05 марта 2016г.
В процессе ведения горных разработок многие здания и сооружения попадают в зоны так называемых значительных деформаций. В связи с этим вопрос сохранности зданий и сооружений, попадающие в зону влияния горных работ на сегодняшний день имеет актуальное значение. Вовремя принятые правильные меры по охране сооружения значительно сократят расходы на поддержание сооружения и исключат возможность аварийной ситуации.
При наблюдениях за объектами, непосредственно попадающими в зону влияния техногенных процессов, использовались программные комплексы такие как Geovia Minex, Micromine, RadExPro, ITASCA FLAC 3D, а также высокоточного электронного маркшейдерско-геодезического оборудования [1].
Программа мониторинга включало следующие виды работ:
- выявление причин деформаций, повлекших за собой негативный результат, отрицательно сказывающийся на эксплуатации объектов;
- изучение расчетных данных грунтов, определение фактических величин деформирования и сравнения их с допустимыми значениями;
- изучение метода расчета и определение предельно допустимых величин деформаций, в зависимости от типа здания, сооружения, коммуникаций;
- разработка мер и рекомендаций по устранению возникших деформаций;
- анализ эффективности используемых профилактических и защитных методов;
- детальная изученность геологических структур, при необходимости, и выявление обоснованности процесса сдвижения горных пород.
Программа предусматривает проведение мониторинга как за отдельными сооружениями промплощадки шахты, так и в целом за всеми инженерными сооружениями в пределах шахтного поля. Выбор места установки точек наблюдений и конструкций марок является ответственной задачей, при решении необходимо учитывались конструктивные особенности подрабатываемых инженерных сооружения, гидрогеологические условия залегания массива горных пород и грунтов основания, факторы, влияющие на устойчивость инженерных сооружений и т.п.. Количество деформационные марок должно быть достаточным для возможности определения всех видов деформаций (прогиб, крен, осадка).
Схемы расположения деформационных и осадочных марок сооружения представлена на Рисунках 1.
На поле шахты «Шахтинская» в зону подработки горных работ попадает часть теплотрассы. Первичная подработка опор теплотрассы была в 2009 году на глубине 420м лавой 292 Д6-с.з , далее они были подработаны в 2014 году на глубине 472м лавой 293 Д6-с.з и в середине 2016 года планируется подработка в связи с введением в эксплуатацию лавы 294 Д6-с.з на глубине 530м. Так же в зону влияния горных работ лавы 293 Д6-с.з попадают, ЛЭП, здание котельной, коммуникации (В), ж/д путь.
Ожидаемые осадки земной поверхности для всех объектов,
попадающих в зону подработки лавой 293 Д6- с.з, рассчитаны в соответствии с нормативными документами и приведены в Табл.1. Расчёты выполнены с помощью программы ITASCA FLAC 3D.
Таблица 1
Ожидаемые осадки земной поверхности по лаве 293 Д6-с.з
|
№
|
Сдвижение и деформация в точках
сечений мульды, параллельных главным сечениям
|
|
Оседания, мм
|
наклоны 1х10-3
|
кривизна 1х10-3, 1/м
|
гориз. сдвижения, мм
|
гориз. деформации, 1х10-3, мм
|
|
по прост.
|
вкрест простир
|
по прост.
|
вкрест простир
|
по прост.
|
вкрест простир
|
по прост.
