|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
15 |
||
|
|
Сопоставление |
углов сдвижения, полученных по различным |
|
||||||||
|
|
|
|
критическим деформациям |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Числовые значений |
|||
|
|
|
|
|
У г о л |
|
|
|
углов сдвижения по |
|||
|
|
|
|
|
Глубина |
У гол |
различным критиче |
|||||
|
№ наблюдательных |
|
№ профи |
пале |
||||||||
|
|
ским деформациям, |
||||||||||
|
|
станций |
|
лей |
нии |
разработок, |
сдви |
|
град. |
|
||
|
|
|
пласта, |
|
м |
жении |
|
|
||||
|
|
|
|
|
град. |
|
|
|
A i |
с |
i |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1. Ч е л я б и н с к и й ба с с е йн |
|
|
|
|
|||||
•8 (шахта № 43-бнс) . |
|
:j5 |
10 |
|
67 |
Р |
56 |
58 |
59 |
— |
||
То |
ж |
е ........................ |
|
37 |
10-18 |
|
35 |
7 |
54 |
48 |
60 |
— |
7 (шахта № 22) . . . |
|
31 |
28 |
|
101 |
р |
55 |
47 |
58 |
39 |
||
То |
ж |
е ........................ |
|
32 |
30 |
|
100 |
а |
49 |
47 |
48 |
— |
• |
1* |
|
|
32 |
30 |
|
45 |
т |
60 |
57 |
63 |
— |
п |
я |
|
|
33 |
30 |
|
65 |
5 |
61 |
58 |
65 |
— |
1 (шахта № 7/8) . . |
|
1 |
20—30 |
|
140 |
Р |
54 |
56 |
60 |
— |
||
То |
ж |
е .................... • |
|
2 |
20-30 |
|
140 |
Р |
53 |
51 |
54 |
— |
|
|
|
||||||||||
Я |
я |
|
|
3 |
20-30 |
|
80-90 |
0 |
68 |
69 |
76 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
TN |
|
|
|
— |
я |
я |
|
|
4 |
20-30 |
100-110 |
О |
63 |
62 |
66 |
||
|
|
— |
||||||||||
я |
я |
|
|
5 |
20-30 |
110-120 |
б |
59 |
57 |
64 |
— |
|
4 (шахта № 19-а) . • |
|
20 |
39 |
|
60 |
р |
45 |
47 |
47 |
— |
||
|
|
2. К а р а г а н д и н с к и й б а с с е й н |
|
|
|
|
||||||
Шахта № 1 ................ |
|
71 |
7 |
|
280 |
Р |
— |
74 |
84 |
75 |
||
То |
ж |
е ....................... |
|
70 |
7 |
|
280 |
т |
— |
— |
82 |
67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
||
Шахта № 42/43 . . . |
I западный |
34 |
|
120 |
— |
50 |
51 |
50 |
||||
То |
ж |
е ........................ |
I |
западный |
34 |
|
50 |
7 |
— |
48 |
56 |
57 |
п |
я |
|
I |
восточный |
34 |
|
120 |
0 |
— |
52 |
54 |
52 |
я |
я |
|
I восточный |
34 |
|
50 |
1 |
— |
52 |
57 |
60 |
|
Шахта № 8/9 . . . . |
|
69 |
9 |
|
246 |
V |
|
73 |
74 |
73 |
||
|
|
Р |
— |
|||||||||
То |
ж |
е ........................ |
|
69 |
9 |
|
222 |
т |
■ |
|
72 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . Приведенные в таблице деформации означают: Ai — |
||||||||||
|
изменение наклона кривой оседаний |
2 |
мм/м2; е — растяжения |
2 мм/м; |
||||||||
|
i — наклоны 4 мм/м; к) — оседания (в |
Челябинском |
бассейне 20 мм, в |
|||||||||
|
Карагандинском 30 мм). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
вторичными явлениями, не связанными с непосредственным обру шением пород над очистной выработкой.
К таким вторичным явлениям следует отнести: изменение мерзлотного режима при проведении выработок (в районах вечной мерзлоты), дренирование и уплотнение слабых глини стых пород (Челябинский бассейн и др.), дренирование плы вунов (некоторые районы Донбасса, Подмосковный бассейн и др.).
Оседания поверхности, вызванные осушением пород, за хватывают значительную площадь. В отличие от сдвижений, вызванных непосредственным обрушением пород, они проте кают плавно и часто не представляют существенной угрозы для сооружений, расположенных на земной поверхности.
91
Так, в Челябинском бассейне, по сообщению И. А. Пету хова [43], начиная с 1931 г. зафиксирован ряд случаев осе дания поверхности в пределах шахтных промплощадок, на дежно охраняемых целиками (шахта № 4—6), за выходами пластов (промплощадка шахты № 23 треста Челябуголь), на участках, где не велись очистные работы, а имелись лишь подготовительные выработки (шахта №44 треста Копейскуголь).
В1944 г. инж. И. И. Пономарев высказал предположение
освязи этих оседаний с дренированием глинистых сланцев горными выработками.
