Методические указания по наблюдениям за сдвижением горных пород и за подрабатываемыми сооружениями

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА СДВИЖЕНИЕМ ГОРНЫХ ПОРОД И ЗА ПОДРАБАТЫВАЕМЫМИ СООРУЖЕНИЯМИ

Составители:

канд. техн. наук И.А. Петухов (руководитель работы), кандидаты техн. наук Е.В. Бошенятов, Б.Я. Гвирцман, В.Н. Земисев, инж. Н.И. Митичкина, кандидаты техн. наук Г.А. Решетов, Ю.Б. Файнштейн

В Методических указаниях предложен подход к решению вопросов охраны зданий, сооружений и других объектов при выемке угля под ними. Приведены рекомендации по прогнозированию величин сдвижений и деформаций земной поверхности, а также по наблюдениям за сдвижением толщи пород и земной поверхности, состоянием подрабатываемых зданий и сооружений, по определению высоты зоны трещин над выработками с целью уточнения безопасной глубины разработки при выемке угля под водными объектами. Методические указания рассмотрены Управлением главного маркшейдера Минуглепрома СССР. Предназначены для работников бюро специализированных маркшейдерских работ, маркшейдерских отделов шахт, производственных объединений и проектных институтов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Под застроенными территориями и охраняемыми природными объектами залегает более 5,5 млрд. т балансовых запасов угля. По некоторым производственным объединениям добыча угля под охраняемыми объектами составляет от 50 до 95% от общей добычи. В связи с этим не только увеличился объем маркшейдерских работ, связанных с расконсервацией запасов, но и изменилось их содержание. Особенно возросла роль планирования горных работ с учетом затрат на охрану подрабатываемых объектов, возможности ремонтно-строительных организаций, выбора мер охраны и контроля за деформациями земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями.

Отечественный и зарубежный опыт показал, что успешное решение вопросов подработки охраняемых сооружений на значительных площадях возможно только при централизации и специализации всех необходимых работ. Поэтому приказом Министра угольной промышленности СССР № 139 от 07.03.79 г. в типовую структуру управления производственного объединения по добыче угля включены бюро специализированных маркшейдерских работ, в составе которых могут создаваться секторы по наблюдению за сдвижением земной поверхности, охране объектов и сооружений.

При расконсервации запасов угля должен решаться комплекс вопросов, большая часть которых освещена в многочисленных нормативных и методических документах, разработанных в разное время на различном научно-техническом уровне. В связи с этим возникла необходимость в разработке методического документа, в котором были бы отражены все методические подходы, используемые при решении вопросов расконсервации запасов угля на современном уровне знаний.

Настоящие Методические указания разработаны ВНИМИ для сотрудников секторов по наблюдению за сдвижением земной поверхности и охране объектов бюро специализированных маркшейдерских работ. Методические указания могут быть использованы и маркшейдерскими службами шахт, производственных объединений и проектных организаций, разрабатывающих меры охраны сооружений.

В Методических указаниях не рассмотрены правовые и организационные вопросы, не регламентированы объемы работ, необходимые для расконсервации запасов, и сроки их выполнения. Эти вопросы решаются в каждом конкретном случае на основе нормативных документов, перечень которых приведен в прил. 14.

В Методических указаниях дана последовательность решения отдельных задач при расконсервации запасов, приведены рекомендуемые методы прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности и методы наблюдений за сдвижением земной поверхности и горных пород в различных горно-геологических условиях. Рассмотрены методы измерений деформаций подрабатываемых зданий, обследования их и оценки результатов подработки, а также способы определения стоимости конструктивных мер защиты.

В разработке Методических указаний принимали участие сотрудники института, а также Казахского, Сибирского, Украинского и Уральского филиалов — кандидаты техн. наук К.Б. Абельсеитов, А.Г. Акимов, В.И. Болучевский, А.С. Ведяшкин, Ю.Н. Гавриленко, В.И. Коваленко, М.Д. Матюшенко, Р.А. Муллер, В.П. Самарин, А.В. Трифонов, Л.В. Фомичев, Л.П. Чепенко, А.С. Ягунов, В.Н. Яценко, инженеры В.Н. Гусев, С.К. Магрупов, М.П. Мымрин, Е.Т. Сушко, И.В. Цветкова, О.Ф. Чижиков, А.В. Шиптенко, В.К. Шляхецкий.

1. ЗАДАЧИ СЕКТОРОВ СДВИЖЕНИЯ

1.1. Секторы сдвижения создают в производственных объединениях со значительным объемом добычи угля под охраняемыми объектами. Количество и состав специалистов в секторе определяется в соответствии с приложением 2 приказа № 139 Министра угольной промышленности СССР от 07.03.79 г.

1.2 Основные задачи секторов сдвижения:

• установление зон влияния горных выработок;
• прогноз сдвижений и деформаций земной поверхности на различные периоды работы горного предприятия;
• учет и инвентаризация сооружений и природных объектов в пределах зоны влияния;
• назначение необходимых мер защиты сооружений и объектов, контроль за их осуществлением;
• контроль за состоянием подрабатываемых сооружений и объектов;
• наблюдения за сдвижением земной поверхности при необходимости определения или уточнения характера и параметров сдвижения, в том числе в специфических горно-геологических условиях, а также при новых системах разработки или модификации старых.

1.3 Секторы сдвижения осуществляют:

а) составление карт прогноза деформаций земной поверхности на различные периоды работ горного предприятия;

б) обследование состояния зданий, сооружений и природных объектов до их подработки и после окончания периода опасных деформаций земной поверхности под ними, а в необходимых случаях — и в процессе подработки объектов (совместно с представителями подрабатывающего предприятия и организации, эксплуатирующей подрабатываемый объект);

в) подготовку совместно с шахтами горно-геологических, горно-технических и инженерно-геологических данных, необходимых для составления проектов мер охраны зданий, сооружений и природных объектов;

г) контроль за выполнением горных и конструктивных мер защиты;

д) наблюдения за подрабатываемыми зданиями, сооружениями и природными объектами;

е) подготовку маркшейдерских данных для заинтересованных организаций при решении вопросов:

• выделения объектов, подлежащих послеосадочному ремонту или восстановлению;
• корректировки ранее принятых мер охраны объектов и разработки проекта дополнительных мер охраны;
• оценки необходимости предупреждения ответственных лиц горного предприятия и организации, эксплуатирующей подрабатываемый объект, о возможности появления опасных деформаций в объекте.

1.4. Секторы сдвижения ежегодно по всем выполненным работам составляют отчет, один экземпляр которого передают ВНИМИ.

Кроме годовых отчетов, после завершения подработки ответственных сооружений составляют окончательный отчет, в котором обобщают результаты инструментальных наблюдений за сдвижением горных пород и за подрабатываемым сооружением, оценивают эффективность горных и конструктивных мероприятий по уменьшению вредного влияния горных работ на сооружение. Один экземпляр отчета должен быть передан ВНИМИ и обсужден на секции Ученого совета ВНИМИ или на НТС его филиала.

2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ

2.1. Прогнозирование величин сдвижений и деформаций земной поверхности служит основой для планирования горных работ под охраняемыми объектами.

Полученные в результате прогноза величины сдвижений и деформаций могут быть использованы:

• для установления безопасной и предельной глубин разработки;
• при выборе площадей для строительства в пределах горных отводов шахт;
• при назначении горных и конструктивных мер защиты;
• для определения сроков и объемов работ по рекультивации нарушенных земель;
• для установления границ участков возможного затопления атмосферными и грунтовыми водами, а также водами рек и водоемов.

2.2. Прогноз сдвижений и деформаций земной поверхности производится при проектировании шахт или новых горизонтов, при составлении пятилетних или годовых программ, а также при разработке мер защиты для отдельных объектов.

При проектировании шахт и разработке программ на периоды более 5 лет прогнозируются вероятные деформации, а при составлении пятилетних и годовых программ и выборе мер защиты отдельных объектов — ожидаемые сдвижения и деформации.

При назначении горных мер защиты вероятные и ожидаемые деформации земной поверхности прогнозируются в отдельности от каждого пласта и горизонта, в зону влияния которых попадает подрабатываемый объект.

При назначении конструктивных мер защиты в условиях разработки свиты пологих пластов прогнозирование сдвижений и деформаций допускается производить по группам пластов свиты, включающим до четырех пластов в каждой, с последующим суммированием полученных величин. Пласты группируют с учетом горно-геологических условий залегания, времени выемки и опыта совместной подготовки и отработки пластов.

2.3. Ожидаемые сдвижения и деформации земной поверхности определяют в соответствии с рекомендациями Правил [1] (подразделы 2 — 5 прил. 1).

2.4. Вероятные сдвижения и деформации земной поверхности рассчитывают в соответствии с рекомендациями подраздела 6 прил. 1 Правил [1].

2.5. Исходные данные для расчетов определяют по планам горных работ и по вертикальным разрезам в масштабе 1:1000, 1:2000 или 1:5000. Для графических построений прогнозируемых сдвижений и деформаций земной поверхности используют вертикальные разрезы и планы поверхности в том же масштабе. Графики сдвижений и деформаций строят на вертикальных разрезах, а изолинии — на планах поверхности. Изолинии удобно строить на листах из прозрачного малодеформирующегося материала (лавсан и др.) в масштабе планов. Построенные на такой основе изолинии накладывают на планы поверхности и по ним определяют ожидаемые величины сдвижений и деформаций под каждым объектом, попадающим в зону влияния горных работ.

2.6. Ожидаемые величины сдвижений и деформаций земной поверхности при подработках отдельных объектов одной или несколькими выработками рассчитывают на вертикальных разрезах, проходящих через подрабатываемый объект в направлениях вкрест простирания и по простиранию пластов. В зависимости от положения объекта в мульде сдвижения рассчитывают величины сдвижений и деформаций в полумульдах по падению, восстанию или простиранию пласта.

2.7. В направлении вкрест простирания пластов сдвижения и деформации для отдельного объекта, подрабатываемого несколькими выработками, рассчитывают на конечную стадию процесса сдвижения. Расчет производят или от каждой выработки отдельно, или от нескольких выработок, объединенных в одну — суммарного размера, в соответствии с пп. 3.4 и 3.5 прил. 1 Правил [1].

Суммарные величины сдвижений и деформаций определяют путем алгебраического сложения сдвижений и деформаций от каждой выработки в последовательности, соответствующей проведению очистных работ. За окончательные значения сдвижений и деформаций принимают полученные при суммировании их максимальные абсолютные величины.

2.8. При прогнозе ожидаемых сдвижений и деформаций в направлении простирания пластов необходимо различать два случая расположения подрабатываемого объекта:

1. Подрабатываемый объект на конечную стадию процесса сдвижения находится в пределах плоского дна мульды сдвижения, вне зоны влияний очистных выработок у постоянных границ (технические границы шахт, границы постоянных барьерных или предохранительных целиков и т.д.).

В этом случае сдвижения и деформации земной поверхности рассчитывают на момент прохождения забоев под объектом в следующем порядке:

а) сдвижения и деформации земной поверхности рассчитывают по сечению, проходящему в направлении простирания пластов через центр объекта в точках полумульд по простиранию L3 с координатами Z = x/L3 = 0,1; 0,2; 0,3; ... 1. Полумульды L3 строят относительно границ каждой влияющей выработки на планируемую дату;

б) определяют наиболее влияющие лавы в двух-трех верхних (наиболее влияющих) пластах свиты. Для этого на разрезе вкрест простирания проводят от центра объекта линию под углом \Delta = 180^{\circ} - \varphi_{1} - \alpha (значение \Delta не более 90°) в сторону восстания пластов до пересечения с наиболее влияющими пластами свиты. Точки пересечения этой линии с верхними пластами свиты определяют положение наиболее влияющих лав. Если объект расположен таким образом, что указанная линия не пересекает намеченные к разработке участки пластов, то в качестве наиболее влияющих выработок принимают те, которые находятся на минимальных расстояниях в плане от объекта;

в) устанавливают даты, когда забои наиболее влияющих лав в двух-трех наиболее влияющих пластах свиты будут располагаться по простиранию на расстоянии (в плане) 0,2Hср от объекта (Hср — средняя глубина разработки в пределах рассматриваемой лавы);

г) рассчитывают сдвижения и деформации земной поверхности в сечении, проходящем через объект, на каждую намеченную дату, когда в первом, втором и третьем наиболее влияющих пластах забои наиболее влияющих лав находятся на расстоянии 0,2Hср от объекта. Если пласты разрабатывают одновременно несколькими лавами, то от каждого пласта рассчитывают суммарные сдвижения и деформации от всех влияющих на объект лав на момент, когда наиболее влияющая лава расположена на расстоянии 0,2Hср от объекта. Суммарные деформации от нескольких лав в одном пласте в заданных точках мульды рассчитывают по методике Правил [1] (прил. 1, п. 3.17). При расчетах допускается объединять отдельные смежные лавы в одну лаву суммарных размеров при условии, если опережение лав относительно друг друга по простиранию не превышает 0,2Hср и не более 100 м, а размер целика между лавами меньше 0,1Hср;

д) находят максимальные положительные и отрицательные значения сдвижений и деформаций в пределах полумульд длиной L3, проведенных через центр объекта на каждую намеченную дату, соответствующую наиболее неблагоприятному положению выработок в рассматриваемых пластах;

е) за окончательные величины сдвижений и деформаций земной поверхности в основании объекта принимают максимальные положительные и отрицательные деформации в пределах полумульд L3, полученные на различные даты.

2. Подрабатываемый объект находится в зоне влияния постоянных границ выработок, в пределах полумульды по простиранию L3, определяемой плоскостями, проведенными под углами \delta_{0} и \varphi_{3} от постоянной границы выработки в нижнем пласте свиты. В этом случае сдвижения и деформации рассчитывают по методике Правил [1] (прил. 1, п. 6.5).

При подвигании очистных забоев лав в направлении, отличающемся от простирания пластов, сдвижения и деформации земной поверхности в основании объекта рассчитывают по линии, перпендикулярной направлению подвигания забоев лав, и по линии, проходящей через объект в направлении их движения.

Сдвижения и деформации в этом случае рассчитывают аналогично изложенному выше.

2.9. При подработках больших застроенных территорий (городов, поселков, крупных промышленных объектов) ожидаемые сдвижения и деформации земной поверхности вычисляют в узлах специально построенных расчетных сеток или в характерных точках, расположенных на профильных линиях, проходящих через отдельные объекты. Расстояние l между узлами сетки, а также между точками на профильных линиях определяют из выражения:

l = 0,2Hв, (1)

где Hв — средняя глубина разработки верхнего пласта свиты на участке. Величина l не должна быть менее 30 м и более 100 м.

Стороны сетки, а также профильные линии должны быть ориентированы вкрест простирания пластов и по простиранию.

Сдвижения и деформации земной поверхности рекомендуется рассчитывать на ЭВМ EC-1033 по программе PLAST, разработанной ВНИМИ и переданной в Отраслевой фонд алгоритмов и программ (ОФАП) Минуглепрома СССР [13]. Программа PLAST позволяет автоматизировать вычисления сдвижений и деформаций земной поверхности в основных угольных бассейнах страны при условии, если отсутствует сдвижение пород лежачего бока.

По программе PLAST рассчитывают все виды сдвижений и деформаций на разрезах вкрест простирания, по простиранию в отдельных точках земной поверхности и в узлах равномерной сетки (до 500 точек). Расчеты на ЭВМ позволяют получать суммарные сдвижения и деформации от нескольких выработок и максимальные сдвижения и деформации земной поверхности в точках на заданный момент времени.

Автоматизация графических построений обеспечивается использованием графопостроителя «Бенсон-232». Графопостроитель вычерчивает графики максимальных сдвижений и деформаций на разрезах вкрест простирания или по простиранию, а также изолинии сдвижений и деформаций на плане поверхности.

2.10. При подработках больших застроенных территорий сдвижения и деформации земной поверхности в направлении простирания пластов рассчитывают только тогда, когда преимущественное число объектов длинными сторонами расположено в направлении, близком к простиранию пластов (отклонение не более 30°).

Расчеты выполняют следующим образом:

1. Определяют контуры развития горных работ в пластах на конец каждого планируемого периода. Сдвижения и деформации по простиранию пластов рассчитывают по профильным линиям, располагаемым в направлении простирания или в точках регулярной сетки. Сетка расчетных точек должна охватывать все участки города или поселка, расположенные в зоне влияния проектируемых выработок. Размеры сетки или профильных линий по простиранию пласта не должны быть, как правило, меньше средней глубины залегания нижнего пласта в свите.

2. В зоне влияния постоянных границ выработок сдвижения и деформации земной поверхности рассчитывают по методике Правил [1] (прил. 1, п. 6.5).

3. Сдвижения и деформации земной поверхности от отдельного пласта вне зоны влияния постоянных границ выработок по простиранию рассчитывают на конец каждого планируемого периода, исходя из соответствующего положения границ и размеров очистных выработок.

На рис. 1 положение очистных забоев лав 11-й и 12-й на конец 1985 г. показано линиями I — II и III — IV, на конец 1986 г. — линиями I' — II' и III' — IV', а на конец 1987 г. — линиями I» — II» и III» — IV», соответственно; положение очистных забоев лав 13-й и 14-й на конец 1988 г. показано линиями V — VI и VII — VIII, на конец 1989 г. — линиями V' — VI' и VII' — VIII', на конец 1990 г. — линиями V» — VI» и VII» — VIII», соответственно.

Рис. 1. Схема к расчету величин сдвижений в направлении простирания пласта

Путем алгебраического сложения величин сдвижений и деформаций от каждой очистной выработки по методике Правил [1] находят суммарные сдвижения и деформации на конец планируемого периода.

Зону максимального влияния выработки по простиранию за каждый рассматриваемый период времени ограничивают на плане линиями, соединяющими точки сетки или точки профильной линии, в которых деформации растяжения достигают максимальных значений. Так, границей зоны максимального влияния лав 11-й и 12-й за 1985 г. будет ломаная линия 5з — 4а, за 1986 г. зона влияния этих лав будет ограничена линиями 5з — 4а и 8а — 8з, а за 1987 г. — линиями 8а — 8з и 12з — 11а. В каждой из этих зон величины сдвижений и деформаций на линиях сетки, параллельных простиранию (линии а — а, б — б, в — в, ..., з — з см. рис. 1), принимают постоянными и равными их максимальным положительным или отрицательным значениям в пределах соответствующей зоны.

Аналогичным образом рассчитывают сдвижения и деформации земной поверхности от соседних выработок, расположенных со стороны падения или восстания относительно выработок, планируемых к разработке в первую очередь. Границами зон влияния лав 13-й и 14-й за 1989 г. будут линии 3з — 3а и 6а — 7з, а за 1990 г. — линии 7з — 6а и 10а — 10з (см. рис. 1).

В качестве окончательных величин сдвижений и деформаций земной поверхности принимают их максимальные значения в точках профильных линий или регулярной сетки, полученные на различные даты разработки пластов.

4. В случае одновременной разработки свиты пластов, когда расстояние в плане между очистными забоями меньше средней глубины залегания пластов, при расчетах сдвижений и деформаций свиту пластов разделяют на группы по 2 — 4 пласта, отработка которых намечена с минимальным разрывом во времени.

Сдвижения и деформации земной поверхности определяют с учетом влияния каждой группы пластов в точках регулярной сетки, стороны которой ориентируют по простиранию и вкрест простирания пласта, а также положения и размеров выработок на конец каждого рассматриваемого периода.

