р,с - ширина зоны влияния тектонического нарушения (осевой поверхности синклинальной складки), определяется по изложенным рекомендациям.

При эффективной мощности свиты пластов Sm_э ≥ 10 м или, если ширина зоны влияния складки B_с > 60 м, расчет уступов должен выполняться с привлечением специализированной организации.

Расчет вероятных уступов в зоне влияния разрывного нарушения (оси синклинальной складки) выполняется по формуле (132), в которой величина максимального оседания, значение H₁ и другие параметры определяются с учетом рекомендаций п. 5.3 настоящего Приложения.

 

8. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности с использованием данных наблюдений

 

8.1. Расчет сдвижений и деформаций при разработке пластов с углами падения a ≤ 25°

 

Расчеты сдвижений и деформаций от проектируемых выработок выполняются по данным наблюдений в вышележащих (нижележащих) пластах или на соседних участках.

При расчетах необходимо различать следующие основные случаи:

а) пройденная и проектируемая выработки в разных пластах не оказывают взаимного влияния на параметры процесса сдвижения (выработки являются независимыми);

б) пройденная и проектируемая выработки в разных пластах оказывают взаимное влияние на характер процесса сдвижения (являются взаимовлияющими);

в) проектируемая и пройденная выработки располагаются в одном пласте. Взаимовлияющими в разных пластах являются такие выработки, расстояния в плоскости напластования между границами которых Д_н удовлетворяют условию (рис. 16)

Д_н ≤ 0,3Н_в + 0,5h_мcosa ≤ 0,7Н_в,                                          (133)

где H_в - глубина рассматриваемой границы выработки в верхнем пласте; h_м мощность (по нормали) междупластья между ранее отработанным и проектируемым к отработке пластами.

 

 

Рис. 16. Схема для определения взаимовлияющих выработок при углах падения

пластов a < 25°:

1 - график горизонтальных деформаций, по данным наблюдений, от выработки в пласте 1;

2 - график прогнозируемых горизонтальных деформаций от выработки в пласте 2

 

В тех случаях, когда выработки в разных пластах являются независимыми, т.е. не оказывают взаимного влияния на параметры и характер процесса сдвижения, но проходятся в аналогичных по строению и свойствам породах, расчет сдвижений и деформаций от проектируемой выработки выполняется по рекомендациям разд. 4. При этом на основании данных наблюдений от влияния пройденной выработки могут быть уточнены исходные параметры процесса сдвижения (q₀, a₀, угловые параметры, коэффициенты K_h (п. 4.3), характеризующие скорость оседаний и др.), и функции распределения сдвижений и деформаций при одинаковых коэффициентах подработанности и использованы при прогнозе сдвижений и деформаций от проектируемой выработки.

При этом функции распределения сдвижений и деформаций в точках мульды определяются следующим образом. Фактическую полумульду делят на десять частей и в каждой точке деления находят значения оседаний h_i, наклонов i_i, кривизны k_i, горизонтальных сдвижений x_i и горизонтальных деформаций e_i. Функции распределения оседаний, наклонов, кривизны, горизонтальных сдвижений и горизонтальных деформаций находят как соответственные частные от деления:

; ; ;

; .                                        (134)

После определения значений указанных функций выполняют их сглаживание одним из известных методов; сглаженные функции используют при прогнозе сдвижений и деформаций от проектируемых выработок.

В тех случаях, когда проектируемые выработки в разных пластах являются взаимовлияющими с ранее пройденными выработками, максимальные величины сдвижений и деформаций и их распределение могут быть вычислены следующим образом.

Величину максимального оседания от проектируемой выработки h_m определяют по формуле:

,                                  (135)

где m_n и m_(n-1) - соответственно вынимаемые (эффективные) мощности пластов на проектируемом и ранее отработанном участках;

a_n и a_(n-1) - соответственно углы падения пласта на проектируемом и ранее отработанном участках;

 и  - коэффициенты подработанности поверхности вкрест простирания соответственно от проектируемой и ранее отработанной лавы;

 и  - коэффициенты подработанности поверхности по простиранию соответственно от проектируемой и ранее отработанной лавы;

k_oc - коэффициент, принимающий следующие значения: k_oc = 1,4, если пройденная выработка проводилась в неподработанной толще; k_oc = 1,2, если пройденная выработка проходилась в однократно подработанной толще; k_oc = 1,0, если пройденная выработка проходилась в неоднократно подработанной толще;

 - максимальное оседание поверхности, полученное по данным наблюдений от влияния пройденной выработки.

Максимальные деформации от проектируемой выработки определяются по формулам:

; ; ,                                        (136)

где С_с = /, , ,  - деформации от ранее пройденной выработки.

Точки с максимальными деформациями от проектируемой выработки в этом случае совпадают с точками максимальных деформаций от пройденной выработки (см. рис. 16).

Для получения деформаций в точках мульды от влияния проектируемой выработки необходимо измеренные их величины от пройденной выработки умножить на отношение максимальных оседаний от проектируемой и пройденной выработки С_с = /.

В тех случаях, когда при пологом залегании проектируемая выработка располагается в том же пласте, где находится ранее пройденная выработка, оценка сдвижений и деформаций с учетом данных наблюдений может выполняться в отдельных случаях по рекомендациям п. 8.2; в более сложных случаях использование данных наблюдений (при оставлении целиков различных размеров между выработками, небольших коэффициентах подработанности поверхности от пройденной выработки и др.) выполняется с привлечением специализированных организаций.

 

8.2. Расчет сдвижений и деформаций при разработке пластов с углами падения

a_п > a > 30°

 

При расчете сдвижений и деформаций различают следующие случаи:

а) расчет сдвижений и деформаций от отдельных пластов на рассматриваемом горизонте, когда имеются данные наблюдений за сдвижением поверхности от выемки пластов первой очереди на этом же горизонте;

б) расчет сдвижений и деформаций земной поверхности от выработок на проектируемом горизонте, когда имеются данные наблюдений за сдвижением поверхности от влияния выработок на вышележащих горизонтах.

При расчете сдвижений и деформаций от влияния выемки отдельных пластов на рассматриваемом горизонте необходимо различать, являются ли ранее пройденные и проектируемые выработки на рассматриваемом горизонте взаимовлияющими или независимыми (см. п. 8.1).

Для оценки зон опасного влияния и расчета деформаций в полумульде по падению взаимовлияющими являются выработки, расположенные на одном и том же горизонте, если мощность междупластья по горизонтали между разрабатываемыми пластами удовлетворяет условию (рис. 17):

Д_г ≤ Н_г(0,3 + sina) ≤ 0,7Н_г,                                               (137)

где H_г - глубина горизонта.

В тех случаях, когда ранее пройденные и проектируемые выработки являются независимыми, то на основании имеющихся данных наблюдений могут быть уточнены исходные параметры процесса сдвижения (q₀; a₀; угловые параметры, скорости оседаний и др.) и функции распределения сдвижений и деформаций, определяемые по рекомендациям п. 8.1. Уточненные значения исходных параметров процесса сдвижения и функций распределения сдвижений и деформаций могут использоваться при расчете сдвижений и деформаций от проектируемых выработок.

В случае, если выработки являются взаимовлияющими, максимальное оседание от проектируемой выработки определяется по формуле (135), в которой принимается .

 

 

Рис. 17. Схема для определения взаимовлияющих выработок при ведении горных работ по горизонтам:

1 - график горизонтальных деформаций от выработки по пласту 1 по данным наблюдений;

2 - график прогнозируемых горизонтальных деформаций от выработки по пласту 2

 

Максимальные деформации от проектируемой выработки определяются по формулам (136). Для получения деформаций в точках мульды сдвижения от влияния проектируемой выработки необходимо измеренные их величины от пройденной выработки умножать на отношение максимальных оседаний от проектируемой и пройденной выработок С_с = /.

Расчеты сдвижений и деформаций поверхности от влияния выработки на проектируемом горизонте, при известных по данным наблюдений сдвижениях и деформациях от выработок на вышележащих горизонтах, выполняются следующим образом:

а) если имеются данные наблюдений о сдвижениях и деформациях поверхности при выемке пластов на одном вышележащем горизонте (от одной смежной выработки), то величина максимального оседания определяется при полной подработке поверхности по простиранию по формуле:

;                                             (138)

б) при известных по наблюдениям сдвижениях и деформациях от влияния выработок на двух вышележащих горизонтах (двух смежных выработках) n-2 и n-1, максимальные оседания поверхности от влияния выработок на проектируемом горизонте n можно определить по формуле:

,                    (139)

где  и  - соответственно величины максимального оседания поверхности, полученные по данным наблюдений от влияния горных выработок на горизонтах n-1 и n-2 (вышележащих смежных выработок);

; ; - соответственно суммарная вынимаемая (эффективная) мощность пластов на горизонтах: n, n-1, n-2.

Если известен шаг сдвижения горных пород (количество отработанных горизонтов или суммарный размер выработки по падению, при которых происходит периодическое увеличение зоны сдвижения на поверхности), то можно на основании данных наблюдений прогнозировать длину полумульды по падению от выработок на проектируемом горизонте.

Например, если увеличение зоны сдвижения происходит после отработки пластов на каждом горизонте, то длина полумульды по падению определяется обычным способом по углу b₀, построенному от нижней границы выработки.

Если увеличение зоны сдвижения при данном диапазоне глубины происходит после отработки пластов на двух горизонтах, то размер полумульды по падению определяется в зависимости от характера сдвижения при отработке пластов на вышележащих горизонтах. Если от выработок на вышележащем горизонте произошло увеличение зоны сдвижения, то граница мульды сдвижения от выработок проектируемого горизонта будет располагаться в точке границы мульды от выработок вышележащего горизонта, в противном случае следует ожидать увеличение зоны сдвижения от выработок на проектируемом горизонте, границу которой следует определять по углу b₀, построенному от нижней границы выработок проектируемого горизонта n. Аналогично определяется положение точки максимального оседания.

Функции распределения сдвижений и деформаций от выработок на проектируемом горизонте n, если известны соответственные функции распределения сдвижений и деформаций при разработке пластов на горизонте n-1, определяются аналогично, как и в п. 8.1, по формулам (134).

Расчет сдвижений и деформаций в точках зоны сдвижения от выработок на проектируемом горизонте выполняется по рекомендациям разд. 4. При расчетах используются уточненные по данным наблюдений величины максимального оседания, длин полумульд и положение характерных точек мульды и распределение сдвижений и деформаций.

 

8.3. Расчет сосредоточенных деформаций на выходах тектонических нарушений, осевых поверхностей синклинальных складок и при разработке свит наклонных и крутых пластов

 

При ведении горных работ в свите пластов, когда проектируемая и пройденная ранее выработки являются взаимовлияющими (обе выработки располагаются на одном и том же крыле нарушения, границы выработок находятся в зонах взаимного влияния) при известной высоте прямого уступа от пройденной выработки, высота прямого уступа от проектируемой выработки определяется по формуле:

.                                                      (140)

Если по данным наблюдений высота уступа от ранее пройденной выработки определена в q сериях наблюдений, то прогнозируемая величина уступа от проектируемой выработки определяется по формуле:

,                                          (141)

где h_m - прогнозируемая величина максимального оседания поверхности от проектируемой выработки, определяемая по расчету (п. 4.2);

, , ...,  - величины максимальных оседаний поверхности, полученные по данным наблюдений соответственно в первой, второй и q-той сериях наблюдений;

, ,  - величины уступов, полученные по данным наблюдений соответственно в первой, второй и q-той сериях наблюдений.

Величины сосредоточенной кривизны и обратных уступов при разработке свит наклонных и крутых пластов с использованием результатов наблюдений определяются по формулам:

а) в точках, где наклоны в зоне сдвижения возрастают

;                                                 (142)

б) в точках, где по данным наблюдений происходит уменьшение наклонов в зоне сдвижения

,                                   (143)

где  - ожидаемое значение наклонов от влияния выработок на горизонте n, определяемое по расчету (п. 4.2);

K_(n-1); K_(n-2) - величины сосредоточенной кривизны (обратных уступов), полученные по результатам наблюдений при разработке пластов соответственно на горизонтах n-1 и n-2; i_(n-1); i - величины средних наклонов, полученные по результатам наблюдений в точках сосредоточенной кривизны (обратных уступов) соответственно при разработке пластов на горизонтах n-1 и n-2.

