Крупнейшая бесплатная информационно-справочная система онлайн доступа к полному собранию технических нормативно-правовых актов РФ. Огромная база технических нормативов (более 150 тысяч документов) и полное собрание национальных стандартов, аутентичное официальной базе Госстандарта. GOSTRF.com - это более 1 Терабайта бесплатной технической информации для всех пользователей интернета. Все электронные копии представленных здесь документов могут распространяться без каких-либо ограничений. Поощряется распространение информации с этого сайта на любых других ресурсах. Каждый человек имеет право на неограниченный доступ к этим документам! Каждый человек имеет право на знание требований, изложенных в данных нормативно-правовых актах!

  


|| ЮРИДИЧЕСКИЕ КОНСУЛЬТАЦИИ || НОВОСТИ ДЛЯ ДЕЛОВЫХ ЛЮДЕЙ ||
Поиск документов в информационно-справочной системе:
 

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

 

1. Общие положения

2. Определение границ зон влияния подземных разработок и продолжительности процесса сдвижения

3. Условия безопасной выемки угля в зонах влияния на здания, сооружения, шахтные стволы и меры их охраны

А. Здания и сооружения

Б. Шахтные стволы

4. Расчетные, допустимые и предельные показатели деформаций земной поверхности для подрабатываемых зданий, сооружений и коммуникаций

5. Условия выемки угля под лесонасаждениями, сельскохозяйственными угодьями и породными отвалами

6. Условия выемки угля под водными объектами

7. Параметры процесса сдвижения

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

7.2. Кузнецкий бассейн

7.3. Челябинский бассейн

7.4. Кизеловский бассейн

7.5. Буланашское месторождение

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

7.7. Интинское месторождения Печорского бассейна

7.8. Месторождения Приморского края

7.9. Подмосковный бассейн

7.10. Месторождения с неизученным или с недостаточно изученным характером процесса сдвижения горных пород

8. Правила построения предохранительных целиков

9. Примеры построения предохранительных целиков и выбора мер охраны

Приложение 1 Методика расчета сдвижения и деформаций земной поверхности

Приложение 2 Горные меры охраны подрабатываемых сооружений и природных объектов

Приложение 3 Классификация конструктивных мер защиты зданий и сооружений (известные предложения)

Приложение 4 Прогноз водопритоков в шахты при ведении очистных горных работ

Приложение 5 Экономическая оценка мер защиты объектов

Приложение 6 Определение износа каменных стен гражданских зданий с трещинами при натурном обследовании

Приложение 7 Ожидаемые повреждения конструкций гражданских зданий при подработке

Приложение 8 Методика определения коэффициента крепости толщи коренных пород на неизученных месторождениях

Приложение 9 Номограмма для определения углов сдвижения β¢ и g¢*****

 

 

 

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; b; g;

в) в коренных породах, к которым относятся породы того же возраста, что и разрабатываемые угольные пласты - d0, b0, g0, b01; углами d0 и d определяются границы зоны влияния подземных разработок по простиранию пласта; углами b0; b; g0 и g - 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 aп.

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 aп 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 aп; б - по простиранию пласта; в - вкрест простирания при угле падения более aп; 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 - dм, bм, gм;

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 < Hв - у верхних границ выработок, Dh < Hн - 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 (Dhн < Hнг, 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 (Dhв < Hвг, 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.

Dlв ≤ 0,3Hв,

 (2.1)

Dlн ≤ 0,3Hн,

где Hв и Hн - 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 Нв (Нвг) и Нн (Ннг) 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 Нв (Нвг) и Нн (Ннг)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:

Dhн ≤ 0,3Hнг - у нижних границ выработок;

(2.2)

hв ≤ 0,3Hвг - 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 aI в точке пересечения отличается от угла a на 10°;

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

- по углу падения aII находят новое значение угла сдвижения bII; 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 aп; 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 < aп 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 > aп (рис. 2.4, в) граница зоны опасного влияния со стороны восстания определяется углами bI 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 bI 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 bI до пересечения с осевой поверхностью и bII до пересечения с контактом коренных пород и наносов (bI - угол, определяемый по углу падения пород на разрабатываемом, а угол bII - 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 < aп (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 bI 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¢¢ 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 aп > 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 aп > 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, Нк - глубина карьера

 

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

при углах падения пластов ar¢ (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 dII, bII, , gII.

