Материал: Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений

^ 2 0 0 ^

zusss//«>/>////ул -

Рис. 260.

Подвижные соединения труб, применяемые для защиты от вредного воздействия сдвижении земной поверхности:

а _муфта Шалька; б — надвижная муфта; в — муфта с шаровым шарниром; 1 — уплотнение наливкой свинцом и набивкой просмоленной паклей

не исчерпывается полностью, так как жесткий компенсатор мог бы увеличить эффективную длину передачи усилий, как если бы трубопровод был бесстыко­ вым (сварным). Необходимая компенсационная способность компенсаторов может быть определена из кривых горизонтальных сдвижений земной поверх­ ности (см. рис. 215, в). Множителем 2 учитывается то обстоятельство, что деформации каждого участка трубопровода возрастают симметрично от концов к середине. В соответствии с этим в примере, показанном на рис. 216, в допол­ нение к компенсатору, установленному у станции № 68, установлены еще два

быть снижены затраты, если располагать данными расчета ожидаемых деформа­ ций земной поверхности.

В соответствии с обычно применяемыми в настоящее время правилами, интервалы между местами установки компенсаторов должны устанавливаться в зависимости от ожидаемых деформаций земной поверхности. Если ожидае­

мые деформации растяжения (сжатия) составляют 4 (2) мм/м, то в соответствии с формулой

компенсаторы с диапазоном смещений d = ±400 мм должны устанавливаться через 100 (200) м. То обстоятельство, что деформации участка трубопровода между двумя компенсаторами возрастают симметрично от концов к середине (это учитывается множителем 2), может быть использовано с целью экономии числа компенсаторов [124]. При незначительных сдвижениях, малой ширине мульды оседания, малой величины трения между трубопроводом и постелью, а также при высоком качестве стали, из которой изготовлены трубы, можно

вообще отказаться от установки компенсаторов, как это видно из аналогичного примера сварного рельсового пути, показанного на рис. 214 (tg а = 0,3 мм/м на 100 м). В этом случае максимальные деформации не превышали предела текучести стали марки 37, равного 0,9 мм/м (запас прочности 1,87).

Для уменьшения площади трения и облегчения надзора за состоянием труб целесообразно производить укладку трубопроводов в открытых канавах или под съемным защитным колпаком, однако оба эти способа укладки в на­ стоящее время применяются лишь в единичных случаях, поскольку это ограни­ чивает возможности использования площади земной поверхности для дру­ гих нужд.

14.4.

Региональное планирование

Выбор мест строительства крупных сооружений, транспортных трасс и посел­ ков должен производиться с учетом требований горной промышленности, чтобы избежать неоправданно больших затрат на компенсацию ущерба, ремонт­ ные работы и ограничения выемки полезного ископаемого. Поскольку горные предприятия привязаны к определенному месторождению, необходимо при составлении планов использования земной поверхности для размещения жи­ лых поселков, промышленных предприятий и сельскохозяйственных районов обязательно учитывать возможные в будущем сдвижения земной поверхности. В частности, не следует проектировать какие-либо сооружения в местах вы­ хода на поверхность геологических нарушений; не говоря уже о возможности новых тектонических подвижек по этим нарушениям, по ним концентрируются сдвижения пород покрывающей толщи, вызванные воздействием подземных горных работ и доходящие до земной поверхности (см. рис. 88). Поэтому зоны крупных геологических нарушений и области развития трещин в зоне растя­

в южной части Рурского бассейна, где в породах покрывающей толщи отсутст­ вуют рыхлые слои, смягчающие воздействие подработки. Эти выходы пластов угля, так же как поверхности скольжения тектонических нарушений, могут представлять опасность для наземных сооружений. Возможность застройки площадей над горными выработками, пройденными на малой глубине, также чаще всего исключается, если не предусмотрены защитные мероприятия. Чем ближе к земной поверхности ведутся горные работы, тем сильнее про­ является их воздействие на поверхность. Хотя размеры мульды оседания в подобных случаях и невелики, склоны их могут быть очень крутыми (см. рис. 88, в), а поэтому деформации сжатия в середине мульды и деформации растяжения у ее края могут достигать значительных величин. По плоскостям трещин может происходить относительное перемещение отдельных породных блоков (как навстречу друг другу, так и один за другим), что может привести

крутого падения пластов, так как при крутом падении размеры области

влияния увеличиваются (см. рис. 89) и, следовательно, воздействие очистнои выработки определенных размеров при крутом падении вызовет меньшие из­ менения земной поверхности, чем при горизонтальном залегании пласта.

Трассы магистральных путей сообщения должны прокладываться по воз­ можности в местах, где угольных пластов нет или где они уже отработаны [442, 443]. При выборе трасс для каналов необходимо предусматривать воз­ можность в дальнейшем обеспечить равномерное оседание по всей длине канала. Так, например, при сооружении шлюзов канала Рейн — Герне, желая защи­ тить их от возможного воздействия подработки, совершили ошибку, разместив эти шлюзы в не подлежащей отработке зоне геологических нарушений, и исклю­ чив тем самым возможность их оседания, когда в этом возникла необходимость. Вообще же говоря, шлюзы массивной конструкции обычно выдерживают воз­ действие подработки без значительных повреждений.