Величины уступов на выходах пластов и слабых контактов, вызванные сдвижением пород по контактам напластований,

,                               (144)

где  - высота уступа, полученного по данным наблюдений при разработке пласта до глубины H_(n-1);

 - то же, при разработке пласта до глубины H_(n-2);

H_n - проектируемая глубина разработки пласта.

 

9. Примеры расчета сдвижений и деформаций земной поверхности

 

Пример 1. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности на застроенной площадке (рис. 18)

 

В соответствии с календарным планом горных работ на одной из шахт ПО "Ростовуголь" в 1998-2003 гг. планируется отработка пластов  и  в зоне влияния на площадку АБ, застроенную зданиями и сооружениями поселка городского типа. Угол падения пластов a = 10°, вынимаемые мощности: пласта m = 0,8 м, пласта  = 0,9 м.

Марки углей пластов, залегающих под площадкой, ПА и А.

Для выбора мер защиты зданий и сооружений производится расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности.

Здания поселка расположены, в основном, длинными сторонами вкрест простирания пластов, поэтому расчет производится на разрезе вкрест простирания (см. рис. 18).

Верхние горизонты в обоих пластах отработаны ранее, ниже лав 24 и 102 отработка пластов не планируется.

Мощность наносов составляет 20 м.

Скорость подвигания забоев - 50 м/мес.

Так как целики между лавами в пласте  отсутствуют, то в соответствии с п. 4.4, расчет сдвижений и деформаций земной поверхности в этом пласте производится от одной (лава 20), двух (лавы 20 + 22) и трех (лавы 20 + 22 + 24) выработок суммарной площади.

В пласте , где размеры межлавного целика l₁ > 0,1Н_ц, расчет сдвижений и деформаций выполняется отдельно от каждой выработки.

Для выбора мер защиты подрабатываемых объектов принимаются наибольшие величины из полученных при последовательном суммировании соответствующих сдвижений и деформаций от отдельных выработок. Последовательность суммирования соответствует последовательности ведения очистных работ.

 

 

Рис. 18. Вертикальный разрез к примеру расчета сдвижений и деформации земной поверхности

 

Зоны влияния очистных выработок определяются граничными углами, которые в соответствии с п. 7.1.11 для пласта  (первичная подработка) составят:

b₀ = 75 - 0,8a = 67°, g₀ = 75 + 0,2a = 77°.

Для выработок в пласте  (повторная подработка) граничные углы определяются из выражений: b_0c = b₀ - Db_c, g_0c = g₀ - Dg_c.

Таким образом, для лавы 100 в соответствии с п. 7.12 углы b₀ и g₀ для марок угля ПА и А уменьшаются на 5°, как в полностью подработанной толще, и будут равны: b_0c = 62°, g_0c = 72°.

От влияния лавы 102 граничные углы будут равны:

b_0c = b₀ - 5 = 62°, g_0c = g₀ - 5 = 72°.

Поправку Db_c находим по табл. 7.2 в зависимости от отношения Dl_н/Н_н, где Dl_н - расстояние в плоскости напластования между проекциями границ выработок в верхнем и нижнем пластах (Dl_н = 125 м), Н_н - нижняя граница выработок в верхнем пласте (Н_н = 525 м). b_0c = b₀ - 7 = 60°.

Граничные углы в наносах j₀ = 55°.

Согласно календарному плану горных работ выделяются следующие этапы расчета ожидаемых сдвижений и деформаций от отработки:

1) лавы 20;

2) лав 20 и 22 (выработка суммарных размеров);

3) лав 20, 22 и 24 (выработка суммарных размеров);

4) лавы 100;

5) лавы 102.

Необходимые для расчетов горно-геологические параметры приведены в табл. 34.

 

Таблица 34

 

Горно-геологические параметры

 

Параметры	Пласт				Пласт
	Номера лав
	20	20 + 22	20 + 22+ 24	100	102
m, м	0,80	0,80	0,80	0,90	0,90
a, (...°)	10	10	10	10	10
h, м	20	20	20	20	20
D1, м	205	410	610	200	200
D2, м	1000	1000	1000	1000	1000
Hср, м	450	460	480	560	600
l1 , м	-	-	-	55	55
Нц, м	-	-	-	535	575

 

Для определения наибольших деформаций полученные значения сдвижений и деформаций на каждом этапе последовательно суммируются.

Исходные параметры для расчета ожидаемых сдвижений и деформаций вычисляются в соответствии с п. 4.2.1 Прил. 1.

Определяем исходные параметры от лавы 20. Граничные углы в коренных породах b₀ = 67°, g₀ = 77°. Граничные углы в наносах j₀ = 55°.

Угол максимального оседания q согласно табл. 7.5 при наличии горных работ в пласте  на вышележащих горизонтах q = 90 - 0,5 = 85° (см. табл. 7.5).

Максимальное оседание (п. 4.2.1 Прил. 1) h_m = q₀mcosaN₁N₂.

Относительное максимальное оседание q₀ и максимальное горизонтальное сдвижение a₀ находятся из табл. 7.9: q₀ = 0,75, a₀ = 0,3.

Значения коэффициентов N₁ и N₂ (п. 7.1.14) находятся в зависимости от отношения расчетной длины лавы D_p к средней глубине разработки H:

D_p/H = D/H + DD_п/H + DD_в/H;

DD_в/H = f; DD_п/H = f,

где  и  находят по табл. 7.7 в зависимости от отношения размеров целиков со стороны восстания и падения к средней глубине разработки;

 = 0; = 0,14; f_н = 0,47;  > 0,8; = -0,22.

Откуда D_p/H = 205/450 + 0,06 - 0,1 = 0,46 + 0,06 - 0,1 = 0,42; N₁ = 0,61; N₂ = 1, так как D_p/H > 1,2; h_m = 0,75×0,80×0,98×0,68×1,0 = 360 мм.

Проведя от нижней и верхней границ выработки линии соответственно под углами b₀, g₀ в коренных породах и углами j₀ в наносах, определяем длины полумульд: L₁ = 270 м, L₂ =260 м.

Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций в полумульдах по падению и восстанию производится в соответствии с п. 4.2. Прил. 1.

Наклоны

;

.

Кривизна

 1/м;

 1/м.

При неполной подработке < 1 кривизна в точке максимального оседания определяется по средней длине полумульды L_ср = 0,5(L₁ + L₂).

Горизонтальные деформации

;

.

При неполной подработке горизонтальные деформации в точке максимального оседания определяются по средней длине полумульды.

Значение B определяется по формуле:

.

Ожидаемые величины сдвижений и деформаций земной поверхности в точках главных сечений мульды сдвижения на разрезе вкрест простирания пластов от влияния лавы 20 приведены далее, в табл. 36.

Аналогично рассчитываются ожидаемые величины сдвижений и деформаций от лав суммарной длины (лавы 20, 22 и 20, 22, 24 в пласте ).

Величины ожидаемых сдвижений и деформаций от лав 100 и 102 в пласте  рассчитываются отдельно, так как размер целика между ними l₁ > 0,1H_н, при этом учитывается влияние повторной подработки на параметры сдвижения.

Исходные параметры для расчетов деформаций от всех намеченных к разработке лав приведены в табл. 35, а рассчитанные ожидаемые величины в табл. 36.

Для выбора мер защиты подрабатываемых зданий и сооружений необходимы наибольшие деформации, которые могут возникнуть на различных этапах отработки пластов. Эти величины определяются следующим образом.

На графики (рисунки 19, 20) наносятся рассчитанные величины оседаний, наклонов, кривизны и горизонтальных деформаций от влияния лав при различных этапах отработки пластов:

- от лавы 20 - кривые 1;

- от лавы 20 + 22 (суммарного размера) - кривые 2;

- от лавы 20 + 22 + 23 (суммарного размера) - кривые 3;

- от лавы 100 - кривые 4;

- от лавы 102 - кривые 5.

Как видно из табл. 36 и графика оседаний, наибольшие величины оседаний от отработки пласта  возникают при отработке лав 20 + 22 + 24 (кривая 3 на графиках оседаний).

Исходные параметры для расчета деформаций приведены в табл. 35.

 

Таблица 35

 

Исходные параметры для расчета деформаций

 

Параметры	Лава 20	Лава 20 + 22	Лава 20 + 22 + 24	Лава 100	Лава 102
b0, (...°)	67	67	67	62	60
g0, (...°)	77	77	77	72	72
j0, (...°)	55	55	55	55	55
q0, (...°)	85	85	85	82	82
q0	0,75	0,75	0,75	-	-
q0п	-	-	-	0,82	0,82
a0	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Dр/H	0,42	0,84	1,2	0,3	0,26
N1	0,61	0,87	1	0,52	0,48
B	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
L1, м	270	375	480	325	425
L2, м	260	350	460	370	325
hm, мм	360	510	580	380	350
hm/L1×10-3	1,3	1,4	1,2	1,2	0,8
hm/L2×10-3	1,4	1,5	1,3	1,0	1,1
hm/×10-3	0,005	0,004	0,003	0,003	0,002
hm/×10-3	0,005	0,004	0,003	0,003	0,002
0,5a0 - hm/L1	0,20	0,21	0,18	0,18	0,12
0,5a0 - hm/L2	0,21	0,22	0,20	0,15	0,16

 

Для получения наибольших значений оседаний от отработки всех лав величины оседаний от лав 20+22+24 суммируются с оседаниями от лавы 100 (кривая 4) и лавы 102 (кривая 5), в результате чего получаем суммарную кривую оседаний 6 (рис. 20).

Наибольшие величины наклонов при отработке пласта  возникают после отработки лав 20+22 (кривая 2). Величины наклонов от лавы 20+22+24 (кривая 3) последовательно суммируют с величинами наклонов от лавы 100 (кривая 4) и от лавы 102 (кривая 5); определяют суммарные величины наклонов от лавы 100 (кривая 4) и от лавы 102 (кривая 5), затем получают суммарные величины наклонов от отработки всех лав (кривые 6 и 7 на графиках рис. 20):

кривая 6 - от отработки лав (20 + 22 + 24) + лава 100;

кривая 7 - от отработки лав (20 + 22 + 24) + лава 100 + лава 102.