Границы зоны максимального влияния выработок за соответствующий период определяют на плане путем соединения точек сетки, в которых горизонтальные деформации растяжения по простиранию достигают максимальных значений (по аналогии с определением границ зоны максимального влияния от одного пласта). В качестве окончательных величин сдвижений и деформаций земной поверхности для соответствующих точек регулярной сетки принимают максимальные из полученных на различные даты наблюдений.

2.11 На основе рассчитанных сдвижений и деформаций составляют планы прогноза, на которые наносят:

• границы зон влияния выработок;
• изолинии прогнозируемых сдвижений и деформаций земной поверхности и трассы уступов; если максимальные горизонтальные деформации \epsilon \leq 2 \cdot 10^{- 3} , а максимальные наклоны i <= 4·10-3, то вместо изолиний на подрабатываемой площади выделяют зоны с равными деформациями 0 — 1·10-3, 1 — 2·10-3;
• зоны выходов тектонических нарушений, осевых поверхностей синклинальных складок, рабочих и нерабочих пластов и величин деформаций в этих зонах;
• зоны возможных провалов и крупных трещин;
• зоны возможного затопления атмосферными осадками, водами рек и водоемов, грунтовыми водами.

При подработке лесонасаждений на план прогноза, кроме того, наносят горизонтали рельефа местности после подработки.

2.12. Прогнозируемые величины сдвижений и деформаций земной поверхности должны корректироваться при изменении календарных планов горных работ, изменении параметров систем разработок, а также по мере накопления новых данных о параметрах процесса сдвижения, полученных в результате инструментальных наблюдений.

2.13. При выборе площадей для строительства в пределах горных отводов шахт на планах прогноза сдвижений и деформаций выделяют по степени пригодности группы участков земной поверхности, приведенные в табл. 1.

Таблица 1

Классификация угленосных площадей по характеру процесса сдвижения и величинам деформаций

2.14. Условия возможного образования провалов и границы их зон определяют в соответствии с пп. 2.12 и 2.13 Правил [1].

2.15 Зоны затопления на земной поверхности при подработке могут возникать вследствие:

• скапливания атмосферных и паводковых вод в образовавшихся бессточных мульдах на равнинных и пониженных участках рельефа;
• повышения уровня грунтовых вод относительно земной поверхности при ее оседании, например, на участках, где грунтовые воды приурочены к аллювиальным отложениям;
• опускания уровня земной поверхности ниже зеркала воды ближайших рек и водоемов.

2.16 Возможность образования зон затопления и ожидаемую глубину водного слоя определяют путем установления:

• замкнутых мульд (не имеющих стока) и их глубины на равнинных и пониженных участках рельефа;
• ожидаемых отметок земной поверхности после подработок и уровня грунтовых вод в различные сезоны (по гидрогеологическим картам) при высоком уровне грунтовых вод. Затопление возможно, если ожидаемые отметки земной поверхности окажутся ниже отметок уровня грунтовых вод;
• ожидаемых отметок земной поверхности после подработок и уровня воды в реке или водоеме в различные сезоны (при опасности затопления участка водами ближайших рек или водоемов).

2.17. При подработке водных объектов зоны опасного влияния водного объекта определяют по рекомендациям п. 6.3 Правил [1].

Пример расчета деформаций земной поверхности

Шахтой № 5 в Донбассе, разрабатывающей угли марки Г, намечена к подработке площадка АБВГ (рис. 2), застроенная жилыми зданиями в 1959 — 1960 гг. Под площадкой залегают два угольных пласта l5 и l4 на глубинах 520 — 660 и 690 — 780 м. Мощность пласта l5 равна 2,5 м, пласта l4 составляет 2,2 м. Мощность наносов 10 м. Имеется календарный план отработки пластов под застроенной площадкой. Ниже горизонта 800 м горные работы по обоим пластам не запланированы.

Рис. 2. План застройки подрабатываемой площадки

В связи с тем, что большинство зданий на площадке (см. рис. 2) расположено длинной стороной вкрест простирания пластов, сдвижения и деформации рассчитывают на разрезе вкрест простирания (рис. 3).

Рис. 3. Вертикальный разрез вкрест простирания пласта

Для определения сдвижений и деформаций на плане поверхности намечают сетку расчетных точек. Стороны сетки ориентируют вкрест простирания и по простиранию пластов. Расстояния между точками сетки согласно п. 2.9 принимают равными l = 100 м.

Сдвижения и деформации рассчитывают по программе PLAST на ЭВМ EC-1033. Исходные данные для программы PLAST приведены в табл. 2 и 3.

Таблица 2

Горно-технические условия и угловые параметры

Таблица 3

Параметры на различные даты отработки

При расчетах на ЭВМ предусматривают получение максимальных значений сдвижений и деформаций за весь период разработки пластов. Максимальные сдвижения и деформации земной поверхности в соответствии с программой определяются автоматически из величин сдвижений и деформаций, полученных при последовательном суммировании от влияния отдельных выработок.

При расчетах на ЭВМ в соответствии с инструкцией к Программе предусматривают вычерчивание изолиний сдвижений и деформаций с сечениями: оседаний через 100 мм, горизонтальных сдвижений — через 50 мм, наклонов и горизонтальных деформаций — через 1·10-3, кривизны — через 0,01·10-3 1/м.

Из графиков изолиний сдвижений и деформаций в направлении вкрест простирания (рис. 4 - 8) видно, что максимальные ожидаемые деформации на площадке АБВГ достигают следующих величин: растяжения \epsilon = + 3 \cdot 10^{- 3} ; сжатия \epsilon = - 2 \cdot 10^{- 3} ; кривизны k = 0,05·10-3; наклонов i = 7·10-3.

Рис. 4. Изолинии оседаний (мм)

Рис. 5. Изолинии наклонов (1·10-3)

Рис. 6. Изолинии кривизны (1·10-3) 1/м

Рис. 7. Изолинии горизонтальных сдвижений (мм)

Рис. 8. Изолинии горизонтальных деформаций (1·10-3)

3. СОСТАВЛЕНИЕ ПРОЕКТА МЕР ОХРАНЫ СООРУЖЕНИЙ И ОБЪЕКТОВ

3.1. Охрана зданий и сооружений от вредного влияния горных работ может осуществляться конструктивными мерами, горными мерами, включая и оставление предохранительных целиков, а также комплексом горных и конструктивных мер. Охрана природных объектов осуществляется горными и защитными мерами на земной поверхности (устройство водоотводящих канав, дамб, дренажных канав).

3.2 Проект мер охраны зданий, сооружений и природных объектов должен содержать:

• основные исходные данные, включающие характеристику горно-геологических, горно-технических и инженерно-геологических условий участка, характеристику подрабатываемых объектов;
• меры охраны и технико-экономическое обоснование выбранных мер.

3.3. Для характеристики горно-геологических и горно-технических условий к проекту мер охраны представляют графические материалы и пояснительную записку к ним.

Графические материалы должны включать:

• совмещенный план существующих и проектируемых горных выработок и намечаемых к подработке объектов. На план должны быть нанесены выходы пластов под наносы, тектонические нарушения, старые горные выработки;
• геологические разрезы по скважинам, расположенным вблизи подрабатываемых сооружений или объектов. На разрезах должны быть показаны тектонические нарушения, водоносные горизонты, уровни грунтовых вод.

3.4 Пояснительная записка должна содержать:

• краткую геологическую характеристику участка (состав толщи пород, глубина залегания слоев крепких пород и их мощность, условия залегания угольных пластов, марки угля);
• данные о системе разработки и ее параметрах, об очередности отработки столбов, о вынимаемой мощности угольных пластов и глубинах их залегания;
• инженерно-геологическую характеристику грунтов на подрабатываемой площади до глубины 10 м от поверхности — разрезы характерных буровых скважин или шурфов с послойным литологическим описанием пород, их консистенции, степени влажности, уровня грунтовых вод. Перечисленные сведения содержатся в отчетах об инженерно-геологических изысканиях для строительства, находящихся у владельцев объектов или в управлении главного архитектора города (для городской застройки).

При утрате или недостоверности данных по инженерной геологии на подрабатываемой площади необходимо организовать инженерно-геологические изыскания в соответствии со СНиП II-9-78 [3], привлекая в необходимых случаях специализированные изыскательские организации.

3.5. В характеристике охраняемых гражданских зданий должны быть следующие сведения: назначение здания, его длина и ширина; этажность; год постройки; материал и толщина стен; материал и конструкция подвальных, междуэтажных и чердачных перекрытий; форма здания в плане (сложный план в случае выступов и изломов больше 1,5 м); наличие зальных помещений с пролетами больше 18 м; степень износа несущих каменных (кирпичных, шлакоблочных) стен (в процентах); наличие и перечень конструктивных мер защиты и их техническое состояние.

Большинство из перечисленных сведений может быть получено из технических паспортов зданий, находящихся у их владельцев. Износ стен определяется в соответствии с прил. 6 Правил [1].

Сбор данных о гражданских объектах осуществляется в соответствии с формой прил. 1 настоящих Методических указаний.

3.6. В характеристике охраняемых промышленных зданий должны быть следующие данные: технологическое назначение; этажность; год постройки; наличие кранового оборудования, его грузоподъемность и режим работы; сменный режим производства, особые требования к чистоте, температуре и влажности внутреннего воздуха; наличие полного или неполного каркаса; тип фундаментов (столбчатые, ленточные, сплошные фундаментные плиты); конструктивная схема (план, разрезы) здания с указанием высоты колонн, положения связевых панелей и деформационных швов, шага несущих конструкций, длины и ширины здания; наличие и перечень конструктивных мер защиты; техническое состояние здания. Кроме этого, должны быть указаны виды и типы основного технологического оборудования, возможность его выправления в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

3.7. Характеристика трубопроводов должна включать следующие данные: тип трубопровода (наземный, подземный, напорный, безнапорный); год постройки трубопровода; диаметр, толщина стенок и материал труб; тип стыковых соединений; вид перекачиваемого продукта, внутреннее давление, глубина заложения труб в грунте; физико-механические свойства грунта засыпки (угол внутреннего трения, сцепление, объемная масса).

3.8. В характеристике охраняемых инженерных сооружений должны быть указаны: технологическое назначение и техническое состояние сооружений, габаритные размеры, конструктивная характеристика.

3.9. Характеристика охраняемого лесонасаждения должна содержать сведения: о категории лесонасаждения, его составе по породам, возрасту и другим таксационным данным по выделам на год последнего лесоустройства; об орогидрографических условиях участка (особенности рельефа и гидрографическая сеть); о наличии карстовых проявлений на земной поверхности и в толще пород; об уровнях воды в верхнем водоносном горизонте в различные периоды и их сезонных изменениях. Необходимые данные для характеристики лесонасаждения следует получить в соответствующем управлении лесного хозяйства. Если отсутствуют данные о режиме вод в верхнем водоносном горизонте, то их следует получить путем наблюдений. В качестве методики наблюдений могут быть использованы, например, рекомендации Руководства [4] (глава «Наблюдения над грунтовыми водами») или Указаний [5] (прил. 4).

3.10. В характеристике водного объекта, подлежащего подработке, должны быть отражены: вид объекта (водоем, водоток, водоносный горизонт) и его размеры; объем воды в водоеме; расход водотока в различное время года; фильтрационные параметры; источники питания и ресурсы подземных вод водоносных горизонтов, представляющих опасность для горных выработок; литологический состав и фильтрационные свойства пород подстилающей толщи; группа, к которой относится водный объект (в соответствии с разделом 6 Правил [1]); сведения о случаях подработки рассматриваемого водного объекта на данной шахте или соседних.

3.11. Выбор мер охраны зданий и сооружений, построенных без конструктивных мер защиты, и вопросы выемки угля под ними в общем случае решаются в такой последовательности:

• определяют допустимые и предельные деформации объектов;
• устанавливают безопасную Hб и предельную Hп глубины разработки;
• назначают (предварительно) тип мер охраны;
• составляют варианты проекта мер охраны;
• производят технико-экономическую оценку вариантов необходимых мер охраны, их сравнение и выбор;
• прогнозируют ожидаемые повреждения охраняемого объекта и рассчитывают затраты от подработки по выбранному варианту мер охраны.

3.12. Допустимые и предельные деформации основания, а также безопасную и предельную глубины разработки под гражданскими и промышленными зданиями и инженерными сооружениями устанавливают до схемам 1 - 3 прил. 2 настоящих Методических указаний. Схемы составлены на основании данных об охраняемых объектах (см. пп. 3.5 - 3.8).

Предварительное назначение типа мер охраны производят по пп. 3.3, 3.8 и 3.9 Правил [1]. Согласно этим пунктам при глубине разработки больше безопасной горные работы могут проводиться без применения горных и конструктивных мер охраны, но с послеосадочным ремонтом. Если глубина разработки меньше безопасной, но больше предельной, то следует применять горные или конструктивные меры охраны (или совместно те и другие). При глубине разработки меньше предельной требуется обязательное применение горных мер охраны, а при необходимости и конструктивных.

На основании предварительного назначения типа мер охраны составляют конкретные варианты горных мер согласно прил. 5 Правил [1] и конструктивных — в соответствии с Рекомендациями [6].

Для назначения конкретных вариантов конструктивных мер охраны необходимо:

1 Определить расчетные деформации основания, пользуясь рекомендациями раздела 2 настоящих Методических указаний и учитывая коэффициент условий работы согласно табл. 4.5 Правил [1]. В качестве ожидаемых деформаций используют прогнозируемые наибольшие по абсолютной величине деформации на участке застройки в направлениях вкрест простирания и по простиранию пласта.

2. Произвести экономическую оценку эффективности извлечения запасов угля согласно прил. 3 Правил [1] и прил. 9 настоящих Методических указаний.

3. Определить повреждения конструкций при подработке согласно прил. 7 Правил [1].

Величины допустимых и предельных деформаций, безопасной и предельной глубин разработки, перечень назначенных мер охраны и другие данные рекомендуется приводить в табличной форме. Для гражданских зданий рекомендуются формы, приведенные в табл. 9 и 10 прил. 2 настоящих Методических указаний.

Рабочий вариант мер охраны выбирают на основании технико-экономического сравнения вариантов мер охраны с учетом принятой технологии горных работ, их механизации, возможностей строительных и ремонтных организаций, степени важности подрабатываемых объектов.

3.13. Для зданий, построенных с конструктивными мерами защиты, расчетные деформации земной поверхности сравнивают с допустимыми, в качестве которых принимают деформации, использованные при проектировании конструктивных мер защиты и оговоренные в проектах. При неблагоприятном изменении горно-геологических условий здания с конструктивными мерами защиты подрабатывают лишь по специальному проекту.

3.14. Величины ожидаемых деформаций гражданских зданий при подработке можно определить по прил. 7 Правил [1].

3.15. Для выбранного рабочего варианта мер охраны затраты на конструктивные меры и послеосадочные ремонты сводят в итоговые таблицы, заполняют объемные ведомости ожидаемых повреждений по всему комплексу, намечают строительные объекты для закладки наблюдательных станций, составляют рекомендации по эксплуатации зданий и сооружений в период подработки, а также методики наблюдений за объектами.

3.16. Рабочий проект выбранных мер охраны составляет специализированная проектная организация.

Для составления рабочего проекта конструктивных мер охраны объектов требуются следующие исходные материалы:

а) для гражданских и промышленных зданий:

• обмерные поэтажные планы здания (сооружения) в масштабе 1:100 с указанием размеров простенков, выступов, колонн, ниш, толщины стен и перегородок, материалов несущих и ненесущих конструкций;
• обмерные характерные разрезы (М 1:100) с указанием высотных отметок проемов, перекрытий, толщины и конструктивных особенностей перекрытий и их материала;
• обмерные чертежи подвала или подполья (М 1:100);
• узлы и детали (М 1:10, 1:25) несущих конструкций, подлежащие усилению, включению в конструкцию мер защиты или примыкающие к новым конструкциям;
• материалы обследования состояния конструкций — визуальное определение состояния несущей конструкции, полученное при их выборочном вскрытии, величины опирания несущих конструкций перекрытий и их элементов, обмер элементов фундаментов при шурфовании (при необходимости), инструментальное определение прочности материалов конструкций (при необходимости), полученное испытанием образцов или неразрушающими методами;

б) для трубопроводов:

• план и профили сетей с указанием плановой и высотной привязки смотровых колодцев, промежуточных и мертвых опор, компенсаторов;
• сведения, перечисленные в п. 3.7;
• качество сварки сварных трубопроводов (процент просвечиваемых стыков);
• сведения об авариях на трубопроводе с указанием места, даты, причины и следствия;
• физико-механические свойства грунтов обратной засыпки трубопровода — вид грунта, объемная масса грунта, коэффициент внутреннего трения (tg\varphi) , сцепление (C).

Для других инженерных сооружений перечень основных исходных материалов должен быть согласован с организацией, составляющей проект.

С учетом сроков подработки объектов составляют график ввода конструктивных мер защиты их и контролируют выполнение мер защиты и качество.

3.17. Меры охраны лесонасаждений выбирают в зависимости от ожидаемых оседаний и деформаций участка земной поверхности. Меры охраны могут быть: горные, направленные на уменьшение деформаций земной поверхности, и водозащитные, обеспечивающие защиту от нарушений водного режима в растительном слое.

Если по условиям рельефа при горных разработках на земной поверхности образуются замкнутые бессточные понижения земной поверхности и в них скапливаются паводковые и атмосферные воды, то для охраны лесонасаждения часто бывает достаточно ограничиться устройством водоспускных сооружений для отведения воды в гидрографическую сеть (пруды, реки).

Если вследствие подработки ожидается поднятие уровня грунтовых вод относительно опускающейся земной поверхности и подтопление леса, то мерой охраны может служить устройство дренажных канав для понижения уровня грунтовых вод.

Если затопление подрабатываемого лесонасаждения ожидается на большой площади вследствие разлива водотоков или водоемов, то мерой охраны может служить устройство ограждающих дамб. При этом необходимо предпринимать меры по предотвращению повышения уровня грунтовых вод на ограждаемом участке.

С целью уменьшения вредного влияния горных выработок на лесонасаждения могут применяться горные меры:

• уменьшение вынимаемой мощности пласта или оставление предохранительных целиков по отдельным пластам свиты;
• наиболее рациональная последовательность отработки столбов лав, способствующая наименьшему нарушению водного режима на участке подрабатываемого лесонасаждения.

3.18. При планируемой полной или частичной выемке околоствольных предохранительных целиков, наличии в пределах целиков ранее пройденных очистных выработок или уплотняющихся под влиянием водопонижения пород меры охраны вертикальных шахтных стволов назначают в соответствии с Указаниями [7] и Временными указаниями [8].

3.19. Возможность безопасного ведения горных работ в пределах зоны опасного влияния водного объекта либо устанавливают на основании результатов натурного измерения высоты зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством в условиях, аналогичных подрабатываемому участку (раздел 6 настоящих Методических указаний), либо определяют путем применения специальных мероприятий (п. 6.19 и прил. 5 Правил [1]).

Порядок решения вопроса о возможности и условиях разработки пластов в пределах зон опасного влияния водных объектов изложен в пп. 6.19 и 6.20 Правил [1].

4. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СДВИЖЕНИЕМ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

4.1 Инструментальные наблюдения за сдвижением земной поверхности под влиянием горных разработок производят с целью:

а) получения или уточнения параметров процесса сдвижения в случаях: освоения новых участков месторождений, выемки угля на больших глубинах, наличия тектонических нарушений или складчатого залегания пластов, применения закладки выработанного пространства, внедрения новых систем разработки или модернизации старых; при этом определению или уточнению подлежат:

• углы сдвижения \beta , \gamma , \delta , \beta_{1} , углы разрыва \beta\prime\prime , \gamma\prime\prime , \delta\prime\prime и граничные углы \beta_{0} , \gamma_{0} , \delta_{0} , \beta_{01} ;
• наибольшие вертикальные и горизонтальные деформации и характер распределения их в мульде сдвижения, в том числе сосредоточенных деформаций и места их проявления относительно границ мульды;
• общая продолжительность процесса сдвижения земной поверхности и период опасных деформаций;

б) получения величин деформаций, возникающих в зданиях, сооружениях и в других объектах, и установления взаимосвязи их с деформациями земной поверхности;

в) определения эффективности специальных конструктивных и горных мер, применяемых для охраны зданий и сооружений от вредного влияния горных выработок.

4.2 Результаты инструментальных наблюдений используют:

а) при установлении, выборе и уточнении мер охраны зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния горных разработок;

б) при выборе способов выемки угля под объектами, охраняемыми от вредного влияния горных разработок;

в) для корректировки методов прогноза сдвижений и деформаций.

4.3. Инструментальные наблюдения проводят на наблюдательных станциях, состоящих из системы реперов, закладываемых по профильным линиям.

Закладка реперов и начальное наблюдение на них должны быть проведены до влияния очистных выработок.

4.4 Различают типовые и специальные наблюдательные станции.

Типовые наблюдательные станции закладывают для определения параметров процесса сдвижения, установления характера распределения сдвижений и деформаций земной поверхности в мульде сдвижения, а также характера их накопления при выемке свиты пластов или одного пласта на нескольких горизонтах. Срок существования станций — от одного года до нескольких десятилетий. При выборе места закладки станции следует предусматривать возможность реконструкции ее и дозакладки или продления профильных линий по мере развития горных работ.

Специальные наблюдательные станции закладывают для изучения отдельных вопросов сдвижения земной поверхности, в частности, для определения условий и мест образования сосредоточенных деформаций (трещин, уступов) над выходами пластов и нарушений под наносы, установления взаимосвязи грунта (основания) и сооружений при подработке, контроля соответствия фактических деформаций расчетным, исследования характера накопления деформаций при многократном (по разным пластам) оконтуривании предохранительных целиков (под промплощадку, шахтные стволы и т.д.), установления зависимости получаемых величин деформаций от длины измеряемых интервалов, для определения величин сдвижений и деформаций не в главных сечениях мульды сдвижения, а также для изучения влияния деформаций земной поверхности и толщи пород на состояние растительных и лесорастительных условий и на фильтрационные свойства толщи пород.

4.5. Закладку наблюдательной станции и наблюдения на ней производят по заранее составленному проекту, который должен включать графическую часть и пояснительную записку.

Графическая часть должна состоять из плана наблюдательной станции в масштабе 1:500, 1:1000, 1:2000 или 1:5000, геологических разрезов по профильным линиям (в том же масштабе, что и план станции) и чертежей конструкции реперов.

На план наносят: рельеф земной поверхности, пройденные и проектируемые горные выработки, выходы под наносы пластов угля, тектонических нарушений и осевых поверхностей складок, сооружения и объекты, расположенные на земной поверхности, подземные коммуникации, границы предохранительных целиков, профильные линии и все реперы как грунтовые, так и закладываемые в сооружения.

Геологические разрезы следует составлять с использованием всех данных по ближайшим геологическим скважинам и горным выработкам, особое внимание должно быть уделено уточнению мощности наносов и меловых отложений, положения мощных крепких слоев пород, расположения горных выработок, в том числе старых, тектонических нарушений и других плоскостей ослабления массива (нерабочие угольные пласты, слабые глинистые прослойки). На разрезы наносят все рабочие и опорные реперы профильной линии.

В пояснительной записке указывают цель наблюдений, приводят краткую геологическую и горно-техническую характеристики участка, обосновывают конструкцию наблюдательной станции, ее местоположение, длины профильных линий, интервалы между реперами, количество реперов и необходимых для их закладки материалов (металл, цемент, песок). Приводят методику и периодичность наблюдений с соответствующим обоснованием, способ привязки станции к маркшейдерской опорной геодезической сети, предрасчет точности измерений, необходимые приборы и инструменты.

Все материалы к проекту наблюдательной станции должны быть сброшюрованы и подписаны лицом, ответственным за составление проекта, и утверждены главным маркшейдером производственного объединения.

4.6. Типовая наблюдательная станция должна состоять не менее чем из двух профильных линий вкрест простирания и одной по простиранию пласта при подвигании забоя в направлении простирания и не менее чем из двух линий по простиранию пласта и одной вкрест простирания при подвигании забоя по восстанию или по падению.

Если станция рассчитана на длительный срок наблюдений (более 5 лет) и имеет большую протяженность (более 1 км), то при отработке пласта по простиранию допускается ограничиваться закладкой одной профильной линии вкрест простирания, а при отработке пласта по восстанию или падению — одной линии по простиранию.

Конструкции наблюдательных станций, закладываемых для наблюдения за подрабатываемыми зданиями и сооружениями, приведены в разделе 5 настоящих Методических указаний.

4.7. Длины профильных линий вкрест простирания на типовых станциях, в зависимости от угла падения пласта \alpha и наличия старых выработок, определяют следующим образом.

1. При \alpha \leq 25^{\circ} и отсутствии по восстанию старых горных выработок (рис. 9, а) проводят линии под углами \beta - \Delta\beta (у нижней границы) и \gamma - \Delta\gamma (у верхней границы) до контакта коренных пород с наносами и далее под углом \varphi_{0} — до пересечения с линией земной поверхности. Точками А и Б определяются границы рабочей части профильной линии.

Рис. 9. Определение длин профильных линий в направлении вкрест простирания пласта при \alpha \leq 25^{\circ} :

а — старые выработки отсутствуют; б — при наличии старых выработок со стороны восстания

С обоих концов профильной линии закладывают по два или по три опорных репера на расстояниях соответственно 50 и 100 м или 30, 60 и 90 м от крайних рабочих реперов (от точек А и Б на рис. 9, а). Длина профильной линии определяется отрезком I — IV. Если не представляется возможным заложить опорные реперы на обоих концах линии, то допускается ограничиться закладкой их на одном конце.

2. При \alpha \leq 25^{\circ} и наличии со стороны восстания старых горных выработок границу рабочей части профильной линии определяют от верхней границы ранее отработанной лавы по углу \gamma - \Delta\gamma в коренных породах и углу \varphi_{0} — в наносах (точка В на рис. 9, б).

Если нет необходимости изучать активизацию процесса сдвижения над ранее подработанной толщей, можно ограничить длину профильной линии со стороны восстания пласта углом \psi_{1} (точка Б на рис. 9, б). Со стороны падения пласта в обоих случаях границу рабочей части профильной линии определяют по углу \beta - \Delta\beta в коренных породах и углу \varphi_{0} в наносах.

3. При 25^{\circ}<\alpha \leq 45^{\circ} (рис. 10) границу рабочей части профильной линии со стороны восстания пласта определяют следующим образом: от точки Б', расположенной на пересечении линии почвы пласта (или ее продолжении) с линией контакта наносов и коренных пород, проводят под углом \varphi_{0} в наносах линию до пересечения с линией земной поверхности. Полученная точка Б будет границей рабочей части профильной линии со стороны восстания. Со стороны падения границу рабочей части профильной линии находят по углу \beta - \Delta\beta , а затем по углу \varphi_{0} в наносах (точка А).

Рис. 10. Конструкция наблюдательной станции при 25^{\circ}<\alpha \leq 45^{\circ} . Определение длины профильной линии вкрест простирания:

а — план; б — разрез по простиранию; в — разрез вкрест простирания; 1 — 5 - дополнительные профильные линии

Для более детального изучения характера сдвижения земной поверхности на участке выхода пласта под наносы рекомендуется закладывать дополнительные (укороченные) профильные линии вкрест простирания (см. линии 1 — 5 на рис. 10, а). Положение этих линий находят следующим образом. На разрезе по простиранию (рис. 10, б) относительно границы очистной выработки определяют точки Г, О0, О и переносят их на план. Параллельно линии I — IV через найденные точки проводят линии 1, 3 и 5. Линии 2 и 4 проводят в середине между линиями 1 и 3, 3 и 5, соответственно. На линии 1 — 5 проектируют точки В и Б в направлении простирания и получают длину рабочей части каждой линии, равную отрезку ВБ на профильной линии I — IV. На концах линий закладывают по 2 — 3 опорных репера.

4. При \alpha>45^{\circ} , с целью изучения характера сдвижения земной поверхности в лежачем боку, границу рабочей части профильной линии со стороны восстания определяют по углу \beta_{1} - \Delta\beta_{1} в коренных породах и углу \varphi_{0} — в наносах (точка Б на рис. 11). Со стороны падения границу рабочей части профильной линии определяют по углу \beta - \Delta\beta в коренных породах и углу \varphi_{0} в наносах (точка А).

Рис. 11. Конструкция наблюдательной станции при \alpha>45^{\circ} . Определение длины профильной линии вкрест простирания:

а — план; б — разрез по простиранию; в — разрез вкрест простирания

4.8. Длину профильной линии по простиранию определяют следующим образом (рис. 12).

Рис. 12. Определение длины профильной линии по простиранию и положения линий вкрест простирания:

О1 и О2 — точки пересечения с профильными линиями вкрест простирания

На разрезе по простиранию из точки предполагаемой остановки забоя (предохранительный целик значительных размеров, граница шахтного поля и др.) или от разрезной печи проводят линию под углом \delta - \Delta\delta в коренных породах и далее под углом \varphi_{0} в наносах до пересечения с линией земной поверхности (точка Г на рис. 12). Проектируют границу очистной выработки на земную поверхность, получают точку О0. От этой точки в сторону выработанного пространства откладывают расстояние, равное (1,5Hср + в), где в — расстояние между профильными линиями. Рабочая часть профильной линии по простиранию определится отрезком ГЕ. В сторону целика на расстоянии не менее 90 м от точки Г намечают положение крайнего опорного репера (точка IX). На интервале Г — IX закладывают еще один или два опорных репера.

Профильная линия по простиранию может иметь опорные реперы с одного конца или с двух. Границу рабочей части и положение опорных реперов на другом конце линии определяют аналогично описанному.

Положение профильной линии по простиранию пласта определяют в следующем порядке.

На разрез вкрест простирания (см. рис. 9 - 11) из середины очистной выработки проводят линию под углом \theta к горизонту до пересечения с земной поверхностью в точке О1, через эту точку должна проходить профильная линия по простиранию.

4.9. Положение профильных линий вкрест простирания относительно границ целика показано на рис. 12. Ближайшая к разрезной выработке или к целику профильная линия вкрест простирания должна отстоять от них на расстоянии не меньше Hср (точка О1), вторая профильная линия должна быть расположена на расстоянии не более 50 м от первой (точка О2). Расстояние от второй профильной линии до ближайшей границы целика в плане должно быть не менее Hср.

Если ко времени закладки профильной линии вкрест простирания забой лавы отошел от разрезной выработки, то место закладки линии определяется расстоянием S от точки О0 из выражения:

S = Hср + d, (2)

где d — планируемый отход забоя от разрезной выработки к моменту окончания начальной серии наблюдения на станции.

Примечание: Если размер выработки по простиранию меньше величины (2Hср + в), но больше 1,7Hср, то вкрест простирания закладывают одну профильную линию над серединой выработки. Если этот размер менее 1,7Hср, то профильную линию закладывают также над серединой выработки, но в этом случае параметры сдвижения должны сопровождаться пояснением о том, что они получены при неполной подработке с указанием коэффициента подработанности.

4.10. Используемые при определении длин профильных линий и их положения относительно границ очистных выработок значения углов сдвижения \delta , \beta , \gamma , \beta_{1} и угла \alpha_{\text{п}} принимают из раздела 7 Правил [1] для соответствующих бассейнов и месторождений, а углы \varphi_{0} , \psi_{1} , \psi_{2} , \psi_{3} и \theta — согласно разделу 7 прил. 1 Правил [1].

Углы \Delta\delta и \Delta\gamma принимают равными 20°, а углы \Delta\beta и \Delta\beta_{1} в зависимости от угла падения пласта \alpha определяют из выражений:

\Delta\beta = 18^{\circ} - 0,15\alpha; (3)

\Delta\beta_{1} = 20^{\circ} - 0,15\alpha. (4)

Примечание. Если в Правилах [1] отсутствуют значения углов \alpha_{\text{п}} и \beta_{1} для данного бассейна или месторождения, то они могут быть найдены с помощью приведенных в Правилах [1] таблиц для неизученных месторождений в зависимости от угла \delta , угла падения пласта и вынимаемой мощности.

4.11. Расстояния между реперами на отрезках рабочей части профильных линий типовой наблюдательной станции в зависимости от глубины разработки определяют по табл. 4.

Таблица 4

Расстояние l между рабочими реперами в зависимости от глубины разработки H

4.12. Конструкции специальных наблюдательных станций выбирают в зависимости от характера объекта наблюдений и поставленной задачи. Расстояния между реперами могут отличаться от рекомендуемых в табл. 4, но при соответствующем обосновании.

Для наблюдений за подрабатываемыми отдельными зданиями и сооружениями закладывают стенные реперы в соответствии с рекомендациями раздела 5, а также грунтовые реперы, располагая их вдоль стен зданий против стенных реперов, на расстоянии не менее 2 м от фундамента.

В тех случаях, когда подрабатывают комплекс зданий (поселок, район города, производственное предприятие с большим количеством сооружений) для наблюдения выбирают наиболее представительные здания и сооружения (по типу, значимости, чувствительности оборудования, расположению участков с наибольшими деформациями и т.п.) и на них ведут наблюдения по стенным и грунтовым реперам. Кроме того, закладывают профильные линии по определенным направлениям (вдоль улиц, вдоль осей расположения объектов и т.д.). При этом следует стремиться к тому, чтобы направление профильных линий совпадало или максимально приближалось к направлению простирания и вкрест простирания пласта. Расстояния между рабочими реперами профильных линий выбирают, как правило, в соответствии с рекомендациями п. 4.11, но они могут быть уменьшены на отдельных участках при необходимости получения дополнительных данных, например, о местоположении и величине уступов.

4.13. При наличии разрывных тектонических нарушений в конструкцию типовых наблюдательных станций вносят следующие дополнения:

1. Если направление движения забоя и направление простирания сместителя совпадают (рис. 13), то по профильным линиям вкрест простирания пласта производят сгущение реперов непосредственно над выходом зоны сместителя под наносы, а также на прилегающих к ней участках протяженностью 90 м со стороны висячего бока сместителя и 70 м — со стороны лежачего бока (участки ГД, ГВ и ДЕ, соответственно, на рис. 13, а, б). По простиранию над серединой выхода зоны сместителя под наносы закладывают дополнительные профильные линии (МН на рис. 13, а) протяженностью 0,3Lср, таким образом, чтобы их середины находились на пересечении с линией вкрест простирания (точка Д на рис. 13, а, б), где Lср — средняя длина полумульд по падению и по восстанию. Количество дополнительных линий по простиранию должно соответствовать числу линий вкрест простирания.

Рис. 13. Конструкция наблюдательной станции при подработке разрывного нарушения, плоскость сместителя которого параллельна направлению движения забоя:

а — план; б — разрез вкрест простирания; ЕВ и МН — участки линий со сгущенными реперами

Расстояния между реперами на дополнительных линиях по простиранию и на участках сгущенных реперов на линиях вкрест простирания принимают по 5 м.

2. Если направление движения забоя перпендикулярно простиранию сместителя, то на линии по простиранию (III — IV) производят сгущение реперов над выходом зоны сместителя под наносы (ГД на рис. 14, а, б) и на прилегающих к ней участках. Длины этих участков принимают равными 90 м со стороны висячего бока сместителя и 70 м — со стороны его лежачего бока (на рис. 14, а, б участки ДЕ и ГВ, соответственно). Кроме того, закладывают две дополнительные профильные линии по простиранию в зонах максимальных растяжений обеих полумульд (линия В«Е» в полумульде по восстанию и линия В'Е' — в полумульде по падению на рис. 14, а). Длины этих линий и отдельных участков на них принимают такими же, как длины участков со сгущенными реперами на линии III — IV. Расстояния между реперами на дополнительных линиях и на участках сгущенных реперов основной линии принимают по 5 м.

Рис. 14. Конструкция наблюдательной станции при подработке разрывного нарушения, плоскость сместителя которого параллельна линии забоя:

а — план; б — разрез по простиранию; в — разрез вкрест простирания; О' и О» — точки максимальных растяжений в полумульдах по падению и по восстанию, соответственно

Местоположение зон максимальных растяжений находят с помощью типовых кривых для соответствующих бассейнов, приведенных в приложении 1 Правил [1].

3. Если направление движения забоя диагонально относительно простирания сместителя (рис. 15), то одну из профильных линий вкрест простирания закладывают таким образом, чтобы она пересекла профильную линию по простиранию (в главном сечении мульды) над серединой выхода зоны сместителя под наносы (точка О на рис. 15, а, б, в). Через точку О также должна проходить дополнительная линия ВЕ, пересекающая (в плане) зону сместителя по нормали. Длину этой линии определяют как сумму длин трех отрезков: ГД — проекции выхода зоны сместителя под наносы, ДЕ = 90 м (со стороны висячего бока сместителя) и ГВ = 70 м (со стороны лежачего бока сместителя).

Рис. 15. Конструкция наблюдательной станции при подработке разрывного нарушения, плоскость сместителя которого расположена диагонально к направлению движения забоя:

а — план; б — разрез по простиранию; в — разрез вкрест простирания; МН и ПР — участки со сгущенными реперами на профильных линиях в главном сечении мульды; М'Н', П'Р', В'Е' — дополнительные линии со сгущенными реперами в зоне растяжений в полумульде по восстанию; М«Н», П«Р», В«Е» — то же, в полумульде по падению

На линии по простиранию длину участка со сгущенными реперами ПР определяют аналогичным образом (рис. 15, а, б). На линии вкрест простирания сгущение реперов производят на участке протяженностью 0,3Lср таким образом, чтобы точка О приходилась на середину этого участка, т.е. МО = ОН = 0,15Lср (см. рис. 15, а, в). Кроме того, над зоной нарушения закладывают по три дополнительные линии на участках наибольших растяжений в полумульдах по падению и восстанию (проходящих через точки О» и О' на рис. 15, а). Направления линий и их длины принимают такими же, как для соответствующих линий, проходящих через точку О.

Расстояния между реперами на всех дополнительных линиях, а также на участках со сгущенными реперами основных линий принимают по 5 м.

Примечание. Если мощность сместителя менее 3 м, то при построениях на рис. 13 - 15 она может не учитываться, а соответствующие расстояния 70 и 90 м откладывают от проекции плоскости сместителя на земную поверхность.

4.14. При синклинальном залегании пластов, если область сдвижения от очистной выработки захватывает породы противоположного крыла складки, то профильная линия вкрест простирания должна проходить через всю складку. Границы ее рабочей части определяют следующим образом:

1. Если угол падения крыла складки \alpha больше \rho\prime\prime , но меньше \alpha_{\text{п}} , то граница рабочей части находится на пересечении линии, проведенной под углом \varphi_{0} от выхода почвы пласта под наносы, с земной поверхностью (точка А на рис. 16). Значения угла внутреннего трения по наиболее слабому контакту \rho\prime принимают для различных бассейнов и месторождений в соответствии с разделом 7 Правил [1], а при отсутствии указаний — равными 13°. Предельный угол падения пласта \alpha_{\text{п}} , при котором возникает сдвижение пород лежачего бока, принимают в соответствии с разделом 7 Правил [1]. Для Донбасса вместо угла \alpha_{\text{п}} принимают угол, равный 60°.