Значительные затраты, связанные с необходимостью корректировки по вы­ соте железнодорожных линий, каналов и путепроводов, могут быть уменьшены, если трассы этих сооружений проводятся с учетом размещения выработок горных предприятий. Крупные сооружения не должны возводиться вблизи границ горных отводов и шахтных полей, так как, несмотря на наличие согла­ сованного между соседними шахтами плана горных работ, часто приходится вносить в этот план изменения по производственно-техническим причинам, например из-за недостаточной разведанности пластов у границ шахтного поля. Согласование работ горных предприятий и организаций, планирующих исполь­ зование территории, необходимо уже хотя бы только потому, что примерна шестая часть всей площади, занятой в Рурском бассейне промышленными пред­ приятиями, еще до образования акционерного общества «Рурколе» использо­ валась для горных разработок, и в настоящее время принадлежавшие преж­ ним горным предприятиям земельные участки могут быть реализованы для застройки лишь при условии проведения необходимых защитных мероприятий.

Отношения между горной промышленностью и земельной собственностью при региональпом планировании регулируются правовыми установками [425]. Законом земли Северный Рейн-Вестфалия от 1950 г. предписывается обязатель­ ное составление планов использования застраиваемых площадей. В программе перспективного развития земли Северный Рейн-Вестфалия от 7 августа 1964 г. говорится, что площади над пригодными для разработки месторождениями полезных ископаемых должны использоваться только для таких целей, которые допустимы с народнохозяйственной, социальной и культурной точек зрения. В дополнение к закону об использовании территории от 8 апреля 1965 г. в ряде других законов имеются также так называемые оговорки об использо­ вании территории: в законе о защитных зонах (1965 г., § 1), в законе о при­ обретении земельных участков (1957 г., § 1), в федеральном законе об автостра­ дах (1961 г., § 16), в законе о мелиорации (1953 г., § 37), в законе о водном хозяйстве (1957 г., § 36) и в федеральном законе о гражданском строительстве (1960 г., § 1, 4 и 106). Высшим органом, ведающим вопросами использования территории, замли является отдел планирования при председателе Совета Министров. Следующей ступенью являются районные плановые управления при председателях правительственных комиссий, ведающие утверждением

и

Рис. 261.

Трассировка автодорог в районах горных разработок [442]:

а— план автодороги Дуйсбург — Камен — Беккум (ФРГ); б — профили автодороги Дуйсбург — Беккум;

в-- путепровод и развязка автодорог в незастроенной зоне тектонических нарушений; г — схема тектони­

4 — Дернскос тектоническое нарушение; J — развязка; 6— пласт «Финефрау»; 7 — нарушенное залегание; s — наносы; 9 — пласт «Гуго»

планов и отчуждением земель. В Рурской области это входит в функции Упра­ вления гражданского строительства. Можно назвать еще специальные плани­ рующие организации земли Северный Рейн-Вестфалия: общества планирования земельных угодий земли Северный Рейн-Вестфалия, ведающие планами раз­ вития отдельных районов, и объединение городов PI поселков Рурского угле­ промышленного округа, ведающее планами застройки для нужд этого объеди­ нения. Объединение городов и поселков занимается вопросами городского строительства, охраны окружающей среды, путями сообщения и удалением отбросов (мусора). При объединении Рурского округа работает консультант по вопросам горной промышленности, с которым согласовываются все вопросы, связанные с граница ми областей возможных провалов, уступов и оседанпй,

а также вопросы специальных ограничений использования территории, свя­ занных с ее затоплением и подработкой. Наконец, Управления составляют планы руководства строительством в соответствии с § 30 федерального закона о гражданском строительстве — план подготовительных работ по использова­ нию территории и обоснованный генеральный перспективный план застройки, на которых выделены площади, занятые сооружениями горных предприятий и опасные зоны. Вопросы об использовании земельных участков для нужд горного предприятия и размещения наземных сооружений горное предприятие обязано согласовывать с упомянутыми планирующими организациями.

Эмшерское товарищество (г. Эссен) и Товарищество по осушению левого берега р. Рейна занимаются вопросами устройства стоков для вод, откачивае­ мых из горных выработок, и насосных станций для осушения подвергшихся сильному оседанию районов. Оседание земной поверхности в некоторых слу­ чаях может даже быть полезным, как это можно видеть на примере сотрудни­ чества Управления речного порта в г. Дуйсбурге с горными предприятиями. Там по совету Управления водными путями сообщения была произведена выемка нерентабельных для разработки запасов угля под территорией порта, в результате чего эта территория опустилась настолько, что оказалась возмож­ ной дальнейшая эксплуатация порта, несмотря на эрозию русла р. Рейна и опускание горизонта воды, достигающее 4 см в год [397].

Наконец, можно привести примеры трассирования дорог в районах гор­ ных разработок и выбора места для сооружения транспортной развязки на автостраде Дуйсбург — Беккум [442]. Под выбранной трассой автострады залегает свита пластов различной мощности, от нескольких метров до 35 м (рис. 261, а, б). Если бы трасса была запроектирована несколько севернее, то на участке между Кастроп-Раукселем и Каменом суммарная мощность уголь­ ных пластов была бы меньшей и более равномерно распределенной при боль­ шей мощности покрывающих пород. В отличие от этого, при проектировании ответвления дороги на Леверкузен геология и тектоника массива горных пород была учтена полностью. Это пересечение дорог у Камена было размещено между двумя крупными тектоническими нарушениями, выходы которых на зем­ ную поверхность располагались за пределами сооружений (рис. 261, в, г). Участок месторождения, отмеченный на плане (рис. 261, в) штриховкой, сильно нарушен и непригоден для разработки. Запасы угля, которые могут быть извле­ чены, находятся только за пределами зоны влияния. Приведенные соображения могут быть приняты во внимание также при выборе трасс каналов, магистраль­ ных трубопроводов, железных дорог и при выборе мест для строительства промышленных предприятий и крупных населенных пунктов.