 

Таблица 36

 

Величины сдвижений и деформаций

 

z	, мм	, мм		×10-3			×10-3		×10-3		×10-3	×10-3		×10-3
Лава 20
0	360	360		0			0			-0,05	-0,05		-1,9	-1,9
0,1	344	344		1,2			-1,3			-0,04	-0,04		-1,6	-1,8
0,2	300	300		2,1			-2,2			-0,03	-0,03		-0,7	-1,4
0,3	232	232		2,5			-2,6			-0,01	-0,01		0,02	-0,7
0,4	166	166		2,4			-2,5			0,01	0,01		0,8	0,1
0,5	104	104		1,9			-2,1			0,02	0,02		1,2	0,6
0,6	56	56		1,3			-1,5			0,02	0,02		1,1	0,9
0,7	28	28		0,8			-0,9			0,02	0,02		0,8	0,6
0,8	11	11		0,4			-0,4			0,01	0,01		0,5	0,4
0,9	4	4		0,1			-0,1			0,006	0,006		0,2	0,1
1,0	0	0		0			0			0	0		0	0
Лава 20 + 22
0	510	510			0		0			-0,02	-0,02		-1,2		-1,2
0,1	500	500			0,8		-0,8			-0,02	-0,02		-1,2		-1,4
0,2	452	452			1,6		-1,7			-0,02	-0,02		-1,0		-1,5
0,3	394	394			2,2		-2,5			-0,02	-0,02		-0,7		-1,0
0,4	280	280			2,8		-3,0			-0,006	-0,006		-0,06		-0,8
0,5	190	190			2,7		-2,9			0,01	0,01		1,8		1,1
0,6	105	105			1,9		-2,1			0,02	0,02		1,4		1,0
0,7	46	46			1,2		-1,2			0,02	0,02		1,0		0,7
0,8	21	21			0,6		-0,6			0,015	0,01		0,5		0,4
0,9	5	5			0,2		-0,2			0,006	0,006		0,2		0,2
1,0	0	0			0		0			0	0		0		0
Лава 20 + 22 + 24
0	580	580			0		0			-0	-0		-0			-0
0,1	575	575			0,2		-0,2			-0,015	-0,015		-0,4			-0,4
0,2	550	550			0,7		-0,7			-0,02	-0,02		-0,8			-0,9
0,3	500	500			1,4		-1,6			-0,02	-0,02		-1,2			-1,6
0,4	412	412			2,3		-2,5			-0,017	-1,5		-0,017			-0,6
0,5	290	290			2,6		-2,9			0	0		0,4			-0,4
0,6	168	168			2,3		-2,5			0,017	0,017		1,0			0,8
0,7	84	84			1,4		-1,6			0,02	0,02		1,5			1,2
0,8	29	29			0,7		-0,7			0,02	0,02		1,0			0,9
0,9	6	6			0,2		-0,2			0,01	0,01		0,4			0,4
1,0	0	0			0		0			0	0		0			0
Лава 100
0	380	380				0		0		-0,03	-0,03		-1,6				-1,6
0,1	365	365				1,1		-1,1		-0,02	-0,02		-1,3				-1,4
0,2	318	318				1,8		-1,6		-0,02	-0,02		-0,6				-1,0
0,3	247	247				2,3		-1,9		-0,01	-0,01		0,3				-0,7
0,4	175	175				2,2		-1,8		0,01	0,01		0,7				0,1
0,5	110	110				1,8		-1,5		0,01	0,01		1,0				0,4
0,6	62	62				1,2		-1,0		0,01	0,01		1,0				0,5
0,7	31	31				0,7		-0,6		0,01	0,01		0,7				0,6
0,8	16	16				0,4		-0,3		0,01	0,01		0,4				0,3
0,9	4	4				0,1		-0,1		0,003	0,003		0,2				0,2
1,0	0	0				0		0		0	0		0				0
Лава 102
0	350		350			0		0		-0,02	-0,02		-1,3				-1,3
0,1	335		335			0,7		-1,0		-0,02	-0,02		-0,9				-1,5
0,2	292		292			1,3		-1,8		-0,01	-0,01		-0,4				-1,1
0,3	228		228			1,5		-2,1		-0,004	-0,004		0,2				-0,6
0,4	162		162			1,5		-2,0		0,005	0,005		0,5				0,08
0,5	103		103			1,2		-1,6		0,01	0,01		0,8				0,5
0,6	54		54			0,8		-1,1		0,01	0,01		0,6				0,6
0,7	27		27			0,5		-0,7		0,01	0,01		0,5				0,5
0,8	10		10			0,3		-0,4		0,005	0,005		0,4				0,3
0,9	4		4			0,1		-0,1		0,002	0,002		0,2				0,1
1,0	0		0			0		0		0	0		0				0

 

Как следует из этих графиков, максимальные величины наклонов будут достигнуты после отработки всех лав и составят ±(4,0 … 4,5)×10^-3 (кривая 7).

Аналогично определяются суммарные величины кривизны и горизонтальных деформаций на каждом этапе отработки пластов и их наибольшие значения.

Величины кривизны достигнут следующих значений:

K = +0,31×10^-4 м и K = -0,5×10^-4 (после отработки лавы 20),

а горизонтальных деформаций:

e_р = +1,8×10^-3 м и e_сж = -3,4×10^-3 м.

При выборе мер охраны для отдельных зданий и сооружений на площадке АБ следует пользоваться наибольшими значениями деформаций непосредственно в основании объектов с учетом коэффициентов перегрузки.

 

 

Рис. 19. Графики сдвижений и деформаций земной поверхности:

1 - от лавы 20; 2 - от лавы 20+22; 3 - от лав 20+22+24; 4 - от лавы 100; 5 - от лавы 102; 7 - от лавы (20+22+24) + лава 100 + лава 102

 

 

Рис. 20. Суммарные графики сдвижений и деформаций земной поверхности:

6 - от лавы (20+22+24) + лава 100; 7 - от лавы (20+22+24) + лава 100 + лава 102

 

Пример 2. Прогноз вероятных сдвижений и деформаций земной поверхности при перспективном планировании горных работ (рис. 21)

 

На одной из шахт АО "Гуковуголь" перспективным планом развития горных работ намечается отработка угольных пластов свит  и . В зоне влияния отработки пластов расположено здание завода. В состав свит входят шесть угольных пластов, имеющих промышленное значение. В соответствии с рекомендациями п. 3.4 Прил. 1 для расчета вероятных деформаций, необходимых для выбора горных или конструктивных мер защиты здания завода, прогноз деформаций производится от трех наиболее влияющих пластов (пластов, имеющих максимальное отношение m₁/; m₂/; m₃/), где , ,  - глубины залегания пластов в точке их пересечения с плоскостью, проведенной под углом s = 90° - 0,8a через охраняемый объект.

Положение этих пластов показано на рис. 21. Угол падения пластов 15°. Вынимаемая мощность пластов (m):  - 1,0 м; k₁ - 1,1 м;  = 0,9 м.

Календарные планы отработки пластов отсутствуют.

 

 

Рис. 21. К примеру расчета вероятных сдвижений и деформаций земной поверхности

 

Так как размер здания на разрезе вкрест простирания пластов составляет 100 м, то для прогноза вероятных сдвижений и деформаций в основании здания достаточно ограничиться двумя точками I и II. Для расчета деформаций в точке I на разрезе проводится из этой точки линия под углом s = 90° - 0,8a = 78° и определяются глубины залегания  = 250 м,  = 315 м и  = 410 м. По формулам (8)-(16) Прил. 1 вычисляются величины вероятных сдвижений и деформаций в точке I.

Значение коэффициента  определяется по табл. 8 Прил. 1 и равно  = 1,8.

Значение коэффициентов C₂ = 0,9; C₃ = 0,8, так как величину Dl определить невозможно.

1. Оседания

h_в = 0,9(1,0 + 1,1 + 0,9)cos15° = 2,6 м.

2. Наклоны

а) вкрест простирания

;

б) по простиранию

.

3. Радиус кривизны

а) вкрест простирания

 км;

б) по простиранию

км.

4. Горизонтальные сдвижения

а) вкрест простирания

x_в = ±(0,3 + 0,27)0,97(1,0 + 0,9×1,1 + 0,8×0,9) = ±1,5 м;

б) по простиранию

x_в = ±0,3×0,97 = ±0,5 м.

5. Горизонтальные деформации

а) вкрест простирания

;

б) по простиранию

.

Аналогично рассчитываются вероятные величины сдвижений и деформаций в точке II. Для выбора мер защиты используются наибольшие значения деформаций, полученные для обеих точек с учетом коэффициентов перегрузки.

 

Приложение 2

 

ГОРНЫЕ МЕРЫ ОХРАНЫ ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ СООРУЖЕНИЙ И ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

 

1. Под горными мерами охраны подрабатываемых сооружений и природных объектов понимаются специальные способы и последовательность ведения горных работ и управление горным давлением в одиночных пластах и свите пластов, обеспечивающие уменьшение деформаций земной поверхности в основании подрабатываемых объектов.

2. Виды горных мер охраны сооружений и природных объектов при наличии на площадках залегания запасов угля промышленных, гражданских зданий и сооружений или охраняемых природных объектов зависят от стадии проектирования горных работ.

Для составления проектов горных мер охраны объектов и выбора вариантов ведения горных работ используются следующие исходные горно-геологические материалы:

1) гипсометрические планы угольных пластов с нанесенными проектируемыми и пройденными горными выработками;

2) план поверхности с существующими и проектируемыми гражданскими, промышленными сооружениями и природными объектами, положением выходов тектонических нарушений, осевых поверхностей синклинальных складок;

3) геологические разрезы вкрест и по простиранию пластов;

4) сведения о сооружениях и природных объектах на поверхности (конструктивные особенности, назначение и т.д.);

5) допустимые и предельные деформации земной поверхности (показатели деформаций) в основании объекта, а также установленного в нем технологического оборудования.

В пластах, опасных по горным ударам и внезапным выбросам угля, породы и газа, горные меры охраны объектов должны удовлетворять требованиям "Инструкции по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, опасные по горным ударам" и "Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа".

Выбор мер охраны объектов осуществляется в зависимости от стадии проектирования горных работ. При проектировании горных мер охраны объектов целесообразно выделять следующие стадии освоения месторождения и проектирования горных работ:

1) детальная разведка месторождения, проектирование и строительство шахты;

2) перспективное планирование горных работ, генеральные схемы раскройки шахтных полей на 15-20 лет;

3) планирование горных работ на пять лет;

4) текущее планирование горных работ на один-два года.

3. На стадии разведки месторождения, проектирования и строительства шахты запасы по характеру влияния горных работ на охраняемые объекты следует разделять на четыре основные категории. Классификация запасов выполняется в соответствии с Прил. 1, п. 3.2.

Положение зон, характеристика деформаций поверхности при разработке в каждой зоне, перечень принципиальных горных мер охраны объектов приводятся в табл. 1.

 

Таблица 1

 

Классификация запасов по характеру влияния на деформации поверхности

 

Категория запасов	Глубина разработки, м	Характеристика деформаций поверхности	Рекомендуемые горные меры охраны объектов	Примерная дополнительная стоимость извлечения запасов в % от себестоимости тонны добычи угля
I	ДоНобр	Образование провалов и больших трещин	Закладка выработанного пространства, оставление предохранительных целиков	10-15, плюс затраты на конструктивные меры защиты объектов
II	Hп ≥ Н > Hобр	Деформации больше, чем предельные для зданий и сооружений, частичная выемка запасов, разработка пластов группами	Закладка выработанного пространства, оставление предохранительных целиков в отдельных пластах	7-10, плюс затраты на конструктивные меры защиты объектов
III	Hб ≥ Н > Hп	Деформации земной поверхности в диапазоне от предельных до допустимых	Разработка пластов группами, рациональный порядок разработки групп пластов с заданным опережением фронта горных работ в группах, ограничение скоростей развития горных работ	5-7, плюс затраты на конструктивные меры защиты объектов
IV	Н > Hб	Деформации земной поверхности меньше допустимых для объектов	Ведение горных работ без ограничения	Затраты на текущий ремонт и пусконаладочные работы

 

Примечание. Значения глубин разработки H_обр, H_п, H_б определяются по рекомендациям разд. 3 Прил. 1, п. 3.2.

 

Более точная экономическая оценка горных мер охраны объектов выполняется по оценке рекомендуемого способа выемки запасов по сравнению с базовым вариантом с учетом стоимости строительства закладочного комплекса, производства закладки, доставки ее в выработанное пространство, оценки влияния закладки на производительность труда. При оставлении целиков должна учитываться стоимость проходки и поддержания дополнительных выработок при прорезке целика, стоимость перемонтажа угледобывающих комплексов и другие факторы, влияющие на себестоимость добытого угля (см. Прил. 5).

При других горных мерах охраны сооружений должна учитываться стоимость прохождения дополнительных горных выработок, удорожание поддержания выработок, доставка угля, удлинение сроков ввода в эксплуатацию добычных участков и другие факторы.

4. При извлечении угля с закладкой выработанного пространства размеры планируемого к отработке с закладкой участка определяют плоскостями по граничным углам, построенным от границ охраняемой площади.

Выбор закладочного материала и технологии закладочных работ осуществляют с учетом необходимого коэффициента уменьшения деформаций земной поверхности

,                                                             (1)

где [e_д] - допустимые горизонтальные деформации (показатели деформаций) земной поверхности для наиболее ответственных объектов, определяемые по разд. 4;

e_m - максимальные вероятные деформации земной поверхности, определяемые по Прил. 1;

 - суммарная вынимаемая мощность трех наиболее влияющих пластов (пластов с максимальным отношением вынимаемой мощности к средней глубине разработки);

 - эффективная мощность трех наиболее влияющих пластов.