Рис. 16. Определение длины рабочей части профильной линии вкрест простирания при синклинальном залегании пласта

2. Если угол падения \alpha \geq \alpha_{\text{п}} , то границу профильной линии определяют в коренных породах по углу \beta_{1} - \Delta\beta_{1} , откладываемому от точки пласта, в которой \alpha = \alpha_{\text{п}} , а затем по углу \varphi_{0} — в наносах (точка Б на рис. 16).

4.15. При наличии складок с крыльями, имеющими опрокинутое залегание (рис. 17), положение границы профильной линии вкрест простирания пластов определяют на разрезе по углам \beta - \Delta\beta и \beta_{1} - \Delta\beta_{1} , откладываемым от точек, в которых \alpha = \alpha_{\text{п}} . За окончательную границу принимают наиболее удаленную от складки точку (на рис. 17 точка Г).

Рис. 17. Определение длины рабочей части профильной линии вкрест простирания при опрокинутом залегании пласта

4.16. При разработке свиты пластов с углами падения более 35° положение границ рабочей части профильной линии вкрест простирания определяют следующим образом.

От точки пересечения нижней границы проектируемого к отработке горизонта с почвой крайнего со стороны висячего бока пласта проводят линию под углом \beta - \Delta\beta до пересечения с линией земной поверхности. Получают точку А, ограничивающую рабочую часть профильной линии со стороны висячего бока (рис. 18).

Рис. 18. Определение длины рабочей части профильной линии вкрест простирания при разработке свиты пластов при \alpha \leq \alpha_{\text{п}} :

АВ — длина рабочей части профильной линии

От точки пересечения нижней границы намеченного к отработке горизонта с почвой крайнего со стороны лежачего бока пласта проводят до пересечения с земной поверхностью линию под углом \alpha - \Delta\alpha при углах падения пластов менее \alpha_{\text{п}} (точка Б на рис. 18) и под углом \beta_{1} - \Delta\beta_{1} — при углах падения пластов более \alpha_{\text{п}} (точка В на рис. 19). Для Донбасса вместо значения \alpha_{\text{п}} принимают 60°.

Рис. 19. Определение длины рабочей части профильной линии вкрест простирания при разработке свиты пластов при \alpha>\alpha_{\text{п}} :

АВ — длина рабочей части профильной линии

Углы \Delta\beta и \Delta\beta_{1} определяют по формулам (3) и (4). Значение угла \Delta\alpha определяют по формуле:

\Delta\alpha = 0,15\alpha. (5)

Место для закладки профильной линии следует выбирать с таким расчетом, чтобы можно было ее удлинять по мере отработки нижележащих горизонтов. На концах профильных линий закладывают по два-три опорных репера на расстояниях не менее 30 м друг от друга и от крайнего рабочего репера при глубинах разработки до 500 м и не менее 70 м — при глубинах более 500 м.

Расстояния между рабочими реперами принимают в соответствии с рекомендациями п. 4.11 настоящих Методических указаний; на участках, где ожидаются уступы, они могут быть уменьшены до 5 — 10 м.

4.17. Одновременно с разбивкой наблюдательной станции намечают места для закладки исходных реперов (не менее трех), от которых в дальнейшем будет определяться положение опорных реперов профильных линий по высоте и контролироваться их неподвижность.

Исходные реперы должны быть расположены в таких местах, в которых обеспечивается их неподвижность на срок существования наблюдательной станции. Исходными реперами могут служить также пункты маркшейдерской опорной геодезической сети, если обеспечивается их неподвижность и они расположены на небольшом удалении от станции.

Разбивку наблюдательной станции (перенесение проекта в натуру) производят инструментально с помощью теодолита и рулетки. Места закладки реперов обозначают колышками или другими способами. Отклонения реперов от створа не должны превышать 5 см.

4.18 После разбивки наблюдательной станции закладывают реперы.

Конструкция реперов и способ закладки их в грунте должны обеспечивать:

а) надежную сохранность их на весь срок службы наблюдательной станции, защиту от влияния промерзания и от внешних повреждений;

б) прочную связь с грунтом, при которой сдвижение грунта вызвало бы такое же сдвижение реперов;

в) удобство наблюдений за сдвижением их в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Кроме того, реперы должны быть простой конструкции, допускающей возможность изготовления их в местных мастерских на шахтах.

4.19. Грунтовые реперы могут быть изготовлены из металлических стержней диаметром не менее 20 мм, металлических трубок диаметром не менее 30 мм или из обрезков рельсов.

Верхние концы обрезков рельсов или металлических стержней, закладываемых в качестве реперов, обтачивают на полусферу, в центре высверливают углубления диаметром 1 — 2 мм и глубиной 5 — 7 мм. При использовании в качестве реперов металлических трубок к верхним их концам должны привариваться металлические головки, обточенные на полусферу с высверленными отверстиями указанных выше размеров.

4.20. Реперы закладывают в скважины диаметром 150 — 170 мм или в специально подготовленные котлованы. Глубина закладки реперов должна быть такой, чтобы нижний конец репера располагался на расстоянии не менее 0,5 м от горизонта промерзания грунта в данной климатической зоне. Часть репера, расположенная ниже горизонта промерзания, должна бетонироваться, а верхняя часть — засыпаться сухим плотным грунтом (рис. 20, а, б). Общая длина репера в нескальных породах должна быть не менее 1 м, в скальных — не менее 0,5 м.

Рис. 20. Конструкция реперов наблюдательных станций:

а — заглубленные бетонированные; б — незаглубленные бетонированные; в — заглубленные забивные; г — незаглубленные забивные; 1 — металлический стержень (d >= 20 мм); 2 — сухая плотная засыпка; 3 — граница сезонного промерзания; 4 — бетон

На участках, где реперы могут быть повреждены, верхнюю часть их целесообразно заглублять на 30 — 40 см ниже поверхности земли. В местах, где повреждение реперов исключается, можно закладывать их на 2 — 3 см выше земной поверхности.

В качестве рабочих реперов допускается использовать забивные металлические стержни длиной не менее 1500 мм (рис. 20, в, г). В этом случае центры наносят с помощью ручного сверла или керна после забивки репера в грунт. Закладка реперов иной конструкции и на меньшую глубину может быть разрешена только в том случае, если надежная устойчивость их в данных условиях подтверждена многолетним опытом.

4.21. Наблюдения за сдвижением земной поверхности, а также за деформациями различных сооружений, вызванными подработкой, заключаются в инструментальном определении на разные даты положения реперов наблюдательных станций с одновременным фиксированием видимых повреждений.

Сдвижения реперов в вертикальной плоскости (оседания) определяют из периодически проводимых нивелировок, а в горизонтальной — путем измерения расстояний между ними.

4.22. Перед началом наблюдений производят привязку (определение координат x, y, z) опорных реперов наблюдательной станции к ближайшим пунктам триангуляции или полигонометрии и нивелирной сети. Система координат пунктов, от которых производят привязку станции, должна соответствовать принятой на шахте для подземной съемки.

Плановую привязку осуществляют способом триангуляции или путем проложения замкнутого теодолитного хода. Допускается прокладывать висячий теодолитный ход при условии измерения углов и длин в прямом и обратном направлениях.

Относительная линейная невязка теодолитного хода не должна превышать 1:2000, угловая невязка не должна быть более определяемой по формуле: f_{\beta} = 1\prime \sqrt{n} , где n — число углов хода. Длины следует измерять стальными компарированными рулетками с натяжением 98 Н (т.е. 10 кг) при помощи динамометра. При измерении длин необходимо измерять температуру воздуха с точностью до 1°.

Примечание. Длины можно измерять светодальномерами, оптическими дальномерами и другими приборами, обеспечивающими требуемую точность.

4.23. Высотную привязку исходных и опорных реперов наблюдательных станций производят от реперов или пунктов нивелирной сети. Высотные отметки передают сначала на исходные реперы, а от них — на опорные реперы профильных линий. Для нивелирования можно применять нивелиры любого типа с трубой, имеющей увеличение не менее 30X, цена деления цилиндрического уровня должна быть не более 15» на 2 мм, контактного — не более 30» на 2 мм, применимы также нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования.

Рейки следует применять со сферическими уровнями трехметровые двухсторонние шашечные, наименьшее деление по черной стороне которых равно 1 см, или штриховые трехметровые односторонние с двумя шкалами, или двухсторонние с наименьшими делениями шкал 0,5 см. Не разрешается применять раздвижные или складные рейки.

4.24. При передаче высотных отметок на исходные и опорные реперы нивелирование производится из середины (расстояние от инструмента до реек — не более 75 м, отклонение в ту или другую сторону не более 2 м) в такой последовательности:

1. отсчет по черной стороне (основной шкале) задней рейки;

2. отсчет по черной стороне (основной шкале) передней рейки;

3. отсчет по красной стороне (дополнительной шкале) передней рейки;

4. отсчет по красной стороне (дополнительной шкале) задней рейки.

При этом, в случае привязки профильных линий типовой станции допускается брать отсчеты только по средней нити. Расхождения в сумме превышений между прямым и обратным ходами (в миллиметрах) не должны превышать:

\Delta h = \pm 15 \sqrt{L} , (6)

где L — длина хода в одном направлении, км.

В случае высотной привязки профильных линий наблюдательных станций по изучению взаимосвязи деформаций грунта и сооружений нивелирование осуществляется в последовательности, приведенной выше, но по черным сторонам передней и задней реек отсчеты берут по трем нитям. Расхождения в сумме превышений между прямым и обратным ходами (в миллиметрах) не должны превышать:

\Delta h = \pm 10 \sqrt{L} . (7)

Примечание. При использовании высокоточных нивелиров и соответствующих реек допускается взятие отсчетов не по трем нитям, а только по средней, если обеспечивается требуемая точность. Такое отклонение должно быть обосновано.

4.25 Полная серия инструментальных наблюдений на станции должна состоять из следующих работ:

а) нивелирования всех реперов наблюдательной станции;

б) определения расстояний между реперами по профильным линиям;

в) съемки трещин, образовавшихся на земной поверхности под влиянием горных разработок, с указанием времени их появления и величины раскрытия.

4.26. Для нивелирования реперов по профильным линиям применяют те же типы нивелиров и реек, что и для привязки станций. Нивелирование может производиться в одном направлении замкнутыми полигонами или замкнутыми ходами (когда с обеих сторон профильных линий имеются опорные реперы) или висячими ходами в прямом и обратном направлениях.

4.27. Нивелирование реперов типовой наблюдательной станции должно производиться из середины между связующими реперами, по возможности в часы спокойных изображений; расстояния от инструмента до связующих реперов не должны превышать 70 м. Неравенство расстояний от нивелира до обеих реек, установленных на связующих реперах, не должно превышать 2 м. Рейки устанавливают непосредственно на реперы.

Отсчеты на промежуточные реперы берут так же, как и на связующие — по двум сторонам рейки или по двум шкалам, по средней нити.

Порядок наблюдений при каждой установке инструмента:

1. отсчет по черной стороне (основной шкале) задней рейки;

2. отсчет по черной стороне (основной шкале) передней рейки;

3. отсчет по красной стороне (дополнительной шкале) передней рейки;

4. отсчет по красной стороне (дополнительной шкале) задней рейки;

5. отсчеты по черной и красной сторонам (основной и дополнительной шкалам) задней рейки, устанавливаемой на промежуточных реперах;

6. контрольный отсчет по черной стороне (основной шкале) передней рейки.

Расхождение в превышениях отдельных интервалов на станции, полученных по черным и красным сторонам реек (по основной и дополнительным шкалам), не должно превышать 3 мм.

Контрольный отсчет по черной стороне передней рейки (п. 6) не должен отличаться от отсчета по черной стороне передней рейки (п. 2) более чем на 3 мм.

Невязка в превышениях полигонов или ходов не должна быть больше величины, определяемой по формуле (6).

4.28. Нивелирование реперов на станциях по изучению взаимосвязи деформаций грунта и сооружений производится в том же порядке, что и на типовых наблюдательных станциях, но отсчеты по черной стороне рейки (или по основной шкале) берут по трем нитям:

1. отсчеты по трем нитям по черной стороне (основной шкале) задней рейки;

2. отсчеты по трем нитям по черной стороне (основной шкале) передней рейки;

3. отсчеты по средней нити по красной стороне (дополнительной шкале) передней рейки;

4. отсчеты по средней нити по красной стороне (дополнительной шкале) задней рейки;

5. отсчеты по трем нитям по черной стороне (основной шкале) и по средней нити красной стороны (дополнительной шкале) рейки, устанавливаемой на промежуточных реперах;

6. контрольный отсчет по средней нити по черной стороне (основной шкале) передней рейки.

На каждой станции выполняют следующий контроль:

• сравнивают отсчет по средней нити по черной стороне (основной шкале) каждой рейки с соответствующей полусуммой отсчетов по дальномерным нитям; разность между ними не должна превышать 3 мм;
• сравнивают превышения, определенные по черным сторонам (основным шкалам) и красным сторонам (дополнительным шкалам) реек; они не должны различаться более чем на 3 мм.

Невязка в сумме превышений хода не должна быть более величины, определяемой по формуле (7).

Примечание. Взятие отсчетов не по трем нитям (пп. 1, 2 и 5), а только по средней допускается при выполнении условия, приведенного в примечании к п. 4.24.

4.29. Перед началом работ должны быть произведены все поверки нивелира. Особое внимание нужно обратить на сведение к минимуму непараллельности визирной оси трубы и оси цилиндрического уровня. В дальнейшем поверку непараллельности указанных осей выполняют ежедневно перед началом нивелирования. Уровни на рейках также проверяют ежедневно перед началом работ.

4.30. Расстояния между реперами профильных линий измеряют стальными компарированными рулетками. Вынос центров реперов осуществляется с помощью жестких отвесов (рис. 21) или другими средствами, которые позволяют обеспечить проектирование центра с точностью 1 мм. Длины измеряют с постоянным натяжением 98 Н (10 кг) с помощью динамометра. На каждом интервале измеряют температуру воздуха с точностью до 1°.

Рис. 21. Жесткий отвес ОЖ-3:

1 — основание отвеса; 2 — центрировочный стержень; 2в и 2н — верхний и нижний конусы центрировочного стержня; 3 — зажим; 4 — ножки штатива; 5 — крышка; 6 — сферический шарнир; 7 — круглый уровень

4.31. Измерение длин интервалов с помощью жестких отвесов сводится к измерению расстояний между центрами отвесов, установленных над реперами. На каждом измеряемом интервале по обоим концам рулетки с точностью 1 мм берут три отсчета, смещая каждый раз рулетку на 1 — 3 см и поворачивая стержень отвеса на 180°. Образец журнала измерений длин и порядок записи приведен в прил. 4 (форма 3).

Рекомендуется следующий порядок измерения длин с помощью жестких отвесов:

• передний и задний отвесы центрируют над реперами таким образом, чтобы их круглые уровни (7 на рис. 21) находились с одной стороны по ходу направления измерений, например, справа; берут отсчеты по рулетке, вычисляют длину интервала;
• стержень заднего отвеса поворачивают на 180°, при этом круглый уровень на стержне оказывается слева по ходу; снова берут отсчеты по рулетке, вычисляют длину интервала;
• стержень переднего отвеса поворачивают на 180°, таким образом, круглые уровни обоих отвесов оказываются слева по ходу; берут отсчеты по рулетке, вычисляют снова длину интервала.

Расхождения в измеренных длинах интервала не должны превышать 2 мм.

Ежедневно перед началом работы необходимо производить поверку параллельности осей круглого уровня жесткого отвеса и центрировочного стержня.

Поверка производится в следующем порядке:

• если уровень был снят с центрировочного стержня, то стержень на глаз устанавливают в вертикальное положение и к нему прикрепляют уровень, пузырек уровня с помощью исправительных винтов выводят на середину;
• поворачивают центрировочный стержень вокруг оси на 180°, с помощью исправительных винтов выводят пузырек к середине на половину схода, вторую половину схода уровня устраняют перемещением крышки в направлении, противоположном сходу уровня;
• поверку аналогичным образом повторяют при поворотах стержня на 90, 180 и 270° относительно первоначального положения.

Поверка будет выполненной, если при вращении центрировочного стержня вокруг оси пузырек уровня будет оставаться в пределах круга на ампуле уровня.

4.32. Расстояния между реперами профильных линий измеряют в прямом и обратном направлениях. Расхождение непосредственно измеренной длины интервала (средние значения из трех отсчетов) не должно превышать 2 мм.

Расхождение горизонтальных расстояний между крайними реперами профильной линии прямого и обратного ходов не должно превышать 1:10000 длины профильной линии.

4.33. Если на профильных линиях или на отдельных их участках расстояния между реперами приняты менее 20 м (при небольших глубинах разработки, над выходами пластов под наносы, в зонах тектонических нарушений и т.д.), то, помимо измерения расстояний между соседними реперами, необходимо измерять также интервалы между реперами, отстоящими друг от друга на расстоянии 20 м, начиная от крайнего рабочего репера. Так, при расстоянии между реперами по 5 м дополнительно измеряют интервалы между реперами 1 и 5, 5 и 9, 9 и 13 и т.д. При расстояниях между реперами по 10 м — дополнительно измеряют расстояния между реперами 1 и 3, 3 и 5, 5 и 7 и т.д. Это необходимо для последующей обработки и сравнения фактически измеренных величин с расчетными. При измерениях следует контролировать отклонение промежуточных реперов от створа (например, реперов 2, 3, 4 от линии 1 — 5, реперов 6, 7, 8 от линии 5 — 9 и т.д.). Если отклонение хотя бы одного репера превысит 10 см, то измеряют отклонения всех реперов данного створа для введения соответствующих поправок. Отклонение от створа можно измерять с помощью линейки и натянутой между крайними реперами рулетки. При этом необходимо фиксировать направления отклонения — «вправо», «влево».

4.34. Для контроля измерения длин профильных линий, с целью исключения накопления погрешностей, рекомендуется применять светодальномеры со средней квадратической погрешностью измерения, не превышающей +/- 5 мм (например, МСД-1М). Светодальномером по профильной линии, начиная с крайнего опорного репера, измеряют интервалы, включающие несколько реперов. Длины интервалов принимают примерно равными 0,2Hср, но не менее 50 м (Hср — средняя глубина разработки). Светодальномер и отражатель центрируют над реперами. С каждой установки дальномера визируют на задний и на передний реперы, т.е. по ходу в одном направлении каждый интервал должен быть определен дважды. Для введения поправок за наклон на каждой стоянке измеряют высоту установки светодальномера и отражателя. Приборную поправку светодальномера следует определять перед началом каждой серии наблюдений и после окончания или строить методику измерений таким образом, чтобы приборную поправку определять в процессе наблюдений.

Измерения по профильной линии производят дважды — в прямом и обратном направлениях. Расхождения в длинах одних и тех же интервалов из прямого и обратного ходов (после введения необходимых поправок) не должны превышать 7 мм. Расхождение в общей длине профильной линии (в миллиметрах) не должно быть более величины

m_{\text{д}} = 5 \sqrt{n} , (8)

где n — количество установок светодальномера в одном направлении.

За измеренную светодальномером длину интервала принимают среднее значение из прямого и обратного ходов. С этой длиной сравнивают сумму полученных при измерении рулеткой длин между реперами, входящими в данный интервал.

