ИНСТРУКЦИЯ
ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА СДВИЖЕНИЕМ ГОРНЫХ ПОРОД, ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
И ПОДРАБАТЫВАЕМЫМИ СООРУЖЕНИЯМИ НА УГОЛЬНЫХ
И СЛАНЦЕВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

СОГЛАСОВАНО с Госгортехнадзором СССР 5 марта 1987 г.

УТВЕРЖДЕНО Министерством угольной промышленности СССР 30 декабря 1987 г.

Составители: К.Б.Абельсеитов, А.Г.Акимов, Е.В.Бошенятов, А.С.Ведяшкин, Ю.Н.Гавриленко, М.Н.Жукенов, В.Н.Земисев, В.И.Коваленко, С.К.Магрупов, Н.И.Митичкина, И.А.Петухов, В.П.Самарин, С.Г.Синопальников, Ю.Б.Файнштейн, Л.П.Чепенко, А.С.Ягунов.

Выпущено по заказу Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела

Изложены требования к выбору конструкций наблюдательных станций для наблюдений за сдвижением горных пород и земной поверхности, а также взаимодействием подрабатываемых сооружений с деформируемым основанием в зависимости от горно-геологических условий и задач наблюдений. Приведены необходимая точность, методы и периодичность измерений, способы обработки результатов измерений и методика определения основных параметров процесса сдвижения горных пород и земной поверхности.

Для инженерно-технических работников маркшейдерской службы.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Выемка угля и сланца из-под сооружений и природных объектов, рациональное размещение новых населенных пунктов и промышленных сооружений на угленосных площадях имеют большое народнохозяйственное значение. Правильно и технически обоснованно решить эти вопросы нельзя без детального и всестороннего изучения процесса сдвижения горных пород и земной поверхности, возникающего под влиянием горных разработок. В последнее время значительная часть запасов угля оказалась под застроенными территориями, а условия выемки пластов весьма усложнились (увеличилась глубина разработки, участились случаи появления в пластах разрывных тектонических нарушений и т.п.). Кроме того, при охране зданий и сооружений наряду с традиционным методом - оставлением предохранительных целиков - значительное место занимает применение горных и конструктивных мер охраны. Все это требует более детального изучения характера распределения деформаций в мульде сдвижения, взаимосвязи деформаций основания и сооружений, деформаций околоствольного массива.

По сравнению с Инструкцией 1956 г. в настоящей инструкции более дифференцированно рассмотрены конструкции наблюдательных станций в зависимости от горно-геологических условий. В частности, при больших углах падения пластов предусматривается закладка дополнительных профильных линий над выходами пластов под наносы, удлиняются профильные линии для наблюдения за сдвижением лежачего бока при крутом падении пластов, рекомендуются конструкции наблюдательных станций при разрывных тектонических нарушениях. Особое внимание уделено выявлению участков сосредоточенных деформаций и условиям образования уступов. Даны рекомендации по переходу от измеряемых коротких длин интервалов к длинам, применяемым при прогнозировании величин сдвижений и деформаций; по использованию новых серийно выпускаемых инструментов и приборов: светодальномеров для контроля точности измерения длин профильных линий при тригонометрическом нивелировании, жестких отвесов для выноса центров реперов, ЭВМ для обработки результатов измерений.

Описаны наблюдения за подрабатываемыми зданиями и сооружениями, а также за состоянием вертикальных шахтных стволов. Закладка наблюдательной станции и проведение наблюдений должны выполняться с соблюдением правил по технике безопасности на топографо-геодезических работах и Правил безопасности на угольных и сланцевых шахтах.

Инструкция разработана отделом сдвижения горных пород института ВНИМИ и его филиалами. Учтены замечания и предложения Минуглепрома СССР, Госгортехнадзора СССР, производственных объединений по добыче угля.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

1. Активизация сдвижения толщи пород и земной поверхности - изменение характера распределения и величин сдвижений и деформаций земной поверхности и толщи при разработке пласта смежными выработками или повторных подработках по сравнению со сдвижениями и деформациями от одиночной выработки при первичной подработке.

2. Безопасная глубина разработки - глубина, при которой и ниже горизонта которой горные работы не вызывают деформаций более допустимых.

3. Вероятные сдвижения и деформации - величины сдвижений и деформаций, определяемые в условиях, когда отсутствуют календарные планы развития горных работ.

4. Вертикальные деформации земной поверхности (наклоны, кривизна) - деформации земной поверхности в вертикальной плоскости, вызванные неравномерностью вертикальных сдвижений.

5. Главные сечения мульды сдвижения - вертикальные сечения мульды по простиранию и вкрест простирания пласта, проходящие через точки с максимальными оседаниями земной поверхности.

6. Горизонтальные деформации растяжения или сжатия - деформации земной поверхности в горизонтальной плоскости, вызванные неравномерностью горизонтальных сдвижений.

В точках мульды сдвижения различают горизонтальные деформации в направлении простирания ; вкрест простирания в полумульде по падению и восстанию ; в заданном направлении .

7. Горизонтальное сдвижение земной поверхности (в мм) - горизонтальная составляющая вектора сдвижения точки в мульде сдвижения земной поверхности.

В точках мульды различают горизонтальные сдвижения в направлении простирания ; вкрест простирания в полумульде по падению и восстанию ; в заданном направлении .

8. Граница зоны влияния подземных разработок или граница мульды сдвижения - контур зоны на земной поверхности, определяемый по граничным углам или деформациям наклона (0,5·10); растяжения (0,5·10), при длинах интервалов 15-20 м.