|
вкрес т прост ир
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
Трубопровод
|
|
1
|
2
|
0,07
|
0,03
|
0,001
|
0,000
|
6
|
2
|
0,10
|
0,02
|
|
2
|
18
|
0,37
|
0,16
|
0,006
|
0,000
|
30
|
14
|
0,49
|
0,05
|
|
3
|
25
|
0,45
|
0,28
|
0,007
|
0,001
|
37
|
22
|
0,55
|
0,14
|
|
4
|
321
|
3,34
|
1,22
|
0,017
|
-0,016
|
273
|
153
|
1,36
|
-0,6
|
|
5
|
767
|
3,34
|
-4,11
|
-0,016
|
-0,046
|
296
|
-10
|
-1,28
|
-3,35
|
|
6
|
337
|
0,49
|
-5,28
|
-0,006
|
0,047
|
36
|
-177
|
-0,5
|
1
|
|
7
|
690
|
0,3
|
-7,04
|
-0,01
|
0,003
|
18
|
-176
|
-0,86
|
-1,63
|
|
8
|
1112
|
-0,97
|
-4,31
|
-0,019
|
-0,079
|
-87
|
64
|
-1,59
|
-4,98
|
|
9
|
1150
|
-1,86
|
-0,8
|
-0,024
|
-0,096
|
-158
|
247
|
-1,94
|
-4,99
|
|
10
|
619
|
-3,84
|
2,82
|
-0,007
|
-0,027
|
-317
|
317
|
-0,5
|
-0,9
|
|
11
|
607
|
-3,41
|
3,35
|
-0,009
|
-0,022
|
-281
|
345
|
-0,64
|
-0,47
|
|
12
|
221
|
-2,01
|
2,29
|
0,005
|
0,008
|
-165
|
187
|
0,49
|
0,99
|
|
13
|
14
|
-0,23
|
0,24
|
0,003
|
0,003
|
-19
|
18
|
023
|
0,24
|
|
14
|
3
|
-0,07
|
0,07
|
0,001
|
0,001
|
-5
|
5
|
0,09
|
0,08
|
|
ЛЭП1 (опоры 28-31,
37)
|
|
28
|
0
|
0,00
|
-0,01
|
0,000
|
0,000
|
0
|
0
|
0,00
|
0,00
|
|
29
|
0
|
-0,01
|
-0,01
|
0,000
|
0,000
|
-1
|
0
|
0,02
|
0,00
|
|
30
|
7
|
-0,14
|
-0,14
|
0,002
|
0,002
|
-9
|
-7
|
0,14
|
0,1
|
|
31
|
5
|
-0,04
|
-0,00
|
0,000
|
0,003
|
-3
|
-7
|
0,00
|
0,15
|
|
37
|
0
|
0,00
|
-0,00
|
0,000
|
0,000
|
0
|
0
|
0,00
|
0,00
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласно произведенному расчету ожидаемые деформации земной поверхности рассматриваемого участка для трубопровода, ЛЭП достигают
величин, приведенных в Табл.1. Критерием допустимых условий подработки трубопровода, ЛЭП является безопасная глубина ведения горных
работ:
Нб=Кб×m=20×3,9=78м, (1)
где Кб – коэффициент безопасности (=20);
m – суммарная
мощность вынимаемого и ранее вынутых
пластов. Суммарная
мощность вынимаемых и ранее вынутых
пластов:
m= mД1+mД10+mД6=3.9м, (2)
Полученная величина
выше глубины ведения
горных работ, условие безопасной глубины разработки выдерживается.
Допустимые и предельные величины горизонтальных деформаций земной поверхности для зданий равны: Едоп.=10×10-3, Епр.=8×10-3, (3)
По приведенным расчетам условие для подрабатываемых сооружений не нарушается. При этом следует учитывать, что выемка
пласта может производиться при условии
выполнения систематического осмотра состояния подрабатываемых объектов
в течение всего периода
опасных деформаций, своевременных ремонтных работ и других мероприятий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию объектов на подрабатываемом участке. В целях обеспечения безопасной эксплуатации подрабатываемых объектов маркшейдерской службе шахты необходимо вести визуальные и инструментальные наблюдения за стоянием
подрабатываемых объектов.
Совместно с маркшейдерской службой шахты «Шахтинская» авторами была выполнена
съемка трубопровода (теплотрассы) перед вводом
в эксплуатацию лавы 293 Д6-с.з
и после окончания ведения
горных работ.
Отстроен профиль трубопровода, с нанесением ожидаемых (рассчитанных) величин осадки, а также фактически полученных.
По полученным значениям
ожидаемого и фактического оседания видно, что осадка опоры 67 ниже на 301мм, опора 68
на 334, опора 69 на 467мм. Это
объясняется тем, что при расчете
учитывались физико- механические характеристики пород, слагающие
массив в данном
участке, но не учитывались изменение в состоянии грунтов
в основании опор трубопровода.
Проведенные исследования [2] на территории промышленной площадки шахты «Шахтинская» подтвердили влияние подземных
горных разработок на устойчивость подрабатываемых зданий и сооружений, а также необходимость составления программы геомониторинга за
подрабатываемыми объектами.
Необходимо помнить, что вовремя выявленная деформация позволит исключить аварийную ситуацию.
Список литературы
1.
Хмырова Е.Н., Бесимбаева О.Г., Жунусова
Г.Е., Максимова М.В. Статья Мониторинг технического состояния уникальных сооружений в г. Астана с использованием современных геодезических приборов. Журнал известия вузов «Геодезия
и аэрофотосъемка» МИИГАИК,
Москва №3,2013,с.16-19
2. Хмырова Е.Н., Бесимбаева О.Г., Олейникова Е.А., Имранова Н.А. - Решение
горно-геометрических задач с использованием программ 3D моделирования на месторождениях Казахстана
- Международный конгресс Гео-Сибирь-2015,
г.Новосибирск, СГУГиТ сборник,
с.32-38.
