Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Ефимов Александр Михайлович

Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях
<
Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ефимов Александр Михайлович. Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях : Дис. ... канд. техн. наук : 25.00.16 : Москва, 2005 132 c. РГБ ОД, 61:05-5/1769

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ состояния ликвидированных шахтных стволов и постановка задач исследований. 10

1.1. Анализ состояния ликвидированных шахтных стволов 10

1.2. Постановка задач исследований 18

2. Анализ нормативной базы, регулирующей ликвидацию угольных предприятий и шахтных стволов 21

2.1. Нормативная база, регулирующая ликвидацию угольных предприятий 21

2.2. Нормативно-правовая база ликвидации шахтных стволов 27

3. Основы мониторинга ликвидированных стволов угольных шахт 35

3.1. Общие сведения о мониторинге 35

3.2. Мониторинг процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях 39

4. Гидрогеологический мониторинг процессов, связанных с ликвидацией угольных шахт Восточного Донбасса 43

4.1. Вводные замечания 43

4.2. Прогнозирование гидравлической связи между шахтами Западного техногенного гидрогеологического комплекса 49

4.3. Прогнозирование изменений качественного состава вод Западного техногенного гидрогеологического комплекса ко времени затопления стволов угольных шахт и выхода шахтных вод на земную поверхность 62

Выводы по главе 4 68

5. Геофизический мониторинг процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт Восточного Донбасса 69

5.1. Вводные замечания 69

5.2. Лабораторные исследования свойств материала засыпки и возможности его уплотнения 70

5.2.1. Методика проведения компрессионных испытаний материала засыпки 70

5.2.2гОпределение масштабов моделирования 74

5.2.3. Краткое описание проведенных компрессионных испытаний 79

5.2.4. Результаты экспериментальных работ по исследованию процесса уплотнения материала засыпки 81

5.3. Прогноз величин возможного выноса и осадки закладочного материала 85

5.4. Геофизический мониторинг состояния ликвидируемых стволов 94

6. Маркшейдерский мониторинг процессов, связанных с ликвидацией шахтных стволов Восточного Донбасса 104

6.1. Задачи, права и обязанности маркшейдерской службы предприятия 104

6.2. Маркшейдерский мониторинг процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт 106

6.2.1. Устройство наблюдательной станции 110

6.2.2. Инструментальные и визуальные наблюдения 117

6.2.3. Отчетная документация 120

6.2.4. Периодичность проведения инструментальных наблюдений 123

Заключение 125

Введение к работе

Глава 1. Анализ состояния ликвидированных шахтных стволов и

постановка задач исследований. 10

  1. Анализ состояния ликвидированных шахтных стволов 10

  2. Постановка задач исследований 18

Мониторинг процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях

Проблема создания локальной подсистемы мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт, в научно-технической литературе ранее не рассматривалась. Учитывая накопленный опыт (не всегда удачный) ликвидации стволов угольных шахт в Восточном Донбассе, предлагается (см. рис. 4) следующая принципиальная схема мониторинга ликвидации стволов угольных шахт [14]. Наблюдения, входящие в первый блок, имеют целью: районирование региона по гидрогеологическим и гидрологическим условиям; выявление гидравлической связи между действующими и ликвидируемыми угольными шахтами; осуществление прогноза гидрогеологических и гидрологических последствий затопления стволов угольных шахт и выхода шахтных вод на земную поверхность Восточного Донбасса. Наблюдения, входящие во второй блок, имеют целью: определение закономерностей процесса уплотнения материала засыпки шахтных стволов; прогноз возможного выноса закладочного материала из ствола.