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 Hв ≥ 20m (при m ≤ 3 м), где Hв - 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 hц, 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 hц, при оценке возможности образования провалов на земной поверхности следует обращаться в специализированные организации.

При разработке мощных пластов слоями значения hц 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 lп = h, но не менее 15 м, при повторных подработках lп = 0,1Hн + h, но не менее 15 м, где Hн - глубина нижней границы выработки, h - мощность наносов; при Hн > hц принимается Hн = hц;

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

- со стороны висячего бока - линию, проведенную на расстоянии lв = hцctga + 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 hц, 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 hц 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 kт 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 kт

 

Средняя скорость подвигания очистного забоя С, м/мес

Глубина горных работ Н, м

До 100

До 300

≥ 500

20

1,5

1,2

1,1

60

1,8

1,5

1,3

До 150

2,0

1,5

1,5

 

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 = Hсрctgd0,                                                            (2.7)

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

l2 = Hсрctgd,                                                             (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 = kтT0, 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 Hб 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, Нб рассчитывается по эффективной мощности пласта mэ, определяемой по разд. 3 Прил. 1;

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

Если для объекта установлены допустимые величины горизонтальных деформаций [Дд] = [eд] и наклонов [Дд] = [Iд] (показателей деформаций), то из рассчитанных по формуле (3.1) значений безопасной глубины принимается наибольшее Нб.

Если в качестве допустимых значений деформаций для объекта установлены допустимые уступы [hд], 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 Нб по формуле (3.1);

kд = ke - при допустимых горизонтальных деформациях (показателях деформаций) для объекта;

kд = ki - при допустимых наклонах для объекта.

Значения коэффициентов ke и ki 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) Нб 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);

 = m2h1-2 + m3h1-3 + …+ mnh1-n, где h1-2, h1-3, h1-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 Hб.

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

,                                                           (3.6)

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

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:

Нб = kбm,                                                              (3.7)

где m - вынимаемая мощность пласта;

kб - 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 [Дд] (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 kб 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 Нб, 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 = lmee1l + hy1;                                                             (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 = lme + ;                                                            (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, hyi - 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, hyi - расчетные величины горизонтальной деформации, кривизны земной поверхности и уступа от отдельной i-той выработки; n - количество выработок; Dl1, Dl2, Dln - показатели деформаций от влияния первой, второй и n-ой выработок, определяются по формулам (4.1) и (4.2);

me, mK - 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 mi = 1,5.

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

5. Для подкрановых путей мостовых кранов, имеющих длину более 60 м, следует принимать mi = 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, hy (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 =mee1;                                                                  (4.6)

;                                                               (4.7)

i = mii1;                                                                   (4.8)

б) при деформациях земной поверхности с образованием уступов

h = hy1,                                                                   (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;

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

ii - 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:

[DIд] = [DIд]нn1n2n3n4n5;                                                (4.14)

[DIп] = [DIп]нn1n2n3n4n5,                                                (4.15)

где [DIд]н и [DIп]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 [DIд]н и [DIп]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

 

Грунты

n1

С высокой несущей способностью (скальные, крупнообломочные, плотные глины)

0,9

Пески, супеси, суглинки, глины

1,0

Слабые, с низкой несущей способностью (глины пластичные, рыхлые пески)

1,2

Многолетнемерзлые

0,8

 

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 [Dlд] и [Dlп] - 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:

[eд] = [eд]нn1n6;                                                          (4.19)

[eп] = [eп]нn1n6,                                                          (4.20)

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

lц - 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);

lф - 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 [Cд], 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 lц 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 [Cп] - показатель (мм), зависящий от разряда зданий, принимаемого по табл. 4.7, и высоты колонн; определяется по табл. 4.9;

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

 

Таблица 4.9

 

Показатель [Cп], 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 [Dlп] используется величина [Dlп]н, приведенная в табл. 4.10.