9. Граница зоны опасного влияния подземных разработок - контур зоны опасного сдвижения земной поверхности, определяемый по углам сдвижения или деформациям наклона (4·10), кривизны (0,2·10, 1/м), растяжения (2·10).

10. Граничные углы - внешние относительно выработанного пространства, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения горизонтальными линиями и линиями (последовательно проведенными в коренных породах, мезозойских отложениях и наносах), соединяющими границу выработки с границей зоны влияния подземных разработок на земной поверхности (рис.1).

Рис.1. Определение угловых параметров сдвижения и длин полумульд на вертикальных разрезах.

а - вкрест простирания пласта при пологом залегании; б - по простиранию; в - вкрест простирания при крутом залегании пласта; 1 - наносы; 2 - коренные породы

Различают граничные углы:

в наносах, под которыми понимаются четвертичные и третичные горизонтально залегающие отложения, не вмещающие разрабатываемые пласты, - (принимаются одинаковыми во всех направлениях; учитываются при мощности наносов 5 м и более);

в мезозойских отложениях на месторождениях палеозойского возраста (при угловом несогласии мезозойских и палеозойских отложений более 5°) - , , ;

в коренных породах, к которым относятся породы того же возраста, что и разрабатываемые пласты, - , , , .

Углами и определяются границы зоны влияния по простиранию пласта; , и , - вкрест простирания соответственно со стороны падения и восстания; - в лежачем боку пласта, возникающие при углах падения пластов .

11. Графики сдвижений и деформаций земной поверхности - линии, изображающие в определенном масштабе распределение величин сдвижений и деформаций земной поверхности на профильной линии.

Различают графики: оседания, горизонтального сдвижения, наклонов мульды сдвижения, горизонтальных деформаций (растяжений, сжатий), кривизны мульды сдвижения; скорости оседания.

12. Длина полумульды - расстояние в главном сечении на разрезе вкрест простирания или по простиранию (см. рис.1) между границей мульды и точкой пересечения с земной поверхностью линии, проведенной под углами полных сдвижений (при полной подработке) или максимального оседания (при неполной подработке). Участок плоского дна при расчете сдвижений и деформаций в длину полумульды не включается.

Различают длины полумульд (в м) по падению ; по восстанию ; по простиранию .

13. Допустимые деформации земной поверхности (основания сооружений) - деформации, вызвавшие повреждения сооружений, при которых их дальнейшая эксплуатация по прямому назначению возможна после проведения текущих наладочных и ремонтных работ.

14. Зона обрушения горных пород - часть области сдвижения горных пород, подвергшаяся обрушению.

15. Зона опасного влияния подземных разработок - часть мульды сдвижения, на которой возникают деформации, опасные для зданий, сооружений и природных объектов.

16. Зона прогиба - часть области сдвижения горных пород, подвергшаяся сдвижению в форме прогиба слоев без разрыва их сплошности.

17. Зона трещин и провалов на земной поверхности - часть мульды сдвижения, на которой в результате влияния горных разработок возникают трещины и провалы.

18. Зона трещин и разломов горных пород - часть области сдвижения горных пород, подвергшаяся сдвижению в форме прогиба и сдвига по напластованию с образованием трещин.

19. Исходный репер - репер, заложенный в районе наблюдательной станции на участке, не подвергающемся сдвижению, и служащий для передачи отметки на опорные реперы станции.

20. Коэффициент безопасности - величина отношения глубины залегания пласта под объектом к вынимаемой мощности, с помощью которой для некоторых объектов определяется безопасная глубина разработок.

21. Коэффициент подработанности земной поверхности - отношение фактического размера выработанного пространства к минимальному, при котором наступает полная подработка земной поверхности.

Различают коэффициенты подработанности по линиям простирания и падения пласта .

При полной подработке земной поверхности коэффициенты подработанности по линиям простирания и падения пласта равны единице или больше.

22. Кривизна мульды сдвижения (1/м) - отношение разности наклонов двух соседних интервалов мульды к полусумме длин этих интервалов. Различают кривизну мульды, определенную непосредственно по данным измерений и полученную по сглаженной кривой оседания.

В точках мульды различают кривизну по простиранию , вкрест простирания в полумульде по падению и восстанию , в заданном направлении .

23. Критические деформации земной поверхности - величины деформации земной поверхности, принятые для определения границ зоны опасного влияния подземных разработок и углов сдвижения.

24. Максимальные горизонтальные деформации - наибольшие сжатия и растяжения интервалов мульды.

В точках мульды различают максимальные сжатия и растяжения по простиранию , вкрест простирания в полумульде по падению и восстанию , в заданном направлении .

25. Максимальное горизонтальное сдвижение (в мм) - наибольшая горизонтальная составляющая векторов сдвижения точек.

В точках мульды различают максимальные горизонтальные сдвижения по простиранию , вкрест простирания в полумульде по падению и восстанию , в заданном направлении .

26. Максимальная кривизна мульды сдвижения (в 1/м) - наибольшая кривизна мульды.

В точках мульды различают максимальную кривизну по простиранию , вкрест простирания в полумульде по падению и восстанию , в заданном направлении .

27. Максимальные наклоны мульды сдвижения - наибольшие наклоны интервалов мульды сдвижения.

В точках мульды различают максимальные наклоны по простиранию , вкрест простирания в полумульде по падению и восстанию , в заданном направлении .

28. Максимальное оседание (в мм) - наибольшая вертикальная составляющая векторов сдвижения точек.