Наблюдения, входящие в третий блок, имеют целью: определение параметров процесса оседания земной поверхности в зоне постоянного контроля; определение состояния зданий и сооружений, находящихся в зоне постоянного контроля; определение состояния и положения полка перекрытия устья ствола. Более подробное описание исследований, проводимых для достижения цели диссертационной работы, в рамках трех вышеуказанных блоков мониторинга изложено в последующих главах работы. Анализ состояния организации мониторинга показал следующее: 1. В настоящее время в стране реализуется федеральная целевая программа по созданию единой государственной системы экологического мониторинга; 2. Проблема создания локальной системы мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт, ранее в литературе не рассматривалась; 3. Предложена принципиальная схема мониторинга ликвидации стволов угольных шахт, включающая три блока наблюдений: гидрогеологических, геофизических и маркшейдерских. Под водными объектами понимаются [37] водотоки и водоемы на земной поверхности, а также аккумуляторы вод в толще горных пород: подрусловые потоки, обводненные песчано-галечниковые отложения, водоносные породы, затопленные выработки.

Прорывы вод в горные выработки из поверхностных водоемов, подземных пустот, заполненных водой, и затопленных выработок могут происходить: по эксплуатационным трещинам при отработке угольных пластов на глубинах, при которых зона водопроводящих трещин достигает нижней границы водного объекта; по трещинам обводненных разрывных нарушений; по слою водопроводящих пород; из карстовых и других пустот в толще пород, заполненных водой; с поверхности через шахту через провалы и устья погашенных выработок при интенсивном таянии снега или во время повторяющихся ливневых дождей. Специалисты отмечают [7], что наиболее крупные аварии, связанные с прорывами воды и приводящие к гибели людей, происходят из-за грубого нарушения правил безопасности, из-за недостоверного определения контура затопленных выработок и несвоевременного обнаружения затопленных выработок, из-за ошибочной информации о количестве воды в них, из-за неправильного построения границ опасных зон и границ безопасного ведения горных работ. Вот почему так важно своевременно получить достоверную информацию о закономерностях фильтрации вод в массиве горных пород. Проблему определения закономерностей фильтрации жидкости в массиве горных пород в разные годы изучали Бондаренко Н.Ф. [2], Мироненко В.А.[29], Павилонский В.М. [38], Павловский Н.И. [39], Шестаков В.М. [30] и др. Необходимо отметить, что все шахты Восточного Донбасса ликвидируются так называемым «мокрым» способом, который подразумевает полное затопление выработанного пространства.

В период массового закрытия шахт в Восточном Донбассе происходят достаточно сильные воздействия шахтных вод на гидрогеологическую и гидрографическую среду. Отсюда вытекает необходимость ясного представления о геологических, гидрогеологических и горнотехнических особенностях участков шахтных полей, гидрогеологических связях ликвидируемых шахт с действующими. Для принятия эффективных инженерных решений при ликвидации шахт и снижения до минимума вредных последствий воздействия техногенных водоносных горизонтов (шахтных вод) на природно-экологический комплекс и среду обитания населения, проживающего на территории ликвидируемых и эксплуатируемых шахт, важно составить единую гидрогеологическую картину всего обширного участка угольного месторождения Восточного Донбасса. К моменту ликвидации соседние шахты угольных районов по разным горно-геологическим и горнотехническим причинам оказались гидравлически связанными между собой, поэтому вода отдельной шахты может перетекать на другие и выходить на поверхность за десятки километров от места образования [33]. При этом происходят существенные изменения качественного состава воды.

Исходя из установленных гидравлических связей отработанных пластов, территориального расположения и возможного влияния шахтных вод на бассейн определенной реки, необходимо выделять техногенныегидрогеологические комплексы (ТГК), в которые может входить разное количество шахт, как ликвидированных, так и действующих. Границы отдельных техногенных гидрогеологических комплексов проходят по контуру горных работ, в плане контуры комплексов, находящихся на разных свитах пластов, часто накладываются. Между отдельными комплексами возможно наличие слабой гидравлической связи, которая не может оказать существенного влияния на количество и качество подземных вод, поэтому в дальнейших расчетах и при составлении гидрогеологических прогнозов пространственные границы между ТГК принимаются как водонепроницаемые.