При повторных наблюдениях светодальномер следует устанавливать на тех же реперах, что и в начальном.

Для контроля целесообразно, кроме того, измерять всю длину профильной линии светодальномером (если позволяет рельеф местности и технические возможности инструмента) между опорными реперами линии (не обязательно крайними) или между опорным репером на одном конце линии и крайним рабочим на другом при одностороннем расположении опорных реперов.

4.35. Измерения на наблюдательной станции могут быть начаты не ранее чем через 7 дней после закладки бетонных реперов и не ранее 3-х дней после закладки забивных.

Начальное положение реперов определяют как среднее арифметическое из двух серий наблюдений, проводимых до подработки наблюдательной станции. Разрыв во времени между двумя сериями не должен превышать 5 дней.

4.36. Сроки последующих наблюдений на типовых станциях устанавливают в зависимости от решаемых задач. Если необходимо получить только конечные величины параметров сдвижения и характер распределения их в мульде сдвижения, достаточно провести, кроме начального, еще два наблюдения. При этом второе наблюдение необходимо приурочивать к моменту окончания периода опасных деформаций, а последнее — ко времени прекращения процесса сдвижения. Данные о периоде опасных деформаций и об общей продолжительности процесса сдвижения в зависимости от глубины разработок находят по Правилам [1].

Если необходимо получить данные о развитии процесса сдвижения, то, кроме начальной и конечной серий наблюдений, дополнительно проводят не менее четырех наблюдений.

Интервалы времени между указанными четырьмя сериями наблюдений (в сутках) можно ориентировочно принимать равными:

t = Hн/3c, (9)

где Hн — глубина разработки у нижней границы очистной выработки, м;

c — скорость подвигания забоя, м/сут.

4.37. Календарный план инструментальных измерений на специальных наблюдательных станциях составляют в каждом конкретном случае применительно к решаемым задачам, условиям подработки изучаемого объекта и в зависимости от величин ожидаемых деформаций.

Однако в период опасных деформаций при отработке пологих и наклонных пластов наблюдения должны проводиться не реже двух раз в месяц, а затем — не реже одного раза в два месяца до окончания процесса сдвижения. После прекращения деформаций подрабатываемого объекта (по результатам наблюдений) проводят не менее двух контрольных нивелировок через 2 — 3 месяца. При отработке свиты крутопадающих пластов частота наблюдений должна быть увязана со скоростью оседаний, приращение оседания между наблюдениями не должно превышать 100 мм, наблюдения должны проводиться не реже одного раза в год.

При возникновении в здании первых трещин необходимо выполнить внеочередную полную серию наблюдений по стенным и грунтовым реперам вокруг здания.

4.38. Одновременно с инструментальными наблюдениями на станциях необходимо пополнять на дату каждого наблюдения планы горных выработок. На план наносят все выработки, которые могут оказать влияние на реперы наблюдательной станции, показывают угол падения пласта и вынимаемую мощность по месяцам, оставляемые целики, расположение старых выработок, приводят данные о качестве закладки (если последнюю применяют).

Кроме этого, должны быть собраны следующие сведения:

а) о детальном геологическом строении вышележащей толщи, в том числе о тектонике, о литологическом составе пород и мощности наносов;

б) о гидрогеологических условиях разработки пласта в районе наблюдательной станции;

в) о системах разработки и способе управления кровлей.

Эти сведения, периодически пополняемые и проверяемые, должны заноситься в специальный журнал для каждой станции отдельно.

4.39. Результаты полевых наблюдений четко записывают в специальных полевых журналах простым карандашом или шариковой ручкой.

Журналы должны быть пронумерованы, иметь оглавление, подписи лиц, производивших наблюдения, даты наблюдений.

4.40. Материалы полевых наблюдений после окончания каждой серии наблюдений должны быть аналитически и графически обработаны.

Последовательность аналитической обработки материалов полевых наблюдений:

• проверяют полевые журналы;
• вычисляют высотные отметки всех реперов наблюдательной станции;
• определяют горизонтальные расстояния (с введением всех поправок) между реперами профильных линий;
• находят координаты x и y опорных реперов (в начальной серии наблюдений);
• составляют по каждой профильной линии ведомости:

а) оседаний реперов;

б) горизонтальных сдвижений реперов;

в) горизонтальных деформаций (растяжений и сжатий) интервалов;

г) вертикальных деформаций (наклонов и кривизны мульды).

Образец журнала обработки длин (форма 2) и образцы ведомостей сдвижений и деформаций (формы СД-6, ВД, СД-7, СД-8) приведены в прил. 4.

Примечание. При расстояниях между рабочими реперами менее 20 м (5, 10 м), если в соответствии с п. 4.33 измеряли 20-метровые интервалы, то для этих интервалов также вычисляют горизонтальные расстояния (с введением всех поправок) и составляют перечисленные выше ведомости, за исключением ведомости оседания.

4.41 По материалам вычислений и геолого-маркшейдерской документации пополняют и составляют:

а) совмещенный план наблюдательной станции и горных выработок;

б) вертикальные геологические разрезы по каждой профильной линии;

в) графики сдвижений и деформаций по каждой профильной линии:

• оседания реперов;
• горизонтальных сдвижений реперов;
• горизонтальных деформаций интервалов (растяжений и сжатий);
• вертикальных деформаций (наклонов и кривизны).

Примечания:

1. Если реперы наблюдательной станции располагают по квадратной сетке, то дополнительно составляют планы изолиний оседаний, а также изолиний горизонтальных сдвижений, горизонтальных деформаций, наклонов и кривизны в направлениях вкрест простирания и по простиранию пластов.

2. При дополнительных измерениях 20-метровых интервалов в соответствии с п. 4.33 и примечанием к п. 4.40 строят дополнительные графики горизонтальных деформаций, горизонтальных сдвижений, наклонов и кривизны и по ним сравнивают величины сдвижений и деформаций и их распределение в мульде сдвижения с рассчитанными по Правилам [1].

4.42. Вычисления превышений между реперами и отметок реперов производят в журнале нивелирования. Уравнивание нивелирных ходов необходимо вести в специальном журнале методом приближений или методом полигонов. Высотные отметки реперов после обработки каждой серии наблюдений выписывают в ведомость оседаний реперов (см. форму СД-7).

4.43. Горизонтальные расстояния между реперами профильной линии вычисляют в специальном журнале (форма 2) с учетом следующих поправок:

• поправки за температуру, ее вычисляют по формуле:

\Delta l_{1} = lK(t - t_{\text{к}}), (10)

где l — длина измеренной линии, м;

K — коэффициент линейного расширения; для стальных рулеток величина K = 0,0000115);

t — температура измерения, градусы;

tк — температура компарирования, градусы;

• поправки за компарирование \Delta l_{2} , ее принимают согласно данным, приведенным в паспорте компарирования рулеток;
• поправки за провес вычисляют по формуле:

\Delta l_{3} = \Delta Ll^{3}/L^{3}, (11)

где \Delta L — поправка за провес на всю длину рулетки;

L — длина всей рулетки;

l — измеренная длина интервала.

Поправку \Delta L на всю длину рулетки вычисляют по формуле:

\Delta L = - 8f^{2}/3L, (12)

где f — стрела провеса всей рулетки.

Величина стрелы провеса f должна быть измерена непосредственно для каждой рулетки в начале наблюдений на станции и записана в журнале обработки длин (форма 2) и в полевом журнале измерения длин (форма 3). Поправка за провес может быть вычислена также по формулам, приведенным в геодезических пособиях, исходя из массы 1 м полотна рулетки.

Поправку за провес можно не вводить, если начальное измерение и все последующие производят одной и той же рулеткой при одном и том же натяжении и если интервалы измеряют непосредственно между реперами, без промежуточных точек. При невыполнении одного из этих условий введение поправки за провес обязательно;

• поправки за наклон вычисляют по формуле:

\Delta l_{4} = - (h^{2}/2l + h^{4}/8l^{3} + h^{6}/16l^{5}). (13)

Обозначив

\Delta_{1} = h^{2}/2l ; \Delta_{2} = \Delta_{1}^{2}/2l ; \Delta_{3} = \Delta_{1}\Delta_{2}/l , (14)

получим:

\Delta l_{4} = - (\Delta_{1} + \Delta_{2} + \Delta_{3})\prime,

где h — превышение (разность отметок концов интервала).

Второй и третий члены поправки за наклон вводят тогда, когда их величины более 0,5 мм;

• поправки за отклонение от створа вводят при переходе от коротких длин интервалов (5, 10 м) к интервалам 20 м (в соответствии с п. 4.33). Эту поправку определяют по формулам (13) и (14), в которых вместо величины h подставляют значение a = an — an+1, где an и an+1 — отклонения положения реперов на концах интервала от створа. При этом учитывают знак отклонения, например, справа по ходу — положительный, слева — отрицательный.

Вычисленные горизонтальные расстояния между реперами каждой серии наблюдений записывают в ведомость горизонтальных деформаций (см. форму СД-7). Кроме того, по вычисленным горизонтальным расстояниям между реперами путем суммирования определяют расстояние от опорного репера до каждого репера профильной линии. Полученные расстояния по каждой серии наблюдений записывают в ведомость горизонтальных сдвижений (см. форму СД-8).

Расхождение в суммарной длине профильной линии из прямого и обратного измерений не должно превышать величину

mр = +/- 0,0001L, (15)

где L — длина линии в одном направлении.

При выполнении этого условия определяют среднее значение суммарной длины профильной линии L0 как среднее арифметическое из двух измерений и сравнивают его со средней длиной профильной линии Lд, определенной с помощью дальномера (п. 4.34) из прямого и обратного ходов. Расхождение не должно превышать величины:

m_{0} = \pm \sqrt{m_{\text{д}}^{2} + m_{\text{р}}^{2}} , (16)

где mд и mр — допустимые погрешности измерений (по разностям прямых и обратных ходов), определяемые по формулам (8) и (15), соответственно.

4.44. При выполнении инструментальных наблюдений на станциях по рекомендуемой методике и соблюдении приведенных допусков в измерениях длин и превышений между реперами средняя квадратическая погрешность (в миллиметрах) определения положения репера не будет превышать величин:

а) оседаний:

• на наблюдательных станциях по изучению взаимосвязи деформаций грунта и сооружений

m_{\eta} = \pm 5 \sqrt{L\prime} ; (17)

• на типовых и других станциях

m_{\eta} = \pm 7,5 \sqrt{L\prime} ; (18)

б) горизонтального сдвижения реперов на всех наблюдательных станциях

m_{\xi} = \pm 1/10000L\prime. (19)

В формулах (17) и (18) величина L' — расстояние от рассматриваемого до ближайшего опорного репера в километрах, в формуле (19) - в миллиметрах.

4.45. По полученным отметкам реперов и по горизонтальным длинам интервалов составляют ведомости (см. формы СД-6, ВД, СД-7, СД-8). Сдвижения и деформации в точках мульды сдвижения могут иметь положительные и отрицательные знаки.

При расчете сдвижений и деформаций в главных или параллельных им сечениях мульды знаки их необходимо определять согласно табл. 5.

Таблица 5

Знаки сдвижений и деформаций

Примечания:

1. За направление простирания пласта принимают направление, относительно которого линия падения располагается справа.

2. При построении графиков все величины сдвижений и деформаций со знаком плюс, кроме оседания, откладывают вверх от исходной горизонтальной линии. Оседания, а также все величины со знаком минус откладывают вниз.

4.46. Величины сдвижений и деформаций при обработке материалов наблюдений по профильной линии в направлении восстания или простирания пласта определяют по следующим формулам:

а) оседания, м:

\eta = H_{m - 1} - H_{m}, (20)

где Hm-1 — абсолютная отметка репера из предыдущего наблюдения, м;

Hm — абсолютная отметка репера из последующего наблюдения, м;

б) наклоны:

i = (\eta_{n} - \eta_{n - 1})/l, (21)

где \eta_{n} — величина оседания переднего конца интервала, мм;

\eta_{n - 1} — величина оседания заднего конца интервала, мм;

l — длина интервала из начального наблюдения, мм;

в) кривизна, 1/м:

K = (im — im-1)/lср, (22)

где im — величина наклона последующего интервала;

im-1 — величина наклона предыдущего интервала;

lср = (lm + lm-1)/2 — полусумма длин интервалов последующего и предыдущего, м;

г) радиус кривизны, м:

R = 1/K, (23)

где K — кривизна, 1/м;

д) горизонтальные сдвижения, м:

\xi = D_{2} - D_{1}, (24)

где D1 — расстояние от опорного репера до данного из первого (предыдущего) наблюдения, м;

D2 — расстояние от опорного репера до данного из повторного (последующего) наблюдения, м;

е) горизонтальные деформации:

\epsilon = (d_{2} - d_{1})/l, (25)

где d1 — приведенная длина интервала из первого (предыдущего) наблюдения, мм;

d2 — приведенная длина интервала из повторного (последующего) наблюдения, мм.

При обработке материалов наблюдений по профильной линии в направлении падения или в направлении, обратном простиранию пласта, в формулах (21), (22), (24) знаки меняют на обратный.

Полученные из формулы (21) величины наклонов на графиках относят к середине интервала, величины кривизны из формулы (22) и радиуса кривизны из формулы (23) - к общей точке двух смежных интервалов, величины горизонтальных деформаций (растяжений и сжатий) из формулы (25) - к середине интервала.

4.47. На профильных линиях или их отдельных участках, на которых расстояния между реперами приняты 5 м и не производилось измерение 20-метровых интервалов, можно получить деформации 20-метровых интервалов из следующих выражений:

а) горизонтальные деформации:

\epsilon_{20} = - (\sum l_{5}\prime - \sum l_{5}\prime\prime)/ \sum l_{5}\prime, (26)

где \sum l_{5}\prime — сумма приведенных длин 5-метровых интервалов (составляющих 20-метровый) из начального наблюдения;

\sum l_{5}\prime\prime — то же, из повторного или конечного наблюдения;

б) наклоны:

i_{20} = \frac{(H_{\text{к}}\prime - H_{\text{к}}\prime\prime) - (H_{\text{н}}\prime - H_{\text{н}}\prime\prime)}{\sum l_{5}\prime} , (27)

или

i_{20} = (\eta_{\text{к}} - \eta_{\text{н}})/ \sum l_{5}\prime, (28)

где H_{\text{к}}\prime — абсолютная или условная отметка конечного репера 20-метрового интервала из начального наблюдения;

H_{\text{к}}\prime\prime — то же, из последующего или конечного наблюдения;

H_{\text{н}}\prime — абсолютная или условная отметка начального репера 20-метрового интервала из начального наблюдения;

H_{\text{н}}\prime\prime — то же, из последующего или конечного наблюдения;

\eta_{\text{к}} — оседание конечного репера 20-метрового интервала на нужную дату наблюдений;

\eta_{\text{н}} — оседание начального репера 20-метрового интервала на ту же дату;

в) кривизна, 1/м:

K_{20} = (i_{20m} - i_{20m - 1})/ \sum l_{5}, (29)

где i20m и i20m-1 — наклоны последующего и предыдущего интервалов, соответственно, определенные по формуле (27) или (28);

\sum l_{5} — среднее значение двух соседних 20-метровых интервалов, определяемых как сумма 5-метровых интервалов.

По аналогичным формулам вычисляют деформации 20-метровых интервалов при расстояниях между реперами 10 м: вместо величин \sum l_{5}\prime , \sum l_{5}\prime\prime , \sum l_{5} подставляют значения \sum l_{1}\prime_{0} , \sum l_{1}\prime\prime_{0} , \sum l_{10} , соответственно.

По результатам вычислений по формулам (26) - (29) составляют дополнительные ведомости горизонтальных деформаций, наклонов, кривизны, а также соответствующие графики. Результаты этих вычислений могут служить для сравнения с величинами, рассчитанными по Правилам [1].

4.48. Совмещенный план наблюдательной станции и горных выработок в зависимости от размера участка составляют в масштабе 1:500, 1:1000, 1:2000 или 1:5000. На плане должны быть нанесены: профильные линии с расположенными на них реперами; рельеф местности, наиболее важные объекты поверхности; разведочные скважины с отметками их устьев, кровли и почвы пласта; горные выработки с указанием контуров оставленных целиков угля, углов падения и мощности пласта, подвигания забоя по месяцам и положения его на даты производства инструментальных наблюдений, отметки почвы штреков. По материалам наблюдений на план наносят образовавшиеся на земной поверхности трещины и провалы под влиянием горных разработок с указанием дат их появления.

При наблюдениях совместного влияния разработки нескольких пластов целесообразно план горных выработок по каждому пласту составлять на кальке или на прозрачных синтетических материалах. План горных выработок по одному из пластов совместно с наблюдательной станцией следует составлять на ватмане или на недеформирующихся прозрачных синтетических материалах — пленках.

4.49. Вертикальные геологические разрезы по профильным линиям составляют по ближайшим разведочным скважинам в масштабе, принятом для плана. Вертикальный и горизонтальный масштабы разреза должны быть одинаковыми. На разрезах должны быть показаны: профиль земной поверхности, все реперы профильной линии, линия контакта наносов с коренными породами, все угольные пласты, геологическое строение толщи пород (может быть показано в виде колонки), границы очистной выработки, время прохождения забоя под профильной линией, вынутая мощность пласта, угол падения.

4.50. Графики вертикальных и горизонтальных сдвижений, растяжений и сжатий, наклонов и кривизны строят в масштабах, удобных для их изображения, на одном листе с вертикальным геологическим разрезом таким образом, чтобы реперы на графиках и вертикальном разрезе располагались в одной вертикальной плоскости.

4.51. По построенным графикам определяют положение характерных точек мульды сдвижения относительно границ выработанного пространства или движущегося забоя:

а) границы зоны опасного влияния горных выработок;

б) границы зоны влияния горных выработок;

в) границы плоского дна мульды сдвижения при полной подработке;

г) точки максимального оседания при неполной подработке;

д) точки максимального горизонтального сдвижения;

е) точки максимальных растяжений и сжатия;

ж) точки максимальных наклонов и кривизны;

з) места сосредоточенных деформаций.

Положение характерных точек может определяться на момент каждого наблюдения.

4.52. За границу зоны опасного влияния принимают точку в краевой части мульды сдвижения, в которой земная поверхность в результате подработки получила кривизну К = 0,2·10-3, растяжение \epsilon = 2 \cdot 10^{- 3} и наклон i = 4·10-3 при интервалах 20 м.

Положение такой точки определяют следующим образом. На соответствующих графиках кривизны, горизонтальных деформаций и наклонов путем интерполирования находят точки с величинами критических деформаций. За искомую принимают ту из точек, которая наиболее удалена от границы очистной выработки в плане. Эта точка служит для построения углов сдвижения.

4.53. За границу зоны влияния принимают точку в краевой части мульды сдвижения, в которой величина наклона или растяжения составляет 0,5·10-3 при интервалах 20 м. Эту точку определяют интерполяцией. За искомую принимают точку, наиболее удаленную (в плане) от границы очистной выработки. По граничным точкам зоны влияния строят граничные углы.

4.54. За границу плоского дна принимают ближайшую к границе мульды сдвижения точку с максимальным оседанием, деформации в этой точке, как правило, близки к нулю. По граничным точкам плоского дна строят углы полных сдвижений.