 

Таблица 4.10

 

Нормативный показатель деформаций [Dlп]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);

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

Lк - пролет поперечника здания с мостовым краном, м;

hп - 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; lк - пролет крана, м; Lк - 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 kб приведены в табл. 4.17.

 

Таблица 4.17

 

Коэффициент безопасности kб 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 hm.

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 > hm + 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 hm + A > h > hm, 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 hm, 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) Гк не менее глубины водотока, водоема или напора воды над почвой водоносного горизонта и удовлетворяет следующим условиям:

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

Гк > , 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; Гк и Гп - 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 Гк > 2m1, при разработке одиночных пластов и мощности глин Гк > , 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 dII, а на разрезах вкрест простирания - углами разрывов βII и gII при отсутствии сдвижения пород лежачего бока или углами разрывов βII 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 gII, 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 > Гк > 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 (Гк/1 м) + 13×10-3,                                                (6.4)

где Гк - мощность глин (суглинков), м; при Гк > 15 м безопасная глубина определяется как при Гк = 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) Гк > 10 м, но не менее 2m безопасная глубина горных работ под водным объектом первой группы принимается

Hб = 20m.                                                             (6.5)

При вынимаемой мощности пластов m > 2 м и мощности глин (суглинков) Гк < 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) Гк < 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;

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

где Kг = Ма/М - отношение суммарной мощности залегающих под водным объектом аргиллитов, алевролитов, глинистых сланцев Ма 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 Гк < 2m и 2 м < m ≤ 4 м безопасная глубина принимается

Hб = 50m при  ≤ 0,4;

(6.8)

Hб = 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):

hд ≤ 1,4(Гк + Пк),                                                       (6.9)

где hд - 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;

Пк - 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):

hд ≤ 1,4(Гп + Пп);                                                     (6.10)

,                                                      (6.11)

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

Гп - мощность глин (суглинков) в почве;

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

gгл и gп - соответственно объемные веса глин (суглинков) и пород мощностью Пп;

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);

h1-2, h1-3, - 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

 

Бассейн, месторождение

Коэффициенты k1; k2

Ленинск-Кузнецкий и другие районы Кузбасса, кроме Прокопьевско-Киселевского

0,35

Прокопьевско-Киселевский район Кузбасса

0,45

Челябинский, Буланашское

0,35

Кизеловский, Восточный Донбасс

0,50

Воркутинский, Интинское

0,40

Месторождения Дальнего Востока

0,40

 

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 dм = 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:

dс = d ± Ddс;

βс = β ± Dβс;                                                                 (7.1)

gс = g ± Dgс,

где d, β, g - углы сдвижения, определяемые в соответствии с п. 7.1.1, величины Ddс; Dβс; Dgс 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); Hв,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 Ddс; Dβс и Dgс 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 Ddс; Dβс; Dgс (...°)

 

×

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:

dц = d ± Ddц;

βц = β ± Dβц;                                                                 (7.2)

gц = g ± Dgц,

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 Ddц; Dβц; Dgц (...°)

 

Пласт

Второй

Третий

Последующие в группе

3

5

7

 

Примечание. Знаки поправок Ddц; Dβц; Dgц 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 0,3Hср (Hср - 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 dом = 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 = d0 ± Ddс;

β = β0 ± Dβс;                                                               (7.3)

g = g0 ± Dgс,

где d0, β0, g0 - граничные углы, определяемые по рекомендациям настоящего пункта (1-3); Ddс; Dβс; Dgс - определяются из табл. 7.2.

Со знаком "+" поправки Ddс; Dβс; Dgс 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 Dр 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 Dр/H, N1 и N2 определяются интерполяцией.