Региональные оседания, вызванные осушением пород, в ряде случаев вызывали деформацию жестко закрепленных
шахтных стволов |
(стволы шахты № 4—6, второй |
ствол шахты |
|
№ 23 треста Челябуголь,- ствол |
шахты „Южная |
Бутуринская* |
|
и др.). При этом |
наблюдались |
не только вертикальные сдви |
|
жения вдоль оси |
ствола (до 60—65 мм), но также и неболь |
||
шие горизонтальные смещения, послужившие причиной неко торого искривления стволов. Борьба с деформацией стволов ве лась путем вставки в бетонное крепление податливых дубо вых колец.
В 1931 г. на промплощадке шахты № 7—8 был заложенрепер с. целью определения оседаний, вызванных осушением пород. Последующие нивелировки зафиксировали медленное,
равномерное оседание |
репера |
на 361 мм в период с 1931 |
по 1944 г. |
же цели |
Уральским филиалом ВНИМИ |
В 1946 г. для этой |
была заложена наблюдательная станция на промплощадке шахты № 45 треста Копейскуголь. Наблюдения на станции проводились в течение 2 лет и обнаружили равномерные осе дания до 100 мм на площади более 450 м по простиранию и более 200 м вкрест простирания.
Эти оседания не были связаны с очистными работами, так как наблюдались в период проходки ствола и околоствольных подготовительных выработок.
Оседания поверхности были зафиксированы инструменталь ными наблюдениями над подготовительными выработками шахты № 3.
Следует отметить, что Уральским филиалом ВНИМИ неод нократно отмечались оседания (до 60—70 мм) опорных репе ров наблюдательных станций, расположенных за пределами непосредственного влияния горных выработок.
Аналогичное явление отмечено на другом буроугольном месторождении, сложенном слабыми, сильно обводненными породами. Здесь была заложена наблюдательная станция, заклю чительные наблюдения на которой, проведенные через нес колько лет спустя после подработки станции, показали обра зование мульд с весьма пологими, вытянутыми краями. Углы сдвижения по точкам с оседанием в 20 мм получились неес
9й
тественно пологими (табл. 16), на 40—45° положе полученных по данным кратковременных (частотных) наблюдений. Это об стоятельство, наряду с другими фактами (образование про вальных воронок за пределами горных разработок, наблюдаю щийся вынос водой в выработки песчаного и глинистого ма териала), свидетельствует о проявлении региональных оседа ний, вызванных гидрогеологическими условиями.
Образование мульд с весьма пологими, вытянутыми края ми наблюдается и при выемке угольных пластов на месторож дениях, характеризующихся мощными наносами и располо женных в зоне вечной мерзлоты.
В этих условиях горные выработки вызывают не только обрушение пород, но также и изменение мерзлотного режи ма, приводящее к образованию указанных выше аномальных мульд.
При образовании мульд с пологими и весьма вытянутыми краями углы сдвижения, получаемые по различным критичес ким деформациям, обнаруживают резкое несогласие. При этом •наиболее пологими оказываются углы, определяемые по осе даниям. В этом случае неизбежно возникает вопрос о том,
какие углы принимать в качестве |
окончательных. |
|
|||||
С точки зрения охраны сооружений оседания и отчасти |
|||||||
наклоны чаще всего не являются |
показательными. |
|
|||||
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
16 |
|
Углы сдвижения при образовании мульд с пологими, вытянутыми краями |
|||||||
(горизонтальное залегание пластов) |
|
|
|||||
|
Углы сдвижения, град. |
Длнна края мульды, м |
|||||
' Критерии, по которым определялись |
|
пределы |
|
число |
пределы |
|
|
углы сдвиженгя |
ЧИСЛО |
среднее |
среднее |
||||
|
углов |
колебания |
изме |
колебания |
|||
|
|
|
|
|
рений |
|
|
. По точкам с оседанием 20 м м |
8 |
20—25 |
22 |
8 |
207—263 |
244 |
|
По растяжению 1 м м 1м . . . |
8 |
23-32 |
29 |
8 |
147-218 |
172 |
|
. По наклону 4 м м 1 м ................... |
8 |
34—45 |
41 |
8 |
95-132 |
112 |
|
.-По изменению наклона 2 м м / м 2 |
8 |
60-82 |
68 |
8 |
15-56 |
40 |
|
Даже значительные оседания при больших размерах кра ев мульды могут вызывать появление таких горизонтальных деформаций и наклонов, которые совершенно безвредны для охраняемых сооружений. Более показательными являются горизонтальные деформации и изменение наклонов. Первые вызывают возникновение разрывающих и сжимающих усилии, а вторые—образование консольных зависаний и разрушение зданий под действием собственного веса. Поэтому при обра-
. зовании пологих мульд определение углов сдвижения следует производить с учетом изменения наклонов, а также горизон тальных деформаций. В примере, приведенном в табл. 16, в
качестве окончательных и были рекомендованы углы, полу ченные по изменениям наклонов в 2 мм/м.
Этими критериями следует пользоваться также при опреде лении углов сдвижения в условиях больших глубин разработ ки, ведущих к выполаживанию мульд.
При крутом залегании пластов следует отдавать предпоч тение критериям, полученным по горизонтальным сдвижениям и деформациям, так как последние становятся превалирую щими и более опасными для охраняемых сооружений.