Прогнозирование гидравлической связи между шахтами Западного техногенного гидрогеологического комплекса

В диссертации приведены результаты исследований по разработке прогноза гидрогеологических и гидрологических последствий ликвидации угольных шахт, расположенных в пределах Западного техногенного гидрогеологического комплекса, поскольку именно здесь на шахте «ЗападнаяКапитальная» произошла самая крупная авария за последние десятилетия, связанная с прорывом огромных масс воды в горные выработки При разработке прогноза изучались [7, 8] следующие важнейшие особенности гидрогеологической обстановки в комплексе: наличие гидравлической связи между шахтами, входящими в состав комплекса, и возможность их затопления; возможное изменение качественного состава вод Западного техногенного гидрогеологического комплекса в связи с затоплением шахт. Западный техногенный гидрогеологический комплекс (ЗТГК) расположен в Новошахтинском и Шахтинском угольных районах, на территории города Новошахтинска и Красносулинского района Ростовской области. Горные отводы шахт, входящих в ЗТГК, находятся в западном центриклинальном замыкании и на северном крыле Шахтинско-Несветаевской синклинали. В пределах границ комплекса находятся: город Новошахтинск, поселки Новая Соколовка и Аютинский, совхоз № 6 и хутор Атюхта.

Площадь ЗТГК пересекают реки Малый Несветай, Аюта и Атюхта. В состав ЗТГК входят выработки шахт: «Западная-Капитальная», им. газеты «Комсомольская правда», им. В.И.Ленина, «Степановская», «Юбилейная», «Аютинская» ОАО «Ростовуголь» и № 10 ШУ «Красно-сулинское» ОАО «Шахтуголь», отрабатывавших пласты k2H, кь і3в, із", іг1 - іг1в- Шахта «Западная-Капитальная» начала строится в 1931 году, сдана в эксплуатацию в 1938 году и отрабатывала пласты ізв, із". Пласт i2l вскрыт квершлагами, не разрабатывался. Шахтное поле имеет неправильную форму, вытянутую с востока на запад на 7300 м, а с севера на юг - имеет размеры от 2500 до 4300 м. Границами шахтного поля являются: на севере - техническая граница с шахтой им. газеты «Комсомольская правда», на юге - техническая граница с шахтой им. В.И. Ленина, на западе - техническая граница с шахтой «Несветаевская», на востоке - свободный участок.

Вскрытие шахтного поля осуществлено двумя центральносдвоенными вертикальными стволами, для улучшения проветривания горных выработок в центральной части шахтного поля пройден вентиляционный ствол. В феврале 2003 года, в связи с прорывом в него вод несветаевских пластов, этот ствол ликвидирован. После прекращения горных работ на шахте «Степановская» вертикальный воздухоподающий ствол передан шахте «Западная-Капитальная». Для обеспечения его нормальной эксплуатации и отработки оставшихся запасов произведена сбойка шахт № 3/2-бис («Степановская») и «Западная-Капитальная». Главный ствол диаметром 6,5 м оборудован двумя угольными и двумя породными скипами. Вспомогательный ствол диаметром 6 м оборудован двумя клетями. Подготовка шахтного поля - панельная. Проведение выработок осуществляется буровзрывным способом. Система разработки - столбовая, длина лавы 150 - 170 м, длина выемочного столба колеблется от 700 до 1600 м, штреки используются повторно для смежных лав. Шахта им. В .И. Ленина сдана в эксплуатацию в 1931 году по пласту к2\ в 1957 году приступила к разработке пласта к/, в 1960 году - к21в, а с 1965 года - пласта із". На август 2003 года в эксплуатации находился один пласт - i3B «Степановский-верхний». Границами шахтного поля являются: на севере -техническая граница с шахтой «Западная-Капитальная», на западе -техническая граница с шахтой «Несветаевская», на юге шахтное поле граничит с шахтой «Горьковская-Южная», на востоке - свободный участок. Размеры шахтного поля - 8000 м по простиранию и 3500 м вкрест простирания.