Эффективная мощность пласта определяется по рекомендациям разд. 4.1 Прил. 1 в зависимости от типа закладки и технологии закладочных работ - формулы (26)-(28).

5. Проектирование частичной выемки запасов по площади короткими очистными забоями с оставлением постоянных межлавных целиков может осуществляться при разработке пластов мощностью до 2,5 м с углами падения до 30°.

При этом длины лав и размеры межлавных целиков определяются в зависимости от типа месторождения и глубины горных работ (см. табл. 2, рис. 1, а).

При использовании длин лав, приведенных в табл. 2, и размеров межлавных целиков l = 0,15Н_ср ≤ 60 м (H_ср - средняя глубина разработки) деформации земной поверхности уменьшаются в 3-5 раз, если участок с частичной выемкой запасов отделен от участка выемки пласта с обрушением кровли целиками, размерами не менее 0,3H_ср.

В тех случаях, когда участок с частичной выемкой отделен от участка с обрушением кровли целиками меньших размеров, то коэффициент уменьшения деформаций может определяться по формуле:

l = l₁ + l_а,                                                                       (2)

где l₁ - коэффициент уменьшения деформаций, равный l₁ = 0,2...0,35;

l_а  - коэффициент, учитывающий активизацию процесса сдвижения; l_а  = 0,1...0,2.

 

Таблица 2

 

Длины лав D (м) при частичной выемке запасов по площади

 

Бассейн, месторождение	Глубина разработки, м
	до 300	300-500
Кизеловский, Восточный Донбасс, Партизанский, Подгородненское	50-60	60-90
Кузбасс, Воркутинское, Интинское, Буланашское	40-50	50-80
Челябинский, Артемовское, Тавричанское, Шкотовское, Липовецкое	30-40	40-50

 

 

Рис. 1. Горные меры охраны:

а - частичная выемка запасов в пологих пластах; б - частичная выемка запасов в крутых пластах

 

Частичная выемка крутых пластов (a > a_пр) при расположении объектов в лежачем боку (см. рис. 1, б) может осуществляться при вынимаемой мощности пластов до 3,0 м очистными забоями длиной D₁ = 30-70 м с оставлением межлавных целиков шириной l = 0,1H_ц (H_ц - глубина расположения целика). При этом величина уменьшения деформаций определяется по формуле (2).

При проектировании частичной выемки запасов с закладкой выработанного пространства коэффициент уменьшения деформаций составляет

,                                                            (3)

где l₁ - коэффициент уменьшения деформаций при частичной выемке без закладки;

m_э - эффективная мощность пласта при использовании закладки;

m - вынимаемая мощность пласта.

6. На стадии перспективного планирования горных работ и генеральных схем раскройки шахтных полей, наряду с закладкой выработанного пространства или частичной выемкой пластов, могут проектироваться следующие горные меры охраны объектов:

а) ведение горных работ в группах пластов с заданным опережением фронта очистных работ между группами;

б) ограничение суммарной вынимаемой мощности одновременно разрабатываемых наклонных и крутых пластов при ведении горных работ по горизонтам;

в) ограничение скорости подвигания очистных забоев в группе пластов.

Группы совместно разрабатываемых пологих пластов определяются на основании сравнения допустимых горизонтальных деформаций (показатели деформаций

[e_д]) или допустимых скоростей горизонтальных деформаций [w_д] с их ожидаемыми значениями по формулам (4) и (5) Прил. 1.

7. При ведении горных работ по горизонтам суммарная вынимаемая мощность одновременно разрабатываемых пластов определяется исходя из допустимых горизонтальных деформаций или допустимых наклонов поверхности по формулам (6) Прил. 1.

Независимые группы пластов определяются также по условиям защиты горных выработок от динамических проявлений горного давления. Порядок разработки пластов внутри каждой независимой группы определяется условиями защиты от динамических проявлений горного давления, а последовательность разработки групп должна обеспечивать минимальные деформации поверхности в основании подрабатываемых объектов.

Выбор порядка разработки независимых групп пластов должен производиться на основании условий:

 ® min;  ® min,                                                   (4)

где  - сумма абсолютных значений горизонтальных деформаций в характерных точках поверхности в основании подрабатываемых объектов;

 - то же, наклонов.

Расчеты деформаций земной поверхности и оценка порядка разработки независимых групп пластов, обеспечивающего минимальные деформации поверхности в основании объектов, выполняются с использованием ЭВМ путем рассмотрения всех рациональных по другим факторам вариантов разработки независимых групп пластов. Из всех рассмотренных вариантов разработки независимых групп пластов выбираются варианты, удовлетворяющие условиям (4) и приемлемые по другим горно-техническим факторам.

8. При пятилетнем планировании горных работ в свитах пологих пластов целесообразно предусматривать ведение горных работ с заданным опережением (отставанием) фронтов очистных работ в независимых группах пластов или отдельных пластах.

Выбор величины опережения (отставания) фронта очистных работ в плоскости напластования Dl (рис. 5, Прил. 1) выполняется на основании рекомендаций п. 3.4 Прил. 1 с использованием выражения:

 ≤ [e_д],                             (5)

где m₁; m₂; m₃ - вынимаемые (эффективные) мощности трех наиболее влияющих пластов;

H₁; H₂; H₃ - соответственно средние глубины указанных трех наиболее влияющих пластов;

- коэффициент, определяемый по табл. 9 Прил. 1;

d₁ и d₂ - коэффициенты влияния соответственно второго и третьего пластов, определяемые по табл. 7 Прил. 1 в зависимости от отношения мощности междупластья;

Dh_1-2 - между первым и вторым пластами и мощности междупластья между первым и третьим пластами Dh_1-3 к глубине залегания первого пласта H₁ и отношения отставания фронта очистных работ по напластованию соответственно во втором (Dl_1-2) и третьем (Dl_1-3) пластах к глубине залегания первого пласта (см. рис. 5 Прил. 1).

В соответствии с выражением (5) рассматриваются следующие варианты:

а) определяется величина опережения фронта очистных работ в первом пласте относительно фронта очистных работ во втором и третьем пластах;

б) определяется опережение фронта очистных работ во втором пласте относительно фронта очистных работ в третьем пласте.

Из рассмотренных принимается наиболее приемлемый вариант по технологическим факторам и с учетом возможных динамических проявлений горного давления.

9. При пятилетнем планировании горных работ и ведении горных работ по горизонтам различные горные меры защиты объектов должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами. В этих условиях может быть предусмотрен рациональный порядок разработки групп пластов, позволяющий отдалить сроки подработки объектов и уменьшить деформации в их основании.

При разработке свиты пластов выделяют группы взаимовлияющих пластов (по условиям сдвижения горных пород), которые могут разрабатываться независимо по динамическим проявлениям горного давления. В независимых группах пластов ведется опережающая разработка защитных пластов.

Взаимовлияющими являются пласты, мощность междупластья по горизонтали между которыми удовлетворяет условию (137) разд. 8 Прил. 1.

Горные работы планируют таким образом, чтобы при приближении зоны опасного влияния к охраняемому объекту со стороны падения, разработка взаимовлияющих пластов велась в восходящем порядке (лава 1, а затем лава 2, рис. 2).

 

 

Рис. 2. Рациональный порядок разработки пластов при ведении горных работ по горизонтам:

1 - охраняемый объект; АБ - зона опасного влияния при разработке пластов на горизонте 2; А¢Б - то же, при разработке пластов на горизонте 3

 

Указанный порядок разработки пластов приводит к увеличению граничных углов β₀ на величины Dβ₀ = 5-7° от влияния ближайших к охраняемому объекту выработок (лава 2, см. рис. 2), что способствует концентрации деформаций в зоне АБ вне объекта и отдалению сроков его подработки. Пласты на нижележащем горизонте 3 (см. рис. 2) разрабатываются в нисходящем порядке (лава 3, а затем лава 4), что способствует увеличению зоны влияния выработок вследствие уменьшения углов β₀ от выработок в дальних от объекта пластах (лава 4, см. рис. 2) и уменьшению деформаций в основании объекта.

10. При разработке свит крутопадающих пластов щитовыми агрегатами по падению для уменьшения деформаций земной поверхности может проектироваться система горных работ с оставлением жесткой постоянной крепи полосами по падению шириной l (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Горные меры защиты объектов при разработке тонких крутых пластов щитовыми агрегатами по падению:

1 - охраняемый объект; 2 - зона выработанного пространства с постоянной крепью; 3 - зона выработанного пространства с обрушением кровли

 

Параметры системы горных работ и эффективная мощность должны определяться на основании опыта применения этой системы на конкретных месторождениях.

Для защиты объектов параметры системы должны удовлетворять следующим требованиям:

- ширина полос d, разрабатываемых по падению с обрушением кровли без оставления специальной жесткой постоянной крепи, должна удовлетворять условию: d = (0,2...0,3)H_г, но быть не более 100-120 м, где H_г – глубина горизонта;

- размер полосы по простиранию с оставлением постоянной жесткой крепи l должен быть не менее 0,5d.

Эффективную мощность пласта при применении указанной системы горных работ, можно определить из выражения:

m_э = m_э1 + (m – m_э1) k_э + m_а ≤ m,                                                (6)

где m_э1 - эффективная мощность пласта на участке с постоянной крепью, определяемая опытным путем с учетом конвергенции пород до установки постоянной крепи и сжатия крепи под природной нагрузкой;

k_э - коэффициент уменьшения оседаний, зависящий от ширины полос l с постоянной крепью и ширины полос d, разрабатываемых по падению с обрушением кровли; при d = (0,2 - 0,3)H_г < 120 м и l ≥ 0,5d, можно принять значение k_э = 0,3;

m - вынимаемая мощность пласта;

m_a - составляющая эффективной мощности, зависящая от активизации процесса сдвижения над вышележащими горизонтами, которые разрабатывались с обрушением кровли; величина m_a может в первом приближении оцениваться из выражения m_a = 0,2m/n; n - порядковый номер горизонта, который отрабатывается с оставлением постоянной крепи.

11. При разработке пластов под группой объектов (гражданские здания, железные дороги, трубопроводы) может проектироваться снижение скоростей подвигания очистных забоев и ведение горных работ в разных пластах с разрывом во времени, большим общей продолжительности процесса сдвижения.

Средняя скорость оседаний и горизонтальных деформаций определяется с использованием выражений (73)-(75) Прил. 1, исходя из допустимых деформаций (показатели деформаций) поверхности в основании объектов, приведенных в разд. 4.

Ведение горных работ в свите пластов с разрывом во времени, большим общей продолжительности процесса сдвижения, проектируется на основании данных об общей продолжительности процесса сдвижения, определяемой по рекомендациям разд. 2 - формулы (2.4)-(2.6).

12. При разработке пластов, залегающих в синклинальных складках, когда запасы подготовлены и отрабатываются только на одном крыле складки, для объектов, расположенных на оси складки, наиболее неблагоприятной является разработка пластов в нисходящем порядке в направлении к оси складки.

Для уменьшения высоты уступов и концентраций деформаций на выходе осевой поверхности складки целесообразно разработку пластов на одном крыле складки вести от оси складки в направлении к ее крыльям; наиболее благоприятное положение первой выработки, которая не вызывает образования уступов на выходе осевой поверхности складки, определяется условием (рис. 4)

l_a ≤ 0,3l₀,                                                                  (7)

где l_a - зона сдвиговых деформаций;

l₀ - длина осевой поверхности складки в главном сечении мульды сдвижения на разрезе вкрест простирания от точки пересечения с рассматриваемым пластом до земной поверхности.

 

 

Рис. 4. Горные меры защиты объектов при разработке пластов на одном крыле синклинальной складки (лава 1 отрабатывается в первую очередь; лава 2 - во вторую):

1 - оседание от лавы 1; 1+2 - оседание от лав 1+2; 3 - охраняемый объект

 

В этом случае при последующей разработке пласта лавой 2 (см. рис. 4) величина прямого уступа на выходе осевой поверхности складки уменьшается на величину максимального оседания от первой лавы:

h_у = 0,9(h₍₁₊₂₎ - h₁),                                                            (8)

где h₍₁₊₂₎ - суммарное максимальное оседание поверхности от лавы 1 и лавы 2;

h₁ - максимальное оседание поверхности от лавы 1.