§ 3. УГЛЫ СДВИЖЕНИЯ В НАНОСАХ
Углы сдвижения в наносах существенно зависят от состава и обводненности последних. На величину углов оказывает влияние рельеф поверхности, а также наличие провалов. При образовании провалов сдвижение наносов происходит в усло виях отсутствия подпора со стороны провала и характеризует
ся |
более пологими углами сдвижения. Такое же явление име |
ет |
место на бортах карьеров, склонах гор и т. д. |
|
Углы сдвижения в наносах, рекомендуемые ныне действу |
ющими Правилами охраны сооружений, недостаточно обосно ваны данными фактических наблюдений. Это объясняется тем, что подрабатываемая толща, как правило, состоит одновре менно из наносов и коренных пород, чем затрудняется раз дельное определение углов сдвижения в наносах и коренных породах.
ВПравилах для Донбасса углы сдвижения в наносах реко мендуется принимать равными 60°.
ВПравилах для Кузбасса они задаются в зависимости от
районов |
и категории |
сооружений |
в пределах |
от 30 до 45°. |
|||
При этом |
ГГТИ, в зависимости |
от |
состава и |
обводненности |
|||
наносов, разрешается уменьшать |
углы сдвижения до величин |
||||||
углов естественного откоса, установленных по ОСТ 4543. |
|||||||
Подобная |
рекомендация не имеет под собой достаточных |
||||||
оснований, так как |
образование естественных откосов в сплош |
||||||
ном массиве |
вряд |
ли |
может иметь место. Сдвижение под |
||||
этими углами |
может происходить |
лишь на бортах провалов, |
|||||
карьеров |
или на склонах гор. |
|
|
|
|||
Вновом проекте Правил для Кузбасса (1951 г.) ссылка на таблицу ОСТ 4543 исключена и углы сдвижения приняты: в нормально влажных наносах 45°, при наличии сильно обвод ненных рыхлых отложений и галечников (Кемеровский и Ан- жеро-Судженский районы) 40°, при наличии плывунов 30°.
ВПравилах для Челябинского бассейна рекомендуются уг лы 50°. Аналогичные рекомендации содержатся в Правилах
для |
Кизеловского |
бассейна, Черемховского |
месторождения; |
и др. |
В Правилах |
для угольных и сланцевых |
месторождений, |
с неизученным характером сдвижения горных пород реко мендуются следующие углы:
94
1)при наличии мощных (свыше 10 м) или относительно обводненных наносов — 45°;
2)в условиях сухих наносов или небольшой мощности их (до 10 м) — 55°;
3)в сильно обводненных наносах и при наличии плывунов 30—40°.
В Правилах для Карагандинского бассейна принимаются
углы |
45° независимо от мощ |
|
|
|||||
ности наносов. |
|
опреде |
|
|
||||
Непосредственное |
|
|
||||||
ление |
углов |
сдвижения в на |
|
|
||||
носах |
производилось |
Ураль |
|
|
||||
ским |
филиалом |
ВНИМИ на |
|
|
||||
Камышинском месторождении |
|
|
||||||
(Челябинский бассейн). |
|
|
|
|
||||
Так, в 1945—1946 гг. здесь |
|
|
||||||
на пяти |
профильных |
линиях |
|
|
||||
при выемке |
угля |
на выходах Рис. |
22. |
Определение углов сдвиже |
||||
пластов |
(рис. 22) определены |
|
ния в наносах |
|||||
углы |
7, которые |
следует |
рас |
в |
наносах. Среднее зна- |
|||
сматривать |
как |
углы |
сдвижения |
|||||
чение углов получилось равное 47° (табл. |
17). Наносы были пред |
|||||||
ставлены опоковыми диатомовыми глинами с включением песка. Судя по приведенным данным, углы сдвижения в наносах в Челябинском бассейне близки к 45—50°. Совершенно оче
видно, что при наличии сильно обводненных наносов углы мо гут заметно уменьшиться, а в сухих и плотных наносах^несколько увеличиться против приведенных значений.
Т а б л и ц а 17 Углы сдвижения в наносах по данным наблюдений на Камышинском
месторождении (Челябинский бассейн)
№шахт
№43-бис . . . .
То ж е ....................
№1 5 / 1 6 ................
То ж е ....................
№ 4 1 ....................
№ наблю дательных станций
8
8
9
9
10
№
про
филей
34
35
36
37
38
Угол падения пластов, град.
12
8—10
12
12
14
Мощ
ность
нано сов, м
36
35
31
32
25
Мощность коренных пород,м |
Глубина горных |
работ,м |
Упы |
|
|
|
сдви |
|
|
|
жения. |
|
|
|
град. |
0 |
36 |
|
50 |
0 |
35 |
|
53 |
0 |
31 |
|
42 |
2 |
34 |
|
45 |
8 |
33 |
|
45 |
Среднее 47
Определенный интерес в этом отношении представляют данные наблюдений на одной из шахт комбината „Украннуглестрой“. Здесь надугольная толща представлена породами, близкими по своему характеру к обводненным наносам.