Вскрытие пластов осуществлено вертикальными стволами с капитальными квершлагами, пройденными на двух горизонтах. На август 2003 года действующими являлись главный ствол № 2, вспомогательный ствол № 2 и вентиляционный ствол № 3. Основная схема подготовки шахтного поля - панельная. Размеры панели по падению пласта 1100 -1400 м, а по простиранию - до 2000 м. С 1975 года на пласте i3H применялся погоризонтный способ подготовки. Система разработки - столбовая - длинные столбы по простиранию или падению. В последнем случае лавы отрабатываются по восстанию пласта. Максимальная длина столбов - 1560 м, лавы - 180 м. Шахта им. газеты «Комсомольская правда». Строительство шахты было начато в 1949 году, сдана в эксплуатацию в 1956 году. За время работы шахтой отрабатывались пласты і2\ ізн, ізв- На август 2003 года шахтой отрабатывался пласт i3B. Форма шахтного поля близка к прямоугольной с размерами по простиранию 7000 - 7600 м, по падению - 1500 - 2500 м. Границами горного отвода шахты им. газеты «Комсомольская правда», имеющими сложную конфигурацию по каждому пласту, являются: на севере -техническая граница с шахтой № 43, на западе - техническая граница с шахтами «Соколовская» и «Несветаевская», на востоке - техническая граница с шахтами № 3/2-бис и «Юбилейная» и на юге - техническая граница с шахтой «Западная-Капитальная». Вскрыто шахтное поле вертикальными стволами: главный ствол диаметром 4,5 м оборудован двумя угольными скипами; центральный вентиляционный ствол диаметром 4,5 м оборудован клетью с противовесом; грузо-людской диаметром 6м- двумя одноэтажными клетями и лестничным отделением. Для улучшения проветривания горных выработок пройдены восточный и западный вентиляционные стволы. Для вскрытия Сулинских месторождений угля в 1991 - 1995 годах проходился квершлаг № 1 опытно-промышленного шахтоучастка (ОПШУ) шахты им. газеты «Комсомольская правда», остановленный и законсервированный в связи с началом реструктуризации угольной промышленности. Квершлаг пройден на глубине 230 - 320 м от поверхности. Длина квершлага составляет 4100 м. В 2003 году в квершлаге сооружена водоупорная тампонажная перемычка. В процессе выполнения исследований была изучена гидравлическая связь между шахтами «Западная-Капитальная» - им. В.И. Ленина - им. газеты «Комсомольская правда». Шахта «Западная-Капитальная» граничит с шахтами им. В.И. Ленина, им. газеты «Комсомольская правда» и «Несветаевская». Со всеми этими шахтами, кроме последней, возможна гидравлическая связь через проницаемые зоны барьерных целиков.

Лабораторные исследования свойств материала засыпки и возможности его уплотнения

Используемый для засыпки материал породных отвалов является смесью осадочных пород, которые по ряду признаков и механическим свойствам делятся на типы, подтипы, разности и т. п. Окончательной общепризнанной классификации осадочных горных пород с целью их инженерно-строительной оценки еще нет. Горные породы, как объект и среда инженерного воздействия при строительстве (карьеров, горных выработок и пр.) и материал для «вторичного» использования (наполнители, балласт, материал засыпки различных емкостей и полостей), могут и должны рассматриваться как многофазные системы, для которых в конкретном случае возможно употребление термина «грунт». Для оценки поведения грунтов во взаимодействии с сооружением, определения возможного изменения их свойств под действием внешней нагрузки или под действием собственного веса, необходимо иметь количественные показатели их свойств, которые получают путем изучения грунтов методами, подробно излагаемыми в специальных руководствах. В соответствие ГОСТу 25100-95, скальные и полускальные породы подразделяются по показателям: временного сопротивления одноосному сжатию в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях; степени выветрелости; коэффициенту размягчаемости в воде.