Максимальные оседания от лавы 1 и лавы 2 вычисляются по рекомендациям Прил. 1, формула (106).

В тех случаях, когда запасы подготовлены к выемке на обоих крыльях складки и возможно одновременное ведение очистных работ на обоих крыльях складки, размеры и положение выработок необходимо определять из условия (114) Прил. 1

 ≤ [h_д],                                                        (9)

где  - максимальное оседание поверхности на оси складки от влияния выработки на одном крыле складки;

 - то же, от влияния выработки на противоположном крыле складки (значения  и  - определяются по формуле (106) Прил. 1);

, , ,  - то же, что l_a и l₀ соответствующих положению выработок на одном и другом крыльях складки (рис. 5);

[h_д] - допустимая высота уступа на выходе осевой поверхности складки.

13. При ведении горных работ в зонах влияния крутопадающих тектонических нарушений с углами падения сместителей D ≥ 50° в условиях, когда на выходе сместителей при ведении горных работ образуются уступы, либо концентрируются горизонтальные деформации, для уменьшения деформаций могут предусматриваться следующие меры охраны сооружений:

а) при разработке лежачего крыла согласного нарушения горные работы следует вести от сместителя к периферийной части зоны влияния, причем длину первой лавы и ее положение (рис. 15 Прил. 1) следует определять из условий:

 < k_нпр, h_mk_D≤ [h_д],                                     (10)

где определение параметров l_a, l₀, l₁, l₂; k_D, k_н и k_нпр дано в п. 7.8 Прил. 1, значения k_D, определяются по табл. 33 Прил. 1;

[h_д] - допустимые величины уступа на выходе сместителя нарушения;

h_m - максимальное оседание поверхности, определяемое по Прил. 1.

Последующая разработка пласта другими лавами в лежачем боку сместителя нарушения может вызвать образование уступов и концентрацию деформаций на выходе сместителя нарушения, величины которых должны определяться по заключению специализированных организаций;

 

 

Рис. 5. Горные меры защиты объектов, расположенных на выходе оси складки:

лава 1 и лава 2 - выработки, проходка которых проектируется одновременно; 1 - охраняемый объект

 

б) при ведении горных работ на обоих крыльях нарушения, когда простирание сместителя близко к простиранию пластов при углах падения сместителей D = 50-70° для уменьшения деформаций на выходе сместителя нарушения, горные работы в зоне влияния нарушения, определяемой по углам y₁ и y₂ (рис. 6, а), необходимо проектировать в такой последовательности:

1) в первую очередь проектируется разработка пласта лавой 1 (см. рис. 6, а), положение которой определяется из условия (10);

2) во вторую очередь (одновременно или последовательно) предусматривается ведение горных работ в висячем крыле сместителя лавой 2; положение которой и ее длина определяются таким образом, чтобы лава 2 вызывала максимальные оседания поверхности, равные максимальным оседаниям поверхности от влияния лавы 1;

3) в третью очередь предусматривается разработка пласта лавами 3 и 4, положение которых определяется соответственно углами y₂, β₀, y₁ (см. рис. 6, а);

4) в последнюю очередь проектируется разработка пласта лавой 5.

 

Приложение 3

 

КЛАССИФИКАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ МЕР ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ (ИЗВЕСТНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ)

 

Конструктивные меры защиты осуществляются путем проведения строительно-монтажных работ до, во время или после подработки непосредственно на объекте охраны (сооружении) или его грунтовом основании и предназначены для снижения деформации объекта от влияния подработки. Известные предложения по конструктивным мерам защиты классифицируются следующим образом:

1. Меры по снижению деформаций основания объекта.

1.1. Меры по снижению горизонтальных деформаций (компенсационные траншеи, глубокие щели, вертикальные скважины с заполнением легкосжимаемым материалом).

1.2. Меры по снижению вертикальных деформаций (отделение сдвигающихся масс грунта от массива, закрепление части массива).

2. Меры по регулированию деформационных воздействий в основании сооружений и на контакте сооружения с основанием.

2.1. Опускание участков объекта (удалением грунта из-под объекта механическим способом, а также понижением несущей способности основания нагревом, поочередным замораживанием и оттаиванием, химическими реагентами, вымыванием грунта).

2.2. Подъем участков объекта (введением расширяющихся смесей, поочередным замораживанием и оттаиванием с фиксацией достигнутого подъема, подбивкой клиньев между фундаментом и грунтом, нагнетанием твердеющих растворов, втрамбовыванием бетонной смеси, силикатизацией, обжигом, виброуплотнением).

2.3. Снижение горизонтальных сил (прорезкой основания щелями с заполнением их тиксотропными растворами, устройством стенок из легкосжимаемых материалов, пропиткой грунта составами, снижающими трение и сцепление).

3. Меры по регулированию деформационных воздействий в конструкциях зданий и сооружений.

3.1. Меры по регулированию в фундаментах сооружений (подклинка или вдавливание в грунт фундаментных подушек, вдавливание в грунт подушек с помощью грунтовых анкеров, регулирование толщины швов между подушками и телом фундаментов, разборка части фундаментов с последующим восстановлением, разрезка фундаментов вертикальными швами).

3.2. Меры по регулированию надземной части (подклинка между фундаментами и надземными конструкциями, поддомкрачивание надземной части, частичное удаление материала стен, швов, расклинка горизонтальных швов, выпиливание горизонтальных швов для возможности горизонтальных подвижек, разрезка стен вертикальными швами, перекладка участков стен и перекрытий).

4. Меры по усилению конструкций.

4.1. Меры по усилению фундаментной части (поперечные и продольные связи-распорки, железобетонные пояса ленточных фундаментов, армированные отмостки, железобетонные плиты между фундаментами, железобетонные обоймы фундаментов, стальные связи между фундаментами, уширение опоры фундаментов).

4.2. Меры по усилению надземной части (металлические и железобетонные обоймы для стен, инъецирование в стены цементного раствора и клеющих составов, усиление примыкания стен, усиление перемычек, увеличение площади опирания перемычек, балочных конструкций перекрытий, горизонтальные пояса на разных уровнях в стенах, тяжи вертикальные, горизонтальные, наклонные, продольные, поперечные, стальные балки в стенах, железобетонные балки в стенах, шпонки в стенах, раскосы, стойки, накладки плоские и угловые, косвенное армирование).

5. Меры защиты технологического оборудования.

5.1. В гражданских зданиях (коммуникации, лифты, системы отопления).

5.2. В промышленных зданиях (подъем оборудования, подъем и смещение путей кранового оборудования).

6. Меры защиты резервуаров для воды и жидкостей.

6.1. Меры для снижения деформационных воздействий и по усилению конструкций.

6.2. Меры по предотвращению протечек жидкости из резервуаров.

6.3. Меры, направленные на обеспечение технологических условий эксплуатации.

7. Меры защиты санитарно-технических коммуникаций.

7.1. Меры защиты газопроводов.

7.2. Меры защиты водопровода, теплотрасс и раструбных сетей канализации.

 

Приложение 4

 

ПРОГНОЗ ВОДОПРИТОКОВ В ШАХТЫ ПРИ ВЕДЕНИИ ОЧИСТНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

 

1. Прогноз водопритоков в подземные горные выработки может быть выполнен на основе гидродинамического метода - с использованием аналитических расчетов или с применением численного моделирования процессов фильтрации на базе компьютерных программ. Рассмотренная далее методика прогноза водопритоков в горные выработки ориентирована на использование аналитических расчетов.

1.1. Для применения гидродинамических методов необходима схематизация реальных гидрогеологических условий. Расчетная гидродинамическая схема должна отражать гидрогеологическое строение подрабатываемой толщи с выделением в ней относительных водоупоров и водоносных пластов, охарактеризованных фильтрационными параметрами, а также затопленных выработок и поверхностных водных объектов.

1.2. Расчетные гидродинамические схемы подразделяют на типовые и сложные. Анализ типовых расчетных схем возможен с использованием аналитических решений, позволяющих определять расходы или уровни подземных потоков в зависимости от условий на их границах и фильтрационных параметров породных массивов.

Признакам типовых расчетных схем отвечают, в частности, схемы формирования водопритоков в выработанное пространство одиночного выемочного столба за счет дренажа фильтрационно-однородных напорных водоносных пластов.

1.3. Сложные гидродинамические схемы отличаются от типовых фильтрационной неоднородностью дренируемых водоносных пластов, изменчивостью во времени условий на их границах, взаимосвязью дренируемых пластов, напорно-безнапорным режимом фильтрации, изменением во времени конфигурации области фильтрации. Признакам сложных схем отвечают, например, условия формирования водопритоков во взаимодействующие горные выработки, пройденные разновременно на различных участках шахтного поля, в разных пластах. Для анализа подобных сложных расчетных схем целесообразно применение численного моделирования процессов фильтрации.

2. Гидрогеологическая схематизация при обосновании типовой схемы для расчета водопритоков в выработанное пространство шахт имеет определенные особенности.

2.1. Основной областью дренажа подработанной толщи является очистная горная выработка в совокупности с зоной водопроводящих трещин, образованных над выработанным пространством (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Схема формирования водопритоков в выработанное пространство:

1 - угольный пласт; 2 - выработанное пространство; 3 - водопроводящие трещины;

4 - относительные водоупоры; 5 - водоносные слои песчаников; 6 - боковые границы зоны водопроводящих трещин; 7 - верхняя граница зоны водопроводящих трещин; 8 - аллювиальные отложения (водный объект)

 

Водопроводящими следует считать трещины, которые пересекают относительные водоупоры и активно связывают подработанные водоносные пласты с выработанным пространством. В пределах зоны водопроводящих трещин подработанный массив характеризуется практически полной осушенностью.

При схематизации за верхнюю границу зоны водопроводящих трещин принимают плоскость, параллельную напластованию и расположенную над выработанным пространством на расстоянии, равном высоте распространения водопроводящих трещин.

Высота зоны водопроводящих трещин зависит от мощности вынимаемого пласта, литологического состава и структуры подрабатываемой толщи, физико-механических свойств слагающих ее горных пород. Высоту зоны определяют специальными методами в конкретных условиях, а при отсутствии фактических данных принимают равной безопасной глубине разработки угольного пласта под водным объектом (разд. 6).

Боковые границы зоны водопроводящих трещин при схематизации определяют положением плоскостей, проведенных под углами разрывов через границы выработанного пространства в плане (см. рис. 1).

На боковых и верхней границах зоны водопроводящих трещин граничные условия соответствуют стабильным гидростатическим напорам.

Под напором Н в каждой точке водонасыщенного массива понимается величина, определяемая зависимостью H = p/g + z (м), где p - гидростатическое давление в рассматриваемой точке; g - объемный вес воды; z - превышение точки над горизонтальной плоскостью сравнения напоров с условной высотной отметкой z₀ = 0.

Гидростатическое давление определяется весом столба воды над расчетной точкой до пьезометрического уровня (уровня подземных вод).

Для рассматриваемых условий горизонтальную плоскость сравнения напоров целесообразно проводить по минимальной отметке горных выработок (см. рис. 1).

На внешних границах зоны водопроводящих трещин гидростатическое давление равно атмосферному (p = 0), поэтому величины напоров в различных точках этого контура дренажа отвечают превышению точек над плоскостью сравнения напоров (H_i = z_i).

2.2. Водопритоки в выработанное пространство могут формироваться за счет следующих составляющих:

- притоков из водоносных пластов, пересекаемых водопроводящими трещинами;

- притоков из водных объектов, расположенных над верхней границей зоны водопроводящих трещин;

- инфильтрации атмосферных осадков по площади горных работ.

Общий водоприток в выработанное пространство определяется суммой этих составляющих (с учетом конкретных условий). При этом целесообразно раздельное определение элементов общего водопритока, что позволяет оценить дифференцировано ущерб поверхностному и подземному стоку и обосновать при необходимости соответствующие природоохранные мероприятия.

3. Прогноз водопритоков из водоносных пластов, пересекаемых водопроводящими трещинами, выполняют по аналитическим зависимостям на основе гидрогеологической схематизации.