4.55. Углы сдвижения определяют следующим образом. На вертикальных разрезах по простиранию и вкрест простирания от границ зоны опасного влияния на земной поверхности (точки б, б1, д, е1, е2 на рис. 22, а, б, в) под принятым углом сдвижения в наносах \varphi проводят линии до пересечения с линией контакта наносов с коренными породами. Полученные точки пересечения (точки Е, Е1, Е2, Е3, Е4) соединяют с границами очистных выработок — линиями, по наклону которых определяют углы сдвижения.

Рис. 22. Определение угловых параметров сдвижения 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

Углы сдвижения отсчитывают от линии горизонта со стороны целика в сторону выработанного пространства и обозначают:

1. со стороны падения в висячем боку \beta ;

2. со стороны падения в лежачем боку в условиях крутого падения \beta_{1} ;

3. со стороны восстания \gamma ;

4. по простиранию \delta .

Примечание. При крутом падении, когда профильная линия по простиранию на плане расположена за нижней границей очистной выработки, при построении разреза по простиранию глубину разработки принимают равной глубине нижней границы выработки.

4.56. Граничные углы определяют аналогично определениям углов сдвижения: из точек а, а1, е, к, к1 (см. рис. 22), в которых величины наклонов или растяжений равны 0,5·10-3, проводят линии под углом \varphi_{0} в наносах до контакта с коренными породами. Полученные точки соединяют с соответствующими границами очистной выработки.

4.57. Для определения углов разрывов на вертикальных разрезах по простиранию и вкрест простирания границу очистной выработки соединяют с ближайшей к границе мульды сдвижения трещиной на земной поверхности (точки в, в1, г, з, з1 на рис. 22).

4.58. Через границы плоского дна мульды сдвижения строят углы полных сдвижений \psi_{1} , \psi_{2} и \psi_{3} (см. рис. 22). Это — внутренние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды плоскостью пласта и линиями, соединяющими границы выработок с границами плоского дна мульды сдвижения ( \psi_{1} — у нижней границы выработки, \psi_{2} — у верхней границы выработки и \psi_{3} — у границ выработки по простиранию).

4.59. При неполной подработке земной поверхности положением точки с максимальным оседанием определяется угол максимальных оседаний \theta . Это угол со стороны падения пласта, образованный на вертикальном разрезе в главном сечении мульды вкрест простирания пласта горизонтальной линией и линией, соединяющей середину очистной выработки с точкой максимального оседания.

4.60. При обработке результатов наблюдений по профильным линиям, заложенным над выходами пластов угля или слабых контактов пород под наносы, а также над выходами под наносы дизъюнктивных нарушений с крутыми углами падения сместителей, необходимо произвести анализ с целью выявления прямых и обратных уступов, которые возникают на земной поверхности, как правило, при мощности наносов менее 10 м.

4.61 Прямые уступы могут образовываться:

• в полумульде по восстанию над выходами слабых контактов под наносы;
• на участках выходов под наносы крутопадающих сместителей (\Delta \geq 50^{\circ}) дизъюнктивных нарушений;
• на участках выходов под наносы осевых поверхностей синклинальных складок при крутом залегании пластов.

Наличие прямых уступов можно считать установленным, если имеется интервал или несколько соседних интервалов с наклоном i >= 10·10-3 и при этом выполняются следующие условия (рис. 23, а):

а) если прямой уступ образуется в полумульде по восстанию, то большее оседание должен иметь конец интервала, расположенный ближе к середине мульды;

б) если прямой уступ образуется в зоне выхода под наносы поверхности ослабления массива (выход сместителя нарушения или осевой поверхности синклинальной складки), то конец интервала, имеющий большее оседание, должен быть обращен в сторону выработанного пространства относительно плоскости ослабления;

в) интервал с максимальным наклоном должен иметь тот же знак, что и другие интервалы в данной полумульде;

г) кривизна в точках, ограничивающих интервал (или ограничивающих несколько интервалов, имеющих близкие по величине наклоны), К >= 0,5·10-3 1/м;

д) если несколько соседних интервалов имеют близкие по величине наклоны и отвечают условиям, перечисленным в пунктах а, б, в, г, то на участке можно предполагать наличие прямого уступа, при этом суммарная длина этих интервалов не должна превышать 10 м в условиях выходов под наносы слабых контактов пород и 20 м — над выходами дизъюнктивных нарушений.

Рис. 23. Графики сдвижений и деформаций земной поверхности на участке образования уступов:

а — прямых; б — обратных; 1 — оседания; 2 — наклоны; 3 — кривизна

4.62. Обратные уступы могут образовываться над выходами под наносы слабых контактов пород в полумульде по падению при выемке свит пластов с углами падения более 50° и при подработке согласно падающих дизъюнктивных нарушений при \Delta \geq 50^{\circ} . Признаком наличия обратного уступа на интервалах с наклоном i >= 6·10-3 является совокупность следующих условий (см. рис. 23, б):

а) наклон интервала (или нескольких интервалов с близкими по величине наклонами) имеет противоположный знак наклону соседних интервалов;

б) конец интервала, имеющий меньшее оседание, расположен ближе к центру мульды, чем конец с большим оседанием;

в) кривизна в точках, ограничивающих интервал с наибольшим наклоном (или ограничивающих несколько интервалов с близкими по величине наклонами), К >= 0,7·10-3 1/м;

г) если несколько соседних интервалов имеют близкие по величине наклоны и отвечают условиям, перечисленным в пунктах а, б, в, то на участке можно предполагать наличие обратного уступа, при этом суммарная длина этих интервалов не должна превышать 10 м в условиях выходов под наносы слабых контактов пород и 20 м — над выходами дизъюнктивных нарушений.

4.63. На основании всех полученных параметров процесса сдвижения земной поверхности из непосредственных наблюдений и расчетов даются выводы и практические предложения по вопросам, связанным со сдвижением земной поверхности, и составляется отчет.

Примерное содержание технического отчета о наблюдениях за сдвижением земной поверхности на долговременных и рядовых наблюдательных станциях дано в прил. 5.

4.64. Обработку результатов измерений на наблюдательных станциях с большим количеством реперов (при значительных глубинах разработки, при выемке угля под городами и поселками и т.д.) следует производить с помощью ЭВМ серии ЕС (прил. 6). Между двумя сериями наблюдений результаты можно обрабатывать с помощью вычислительного комплекса «Искра-1256» (прил. 7).

4.65. Основные параметры процесса сдвижения, полученные в результате обработки натурных измерений, следует сравнивать с рассчитанными по Правилам [1] с целью оценки методов расчета, применимости их в конкретных горно-геологических условиях, установления необходимости корректировки методов при дальнейшем использовании.

Для сравнения используют параметры, полученные при измерениях на 20-метровых интервалах или в результате приведения к 20-метровым интервалам в соответствии с п. 4.47 настоящих Методических указаний. Допустимые отклонения угловых параметров приведены в табл. 6, а максимальных значений оседаний, наклонов и горизонтальных деформаций (в процентах от соответствующих максимальных величин, рассчитанных по Правилам [1]), — в табл. 7.

Таблица 6

Допустимые отклонения полученных угловых параметров от принятых в Правилах [1] в градусах

Таблица 7

Допустимые отклонения полученных максимальных величин сдвижений и деформаций от рассчитанных по Правилам [1] в процентах

Допустимые расхождения в расстояниях между точками с максимальными оседаниями, наклонами и горизонтальными деформациями на графиках, построенных по результатам наблюдений, и соответствующими точками максимальных значений сдвижений и деформаций расчетных кривых по линиям в главных сечениях мульды, определяют из выражения:

d = 0,2Hср, (30)

где Hср — средняя глубина разработки пласта на данном участке.

4.66. Допустимые отклонения горизонтальных деформаций, полученных в результате измерений на наблюдательных станциях при различных расстояниях между реперами, от рассчитанных по Правилам [1] в условиях Донецкого и Карагандинского бассейнов для участков \eta_{x}/\eta_{m} \geq 0,2 могут быть определены по формуле (в процентах от рассчитанных):

\sigma_{l} = \pm 2\sigma_{cp} \sqrt{l_{0}/l} , (31)

где \sigma_{cp} — для Донецкого бассейна принимают равным 25%, при \alpha = 35^{\circ} , а при \alpha>35^{\circ} — 50%; для Карагандинского бассейна — 15% в условиях, исключающих образование провалов, т.е. при H/m > 40;

l0 = 30 м;

l — расстояние между реперами профильной линии, м.

Для других бассейнов допустимые отклонения определяют по формуле:

\sigma_{l} = \pm \sigma_{max} \sqrt{l_{0}/l} , (32)

где \sigma_{max} — допустимые отклонения соответствующих максимальных деформаций, определяемые по табл. 7, %.

4.67. В тех случаях, когда полученные в результате обработки наблюдений параметры отличаются от рассчитанных по Правилам [1] на величины, превышающие допустимые, приведенные в пп. 4.65 и 4.66, необходимо проанализировать возможные причины этого и поставить вопрос о корректировке рекомендуемых Правилами параметров или способов расчета для данного района с привлечением специализированной организации.

5. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

5.1 Наблюдения за подрабатываемыми зданиями и сооружениями можно разделить на три вида:

1. наблюдения за состоянием несущих конструкций и режимом эксплуатации зданий и сооружений путем визуального осмотра и элементарных замеров видимых повреждений с целью установления характера развития деформаций в несущих конструкциях и своевременного принятия мер, предотвращающих аварийные ситуации, а также для определения объектов, подлежащих послеосадочному ремонту или восстановлению. Под режимом эксплуатации подразумевают температурно-климатологический режим помещения, санитарные условия, особые технологические требования к помещению;

2. наблюдения за усилиями, напряжениями и деформациями в элементах конструктивных мер охраны и защищаемых зданий и сооружений путем инструментальных измерений. При этом проверяют эффективность средств защиты в процессе подработки и определяют необходимость их регулировки;

3. наблюдения за деформированным состоянием специально отобранных объектов, типичных по конструктивно-планировочным особенностям и условиям подработки для охраняемого комплекса, при их опережающей подработке путем инструментальных измерений деформаций по специально заложенным реперам с целью своевременной корректировки проекта мер охраны и накопления данных о повреждениях объектов.

5.2. Наблюдениями за состоянием несущих конструкций подрабатываемых зданий и сооружений и режимом их эксплуатации охватывают все объекты, в том числе и специально отобранные для наблюдений, а также объекты с конструктивными мерами защиты.

Первое такое наблюдение, заключающееся в обследовании состояния конструкций и частей зданий и сооружений, проводится непосредственно перед подработкой совместно с представителями организации, эксплуатирующей объект. При обследовании корректируют первичные сведения инвентаризационной характеристики (прил. 1).

Результаты обследования оформляют актом (прил. 8). По окончании процесса сдвижения земной поверхности в обследовании зданий и сооружений принимают участие представители эксплуатирующей и подрабатывающей организаций. По результатам обследования также составляют акт. Эти акты являются основанием для оплаты ремонтных работ по ликвидации последствий подработки объекта.

5.3. Текущие наблюдения по каждому из подрабатываемых объектов проводятся путем периодического обследования всех его помещений и конструкций. Результаты обследования заносят в журнал наблюдений. При значительном количестве объектов рекомендуется пользоваться кодовым словарем повреждений и формами записи (прил. 9).

Особое внимание при обследовании необходимо обращать на состояние несущих конструкций (наличие трещин, отклонения от первоначального положения, прогибы, величина опирания), прочность штукатурки на потолках помещений. Все нарушения режима эксплуатации также фиксируют в журнале наблюдений.

В случае большого количества наблюдаемых объектов и благоприятных условий для наблюдения за состоянием наружных стен рекомендуется метод фотофиксации (прил. 10).

Обследование объектов проводится не реже чем два раза в месяц в период опасных деформаций и один раз в два месяца в остальное время до затухания процесса сдвижения.

5.4. Ориентировочная степень опасности повреждения типичных конструкций приведена в прил. 11.

При обнаружении повреждений конструкций, могущих представлять опасность для здоровья и жизни людей, проживающих и работающих в подрабатываемых зданиях, необходимо немедленно предупредить эксплуатирующую и подрабатывающую организации с целью принятия незамедлительных мер по укреплению конструкций и привлечения специалистов для решения вопроса о дальнейшей эксплуатации объекта или его части.

5.5. Здания и сооружения, подлежащие ремонту, отбирают после окончания процесса сдвижения.

В отборе объектов на ремонт принимают участие представители подрабатывающей и эксплуатирующей организаций. Объем ремонта, его стоимость определяются по актам осмотра зданий и сооружений.

При рассмотрении проектной документации и приемке отремонтированных объектов в эксплуатацию особое внимание следует обращать на крепление и восстановление основных несущих конструкций (столбов, простенков, колонн, балок и плит перекрытий, их опирания и т.д.), особенно при планируемых повторных подработках объектов, привлекая в необходимых случаях специалистов-консультантов.

5.6. Наблюдения за состоянием трубопроводов осуществляются по методике прил. 12.

5.7. В зданиях и сооружениях, отобранных в качестве типичных объектов, для которых согласно рабочему проекту приняты конструктивные меры защиты, перед подработкой закладывают комплекс датчиков, приборов и приспособлений. С помощью этих приборов проводятся наблюдения за возникающими усилиями, напряжениями и деформациями в конструкциях как самих зданий и сооружений, так и в элементах конструктивных защитных мер. Кроме того, на объектах закладывают наблюдательные станции из сети грунтовых и стенных реперов.

5.8. Для измерения напряжения в стальных элементах конструкций усиления зданий, в тяжах, железобетонных поясах рекомендуется применять мессуры с индикатором часового типа (рис. 24). Для установки мессуры на тяж приваривают измерительные шайбы (рис. 25). Рекомендуемая база мессур в этом случае равна 500 мм. Измерения выполняют между четырьмя парами шариков на замерных шайбах.

Рис. 24. Мессура 4С-08 конструкции ВНИМИ с индикатором часового типа (база 500 мм, рабочий ход 10 мм):

1 — индикатор

Рис. 25. Конструкция измерительных шайб для контроля напряженного состояния тяжей:

1 — тяж; 2 — измерительная шайба; 3 — впрессованный стальной шарик Ø6 — 8мм

Напряжения в тяже вычисляют по формуле:

\sigma = 2,1 \cdot 10^{6}(\Delta l/l + 1,2 \cdot 10^{- 5}\Delta t), (33)

где \Delta l = l_{\text{к}} - l_{\text{н}} — разность расстояний между шариками из конечного lк и начального lн наблюдений (средние значения);

l — длина базы, в данном случае 500 мм;

\Delta t = t_{\text{н}} = t_{\text{к}} — разность температуры тяжа из начального tн и конечного tк наблюдений. Температуру тяжа принимают равной температуре воздуха в одинаковых условиях солнечной освещенности.

До и после наблюдения мессуру проверяют на тарировочном устройстве (шайбы, закрепленные на базовом отрезке стержня, хранящемся в помещении). Если напряжения в тяжах близки к нулю, то производится их натяжение до величин, указанных в проекте.

5.9. Напряжения в стальных тяжах или железобетонных поясах, защищающих здания или сооружения, можно контролировать также с помощью электротензометрических датчиков или механических тензометров. Установка таких тензометров и наблюдение при помощи электротензометрии требует специального оборудования и может осуществляться научно-исследовательскими или специальными организациями по договору с горным предприятием.

5.10. Работу деформационных швов можно контролировать с помощью мессуры, рекомендуемой в п. 5.8. Для этого необходима закладка стенных измерительных колков по схеме (рис. 26). Измерения проводят по верхним и нижним колкам, в результате чего могут быть вычислены деформации швов в любом уровне.

Рис. 26. Закладка стенных измерительных колков для контроля раскрытия деформационных швов:

1 — деформационный шов; 2 — измерительные колки; 3 — впрессованный стальной шарик Ø6 — 8мм ; 4 — стена; 5 — цементно-песчаный раствор состава 1:3

В случае закрытия шва в каком-либо уровне и прогнозирования дальнейшего его сжатия следует принять меры для расширения деформационного шва путем растесывания его краев.

5.11. Для контроля эффективности работы компенсационных траншей определяют горизонтальные деформации по специально заложенным грунтовым реперам (рис. 27). Расстояния между реперами измеряют в соответствии с пп. 4.30 - 4.34 настоящих Методических указаний.

Рис. 27. Схема расположения грунтовых реперов у компенсационной траншеи:

1 — защищаемое здание; 2 — компенсационная траншея; 3 — реперы; а — расстояние между реперами, равное 1000 мм; в — расстояние от репера до траншеи, равное 500 мм

5.12. Для объектов, подлежащих выправлению при помощи поддомкрачивания, комплекс приборов и приспособлений должен определяться рабочим проектом усиления в соответствии с Методическими указаниями [9].

5.13. Здания и сооружения, отобранные в качестве объектов для наблюдений, должны быть типичными по конструктивно-планировочным особенностям и условиям подработки. Подработка этих зданий должна быть опережающей по сравнению с большинством объектов всего комплекса, намечаемого к подработке. Желательно также, чтобы часть этих объектов была с конструктивными мерами защиты, типичными для принятых мер охраны.

5.14. Наблюдения по специально отобранным объектам проводят на наблюдательных станциях, состоящих из сети стенных и грунтовых реперов. Реперы (рис. 28) закладывают по всему периметру здания через равные интервалы, которые не должны превышать приведенных в табл. 4. На каждой стороне здания или сооружения должно быть не менее трех реперов. В необходимых случаях (короткие стены, изломы здания в плане, конструктивные отличия отдельных участков здания, местные усиления, участки ожидаемых сосредоточенных деформаций и т.д.) сгущают сетку реперов, но при этом двойной, тройной шаг реперов и последующие должны соответствовать табл. 4. У деформационного шва стенные реперы закладывают попарно по обе стороны от него.

Рис. 28. Конструкция стенных реперов:

а — с заделкой в стене; б — с дюбелем, забиваемым строительно-монтажным пистолетом; в — на металлоконструкциях; г — в углах колонн при необходимости измерения перпендикулярных расстояний между колоннами; 1 — репер; 2 — керн; 3 — заделка цементно-песчаным раствором состава 1:3; 4 — головка репера; 5 — дюбель Ø10мм ; 6 — эпоксидная смола; 7 — сварка по контуру детали; 8 — металлоконструкция

Расстояния между реперами в каркасных зданиях должны соответствовать шагу основных колонн (столбов); стенные реперы закладывают непосредственно в наружных колоннах или фундаментах (базах). В отдельных случаях необходимо реперы закладывать и во внутренних колоннах. Рекомендуется закладывать специальные реперы (по два на этаж) в ригелях рам или балках покрытия (рис. 29), из которых опускаются отвесы.

Рис. 29. Схема расположения стенных реперов и проведения измерений внутри каркасного здания:

1 — колонны; 2 — стенные реперы конструкции, представленной на рис. 28, г; 3 — проекция фиксированной на ригеле (балке) точки; 4 — отвес; 5 — ригель (балка) перекрытия; 6 — репер (планка) для крепления отвеса; 7 — уровень головок стенных реперов; l — измеряемые интервалы

Грунтовые реперы закладывают против стенных на расстоянии не менее 2 м от фундамента здания.

5.15. Наблюдения на наблюдательной станции предусматривают: нивелирование стенных и грунтовых реперов, измерение горизонтальных расстояний между ними и определение деформаций конструкций (см. прил. 9).

Методика и сроки инструментальных наблюдений приведены в разделе 4.

Наблюдения за деформациями конструкций осуществляются по методике прил. 9 одновременно с инструментальными наблюдениями за деформациями земной поверхности.

Наблюдение за деформациями наружных стен зданий рекомендуется осуществлять методом фотофиксации (прил. 10) или методом фотограмметрии [10].