При решении конкретной задачи - оценке свойств материала засыпки и возможности его уплотнения - эти показатели имеют второстепенное значение и не характеризуют происходящие с материалом засыпки изменения. Более того, на сегодняшний день отсутствуют сведения о каких-либо компрессионных испытаниях материалов, применяемых при засыпке стволов, или моделировании процесса осадки под собственным весом или под действием столба воды. Естественно, отсутствуют и научно обоснованные и соответствующим образом утвержденные методики проведения таких испытаний. Как отмечает В.А. Мироненко [29], компрессионными свойствами называют деформационные свойства дисперсных (глинистых и песчаных) пород, определяемые в условиях одномерной задачи, когда отсутствует боковое расширение породы при нагружении, и она деформируется только в направлении приложенной нагрузки. Компрессионные испытания проводят в жестких металлических кольцах, диаметр которых в 3-4 раза превышает высоту. Соблюдение указанного соотношения между диаметром и высотой кольца позволяет значительно уменьшить влияние трения породы о станки прибора при испытаниях. Компрессионные испытания пород достаточно хорошо моделируют уплотнение пород в основании больших по площади сооружений, а также поведение прослоев глинистых пород в песчаной толще.

В процессе исследований был предложен и опробован метод воздействия на горную массу вертикальной статической нагрузкой, аналогичный по конструкции установки и используемой методике компрессионным испытаниям связных грунтов в инженерной геологии. Конструкция прибора показана на рис. 5. Конструкция прибора для проведения компрессионных испытаний пород Не менее важной частью проблемы является подбор материала для исследования осадки, имитирующего состав материала засыпки и аналогичный ему по свойствам. Естественный в этом случае подход - применение для моделирования материала породных отвалов, используемых для засыпки, представляется целесообразным только при условии соблюдения правил техники моделирования эквивалентными материалами. Иными словами, моделирование процесса (создание уменьшенной копии) требует соответствующего изменения некоторых параметров исходного материала и использования коэффициентов подобия для силовых величин (нагрузок). Для определения размера частиц материала модели был выполнен гранулометрический анализ как не горевшего, так и перегоревшего материала терриконов, используемого для засыпки стволов. Размер частиц (кусков) материала породных отвалов изменяется в широких пределах - от десятков сантиметров у крупных обломков до долей миллиметра у пылеватых (штыбовых) частиц. Наибольший интерес при классификации крупнообломочных раздельно-зернистых грунтов представляют фракции размером 100 мм и менее. Более крупные фракции при проведении гранулометрического анализа дают значительную погрешность.

При отборе проб материала терриконов для проведения гранулометрического анализа использовался валовый метод опробования с исключением из пробы обломков крупнее 40 мм.