3.1. Водоносные пласты следует рассматривать изолированными друг от друга. При выделении водоносных пластов в подрабатываемом массиве возможно объединение групп слоев, разделенных водоупорами малой мощности.

Каждый выделенный водоносный пласт должен быть охарактеризован фильтрационными параметрами: проводимостью (T, м²/сут), коэффициентом пьезопроводности (а, м²/сут).

Проводимость пласта T = km, где k - коэффициент фильтрации пласта (м/сут), m - мощность пласта (м). Проводимость пласта, представленного несколькими водоносными слоями, равна сумме проводимостей этих слоев. Коэффициент пьезопроводности пласта a = T/µ, где T - проводимость пласта, µ - его водоотдача (для напорных пластов µ - упругая водоотдача пласта).

3.2. Притоки из каждого дренируемого пласта оценивают раздельно с учетом условий на его границах.

Границами дренажа каждого из водоносных пластов следует считать линии их пересечения с боковыми границами зоны водопроводящих трещин. Граничные условия на контурах дренажа отвечают стабильным напорам, равным превышению подошвы водоносного пласта по контуру дренажа над условной плоскостью сравнения напоров (H_i = z_i).

3.3. На начальных этапах развития очистных работ водопритоки в выработанное пространство первоочередного выемочного столба из каждого дренируемого пласта можно определить по зависимости:

,                                                      (1)

где T_i, a_i - проводимость (м²/сут) и коэффициент пьезопроводности (м²/сут) дренируемого пласта номер i;

H₀; ;  - напоры (м) пласта номер i соответственно в естественных условиях и на контурах дренажа - над вентиляционным и над конвейерным штреками (см. рис.1);

D - длина лавы (м);

v - средняя скорость движения забоя лавы (м/сут);

z - отход забоя лавы от разрезной печи на момент первой посадки основной кровли (м);

t - расчетный период времени (сутки), продолжительность которого определяется от момента первой посадки основной кровли.

Если заранее не известен отход забоя лавы от разрезной печи, при котором происходит первая посадка основной кровли, то этот расчетный параметр можно принять равным высоте зоны водопроводящих трещин или безопасной глубине горных работ под водными объектами.

При расчете водопритоков по зависимости (1) рекомендуется рассмотреть несколько периодов, начиная с t = 1 сут до t₀ , соответствующего началу влияния на водоприток внешних границ дренируемого пласта.

Внешними границами водоносных пластов следует считать либо их выходы под водоемами, водотоками, водообильными отложениями, либо их выклинивания или пересечения с тектоническими нарушениями.

Влияние внешних границ пласта на водопритоки проявляется начиная с момента времени:

,                                                              (2)

где L_i – расстояние по пласту номер i от контура дренажа до внешней границы (м);

a_i – коэффициент пьезопроводности пласта.

При пологом залегании пластов можно оценить водопритоки из каждого дренируемого пласта в выработанное пространство нескольких близко расположенных выемочных столбов с учетом скорости увеличения площади очистных горных работ.

Несколько очистных горных выработок, вскрывающих определенный угольный пласт, можно представить в виде обобщенной круговой выработки при выполнении условия: b/r_o < 0,2, где b – максимальное расстояние между соседними выработками, r_o – радиус обобщенной выработки.

Водоприток в выработанное пространство из дренируемого пласта номер i на расчетный момент времени t можно оценить по зависимости:

,                                                      (3)

где H_0,I и H_ср,I – напоры (м) в естественных условиях и средние на контуре дренажа пласта номер i (контур дренажа соответствует положению круговой границы обобщенной горной выработки с площадью F_t);

t – расчетный период времени, отсчитываемый от момента первой посадки основной кровли первоочередной очистной выработки (сут).

Формула (3) справедлива при выполнении условия (2).

3.4. При наличии на внешней границе дренируемого пласта водного объекта водопритоки в выработанное пространство за счет этого пласта на момент времени t > t_0,I можно определять расчетом по предварительно построенным одной или нескольким лентам тока. Ленты тока отстраивают от контура дренажа пласта в направлении к контуру питания, которым является участок выхода пласта под водоем, водоток, водообильные отложения. Каждая лента тока должна быть ограничена линиями тока, которые проводят ортогонально к контурам питания и дренажа, зафиксированным на расчетное положение горной выработки (рис. 2).

Расчет водопритока в выработанное пространство по любой ленте тока выполняют по зависимости:

,                                                          (4)

где T_i – проводимость пласта номер i (м²/сут);

H_1,n и H_2,n – напоры на контурах обеспеченного питания и дренажа пласта номер i в пределах ленты тока номер n (м);

l_n и b_n – длина ленты номер n по средней линии и средняя ширина ленты (м).

 

 

Рис. 2. Схема к расчету водопритоков в выработанное пространство:

1 – контур горной выработки на расчетный момент; 2 – границы распространения аллювиальных отложений; 3 – русло реки; 4 – выход водоносных пластов под покровные отложения; 5 – линии тока

 

Водоприток в выработанное пространство за счет пласта номер i определяют суммированием водопритоков по всем расчетным лентам тока.

В частном случае, если граница питания дренируемого пласта представлена прямолинейным контуром относительно большой протяженности (длина его в два-три раза превосходит максимальный размер горной выработки), то водоприток в выработанное пространство за счет этого пласта можно оценить на момент t > t_0,i по формуле:

,                                                        (5)

где H_п,i и H_д,i - средняя величина напоров на контурах питания и дренажа пласта номер i (м);

L_i - расстояние по пласту от контура дренажа до контура питания (м);

F_p - площадь горной выработки на расчетный момент времени t > t_0,i (м²).

3.5. Если все внешние границы дренируемого пласта представлены его выходами под слабопроницаемые отложения или пересечениями со слабопроницаемыми тектоническими нарушениями, то расчет водопритоков за счет этого пласта при t > t_0,i в общем случае может быть выполнен с привлечением численного моделирования фильтрационных процессов.

Ориентировочные оценки водопритоков из пластов, все внешние границы которых представлены непроницаемыми контурами, могут быть выполнены по формулам (1) и (2).

Однако при таких оценках необходимо учитывать, что минимальная величина водопритоков из дренируемых пластов может быть обеспечена за счет инфильтрации атмосферных осадков по площади развития пласта или по части этой площади.

Если водоносный пласт, пересекаемый водопроводящими трещинами, является ближайшим к земной поверхности и внешние границы этого пласта представлены непроницаемыми контурами, то минимальная величина водопритока в выработанное пространство из этого пласта может быть определена по формуле:

Q_min = w₀(F_п – F_р),                                                                      (6)

где w₀ - интенсивность инфильтрации атмосферных осадков за пределами площади очистных горных работ (м/сут);

F_п - площадь развития дренируемого пласта (м²);

F_р - площадь очистных горных работ на расчетный момент времени (м²).

В качестве расчетной интенсивности инфильтрационного питания дренируемого пласта w₀ следует принимать ее среднегодовую величину.

Если дренируемый пласт лишь на части площади его развития является ближайшим к земной поверхности, а на другой части этот пласт перекрыт вышележащим пластом (см. рис. 1), то минимальная величина водопритока в выработанное пространство определяется по формуле:

Q_min = w₀F_w,                                                                         (7)

где F_w - часть площади развития дренируемого пласта, не перекрытая вышележащим водоносным пластом, по которой возможна инфильтрация атмосферных осадков интенсивностью w₀.

3.6. Если внешние границы дренируемого пласта лишь частично являются непроницаемыми контурами, а на других участках эти границы представлены контурами питания (водными объектами), то минимальная величина водопритока в выработанное пространство из такого пласта определяется суммированием водопритоков, формирующихся за счет водных объектов и оцениваемых по формулам (4) и (5), с водопритоками, формирующимися за счет инфильтрации атмосферных осадков по площади развития дренируемого пласта или части этой площади, которые оцениваются соответственно по формулам (6) или (7).

4. При анализе условий ведения очистных работ на безопасной глубине непосредственно под водными объектами целесообразно оценить величину водопритока в выработанное пространство из этого объекта. Такая возможность появляется при определении высоты зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством и коэффициентов фильтрации вкрест напластования пачки слабопроницаемых пород, отделяющей водный объект от этой зоны.

4.1. Водопритоки из подработанного водного объекта (водоема, водотока, водообильного горизонта) определяются по формуле:

,                                                         (8)

где H_в - напор на нижнем контуре водного объекта (м);

H_z - средний напор (м), соответствующий превышению верхней границы зоны водопроводящих трещин над условной плоскостью сравнения напоров;

F₀ - площадь водного объекта в пределах плановых границ зоны водопроводящих трещин (м²);

k₀ – коэффициент фильтрации в вертикальном направлении пачки слабопроницаемых пород между водным объектом и верхней границей зоны водопроводящих трещин (м/сут);

m₀ – мощность пачки слабопроницаемых пород по вертикали (м).

4.2. Если над верхней границей зоны водопроводящих трещин залегает водоносный пласт, то водопритоки в выработанное пространство могут формироваться за счет дренажа этого пласта. Величина водопритока зависит от заранее неизвестного напора дренируемого пласта в пределах площади его подработки, который зависит от условий на внешних границах пласта и характеристик подстилающей этот пласт пачки слабопроницаемых пород. Если внешняя граница дренируемого пласта частично представлена прямолинейным контуром питания, то величина сниженного напора Н_р пласта по подработанной площади может быть определена по зависимости:

,                                                     (9)

где T – проводимость (м²/сут) водоносного пласта, из которого возможно перетекание в выработанное пространство;

L – расстояние (м) от прямолинейного контура обеспеченного питания пласта до контура дренажа (контура горных работ);

F_р – площадь очистных горных работ (м²);

k₀, m₀ – коэффициент фильтрации (м/сут) и мощность (м) пачки слабопроницаемых пород между водоносным пластом и верхней границей зоны водопроводящих трещин;

H₀ – напор в пласте в естественных условиях (м).

Водоприток в выработанное пространство из подработанного водоносного пласта определяется по формуле:

.                                                         (10)

Если величина напора Н_р, рассчитанная по формуле (9), окажется меньше превышения подошвы водоносного пласта по площади подработки над условной плоскостью сравнения напоров (z_р), то расчет водопритока в выработанное пространство следует выполнять по формуле (5), в которой нужно принять H_д,i = z_р.

5. Водопритоки в выработанное пространство могут формироваться за счет интенсивной инфильтрации атмосферных осадков непосредственно по подработанной площади.

Величину водопритока можно оценить по формуле:

Q_w = w_вF_р,                                                                   (11)

где w_в - интенсивность инфильтрации атмосферных осадков (м/сут) по площади очистных горных работ.

В качестве расчетной интенсивности инфильтрации следует принимать ее среднегодовую величину.

6. Если в пределах подработанной площади шахтного поля имеется локальный водный объект или ряд таких объектов (например, затопленные мульды сдвижения), то водоприток в выработанное пространство, формирующийся по подработанной площади, может быть определен либо суммированием его составляющих, рассчитанных параллельно по формулам (8) и (11), либо по формуле (11), в которой расчетная интенсивность инфильтрации должна учитывать комплексно просачивание атмосферных осадков и потери из водных объектов.

7. При отсутствии информации о некоторых гидрогеологических параметрах и характеристиках для ориентировочных оценок водопритоков в выработанное пространство можно воспользоваться следующими рекомендациями.

7.1. Расчетную величину коэффициента пьезопроводности водоносных пластов a можно определить по зависимости:

,                                                             (12)

где k - коэффициент фильтрации пласта (м/сут);

µ* - упругая водоотдача пород;

µ - упругая водоотдача пласта (µ = µ*m).

Величина упругой водоотдачи пород может быть принята для угленосных толщ в пределах 10^-3 ... 10^-4 1/м. Максимальная величина упругой водоотдачи характерна для пород преимущественно глинистого состава.

7.2. Коэффициенты фильтрации вкрест напластования угленосных отложений над верхней границей зоны водопроводящих трещин могут быть приняты равными 10^-3 м/сут.

7.3. Среднегодовая интенсивность инфильтрации атмосферных осадков по площади очистных горных работ в может составлять величину (1...5)×10^-3 м/сут.