 

Значения поправок определяются по формулам:

 = flвfн;  = flпfн,

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

fн - 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 Dр/Н отрицательные значения поправок DD/H следует принимать уменьшенными по абсолютной величине в два раза по сравнению с вычисленными.

 

Таблица 7.7

 

Значения коэффициентов flв; flп

 

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 fн

 

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 q0п определяются для всех районов в зависимости от угла падения пластов:

а) при a от 0 до 25°

q0п = 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;

Hср - 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° - q0п = 0,95.

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

 

Таблица 7.10

 

Коэффициент kб

 

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, aп = 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 hм и угла падения aм 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 Ddс, Dβс, Dgс - 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 Ddц; Dβц; Dgц - 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 βII, , gII и dII 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 ≥ 0,5Hг (Hг - 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 Ddс, Dβс, Dgс - 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. Hп - 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 q0п = 0,95.

 

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

 

Таблица 7.19

 

Углы q, qв, qл (...°)

 

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 kб 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 kб

 

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, aп = 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 Hв < 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 Ddс и Dβс - 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 Ddц и Dβц 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 Hв > = 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 dII, bII, gII 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 0,3Hср (Hср - 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 Ddс, Dβс - 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 (aaп) 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

 

Параметры

Первичная подработка

Повторная подработка

q0

0,85

0,90

a0

0,35

0,35

 

7.4. Кизеловский бассейн

 

7.4.1. Предельный угол падения пласта, при котором возникают опасные сдвижения пород лежачего бока, aп = 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 Hв < 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±Ddс и b±Dbс определяются по формулам (7.1), в которых углы d и b принимаются по рекомендациям п. 7.4.2, а поправки Ddс и Dbс 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 Ddц, Dbс 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 dII, bII, gII 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 Ddс; Dbс - 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 < aп) 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 qв (qл) 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, qв и qл, (...°)

 

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, qв и qл 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 kб

 

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, aп = 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 Hв < 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 Ddс и Dbс - 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 Ddц, и Dbц 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 dII, bII, gII 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 Ddс, Dbс - 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 qв и qл 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, qв и qл, (...°)

 

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, qв и qл 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 kб

 

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, aп = 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: Нв < 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 Ddц, и Dbц 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 dII, bII, gII 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 Ddс и Dbс - 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 qв и qл 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, qв и qл, (...°)

 

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, qв, qл 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 kб в формуле (3.7) разд. 3 для определения безопасной глубины подработки наклонных шахтных стволов приведены в табл. 7.47.

 

Таблица 7.47

 

Коэффициент kб

 

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 Ddс; Dbс - 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 Ddц, Dbц 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 Нв < 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 dII, bII, gII 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 Ddс и Dbс - 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 kб 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 kб

 

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, aп = 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 Ddц, Dbц и Dgц - 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 aп, при которых возникают опасные сдвижения пород лежачего бока на месторождениях с неизученным характером процесса сдвижения.

 

Таблица 7.59

 

Параметры f, d, aп

 

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 aп 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 Ke; Ki 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 dм, gм, d, g, (...°)

 

Мощность мезозойских отложений, м

dм

g

d

g

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) [eд] и [iд] 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 hц менее 50 м нижняя граница целика должна располагаться на глубине 2hц (см. разд. 2).

Под зданиями и сооружениями, расположенными в лежачем боку разрабатываемого пласта с углом падения aaп (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 hц.

 

 

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 Hм - 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;

hм - мощность мезозойских отложений по вертикали, проведенной для определения Hм.

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 bI до пересечения со слоем пород в точке II, в которой угол падения aII отличается на 10° от aI - угла падения пород в точке I. Угол bI определяется по углу падения коренных пород в точке I.

2. По углу aII определяется угол сдвижения bII и под этим углом из точки II проводится линия до пересечения со слоем пород в точке III, в которой угол падения aIII отличается на 10° от aII.