Всего было выполнено два гранулометрических анализа не горевшего и перегоревшего материала терриконов шахты «Нежданная». По результатам гранулометрического анализа материал как не горевшей, так и перегоревшей части терриконов относится к дресвяному грунту с преобладанием частиц крупнее 2 мм (более 50%). С учетом отбора из проб обломков крупнее 40 мм, материал терриконов мог быть классифицирован как щебнистый грунт (частиц крупнее 10 мм более 50%). Результаты гранулометрического анализа изображены в виде суммарных кривых в полулогарифмическом масштабе (рис. 6). По графику гранулометрического состава был определен эффективный или действующий диаметр - сію - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 10% частиц и диаметр 60% частиц - сібо- После этого был рассчитан коэффициент неоднородности по формуле: Коэффициент неоднородности материала не горевшего террикона равен 12,4, горевшего - 25,8. При коэффициенте неоднородности больше 3, грунт считается неоднородным, и его неоднородность тем больше, чем больше величина соответствующего коэффициента. Полученные результаты позволили перейти к определению размера частиц материала засыпки для модели. 5.2.2. Определение масштабов моделирования Моделирование методом эквивалентных материалов основано на замене естественных горных пород натуры такими искусственными материалами в модели, показатели физико-механических свойств которых находятся в определенных соотношениях с аналогичными показателями тех же свойств пород натуры. При непосредственном использовании материала натуры в модели, его свойства должны быть изменены в соответствии с масштабом моделирования. Соотношения эти определяются на основании общих положений теории механического подобия и обеспечивают достижения близкой аналогии в протекании геомеханических процессов, происходящих в натуре и в модели [32]. Линейный масштаб моделирования определялся с учетом фактических размеров поперечных сечений стволов в свету и внутреннего диаметра компрессионного цилиндра модели. Расчет производился для стволов с диаметром 4,5 м; 5,0 м; 5,5 м; 6,0 м. Диаметр компрессионного цилиндра- 135 мм. Результаты расчета представлены в таблице 9.

Маркшейдерский мониторинг процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт

Как следует из проведенного анализа перечисленных документов, в них не содержится понятие «маркшейдерский мониторинг». Оно ранее не использовалось и в научно-технической литературе. Известны лишь работы М.А.Иофиса [23], посвященная геомеханическому мониторингу, и М.Е.Певзнера [40], в которой рассматриваются различные аспекты горноэкологического мониторинга. Непосредственно маркшейдерскому мониторингу посвящена диссертация Ю.М.Левкина [26], в которой рассматриваются системы маркшейдерского мониторинга подземного пространства многоцелевого освоения в угледобывающих регионах. Поэтому считаем целесообразным, следующим образом определить содержание этого понятия: «Маркшейдерский мониторинг - система повторных и контрольных наблюдений и измерений, выполняемых маркшейдерскими методами и средствами в соответствии с задачами и функциями маркшейдерской службы, определенными в установленном порядке».

В процессе ликвидации стволов и после ее завершения маркшейдерский мониторинг должен предусматривать [14] осуществление следующих видов работ: - наблюдения за сдвижением земной поверхности в зоне постоянного контроля; - контроль возведения изолирующих и упорных перемычек в шахте; - измерения уровня закладочного материала в вертикальных и наклонных стволах при их засыпке и в случаях, когда предусматривается дозасыпка; - контроль возведения полков перекрытия; - наблюдения за состоянием и положением полка перекрытия устья ствола; - наблюдения за состоянием зданий и сооружений, находящихся в зоне постоянного контроля. Геомеханическим проблемам, связанным с эксплуатацией месторождений полезных ископаемых и ликвидацией горнодобывающих предприятий, в том числе шахтных стволов, посвящено большое число работ отечественных специалистов. Н.С.Булычев [3] провел детальный анализ работ, посвященных исследованию проявления горного давления в вертикальных выработках. Р.А.Муллер [35] изучил влияние горных выработок на деформации земной поверхности и устойчивость зданий, сооружений и природных объектов.

Охране выработок глубоких шахт в зоне разгрузки, расчетам деформаций массива горных пород и определению безопасных условий подработки затопленных выработок посвящены работы М.П.Зборщика и В.В.Назимко [16], В.Н.Земисева [17] и А.В.Мохова [34]. Г.Л.Фисенко [56] детально изучил предельные состояния горных пород вокруг выработок. Г.В.Орлов, М.А.Иофис [36] и И.А.Петухов [42] изучали влияние различных природных условий и технологических факторов на закономерности процесса сдвижения горных пород. Результаты исследований этих и других авторов позволили разработать и утвердить в установленном порядке ряд важнейших инструктивных и нормативных документов, в том числе: Инструкцию по безопасному ведению горных работ у затопленных выработок [20]; Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных работ [46]; Руководство по расчету зданий и сооружений, проектируемых на подрабатываемых территория [48]; Сборник нормативных материалов по маркшейдерскому и геологическому обеспечению горных работ в угольной отрасли России [49].