5.16. Инструментальные наблюдения в каркасных зданиях заключаются в нивелировании стенных реперов, заложенных в колоннах 1-го этажа, и измерении расстояний между ними. В остальных случаях, когда стенные реперы заложены во внутренних колоннах, рекомендуется горизонтальные расстояния между реперами измерять на всех интервалах параллельно рядам колонн и по диагоналям. При этом ячейки сетки колонн с измеренными диагоналями должны образовать опорный контур для остальных измерений. Кроме того, необходимо измерять расстояния от проекции отвеса (п. 5.14) до ближайших реперов (см. рис. 29).

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ ЗОНЫ ВОДОПРОВОДЯЩИХ ТРЕЩИН И ДЕФОРМАЦИЙ СЛОЕВ ПОРОД НАД ВЫРАБОТАННЫМ ПРОСТРАНСТВОМ ДЛЯ УТОЧНЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ГЛУБИНЫ РАЗРАБОТКИ ПОД ВОДНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

6.1. Высоту зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством определяют с целью выяснения возможности уменьшения безопасной глубины разработки под водными объектами в следующих случаях:

а) при значительных запасах угля в пределах зон опасного влияния водных объектов перед принятием решения о применении тех или иных мер, обеспечивающих безопасные условия разработки угольных пластов в этих зонах (отвод или дренирование водных объектов, пропуск водотоков над зоной водопроводящих трещин по трубам, лоткам, рациональное взаимное расположение очистных выработок по различным пластам, разработка пластов на неполную мощность, с разделением на слои, с закладкой выработанного пространства и др.);

б) до подхода очистных работ по четвертому пласту и нижележащим пластам (слоям) на глубинах, указанных в п. 6.11 Правил [1], к границам зоны опасного влияния водного объекта.

Высоту зоны водопроводящих трещин определяют одним методом или несколькими (в комплексе) на специально выбранном опытном участке шахтного поля вне зоны опасного влияния водного объекта. Горно-геологические условия опытного участка должны быть близкими к ожидаемым условиям участка под водным объектом.

Для обеспечения возможности использования полученных результатов в горно-геологических условиях, отличающихся от опытного участка количеством и вынимаемой мощностью разрабатываемых пластов, одновременно с определением высоты зоны водопроводящих трещин следует определять деформации пород в районе ее верхней границы.

Методы, используемые для натурного определения высоты зоны водопроводящих трещин в подработанной толще, изложены в Указаниях [11].

6.2. Деформации слоев пород подрабатываемой толщи на верхней границе зоны водопроводящих трещин и на прилегающих к ней участках можно определять следующими методами:

а) путем наблюдений за сдвижением реперов, заложенных в подземных выработках;

б) частотными наблюдениями за сдвижением глубинных реперов, заложенных в буровых скважинах.

Для закладки реперов подземных наблюдательных станций используют квершлаги, пройденные над разрабатываемым пластом вблизи предполагаемого местоположения верхней границы зоны водопроводящих трещин, а также штреки в вышележащих пластах, нижний из которых после выемки угля на исследуемом участке заведомо окажется в зоне водопроводящих трещин, а верхний — за ее пределами. Для закладки реперов целесообразно также использовать полевые штреки, пройденные в зоне ожидаемых максимальных деформаций толщи. Расстояния между реперами принимают в соответствии с табл. 4, в которой, вместо глубины разработки, берут среднее расстояние от вынимаемого пласта до выработки, где закладывают реперы. Закладку реперов, наблюдения и обработку результатов наблюдений выполняют в соответствии с рекомендациями раздела 4 настоящих Методических указаний.

6.3. При определении деформаций (наклонов и кривизны) слоев подрабатываемой толщи с помощью глубинных реперов их следует закладывать не менее чем в двух скважинах, расположенных по оси отрабатываемой лавы, на расстоянии 10 — 15 м друг от друга. Нижний репер должен отстоять от отрабатываемого пласта на расстоянии не более 0,7Hт, а верхний — на расстоянии не менее Hт + 25 м (Hт — высота зоны водопроводящих трещин). Если высота зоны водопроводящих трещин не известна, то для одиночного пласта или верхнего пласта свиты ее принимают равной безопасной глубине разработки под водными объектами (см. п. 6.11 Правил [1]). При разработке свиты пластов высоту зоны водопроводящих трещин над верхним пластом после отработки пласта с порядковым номером n (считая от верхнего) определяют по табл. 8 в зависимости от коэффициента An, рассчитываемого по формуле:

A_{n} = \frac{m_{2} + m_{3} + ... + m_{n}}{m_{1}} , (34)

где m1, m2, ..., mn — вынимаемые мощности соответствующих пластов.

Таблица 8

Высота (м) зоны водопроводящих трещин над верхним пластом свиты после отработки пласта с порядковым номером n, м

На опытных участках могут быть использованы глубинные реперы, конструкция которых и методика наблюдений за их сдвижением рассмотрены в прил. 13.

6.4. Первое определение местоположения глубинных реперов проводят не позднее чем за 30 дней до подхода забоя лавы к скважине, при расстоянии в плане от скважины до забоя не менее 60 м. Частотные, преимущественно ежедневные, наблюдения за сдвижением реперов начинают не позднее чем за 15 дней до подхода забоя к скважине, при расстоянии от скважины до забоя не менее 20 м. Наблюдения заканчиваются не ранее чем через 1,5 — 2 месяца после прохождения забоя под скважиной, при расстоянии от скважины до забоя не менее 100 м.

В дальнейшем, до окончания процесса сдвижения, наблюдения проводят через 1 — 4 недели. Каждая серия наблюдений включает фиксацию местоположения всех глубинных реперов относительно устья скважины и нивелирование устья с целью получения его абсолютного оседания.

6.5. По окончании наблюдений рассчитывают абсолютные оседания глубинных реперов и расстояния в плане от каждого репера до очистного забоя на даты наблюдений. Затем строят графики зависимости оседания \eta глубинных реперов от расстояния L до очистного забоя в плане (рис. 30). При этом до подхода очистного забоя к скважине расстояния L считают отрицательными, а после прохождения забоя под скважиной — положительными. График разбивают на интервалы l, равные 5, 10, 15 и 20 м. Для каждой длины интервала аналогично расчету на профильных линиях определяют наклоны и кривизну по методике раздела 4 настоящих Методических указаний и строят графики.

Рис. 30. График оседания глубинного репера:

L — расстояние от забоя очистной выработки до скважины; 1 — выработанное пространство; 2 — целик

По каждому реперу R для всех интервалов определяют максимальные по абсолютной величине значения кривизны Кmax соответствующих слоев и строят графики зависимости Кmax от расстояния Hi между репером в рассматриваемом слое и отрабатываемым пластом (рис. 31). Проводят на графике линию АБ, параллельную оси абсцисс, на расстоянии от нее, равном высоте зоны водопроводящих трещин Hт над разрабатываемым пластом, получают значения максимальной кривизны слоев на верхней границе зоны водопроводящих трещин Кг1, Кг2, Кг3, Кг4 при различных длинах интервала l (см. рис. 31).

Рис. 31. Определение значений максимальной кривизны слоев на верхней границе зоны водопроводящих трещин при различных интервалах l в метрах:

1 — 5; 2 — 10; 3 — 15; 4 — 20

При наличии глубинных реперов в двух скважинах или большем числе скважин, расположенных вдоль продольной оси лавы, указанные величины рассчитывают по каждой скважине, а затем определяют средние значения и средние квадратические отклонения от них.

6.6. Результаты определения высоты зоны водопроводящих трещин и максимальной кривизны слоев на верхней границе этой зоны передают специализированной организации, которая решает вопрос возможности выемки угля под водным объектом в тех или иных условиях.

Приложение 1

ФОРМА ИНВЕНТАРИЗАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДРАБАТЫВАЕМОГО ОБЪЕКТА И ПРИМЕР ЗАПОЛНЕНИЯ

 г. Новинск,

                          (адрес здания)
                        ул. Садовая, д. 14

1. Общие данные:

1) <a id="p100972"></a>Владелец            ЖЭТ N 3 Жилуправления Горисполкома
            ___________________________________________________________

2) <a id="p100973"></a>Назначение здания                       жилое
                     __________________________________________________

3) <a id="p100974"></a>Год постройки                          1955
                  _____________________________________________________

4) <a id="p100975"></a>Число этажей                             2
                 ______________________________________________________

2. Эксплуатационные характеристики здания:

1) <a id="p100977"></a>Площадь застройки                     423,6 м2
                      _________________________________________________

2) <a id="p100978"></a>Строительная кубатура                   2975,7 м3
                          _____________________________________________

3) <a id="p100979"></a>Общая полезная площадь                  633,6 м2
                          _____________________________________________

4) <a id="p100980"></a>В том числе жилая                       415,2 м2
                     __________________________________________________

5) <a id="p100981"></a>Число квартир                            12
                  _____________________________________________________

6) <a id="p100982"></a>Число семей                              14
                _______________________________________________________

7) <a id="p100983"></a>Число помещений                         40
                    ___________________________________________________

8) <a id="p100984"></a>Число жильцов                            56
                 ______________________________________________________

3. Оборудование здания:

1) <a id="p100986"></a>Водопровод                            да
               ________________________________________________________

2) <a id="p100987"></a>Канализация                            да
               ________________________________________________________

3) <a id="p100988"></a>Отопление                         центральное
             __________________________________________________________

4) <a id="p100989"></a>Телефон                               да
            ___________________________________________________________

5) <a id="p100990"></a>Ванны                                 да
         ______________________________________________________________

4. Восстановительная стоимость здания 30 тыс. руб. _____________________________________

5. Техническая характеристика:

1) <a id="p100993"></a>Наличие подвала                        да
                   ____________________________________________________

2) <a id="p100994"></a>Конструкция фундаментов                  ленточные
                           ____________________________________________
                                     (ленточные, столбчатые,

                     бутовые, глубина 2 м

                 материал, глубина заложения подошвы)

3) <a id="p100995"></a>Конструкция стен        кирпичные, оштукатуренные толщиной
                    ___________________________________________________
                               (материал, толщина, система

               380 мм, трехрядная, перемычки рядовые

                              кладки)

4) <a id="p100996"></a>Конструкция перекрытий          деревянные балки с шагом 1 м,
                          _____________________________________________
                                    (материал, конструктивные

                  гипсолитовые щиты между балками

                              особенности)

5) <a id="p100997"></a>Конструкция лестниц        деревянные по деревянным тетивам
                       ________________________________________________

6) <a id="p100998"></a>Конструкция и покрытие кровли          скатная, чердачная,
                                 ______________________________________

                        волнистая асбофанера

7) <a id="p100999"></a>Дополнительные данные о конструкции                нет
                                       ________________________________

    8)  Меры  защиты  здания  от  влияния  горных  работ  и  их техническое
состояние                              не имеются

      _________________________________________________________________

6. Техническое состояние здания и обнаруженные повреждения:

 на стенах в двух местах под окнами первого этажа волосные трещины.

Штукатурка фасадов и внутренняя отделка без существенных нарушений

а) Степень износа основных элементов здания:

б) Даты проведенного и намечаемого капитальных ремонтов

не проводились. Ориентировочная дата капитального ремонта - 1985 г.

7. <a id="p101047"></a>Инженерно-геологические данные:

а) Наименование грунта основания суглинок, тугопластичный ______________________________________

б) Модуль деформации грунта E = 25 МПа ___________________________________________

в) Расчетное сопротивление грунта R = 0,25 МПа _____________________________________

г) Наличие просадочных свойств грунтов непросадочные ________________________________

д) Наличие грунтовых вод и их уровень отсутствует до глубины 6 м _________________________________

                       от земной поверхности

8. Примечания: в квартире № 11 в кухне на потолке трещина вдоль балки ___________________________________________________________

раскрытием до 1 мм. В лестничной клетке трещины в углу у наружной стены на

               всю высоту клетки раскрытием до 2 мм

Инвентаризационную характеристику составил

                        техник П.И. Сидоров

                  (должность, инициалы, фамилия)

Руководитель сектора сдвижения Л.В. Иванов ________________________________________

14 марта 1984 г.

Приложение 2

ВЫБОР МЕР ОХРАНЫ ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Схема 1

ВЫЧИСЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ И ПРЕДЕЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ, БЕЗОПАСНОЙ И ПРЕДЕЛЬНОЙ ГЛУБИН РАЗРАБОТКИ ПРИ ПОДРАБОТКЕ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ ПО ПРАВИЛАМ [1]

Схема 2

ВЫЧИСЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ И ПРЕДЕЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ, БЕЗОПАСНОЙ И ПРЕДЕЛЬНОЙ ГЛУБИН РАЗРАБОТКИ ПРИ ПОДРАБОТКЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ ПО ПРАВИЛАМ [1]

Примечание. Безопасную и предельную глубины для технологического оборудования, находящегося на первом этаже промышленных зданий, устанавливают по схеме 3.

Схема 3

ВЫЧИСЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ И ПРЕДЕЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ, БЕЗОПАСНОЙ И ПРЕДЕЛЬНОЙ ГЛУБИН РАЗРАБОТКИ ПРИ ПОДРАБОТКЕ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПО ПРАВИЛАМ [1]

Таблица 9

Прогноз повреждений конструкций, затрат на подработку и предварительное назначение мер охраны гражданских зданий

Таблица 10

Выбор конструктивных мер охраны гражданских зданий и подсчет затрат на их подработку

Приложение 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАТРАТ НА КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРЫ ОХРАНЫ И ПОСЛЕДЕФОРМАЦИОННЫЙ РЕМОНТ ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Оптимальные меры охраны гражданских зданий выбирают на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов применения горных и конструктивных мер. Суммарные затраты на конструктивные меры охраны определяют согласно табл. 11.

Таблица 11

Суммарный ущерб и элементы затрат при подработке зданий

В табл. 11: \Delta l — расчетный показатель суммарных деформаций здания, определяемый в соответствии с п. 4.5 Правил [1]; \Delta l_{\text{д}} — допустимая величина показателя суммарных деформаций для здания — п. 4.4 Правил [1]; \Delta l_{\text{п}} — предельная величина показателя суммарных деформаций здания, рассчитываемая в соответствии с п. 4.4 Правил [1]; К» — коэффициент, учитывающий вероятность прекращения эксплуатации некоторых помещений. Этот коэффициент определяют по формуле:

K\prime\prime = \frac{0,95(\Delta l - [\Delta l_{\text{д}}])}{[\Delta l_{\text{п}}] - [\Delta l_{\text{д}}]} ; (35)

B — восстановительная стоимость здания; C1 — необратимый износ здания от подработки без введения конструктивных защитных мер; C_{1}\prime — затраты на последеформационный ремонт зданий, подрабатываемых без конструктивных мер защиты; C3 — затраты, связанные с переселением жителей и с временным выключением здания из эксплуатации; C2 — стоимость конструктивных защитных мероприятий (табл. 12); C' — затраты на последеформационный ремонт здания, подработанного с конструктивными мероприятиями, принимают равными 1% от восстановительной стоимости здания; C4 — ущерб от сноса здания.

Таблица 12

Стоимость конструктивных защитных мероприятий C2 в процентах от стоимости здания

Ущерб от подработки здания складывается из необратимого износа здания C1 и затрат на последеформационный ремонт C_{1}\prime .

Ущерб C1 в процентах от восстановительной стоимости здания на момент подработки определяют из выражения:

C_{1} = 0,1\Delta l. (36)

Приближенное значение затрат C_{1}\prime определяют в процентах от восстановительной стоимости здания из выражения:

\text{С}_{1}\prime = 0,02\Delta l. (37)

Затраты C3 (в руб.) определяют из выражения:

C_{3} = E_{\text{н}}\Phi t + C_{\text{л}}, (38)

где Eн — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений в народном хозяйстве. Принимают согласно «Временной методике плановых и фактических показателей экономической эффективности внедрения научно-технических мероприятий в угольной промышленности» (М., ЦНИЭИуголь, 1983) равным 0,15;

\Phi — остаточная стоимость здания к началу подработки, руб.;

t — время, в течение которого здание не эксплуатируется, годы;

Cл — расходы на переселение, руб.

Если суммарный износ стен (естественный износ плюс износ, вызванный подработкой) превышает 40%, то восстановительный ремонт оказывается нерациональным.

Ущерб от сноса здания C4 (в руб.) определяют по формуле:

C_{4} = \Phi - C_{\text{в}}, (39)

где \Phi — остаточная стоимость здания к моменту подработки, руб.;

Cв — возвратная стоимость материалов после разборки, руб.

Приложение 4

ОБРАЗЦЫ ЖУРНАЛОВ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И ВЕДОМОСТЕЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СДВИЖЕНИЕМ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

1. Журнал нивелирования при взятии отсчетов по средней нити (форма 1).

2. Журнал нивелирования при взятии отсчетов по трем нитям (форма 1а).

3. Журнал обработки длин (форма 2).

4. Ведомость оседаний (форма СД-6).

5. Журнал измерения длин (форма 3).

6. Ведомость вертикальных деформаций (форма ВД).

7. Ведомость горизонтальных деформаций (форма СД-7).

8. Ведомость горизонтальных сдвижений (форма СД-8).

Примечания к заполнению форм 1 и 1а

1. В скобках (1), (2), ..., (11) указан порядок взятия отсчетов по рейкам; ч — черная сторона, к — красная сторона, д — дальномер.

2. В графах 6 и 7, 10 и 11 записывают превышения между связующими реперами; например, между 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5 и т.д. Это удобно для внутреннего контроля (сумма превышений между соседними реперами в пределах одной установки инструмента должна быть равна превышению между связующими реперами), а также для использования превышений при вычислении поправок за наклон в длины.

3. При взятии отсчетов по трем нитям контроль должен осуществляться:

• по разности отсчетов между средней и верхней нитями и между нижней и средней. Эти разности не должны отличаться друг от друга более чем на 2 мм;
• контрольное превышение \Delta h_{\text{д}} определяют как разность полусумм отсчетов по верхней и нижней нитям задней и передней реек, например:

\frac{(1) + (3)}{2} - \frac{(9) + (11)}{2} - \frac{1701 + 1969}{2} - \frac{1830 + 1940}{2} = - 50\text{д}.

4. Превышения между реперами для вычисления абсолютных отметок определяют как среднее из превышений по средним нитям черных и красных сторон реек. Перед вычислением абсолютных отметок производят уравнивание нивелирных ходов по превышениям между связующими реперами.

Примечания к заполнению ведомостей ВД и СД-7

1. Значения \Delta\eta в ведомости вертикальных деформаций (ВД) определяют как разность оседания концов интервала (передний минус задний):

\Delta\eta = \eta_{n} - \eta_{n - 1}.

2. Значения наклонов, кривизны и горизонтальных деформаций в ведомостях ВД и СД-7 удобно записывать увеличенными в 1000 раз, поэтому в заголовках соответствующих граф значится: i·103, \Delta i \cdot 10^{3} , К·103, \epsilon \cdot 10^{3} .