7.4. Среднегодовая интенсивность инфильтрации атмосферных осадков за пределами площади очистных горных работ в районах с умеренным климатом составляет величину w₀ = A (0,7...1,0)×10^-6 м/сут, где A - годовая норма осадков (мм/год).

7.5. Расчетные гидродинамические схемы, фильтрационные параметры водоносных пластов и относительных водоупоров, а также характеристики питания подземных вод могут быть определены по результатам наблюдений за водопритоками в горные выработки и напорами дренируемых пластов с учетом деформаций горных массивов.

 

Приложение 5

 

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕР ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ

 

5.1. Методика определения ущерба и затрат при подработке гражданских зданий

 

Исходными данными для расчетов являются:

- расчетный показатель деформаций по направлению длинной и короткой оси здания Dl;

- допустимый показатель деформаций [Dl_д];

- предельный показатель деформаций [Dl_п];

- размеры здания в плане l (длина или ширина);

- число этажей a;

- восстановительная стоимость здания в ценах на момент подработки В, р. (определяется по данным инвентаризационных бюро);

- начальный износ здания к моменту подработки И_н, % (определяется по данным инвентаризационных бюро);

- нормативный срок службы здания [t], лет (определяется по данным инвентаризационных бюро; для зданий II класса капитальности [t] = 100 лет;

- начальный срок службы здания t_н, лет (от года постройки до года подработки; определяется по данным инвентаризационных бюро);

- процентная ставка на капитал w (%), в соответствии со сложившейся в стране конъюнктурой.

Подработка приводит к повреждению конструкций и снижению потребительской стоимости здания (ущерб). После окончания подработки проводится послеосадочный ремонт, который в зависимости от качества может быть косметическим или обеспечивает восстановление сплошности несущих конструкций методом инъецирования растворов в трещины. Послеосадочный ремонт устраняет только часть повреждений; часть износа конструкций после подработки имеет невосполнимый характер и приводит к сокращению срока службы здания.

С целью снижения вредного влияния подработки и повышения способности здания переносить подработку осуществляют конструктивные и горные меры защиты. Горные меры защиты снижают деформации земной поверхности, что отражается в принятой величине исходного расчетного показателя деформаций Dl. Конструктивные меры защиты повышают предельные и допустимые показатели деформаций

[Dl_д]_мз = [Dl_д] k_тэk_об;                                                          (1)

[Dl_п]_мз = [Dl_п] k_тэk_об;                                                         (2)

где k_тэ - коэффициент технической эффективности конкретной конструктивной меры защиты;

k_об - коэффициент объема применения конкретной конструктивной меры защиты.

Конструктивные меры защиты снижают ущерб, наносимый зданию, в меньшей степени сокращают срок его службы, требуют меньшего объема послеосадочного ремонта, но являются достаточно затратными и сложными.

Варьируя качеством послеосадочного ремонта, т.е. величиной остаточного срока службы здания и уровнем эксплуатационных расходов, применяя горные или альтернативные конструктивные меры защиты в условиях складывающейся экономической ситуации (w), возможно выбрать наиболее приемлемый вариант.

Затраты горного предприятия (З) складываются из ущерба, нанесенного зданию подработкой, стоимости послеосадочного ремонта и стоимости мер защиты. Затраты в стоимостной форме носят разновременный характер и в настоящей методике приведены к единому моменту - началу подработки, t_н.

З = (У₁ + У₂ + У₃ + С_р + С_мз) (р.),                                                 (3)

где У₁ - ущерб от преждевременного вывода здания из эксплуатации в связи с невосполнимыми потерями части потребительской стоимости (необратимый износ И здания от подработки, реализуемый через остаточный срок службы t₀ и состоящий из остаточной стоимости здания и стоимости равнозначного здания в условиях недополученной прибыли от момента сноса до нормативного срока службы);

У₂ - ущерб, связанный с временным прекращением эксплуатации здания или его части от влияния подработки или с необходимостью проведения ремонтных или усиливающих работ;

У₃ - дополнительные ежегодные эксплуатационные расходы по зданию (в связи с необратимым характером повреждений) на оставшийся срок службы t₀;

C_р - стоимость послеосадочного ремонта, определяется для здания без мер защиты по формулам (12) и (13), а для здания с конструктивными мерами защиты по формуле:

(%),                                                              (4)

где С_мз - стоимость мер защиты, определяется по табл. 1.

Ущерб от преждевременного вывода здания из эксплуатации

(%),                                                (5)

где И - необратимый износ здания (%), И > 0, определяется по формуле:

 (%).                                                                 (6)

В формуле (6) Dl и l берутся в миллиметрах, 50 < Dl < 250.

 

Таблица 1

 

Коэффициенты эффективности, объема и стоимости некоторых мер защиты

 

 

Примечания:

a - количество этажей в здании;

b - количество поставленных поэтажных поясов (тяжей);

* - коэффициент соответствует b = a + 1;

** - коэффициент соответствует b = 2.

Значения коэффициентов в таблице приближенные, приведены для качественной оценки методики.

 

В случае проведения высококачественного послеосадочного ремонта с восстановлением сплошности несущих каменных стен методом инъекции растворов в трещины У₁ = 0, для зданий, подрабатываемых без мер защиты, k_тэk_об = 1; t₀ - остаточный срок службы здания (лет), определяется по эмпирической формуле:

t₀ = [t] - 4И – И_н (лет).                                                             (7)

В формуле (7) [t] - в годах, И и И_н - в процентах. Если t₀ < 0, подработка вызывает необходимость сноса здания или применения мер защиты.

Ущерб, связанный с временным прекращением эксплуатации здания или его части от подработки

У₂ = 100 (1- И_н/100) (1 + 0,01w)t_н[1 - P(б)]%,                                         (8)

где t_н - срок в годах, на который прекращается эксплуатация;

[1-P(б)] - вероятность отказов эксплуатации помещения (квартир) в здании;

[1-P(б)] = .                                                                    (9)

В формуле (9) Dl и l - в миллиметрах, 50 < Dl < 250.

Для зданий, подрабатываемых без мер защиты, k_тэk_об = 1.

В случае временного прекращения эксплуатации здания или его части в связи с ремонтом или работами по усилению конструкций величина [1-P(б)] назначается равной числу выбывших из эксплуатации помещений к их общему количеству в здании.

Дополнительные ежегодные эксплуатационные расходы на оставшийся срок службы

(%),                                                    (10)

где w - в процентах,

m - эксплуатационные расходы (%) принимаются:

- в случае обычного послеосадочного ремонта m = 0,6;

- в случае высококачественного послеосадочного ремонта с инъекцией растворов в трещины m = 0,2; в этом случае

t₀ = [t] – t_н;                                                                     (11)

- в случае применения мер защиты m = 0,2.

Стоимость послеосадочного ремонта обычного качества определяется по формуле:

(%),                                                                 (12)

Стоимость послеосадочного высококачественного ремонта, восстанавливающего сплошность несущих и ограждающих каменных стен методом инъекции растворов в трещины, определяется по формуле:

 (%).                                                                (13)

В формулах (12) и (13) 60 < Dl < 250.

 

Пример. Требуется оценить ущерб и расходы по подработке жилого двухэтажного здания, построенного по типовому проекту серии 228-4 при вариантах:

- подработка без конструктивных мер защиты с проведением послеосадочного ремонта обычного качества;

- то же, с высококачественным послеосадочным ремонтом, восстанавливающим сплошность несущих каменных стен методом инъекции растворов в трещины;

- подработка с конструктивными мероприятиями (устройство поэтажных железобетонных поясов в трех уровнях в штрабах стен).

Исходные данные.

Расчетные деформации земной поверхности (расчетные показатели деформаций) Dl = 50; 100; 150; 200 мм.

Допустимый показатель деформаций [Dl] = 100 мм.

Предельный показатель деформаций [Dl_п] = 160 мм.

Длина здания l = 33600 мм.

Этажность a = 2.

Восстановительная стоимость здания (условная) B = 100 (денежных единиц).

Износ здания на начало подработки (начальный износ) И_н = 30%.

Нормативный срок службы здания [t] = 100 лет.

Подработка происходит на 37-м году существования здания. Начальный срок службы t_н = 37 лет.

Расчеты проводятся для процентной ставки на капитал 5, 10, 15 (сложных процентов).

 

Ущерб и затраты по варианту

 

Dl, мм	w, %	У1, % B	У2, % B	У3, % B	Cр, % B	З, % B
50	15 10 15	4,50 0,65 0,08	0,31 0,62 0,94	10,95 15,95 3,99	1,0 1,0 1,0	16,76 8,22 16,01
100	15 10 15	9,17 1,71 0,29	0,63 1,25 1,88	10,45 15,89 3,99	2,0 2,0 2,0	22,25 10,85 8,16
150	15 10 15	14,14 3,27 0,69	0,94 1,88 2,81	9,93 5,80 3,98	3,0 3,0 3,0	28,01 13,95 10,48
200	15 10 15	20,83 16,06 1,65	1,25 2,51 3,76	9,20 5,60 3,90	4,0 4,0 4,0	35,28 18,17 13,31

 

Подработка без конструктивных мер защиты с послеосадочным ремонтом обычного качества

Необратимый износ конструкций и остаточный срок службы здания на трех уровнях исходных Dl составляет:

Dl = 50 мм; И = 5,00%; t₀ = 50 лет;

Dl = 100 мм; И = 7,07%; t₀ = 42 года;

Dl = 150 мм; И = 8,66%; t₀ = 36 лет;

Dl = 200 мм; И = 10,00%; t₀ = 30 лет.

При подсчете принято, что временное прекращение эксплуатации части помещений соответствует времени подработки (1 год); при этом затраты на переезд (переселение) людей не учитывались.

 

Подработка без конструктивных мер защиты с высококачественным послеосадочным ремонтом стен методом инъекции растворов в трещины

Ущерб от преждевременного вывода здания из эксплуатации отсутствует (послеосадочный ремонт высокого качества).

Ущерб от временного прекращения эксплуатации части помещений соответствует предыдущему варианту.

Дополнительные ежегодные эксплуатационные расходы подсчитаны на оставшийся срок службы t₀ = [t] – t_н = 63-й год.

 

Ущерб и затраты по варианту

 

Dl, мм	w, %	У1, % B	У2, % B	У3, % B	Cр, % B	З, % B
50	15 10 15	0	0,31 0,62 0,94	3,82 3,99 4,00	8,0 8,0 8,0	12,13 12,61 12,94
100	15 10 15	0	0,63 1,25 1,88	3,82 3,99 4,00	10,0 10,0 10,0	14,45 15,24 15,88
150	15 10 15	0	0,94 1,88 2,81	3,82 3,99 4,00	11,0 11,0 11,0	15,76 16,87 17,81
200	15 10 15	0	1,25 2,51 3,76	3,82 3,99 4,00	12,0 12,0 12,0	17,07 18,50 19,76

 

Подработка здания с конструктивными мерами защиты (стены усилены в трех уровнях железобетонными поэтажными поясами в штрабах)

k_эф = 2; k_об = .

Необратимый износ и остаточный срок службы

Dl = 50; И = 3,54%; t₀ = 56 лет;

Dl = 100; И = 5,00%; t₀ = 50 года;

Dl = 150; И = 6,12%; t₀ = 46 лет;

Dl = 200; И = 7,07%; t₀ = 42 года.

 

Ущерб и затраты по варианту

 

Dl, мм	w, %	У1,% B	У2, % B	У3, % B	Cр, %B	Смз, % B	З, % B
50	15 10 15	2,11 0,25 0,03	0,15 0,30 0,45	3,74 1,98 1,33	0,05 0,05 0,05	12 12 12	18,05 14,58 3,85
100	15 10 15	4,53 0,65 0,08	0,31 0,62 0,93	3,65 1,98 1,33	1,00 1,00 1,00	12 12 12	21,49 16,25 15,34
150	15 10 15	6,62 1,08 0,16	0,47 0,94 1,11	3,58 1,97 1,33	1,50 1,50 1,50	12 12 12	24,17 17,49 16,30
200	15 10 15	9,17 1,71 0,29	0,63 1,26 1,89	3,48 1,96 1,33	2,00 2,00 2,00	12 12 12	27,28 18,93 17,51

 

Результаты расчетов приведены на графике рис. 1. Из этого графика и таблиц можно сделать выводы о рациональных границах вариантов при сложившейся в стране экономической ситуации (процентной ставки на капитал).