Регламентации наблюдений за сдвижением горных пород и работ по изучению горного давления посвящены: Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород, земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями на угольных и сланцевых месторождениях [21]; Инструкция по производству маркшейдерских работ [22]; Методические указания по исследованию горного давления на угольных и сланцевых шахтах [28]. Кроме того, проблемы геомеханики подробно рассмотрены в учебнике для вузов «Маркшейдерия» [27]. В ходе ликвидации шахты начальные (базисные) измерения выполняются маркшейдерской службой организации, осуществляющей ликвидацию шахты (ствола), дальнейший маркшейдерский мониторинг осуществляет служба по наблюдению за ликвидированными стволами. Зоны постоянного контроля устанавливаются для ликвидированных вертикальных, крутых и круто-наклонных стволов, т. е. при углах наклона выработок, когда возможен перепуск породы, и ограничиваются следующим образом: 1) у вертикальных стволов: окружностью радиусом Ro = 20 м от центра ствола при мощности наносов hH 20 м; если же hH 20 м, то радиусом Ro = hH, но не более 40 м; 2) у скважин диаметром от 0,5 до 2,0 м: окружностью радиусом в два раза меньшим, чем у вертикальных стволов; 3) у крутых стволов (а 60): со стороны восстания пластов полуокружностью радиусом Ro; со стороны падения - полуокружностью радиусом Ro, проведённой из проекции на земную поверхность точки кровли ствола на глубине Нп вдоль продольной оси ствола - параллельными линиями, отстоящими от оси ствола на 10 = Ro; 4) у круто-наклонных стволов (35 а 60): у устья ствола со стороны восстания - линией, перпендикулярной оси ствола и отстоящей от устья на 10 м; со стороны падения - линией, перпендикулярной оси ствола и проходящей через проекцию на земную поверхность точки, находящейся на глубине, равной 10hB; вдоль продольной оси ствола - прямыми линиями, отстоящими от ствола на 10hB, со стороны падения и на 10 м у устья.

Границы зоны постоянного контроля у наклонных и пологих стволов и штолен при засыпке их до предельной глубины Нп, ниже которой опасные деформации не возникают, не строятся. Границы зоны постоянного контроля у стволов, ликвидируемых без полной засыпки, устанавливаются на основании заключения специализированных организаций. В случаях, когда проектом предусматривается дозасыпка ствола, уровень закладочного материала в стволе измеряется в первый год не реже двух раз в год с помощью электронных, оптических или механических глубиномеров. В последующие годы измерения проводятся не реже одного раза в квартал. При понижении уровня закладки ниже отметки, определенной проектом, производится дозасыпка ствола. Измерения сдвижений земной поверхности в зоне влияния ликвидируемых горных выработок, имеющих выход на земную поверхность, и расположенных на ней объектов должны проводиться в следующих целях: по - определения абсолютных и относительных величин деформаций и сравнения их с расчетными и допустимыми значениями; - выявления причин возникновения и степени опасности деформаций для нормальной эксплуатации объектов; - принятия своевременных мер по борьбе с возникающими деформациями или устранению их последствий; - уточнения расчетных данных физико-механических характеристик грунтов; - уточнения методов расчета и установления допустимых и предельных величин деформаций для различных типов зданий, сооружений и коммуникаций; - установления эффективности принимаемых профилактических и защитных мер; - уточнения закономерностей процесса сдвижения горных пород и зависимостей его параметров от основных влияющих факторов. Результаты измерений могут быть использованы также при решении спорных вопросов, связанных с определением причин деформирования объектов и степени влияния на них подземных сооружений.

Похожие диссертации на Обоснование мониторинга процессов, связанных с ликвидацией стволов угольных шахт в сложных гидрогеологических условиях