Проектирование фундаментов на подрабатываемых территориях.

Лекция № 14

При разработке полезных ископаемых подземным способом в образующуюся полость могут смещаться перекрывающие ее породы. В результате на поверхности образуется чашеобразная впадина, называемая мульдой сдвижения. Когда зона подработки оказывается в пределах застроенных территорий или участков строительства, происходит смещение фундаментов зданий и сооружений, что может привести к их повреждению и даже разрушению.

Ежегодно в стране в зоне влияния горных работ находится более 20 тыс. зданий и сооружений, претерпевающих деформации и разрушения. Только в Донецком и Карагандинском угольных бассейнах доля добычи угля под застроенными территориями составляет 30... 35%.

Размеры в плане и глубина мульды зависят от ряда факторов: толщины разрабатываемого пласта m, его угла падения α, глубины разработки Н_m, размеров выработки вдоль и вкрест простирания пласта D₁, и D₂, толщины наносов, физико-механических свойств пород, способа управления кровлей.

Различают несколько видов деформаций земной поверхности при подработке территорий. Провалы образуются в случае выемки на небольших глубинах Н_m/m < 15. Трещины на земной поверхности возникают при глубинах разработки до 40...50-кратной толщины вынимаемых пластов. При выемке крутопадающих пластов (а >45°) на земной поверхности появляются деформации в виде уступов с трещинами. Иногда возникают деформации поверхности в виде плавных оседаний. Условия, при которых в мульде сдвижения образуется плоское дно, называют полной подработкой земной поверхности. В качестве примера на рисунке 14.1 приведена схема сдвижения пород при разработке пластов крутого падения.

Рисунок 14.1. Схема сдвижения пород при разработке пластов крутого падения: 1 – слои породы; 2 – земная поверхность после деформирования; 3 – то же, до разработки пласта; 4 – угольный пласт

Мульда сдвижения характеризуется рядом параметров, которые могут изменяться в различных точках по ее оси: оседания (вертикальная составляющая прогиба поверхности) η; горизонтальные сдвижения ξ (при полной подработке соответственно η₀ и ξ₀); относительные горизонтальные деформации (отношение разности горизонтальных сдвижений двух точек мульды к расстоянию между ними) ε_h; наклоны (отношение разности оседаний двух точек мульды к расстоянию между ними) i; радиус кривизны R и обратная ему величина — кривизна мульды сдвижения k. Максимальное оседание в случае полного обрушения кровли пласта может достигать 50...90% толщины вынимаемой породы, а горизонтальное сдвижение составлять до 30% максимального оседания.

Например, при характерных для условий Донбасса соотношениях η₀/ m = 0,8 и ξ₀ /η₀ = 0,3 выемка пласта толщиной т = 1 м с полной подработкой приводит к максимальному оседанию η₀ = 0,8 м и максимальному горизонтальному сдвижению ξ₀ = 0,24 м. При скорости продвижения забоя 30 м/мес общая продолжительность сдвижения при глубине разработки H_m = 100 м составляет примерно 0,5 года, при Н_т = 700м — 2,5 года.

Основой для проектирования зданий и сооружений является горно-геологическое обоснование, содержащее: геологические и гидрогеологические данные о подрабатываемой толще, планы горных работ, данные об ожидаемых (нормативных) величинах деформаций земной поверхности, перечень намечаемых строительных и горных защитных мероприятий и т. п. Параметры деформаций земной поверхности (кривизна, наклоны, смещения и оседания) определяются в соответствии с требованиями СНиПа по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемыхтерриториях.

Материалы инженерно-геологических изысканий должны дополнительно содержать оценку изменения геоморфологических, гидрологических и гидрогеологических условий участка застройки вследствие оседания земной поверхности (возможность образования провалов, оползней, изменения уровня подземных вод и т. д.), оценку возможных изменений физико-механических свойствгрунтов, сведения о местах расположения устьев старых выработок.

Площадки строительства по возможности необходимо располагать вне зон прогнозируемых провалов и оползневых участков. При выборе площадок предпочтение следует отдавать участкам с более слабыми грунтами в основании, если при этом они обладают достаточной несущей способностью.

В зависимости от максимальных величин ожидаемых (нормативных) деформаций земной поверхности подрабатываемые территории подразделяются на группы в соответствии с таблицей 14.1.

Таблица 14.1. Классификация подрабатываемых территорий по максимальной величине ожидаемых деформаций земной поверхности

Подрабатываемые территории, на которых при выемке пластов полезного ископаемого образуются уступы земной поверхности, подразделяются на группы (таблица 14.2).

Таблица 14.2. Классификация подрабатываемых территорий по ожидаемой высоте уступа

Подрабатываемыми территориями, пригодными для строительства, считаются участки земной поверхности, расположенные вне зон возможного образования провалов, затопления атмосферными осадками и подземными водами, выходов тектонических нарушений, возможного образования оползней. По величинам прогнозируемых деформаций от влияния горных работ эти участки относятся к 1П, III, к и IV, IV, к группам территорий.К ограничено пригодным относятся участки, соответствующие по величине прогнозируемых деформаций I, I, к и II, II, к группам территорий.

Дата добавления: 2015-07-07