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 0,2Hос, где Hос - глубина залегания оси складки от поверхности. Если границы целика, построенного по углам сдвижения, находятся на расстоянии от оси складки меньшем, чем 0,2Hос, то за границу целика принимается точка, расположенная на расстоянии 0,2Hос 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 ac до пересечения с осевой поверхностью складки (точка А), где ac - 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 ac 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 0,2Hoc 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, ..., kn - коэффициенты влияния первого, второго, n-го пластов;

k1 = 0,9; k2 = 0,7; k3 = kn = 0,5;

m1, m2, ..., mn - вынимаемые мощности пластов, причем пласты располагаются в порядке убывания степени их влияния (см. п. 3.4);

a - средний угол падения пород;

[eд] - 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 ac (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 0,2Hoc.

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 aaп (см. разд. 2), верхняя граница целика определяется так же, как при выдержанном залегании, а нижняя граница - продолжением линии, проведенной под углом bI 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 aaп

 

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 aп, 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 aп, 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 0,2Hс, где Hс - глубина ствола с зумпфом (рис. 8.9). Если предполагается углубка ствола, то расстояние 0,2Hс 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 1,2Hс - под углами сдвижения;

- в коренных породах от глубины H1 и H2 до глубины 1,2Hс - 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 = А3Нт,                                                                    (8.7)

где A3 - коэффициент, определяемый по табл. 8.2 в зависимости от угла падения пласта;

Hт - 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 Hв < Hов, где Hов - глубина, определяемая по разд. 7, то за нижнюю границу целика в этом пласте принимается точка, расположенная на глубине Hов (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 Hтctgd0, где Hт - 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 Hтctgd, где Нт - 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 gII, 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 [Dlд] и безопасную глубину разработки Hб для свиты пластов, включающую пласты Полысаевский I и II.

Допустимый показатель деформаций определяется по формуле (4.14): [Dlд] = [Dlд]нn1n2n3n4n5.

Четырехэтажное здание школы согласно табл. 4.2 относится к зданиям второго разряда, для которых [Dlд]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:

[Dlд] =120×1,0×1,2×1,0×1,2×0,8 = 138 мм.

Для определения Hб 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;

kд = ke = 0,9 находим по табл. 5 Прил. 1;

Dh1 = 60 м - мощность междупластья.

Решая уравнение, получаем Hб = 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 [eд] = 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 Нб = 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 [eд] по формуле (4.19):

[eд] = [eд]нn1n6,

где [eд]н - нормативный показатель допустимых горизонтальных деформаций, определяемый по формуле (4.21);

[eд]н = , где [Cд] - показатель, зависящий от разряда и конструктивной схемы здания, определяем по табл. 4.8;

lц - 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);

me - коэффициент условий работы.

Здание электроподстанции, согласно табл. 4.6, относится к четвертому разряду: [Cд] = 80 мм; lц = 12 м, me = 0,8, n1 = 1, n6 = 1. Подставив приведенные значения в формулы, получим

[eд]н = ;

[eд] = 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:

[eд]н = ;

[eд] = 7,1×1,0×1,0 = 7,1×10-3.

Для осевых вентиляторов известны только предельные показатели [eп] = 7×10-3 и [iп] = 10×10-3, которые могут быть приняты за допустимые.

Допустимые показатели деформаций для каркасного здания склада оборудования с жесткой пристройкой составят:

[eд] = 5,0×10-3×1,0×1,0 = 5,0×10-3, где [eд]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 Ddц, Dgц, Dbц - 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 kд = ki = 1,0 согласно табл. 5, 6 Прил. 1; h1-2 = 86, h1-3 = 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 Нб, определенное при допустимых деформациях земной поверхности для здания [eд] = 7,1×10-3 и [eд] = 7,0×10-3; [iд] = 10×10-3 для вентиляторов, поэтому для расчета используем наименьшее допустимое значение деформаций [eд] = 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 a1,2,3(е1,2,3); в1,2,3(б1,2,3); г1,2,3(д1,2,3) 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 - [iд] = 8×10-3;

- горизонтальные деформации - [eд] = 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 ki, ke - 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: dII = d - Ddц = 77°; bII = b - Dbц = 49°; gII = g - Dgц = 77°;

- для пласта 3: dIII = dII - Ddц = 80°; bIII = bII - Dbц = 52°; gIII = gII - Dgц = 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 Hc = 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 Ddц, Dgц, и Dbц - 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 Нв = 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):

[eд] = [eд]нn1n6.