Форма 1

ЖУРНАЛ НИВЕЛИРОВАНИЯ (отсчеты по средней нити)

Месяц август, 31 число 1984 г.            Месяц сентябрь, 3 число 1984 г.
      __________         __                     ___________         __

Наблюдал Петров И.В.                       Вычислял Сидоров В.И.
         ___________                                ____________

Форма 1а

ЖУРНАЛ НИВЕЛИРОВАНИЯ (отсчеты по трем нитям)

Месяц август, 2 число 1984 г.            Месяц сентябрь, 8  число 1984 г.
      _________         __                     ___________          __

Наблюдал Петров И.В.                       Вычислял Сидоров В.И.
         ___________                                ____________

Форма 2

ЖУРНАЛ ОБРАБОТКИ ДЛИН

Наблюдательная станция __________ Профильная линия _______ Дата наблюдения ___________

Форма СД-6

ВЕДОМОСТЬ ОСЕДАНИЙ

Наблюдательная станция № 38 ______

Форма 3

ЖУРНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН

Наблюдательная станция N 52 ____

Профильная линия I-A ___

Наблюдатели  Петров  И.В., Иванов О.И. Рулетка N 352689
             _________________________           ______

Месяц август, 22 число 1984 г. __________ __

Форма ВД

ВЕДОМОСТЬ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

Наблюдательная станция № 38 __________

Форма СД-7

ВЕДОМОСТЬ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

Наблюдательная станция № 55 _____

Форма СД-8

ВЕДОМОСТЬ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СДВИЖЕНИЙ

Наблюдательная станция N 55 _____

Приложение 5

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА СДВИЖЕНИЕМ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГОРНЫХ РАЗРАБОТОК

I. Введение

1. Задачи, которые необходимо решить по результатам наблюдений.

2. Краткие сведения об условиях производства наблюдений. Состав исполнителей, время проведения наблюдений и обработки их результатов.

3. Состояние изученности вопроса сдвижения земной поверхности в данных условиях по работам предыдущих лет.

II. Характеристика геологических и горно-технических условий района наблюдений

1. Геологические сведения о районе наблюдательной станции по скважинам, стволам, шурфам:

а) характеристика толщи вмещающих пород: физико-механические свойства, мощность отдельных слоев толщи, которые могут повлиять на процесс сдвижения земной поверхности; характеристика пород непосредственной кровли и почвы разрабатываемых пластов;

б) состав и мощность наносов, наличие плывунов, их состав и мощность;

в) сведения о тектонических нарушениях в районе наблюдательной станции.

2. Горно-технические условия:

а) глубина разработки, количество пластов, их мощность, угол падения;

б) система разработки, ее основные параметры, скорость подвигания забоя; способ управления кровлей (в случае применения закладки следует дать детальное описание ее характера: полная, неполная, из бутовых полос, качество заполнения выработанного пространства; при работе с обрушением кровли указать: шаг посадки непосредственной кровли и основной, даты посадки; приложить паспорт крепления лавы).

III. Методика инструментальных наблюдений

1. Тип станции, количество исходных, опорных и рабочих реперов.

2. Конструкция реперов и метод закрепления их.

3. Схема привязки наблюдательной станции к опорной сети шахты, точность привязки.

4. Программа наблюдений, число серий наблюдений, их распределение во времени; программа наблюдений каждой серии.

5. Методика определения вертикальных и горизонтальных сдвижений, точность определения.

IV. Видимые признаки сдвижений земной поверхности и горных пород

1. Трещины и провалы на земной поверхности, их характер, время появления и связь с горными выработками, углы разрывов.

2. Обрушение пород в забое, в кровле, почве и боках выработок, раздавливание целиков.

Трещины необходимо наносить на совмещенный план горных выработок и наблюдательной станции, указывая даты их появления; на вертикальных разрезах следует строить углы разрывов; привести зарисовки видимых деформаций в горных выработках.

V. Результаты инструментальных наблюдений

Результаты наблюдений освещаются по каждой профильной линии отдельно, при этом должны найти отражение следующие параметры:

1. Отход от разрезной выработки, при котором начинается сдвижение земной поверхности, размеры отработанной площади в пласте.

2. Максимальные величины вертикальных и горизонтальных сдвижений и положение точек с максимальными сдвижениями относительно границ очистной выработки.

3. Максимальные деформации земной поверхности: наклоны, кривизна, растяжения, сжатия. Положение точек с максимальными деформациями относительно границы очистной выработки.

4. Общая продолжительность процесса сдвижения земной поверхности и периода опасных деформаций.

5. Углы сдвижений, граничные углы, углы разрывов, углы полных сдвижений или угол максимального оседания. Величины полученных углов должны быть сведены в таблицу. Кроме того, в специальной таблице необходимо привести результаты сравнения величин углов, полученных из наблюдений, с соответствующими углами из Правил [1] для данного бассейна или месторождения.

Раздел должен быть иллюстрирован следующими графиками сдвижений и деформаций земной поверхности (рис. 32):

• оседаний;
• горизонтальных сдвижений;
• вертикальных деформаций - наклонов и кривизны;
• горизонтальных деформаций - растяжений и сжатий.

Рис. 32. Графики сдвижений и деформаций земной поверхности по линии I-B:

1 - 16.11.82 г.; 2 - 7.06.83 г.; а - горизонтальные деформации; б - кривизна; в - наклоны; г - горизонтальные сдвижения; д - оседания; е - вертикальный разрез

VI. Выводы

1. Обобщенная краткая характеристика процесса сдвижения земной поверхности по результатам наблюдений по всем профильным линиям станции. Привести основные параметры процесса сдвижения земной поверхности:

а) максимальные величины сдвижений и деформаций;

б) углы сдвижения, граничные углы, углы разрывов, углы полных сдвижений или угол максимального оседания;

в) общая продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций.

2. Интерпретация результатов наблюдений применительно к поставленным задачам и предложения по использованию полученных данных.

VII. Приложения к отчету

1. Ведомость оседаний.

2. Ведомость горизонтальных сдвижений.

3. Ведомости вертикальных деформаций - наклонов и кривизны.

4. Ведомости горизонтальных деформаций - растяжений и сжатий.

Приложение 6

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ЕС ЭВМ С АВТОМАТИЗАЦИЕЙ ГРАФИЧЕСКИХ ПОСТРОЕНИЙ

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСА ЗАДАЧ

Комплекс задач "Обработка инструментальных наблюдений за деформациями земной поверхности" предназначен для обработки, анализа и хранения результатов маркшейдерских наблюдений с использованием ЕС ЭВМ. Его применение позволяет автоматизировать камеральную обработку наблюдений, расчет сдвижений и деформаций, процесс построения графиков при использовании графопостроителя "Бенсон-232", а также упростить обмен информацией между различными организациями. Комплекс включает базу данных (БД) и пять основных программ (схема 4).

Схема 4

СТРУКТУРА ППП СОХАН

Исходные материалы

В базе данных в произвольном порядке хранят каталоги по каждой серии наблюдений, содержащие номера реперов, их отметки и горизонтальные длины интервалов, а также справочную информацию по наблюдательной станции, именуемую паспортом. Информация в БД записывается программами RAPAS, MONIT, PRIMAS.

Программа RAPAS предназначена для занесения в БД паспорта наблюдательной станции, который содержит горно-геологическую характеристику условий подработки, описание местоположения станции и характеристику профильных линий.

Запись паспорта должна предшествовать всем остальным работам с информацией, относящейся к соответствующей наблюдательной станции. Паспорт заносится один раз на весь период наблюдений и обработки. При дозакладке отдельных профильных линий может быть произведена повторная запись паспорта.

Программа MONIT предназначена для ввода и записи в БД каталога по серии наблюдений, для которой отметки реперов и горизонтальные длины интервалов вычислены вручную или с использованием других программ.

Программа вводит исходные данные, осуществляет их логический контроль, читает из БД паспорт наблюдательной станции, проверяет соответствие профильных линий, указанных в паспорте и во вводимом наблюдении, записывает каталог в БД и, при необходимости, передает управление программе вычисления деформаций - VEKTOR.

Программа PRIMAS служит для выполнения предварительной обработки наблюдения, формирования каталога и записи его в БД. Исходные данные для программы PRIMAS выбирают из полевых журналов. Программа производит логический контроль исходных данных, вычисляет невязки линейных и высотных измерений и сравнивает их с допустимыми. Если измерения выполнены с требуемой точностью, то определяет отметки реперов и горизонтальные длины интервалов (вводит поправки за наклон, температуру и компарирование), формирует каталог наблюдения и далее выполняет действия, аналогичные программе MONIT. Для программы требуется предварительная обработка длин и результатов нивелирования, выполненных в прямом и обратном направлениях.

Если после записи информации в БД программами MONIT и PRIMAS обнаружены ошибки, то их исправление может быть выполнено с использованием программы CORKAT. Исходные данные для этой программы готовят на основании таблиц, выдаваемых программами MONIT и PRIMAS.

Программа реализует следующие типы корректировок:

• информации, относящейся к любому реперу, а именно, замена старого номера на новый, изменение отметки и горизонтального расстояния;
• удаление информации по одному реперу или группе реперов;
• вставка информации по одному реперу или группе реперов.

Программа CORKAT отыскивает в БД каталог, который необходимо корректировать, производит исправления в соответствии с заданием, осуществляет запись в БД исправленного каталога и так же, как и программы MONIT и PRIMAS, может передавать управление программе VEKTOR.

Программа VEKTOR предназначена для вычисления сдвижений и деформаций по результатам двух любых серий наблюдений, определения сглаженных деформаций на любой заданный интервал, формирования графической информации к автоматическому построению графиков фактических и сглаженных деформаций на графопостроителе "Бенсон-232".

Для работы программы необходимо указать номер наблюдательной станции и номера двух сравниваемых серий наблюдений. Программа автоматически отыскивает указанную информацию и вычисляет следующие величины: оседания, наклоны, кривизну, радиус кривизны, горизонтальные сдвижения и деформации. Результаты вычислений печатаются на АЦПУ в виде таблицы. По желанию исполнителя программой предусматривается вычисление и запись на магнитную ленту (МЛ) информации, необходимой для автоматического построения графиков на графопостроителе "Бенсон-232". Графики вычерчиваются независимо от вычислений, поэтому возможно неоднократное получение рисунка без задалживания ЭВМ. Графики могут вычерчиваться на любой основе: писчей бумаге, ватмане, бумажной кальке, кальке с лавсановой основой.

Размеры рисунка могут задаваться непосредственно в сантиметрах чертежа или через знаменатель масштаба. Программа располагает друг под другом графики в такой последовательности: оседания, наклоны, горизонтальные деформации, горизонтальные сдвижения, кривизна. Вводя соответствующие признаки, любой график может быть пропущен, если нет необходимости в его рисовке. Максимальные размеры чертежа 84 x 140 см.

Программа VEKTOR автоматически вызывается программами MONIT, PRIMAS и CORKAT или работает самостоятельно.

При использовании данного комплекса программ необходимо выполнять ряд требований, регламентируемых алгоритмами:

1. номер наблюдательной станции должен состоять из пяти цифр, из которых первые две цифры соответствуют условному номеру организации, эксплуатирующей БД, а три последующие - порядковому номеру наблюдательной станции;

2. все профильные линии в пределах наблюдательной станции должны быть пронумерованы арабскими цифрами;

3. максимальное число профильных линий в пределах одной станции равно 20;

4. на каждой профильной линии допускается до 20 параллельных сносок и разрывов;

5. в пределах одной наблюдательной станции не должно быть реперов с одинаковыми номерами;

6. реперы, одновременно входящие в несколько профильных линий, должны обязательно иметь один номер;

7. максимальное число реперов, входящих в одну наблюдательную станцию, составляет 998;

8. рабочим реперам профильных линий могут присваиваться номера от 1 до 998, никакие добавки в виде штрихов и букв недопустимы.

Указанные требования в большинстве случаев выполняются на практике. Если наблюдательная станция содержит более 1000 реперов или 20 профильных линий, то ее следует разделить на несколько станций.

Программы не требуют строго одинаковой последовательности профильных линий в каталогах по разным сериям наблюдений. Необязательно и одинаковое количество реперов и линий в каждом наблюдении. При сравнении двух серий в обработку автоматически включаются только реперы, имеющие одинаковые номера. Реперы, которым в сравниваемой серии не находится соответствия, в вычислениях деформаций не участвуют. Если обнаружено, что какой-то из реперов наблюдательной станции нарушен, то ему необходимо присвоить новый номер, не совпадающий с имеющимся.

Для подготовки исходных данных для каждой программы комплекса разработаны формы входных документов.

Технологическая схема обработки информации включает следующие этапы:

• заполнение форм входных документов;
• перфорация исходных данных;
• внесение изменений в исходную информацию;
• запись информации в базу данных;
• вычисление сдвижений и деформаций и печать каталога деформаций;
• запись графической информации, необходимой для автоматического построения графиков;
• вычерчивание графиков на графопостроителе "Бенсон-232".

Входные документы заполняют маркшейдерская служба шахты (шахтоуправления) или сотрудники бюро специализированных маркшейдерских работ (БСМР).

После визуального контроля заполненных форм и подписи главным маркшейдером или начальником БСМР их передают в ИВЦ производственного объединения. В ИВЦ информация с бланков входных документов переносится на перфокарты или магнитную ленту.

Машинный контроль исходных данных проводится для каждого входного документа. Если программами RAPAS (запись паспорта), MONIT (запись каталога), PRIMAS (предварительная обработка наблюдений), CORKAT (корректировка каталога) ошибок не обнаружено, то информация записывается в базу данных. В случае обнаружения ошибок на АЦПУ выдаются сообщения, которые служат основанием для внесения изменений в исходную информацию. При наличии ошибок, как правило, распечатывается вводимая исходная информация.

Для устранения ошибок в исходной информации необходимо прежде всего установить причину их возникновения: ошибка перфорации или ошибка заполнения. Ошибки перфорации устанавливают путем сверки распечатанных на АЦПУ результатов с данными входного документа. Для устранения ошибок, связанных с заданием исходных данных, материалы с ИВЦ передают заказчику. Допущенную ошибку прежде всего исправляют во входных документах. При внесении исправлений в один из разделов входного документа следует проверить, не вызывают ли они нарушений в других его разделах или в строках этого раздела.

При наличии в базе данных информации по двум сериям наблюдений, относящимся к одной наблюдательной станции, между ними могут быть вычислены сдвижения и деформации с использованием Программы VEKTOR. Программой выдается заданное число экземпляров таблиц деформаций и на МЛ может быть записана информация для автоматического построения графиков на графопостроителе "Бенсон-232".

Автоматическое вычерчивание графиков выполняется в организациях, имеющих графопостроитель "Бенсон-232": ВНИМИ, Украинский филиал ВНИМИ и др.

ПОДГОТОВКА ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ К ПРОГРАММЕ ЗАПИСИ ПАСПОРТА НАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ

Запись паспорта - первая операция при работе с наблюдательной станцией. Для занесения паспорта в БД, например в БД производственного объединения, необходимо узнать у сотрудников ИВЦ или БСМР, работающих с данными программами, свободный порядковый номер станции. Это необходимо для того, чтобы в БД не было двух или нескольких станций с одинаковыми номерами. Номер наблюдательной станции состоит из пяти цифр, из которых первые две являются условным номером организации, а три последующие - порядковым номерам станции. Условный номер организации выбирают из табл. 13. Например, наблюдательная станция N 14 ПО "Торезантрацит" при обработке с использованием данного комплекса программ должна иметь номер 07014.

Таблица 13

Условный номер организации

Перед заполнением паспорта наблюдательной станции необходимо провести подготовительную работу. Пользуясь схемой наблюдательной станции, следует пронумеровать все профильные линии и реперы.

Исходные данные для паспорта наблюдательной станции заносят в форму FD-1.

Форма FD-1

<*> Постоянный реквизит 100.

Во избежание появления в БД двух наблюдательных станций с одинаковыми номерами при первой записи паспорта (режим записи равен 01) программой осуществляется проверка: нет ли в БД паспорта с таким номером. Если такой номер имеется, то запись не производится. При каждой последующей записи (режим записи равен 05), вызванной, например, закладкой новых линий, указанная проверка не производится.

Первые реквизиты - код документа и первые две цифры номера наблюдательной станции - могут быть занесены в заголовок при подготовке бланка документа.

Раздел 1 содержит 2 строки. В первую строку записывается название производственного объединения, а во вторую - название шахты, в зоне влияния которой заложена данная наблюдательная станция.

Раздел 2 состоит из 1 строки и 10 граф и содержит целочисленные характеристики условий подработки, а именно:

• условный номер бассейна (месторождения), который выбирают из табл. 14;

Таблица 14

Номера бассейнов (месторождений)

• признак марки угля определяют по табл. 15;

Таблица 15

Признаки марок угля

• признак наличия складок: 00 - при отсутствии складок, 01 - при залегании пластов в форме синклинальной складки и 02 - в виде антиклинальной складки;
• признак наличия выходов тектонических нарушений в пределах наблюдательной станции, который при наличии выходов равен 01, а при их отсутствии - 00;
• признак глубины горных работ:

Глубина, м

    01                       До 200
    02                      200 - 400
    03                      400 - 700
    04                      700 - 1000
    05                      Свыше 1000

• признак закладки выработанного пространства: 00 — при полном обрушении, 01 — при самотечной закладке, 02 — при гидравлической, 03 — при пневматической;
• признак надработки, указывающий наличие (01) или отсутствие горных работ (00) в вышележащей толще до начала наблюдений;
• признак подработки, указывающий наличие (01) или отсутствие (00) горных работ в нижележащей толще до начала наблюдений;
• количество пластов, которые будут подрабатывать наблюдательную станцию;
• количество профильных линий в наблюдательной станции.

Раздел 3 состоит из одной строки, четырех граф и содержит информацию о геологических условиях подработки.

В случае, если наносы или мезозойские отложения отсутствуют, то их мощности задают равными нулю.

Раздел 4 содержит информацию о профильных линиях наблюдательной станции. Количество строк в этом разделе должно соответствовать числу профильных линий и не превышать 20.

Информация по каждой профильной линии состоит из пяти параметров:

• номер профильной линии;
• признак линии: 00 — линия заложена на земной поверхности, 01 — линия стенных реперов;
• номер начального репера профильной линии;
• угол разворота линии относительно простирания пластов;
• средняя или преобладающая длина интервала на линии в метрах.

Расположение профильных линий в разделе 4 может быть произвольным, т.е. соблюдение их расположения по возрастанию номеров не обязательно. За начальный репер может быть принят любой из крайних реперов линии. Однако целесообразно за начало принимать тот конец линии, в сторону которого не будет производиться дозакладка реперов.

Угол разворота линии отсчитывается от направления простирания пластов (рис. 33). Значение этого угла зависит от того, какой из крайних реперов линии принят за начальный. Например, если за начальный принят репер 1 (см. рис. 33), то угол разворота равен \alpha_{1 - 72} , а если репер 72, то угол разворота принимают равным \alpha_{72 - 1} . Угол разворота линии используется в программе вычисления деформаций для определения знаков наклонов и горизонтальных сдвижений. Если линия не является прямой, то задают средний угол разворота. Линии, имеющие значительные изломы, целесообразно разделить на две или несколько отдельных.

Рис. 33. Определение угла разворота профильной линии относительно простирания пласта

В тех случаях, когда после проведения нескольких серий наблюдений дозакладываются одна линия или несколько отдельных линий, необходимо повторить запись паспорта наблюдательной станции (режим записи 05), включив характеристики дозаложенных профильных линий.

ПОДГОТОВКА ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ К ПРОГРАММЕ ЗАПИСИ КАТАЛОГА НАБЛЮДЕНИЙ (MONIT)

Программа MONIT служит для записи в БД готовых каталогов, вычисленных вручную или полученных при обработке по другой программе. Исходные данные заносят в форму FD-2. При этом дата наблюдений записывается полностью. Например, если наблюдение выполнено 5 мая 1979 г., то дата запишется следующим образом: 05051979. Если наблюдение выполнялось в течение нескольких дней, то рекомендуется записывать средний день наблюдения.

Форма FD-2