 

 

Рис. 1. Затраты и ущерб при подработке здания:

1 - без мер защиты с послеосадочным ремонтом обычного качества, w = 5%; 1.1 - то же, w = 10%; 1.2 - то же, w = 15%; 2 - без мер защиты с высококачественным ремонтом, w = 5%; 3 - затраты и ущерб по варианту при подработке здания с мерами защиты (железо-бетонные поэтажные пояса в трех уровнях), w = 5%

 

5.2. Экономическая оценка горных мер защиты объектов

 

Основным показателем эффективности горных мер защиты объектов k_э является разность себестоимости добычи угля при применении горных мер защиты С_мз и при добыче угля по базовому варианту C_б.

k_э = С_мз – C_б.                                                                 (14)

Общая эффективность добычи угля достигается, если разность между себестоимостью C и свободной ценой реализации продукции Ц обеспечивает не только покрытие производства, но и позволяет развивать производство и решать социальные вопросы.

При оценке себестоимости добычи в условиях применения горных мер защиты объектов необходимо учитывать следующие факторы и показатели: изменение объема добычи вследствие ограничения скорости проходки выработок и изменения их параметров, изменение объема проходки вскрывающих и подготовительных выработок и их поддержания, строительство закладочного комплекса (при необходимости), изготовление и доставка закладки в выработанное пространство, затраты на рекультивацию поверхности, расходы на ремонт и восстановление подрабатываемых объектов.

При оценке себестоимости добычи по базовому варианту необходимо учитывать следующие факторы и показатели: изменение объема добычи вследствие необходимости перехода горных работ на другие участки или оставления предохранительных целиков, изменение объема проходки и поддержания вскрывающих и подготовительных выработок, перемонтажа оборудования, необходимость более раннего введения в строй новых участков (горизонтов), уменьшение сроков эксплуатации действующих участков (горизонтов), рекультивацию поверхности, расходы на ремонт и восстановление подрабатываемых объектов, расходы, связанные с рекультивацией или закрытием шахты.

 

Приложение 6

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗНОСА КАМЕННЫХ СТЕН ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ
С ТРЕЩИНАМИ ПРИ НАТУРНОМ ОБСЛЕДОВАНИИ

 

Определение износа проводится на основании визуально-инструментального обследования наружных стен здания.

Визуально-инструментальное обследование стен заключается в измерении всех трещин по двум-четырем горизонтальным сечениям (обрез цоколя, карниз, промежуточные междуэтажные пояса). Фиксируются все трещины, пересекающие выбранные горизонтальные сечения. Раскрытие трещин по обрезу цоколя измеряется стальной линейкой и микроскопом отсчетного типа, прозрачным трафаретом, измерительным клином (мм) с точностью до 0,5 мм. Трещины, находящиеся в местах, недоступных для непосредственного измерения (карниз, междуэтажные пояса), оцениваются визуально (с помощью бинокля) из сравнения с измеренными непосредственно.

Результаты замеров оформляются в виде суммы k цепочек размеров (раскрытия) трещин (мм) по выбранным сечениям:

 (мм);                                                             (1)

 (мм);                                                             (2)

 (мм),                                                            (3)

где m₁, m₂, ..., m_k - количество трещин, пересекающих выбранное сечение.

Определяется удельная ширина трещин по зданию:

 (мм/м),                                                (4)

где L - периметр стен здания по внешней грани, м;

k - количество выбранных горизонтальных сечений.

Износ здания (в процентах) определяется по формуле:

И_ст = 12(d_уд×10)^1/2 (%).                                                                 (5)

 

Пример. Требуется определить износ стен кирпичного здания, трещины в которых показаны на рисунке.

Для измерения выбраны три горизонтальных сечения цоколь, карниз и уровень перекрытия над первым этажом (соответствует низу балконных дверей).

В результате измерений и оценки ширины трещин получены цепочки размеров по трем выбранным сечениям.

Цоколь

Sd_ц = 0,5 + 0,5 + 1 + 1 + 0,5 + 0,5 + 0,5 + 1 + 1 + 1 + 1 + 0,5 + 0,5 + 1 = 10,5 (мм).

Перекрытие

Sd_n =0,5 + 0,5 + 0,5 + 1 + 2 + 0,5 + 1 + 1 + 1 + 2 + 0,5 + 0,5 + 3 + 2 + 3 + 0,5 + 0,5 + 1 = 21 (мм).

Карниз

Sd_k = 4 + 2 + 2 + 2 + 0,5 + 3 + 1 + 1 + 1 + 0,5 + 5 + 1 + 4 + 1 + 2 + 1 + 1 + 1 = 33 (мм).

(мм/м),

И_ст = 12 =  = 20,8%.

 

 

Трещины в наружных стенах здания

 

Приложение 7

 

ОЖИДАЕМЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ
ПРИ ПОДРАБОТКЕ

 

Расчетный показатель деформаций Dl при этажности зданий и износе стен, %				Максимальное раскрытие трещины dmax, мм	Повреждения
1-3-й этажи		4-5-й этажи			стен	перегородок	перекрытий (потолков и несущих конструкций)	полов	окон и дверей
До 25	Более 25	До 25	Более 25
0-30	0-10	0-60	0-20	0-3	Трещины вертикальные и косые в междуэтажных поясах и частично в простенках. Большинство (70%) всех трещин - раскрытием до 1,5 мм	Небольшие (до 3 мм) трещины в местах примыкания к капитальным стенам. Небольшое (до 10% общей площади всех перегородок) появление диагональных трещин шириной до 3 мм	Трещины шириной до 2 мм по контуру потолков в месте их примыкания к стенам и перегородкам с шелушением и осыпанием побелки (в 20% общего количества помещений в здании)		Небольшие перекосы окон и дверей (15% от общего количества)
30-60	10-20	60-90	20-70	3-6	Трещины вертикальные и косые в междуэтажных поясах и частично в простенках. Большинство (70%) всех трещин раскрытием до 2 мм. Отход капитальных стен от перегородок с образованием щелей до 8-10 мм	Характер трещин сохраняется (см. предыдущую стадию). Трещины до 3-4 мм.	Кроме трещин по контуру потолков (до 3 мм), возникают трещины в местах стыков плит или щитов перекрытий с осыпанием побелки, а также косые волосные трещины в штукатурке (в 30% от общего количества помещений в здании). В случае большого намета и низкого качества штукатурных работ возможно, в редких случаях, отслоение штукатурки вдоль трещин		Небольшие перекосы окон и дверей (25% от общего количества)
60-120	20-80	90-150	70-110	6-12	Трещины вертикальные и косые в междуэтажных поясах и частично в простенках. 70% всех трещин раскрытием до 4 мм. Вдоль трещин возможны сколы некачественной штукатурки	Трещины в местах примыкания к капитальным стенам до 15 мм. Примерно в 20% общего количества помещений перегородки поражены косыми трещинами 3-4 мм. По трещинам наблюдаются сколы некачественной штукатурки	Трещины до 10 мм по контуру потолков и в стыках плит или щитов перекрытий с отслоением штукатурки. Косые (диагональные) трещины раскрытием 5-6 мм. В редких случаях наблюдаются отслоения штукатурки площадью до 1 м2. Поражены трещинами потолки в 80% от общего количества помещений	В местах примыкания к капитальным стенам возникают щели. Отставание плинтусов от стен	Перекос окон и дверей (35% от общего количества)
120-150	80-150	150-190	110-170	12-18	Новых трещин, по сравнению с предыдущей стадией, почти не появляется. 70% всех трещин раскрытием до 5 мм	Характер трещин не изменяется в сравнении с предыдущей стадией. Ширина трещин на примыкании к капитальным стенам может достигнуть 25 мм	В 30% от общего количества помещений может наблюдаться расстройство потолков с отслоением штукатурки. В остальных комнатах раскрытие трещин до 3 мм с шелушением побелочных слоев и редкими случаями отслоения штукатурки вдоль трещин	Может иметь место отход капитальных стен до 25 мм. В некоторых помещениях наблюдается расстройство и пучение полов	Перекосы окон и дверей (80% от общего количества)
150-170	150-170	190-220	170-220	18-24	Новых трещин почти не возникает, 70% всех трещин раскрытием до 5-6 мм. Вывалы штукатурки вдоль самых широких трещин	Характер не изменяется. Ширина трещин на примыкании к капитальным стенам 25-30 мм	В 50% от общего количества помещений сильное расстройство потолков с массовым обрушением штукатурки. В остальных помещениях трещины раскрытием до 3 мм, с шелушением побелочных слоев и редкими случаями вывалов штукатурки вдоль трещин	Расстройство и пучение полов. Отход капитальных стен до 50 мм	Сильные перекосы окон и дверей (80% от общего количества)
170-180	170-180	220-240	220-240	24-30	Характер трещин остается аналогичным предыдущей стадии. 70% всех трещин раскрытием до 6-8 мм	Характер повреждений остается прежним. Ширина трещин на примыкании к капитальным стенам достигает 50 мм	Характер повреждений потолков остается прежним. Массовые обвалы штукатурки. Возможны обрушения несущих конструкций: щитов наката, плит перекрытий	Отход плинтусов от капитальных стен до 80 мм. Сильное расстройство и пучение полов	Характер повреждений остается прежним

 

 

Приложение 8

 

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА КРЕПОСТИ ТОЛЩИ КОРЕННЫХ ПОРОД НА НЕИЗУЧЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

 

1. Для определения коэффициента крепости толщи коренных пород необходимы данные о прочности при одноосном сжатии отдельных литологических разностей, слагающих покрывающую пласты толщу.

2. Прочность пород при одноосном сжатии s_сх (МПа) определяется по результатам испытаний образцов, изготовляемых из отобранных проб пород - буровым керном из скважин, пробуренных с дневной поверхности. Отбор проб должен производиться в соответствии с ГОСТ 21153.0-75.

3. Местоположение скважин на исследуемой площадке и количество их выбираются с таким расчетом, чтобы покрывающая пласты толща на участках опробования содержала все типичные литологические разности, залегающие в пределах этой площади: мощность опробуемой толщи должна соответствовать максимальной (перспективной) глубине горных работ, но не более 500 м (считая от контакта коренных пород с наносами).

4. Изготовление и испытание образцов породы и определение предела прочности при одноосном сжатии выполняется по методикам, предусмотренным стандартами: ГОСТ 21153.2-84, ГОСТ 24941.2-86 или ГОСТ 21153.1-75 (в зависимости от технической возможности). Коэффициент крепости каждого опробованного слоя горной породы определяется по формуле:

f_л = 0,1s_сх (с округлением до целого числа).                   (1)

Если слой породы опробован в нескольких точках (например, у верхнего и нижнего контактов и в середине), вычисляется среднее значение s_сх.

5. По полученным значениям f_л для каждого слоя породы определяются средние взвешенные по мощности слоев значения коэффициентов крепости для двух групп литологических разностей:

а) песчаники совместно с известняками и другими породами, имеющими близкие к ним значения s_сх (например, крепкие конгломераты, гравелиты и др.)

;                                                                     (2)

б) алевролиты (песчаные сланцы) совместно с аргиллитами (глинистыми сланцами) и другими породами, имеющими близкие к ним значения s_сх (например, углистые сланцы, уголь и др.)

,                                                                     (3)

где  и  - мощность опробованных слоев соответственно песчаников (известняков) и алевролитов (аргиллитов).

6. Коэффициент крепости f для опробованной толщи коренных пород находится по формуле:

,                                                                (4)

где f_п и f_а - коэффициенты крепости пород групп "а" и "б" соответственно из формул (2) и (3); 30 и 70 - принятое для расчетного геологического разреза содержание пород групп "а" и "б" (%).

 

 

Приложение 9

 

НОМОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ СДВИЖЕНИЯ Β¢ И g¢