Нормативные величины показателя допустимых горизонтальных деформаций [eд]н для промышленных зданий (надшахтное здание и здание подъемной машины) определяем по формуле (4.21):

[eд]н = .

Надшахтное здание и здание подъемной машины с трехсменным производством согласно табл. 4.7 относятся ко второму разряду. По табл. 4.8 находим величины [Cд], равные соответственно 40 и 35 мм. Расстояние lц принимаем равным половине длины зданий, соответственно 10 и 14 м. В результате для надшахтного здания получим

[eд]н =  = 5,0×10-3;

для здания подъемной машины

[eд]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

[eд] = 5,0×10-3×0,9×1,0 = 4,5×10-3;

для здания подъемной машины

[eд] = 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 [iд] = 6×10-3.

Ширину бермы определяем по табл. 8.1 в зависимости от допустимых деформаций [eд]. 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): Нб = kбm. Согласно табл. 7.10 при бетонной крепи коэффициент безопасности составит kб = 200. Тогда безопасные глубины подработки ствола составят: пластом m5 - Нб = 200×0,9 = 180 м; пластом m8 - Нб = = 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

;

;

Нб = 387 м;

б) для здания подъемной машины

;

Нб = 758 м;

в) для подъемной машины

;

Нб = 417 м.

Коэффициенты ke = 1,0 и ki = 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 m8ж1з1д1е1. 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 eд = 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):

,

h1-2 = 200 м, h1-3 = 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 Hб = 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 h2а2б2в2г2;

по пласту h3а3б3в3г3.

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) Hб = :

- 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 aп = 46°. Глубина залегания пластов под центром здания Н3 = 165 м и Н1 = 200 м. Глубина залегания оси складки в точках пересечения с нижним пластом Нос = 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 [eд] = 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 Hб = ,

где kд = 0,8 - коэффициент, определяемый по табл. 5 Прил. 1,

Hб = ;

- от влияния подвижек по контактам напластований Hб = ,

где a - средний угол падения пласта под зданием a = aс = 46°,

Hб = .

Для пласта k1 проводим аналогичные вычисления:

- без учета подвижек Нб = 400 м;

- от влияния подвижек Нб = 232 м.

Принимаем максимальные значения безопасной глубины разработки:

для пласта k3Нб = 260 м, для пласта k1Нб = 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 m2h1-2; h1-2 = 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 Нб = 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 - Dbц = 33° (Dbц - 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 aс = 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 - Dgц = 77° (Dgц - 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 0,2Hос = 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 = aс = 46°;

[eд] - 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 - Ddц = 77° (Ddц = 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 Гк = 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 h1-2 = 23 м, а между первым и третьим – h1-3 = 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 Гк превышает глубину водотока и удовлетворяет следующему условию:

Гк > 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 - Ddц + 10 = 80 – 5 + 10 = 85°;

 = β - Dβц + 10 = (82 - a) – 5 + 10 = 75°;

 = g - Dgц + 10 = 80 – 5 + 10 = 85°;

- для второго пласта

 =  + Ddц = 85 + 3 = 88°;

 =  + Dβц = 75 + 3 = 78°;

 =  + Dgц  = 80 + 3 = 88°;

- для третьего пласта

 =  + Ddц = 85 + 5 = 90°;

 =  + Dβц = 75 + 5 = 80°;

 =  + Dgц  = 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 dII и gII, для чего используем формулы (8.1), (8.2) разд. 8, в которые вместо углов сдвижения подставляем углы разрывов:

ctg(βII)¢ = ;

ctg(gII)¢ = .

Далее по формулам (8.3) разд. 8 определяем длины перпендикуляров:

.

Значения величин q, ctg(dII), ctg(gII), 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