Спосіб зниження шкідливого впливу підземних виробіток

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для защиты зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния горных выработок, пустот толщи горных пород, а также при подъеме приповерхностного слоя толщи горных пород. Известен способ защиты объектов от вредного влияния подземных выработок [1], который включает бурение скважин с поверхноети в основании зданий и сооружений и нагнетание через них заполнителя. В условиях о тсутствия водоупора через скважины создают верхний и нижний водоупоры, а затем между водоупорами нагнетают заполнитель таким образом, что при ожидаемых деформациях одного знака в основании возникают деформации противоположного знака. Это достигается тем, что при ожидаемом сжатии и прогибе основания объекта скважины располагают непосредственно у объекта, а при растяжении и выгибе основания объекта - на расстоянии 0,5 К от объекта, где К - радиус влияния, равный 55-60 м. Недостатком способа является то, что он предназначен для отдельных зданий и сооружений. В настоящее время подработка отдельных объектов является частным случаем, а общим случаем является подработка и защита застроенных территорий или имеющих значительную площадь природных объектов (поймы рек. леса, затапливаемые при подземной разработке полезного ископаемого). Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ защиты объектов от вредного влияния подземных выработок [2], который заключается в том, что поднятие приповерхностного слоя горных пород производят перед проходкой каждой очистной выработки. Для этого устанавливают зоны каждой из очистных выработок, а также зоны совместного влияния этих очистных выработок. Перед проходкой первой очистной выработки приповерхностный слой от водоупора поднимают на величину (0,4-0,6) ηH1, где H1 - ожидаемое оседание земной поверхности от первой очистной выработки. Перед проходкой второй очистной выработки поднимают земную поверхность также на величину (0,4-0,6) ηН2, а зону совместного влияния на величину (0,4-0,6) · (ηН1 + ηН2). Чередование знаков деформаций, вызванное поднятием горных пород при закачивании заполнителя и опусканием при проведении очистных выработок, благоприятно сказывается на подрабатываемых объектах, в которых усилия не накапливаются, а периодически компенсируются. Недостатком данного способа является то, что необходимы значительные затраты на возведение сплошного массива заполнителя. Целью изобретения является снижение затрат на возведение массива заполнителя. Для достижения поставленной цели выполняют расчет ожидаемых деформаций земной поверхности от планируемых очистных выработок, сравнивают их с допустимыми, производят наблюдение за деформациями в процессе возведения массива заполнителя и при подработке бурят скважины до выбранных водоупоров, возводят ограждающие массивы (водоупоры), нагнетают в массив горных пород заполнителя, при этом скважины располагают сетью прямоугольников с короткой стороной вдоль направления движения очистных выработок. Очередность нагнетания заполнителя в скважины устанавливают в одном направлении с направлением прохождения очистных выработок, а скважины располагают на расстоянии где D - пролет между массивами заполнителя, при котором на земной поверхности возникают допустимые суммарные деформации: К -радиус влияния одной скважины; а Нn и Нn+1 - глубины смежных пролетов. Новизна способа заключается в том, что скважины располагают в виде сети прямоугольников, направленных короткой стороной вдоль направления проведения очистных выработок, очередность нагнетания заполнителя в скважины устанавливают в одном направлении с направлением движения очистных выработок, а скважины располагают на расстоянии где D - пролет между массивами заполнителя, при котором на земной поверхности возникают допустимые суммарные деформации; К - радиус влияния скважин; Нn, Нn+1 - глубины смежных пролетов. На фиг. 1 показан план линий скважин на земной поверхности в зоне влияния горных работ; на фиг.2 вертикальный разрез толщи горных пород с указанием зоны влияния очистных работ и возводимого массива заполнителей. На чертежах и в тексте приняты следующие обозначения: К - радиус влияния скважины; D - пролет между массивами заполнителя; Н1, Н2, Н3, Н4, H5, H6 - глубины смежных пролетов; I, II, III, IV, V, VI -номера линий скважин; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 - номера устьев скважин вдоль одной пинии; 10 - граница зоны влияния очистной выработки; 11 - положение очистной выработки в толще горных пород; 12 - стволы скважин в толще горных пород; 13-массив заполнителя; 14 - водоупор. Пример. Под лесным массивом в пределах границы 10 осуществляют выемку для очистной выработки 11. Глубина пласта 307 м, мощность 2,7 м, длина очистной выработки составляет 255 м. В соответствии с этими условиями согласно "Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях" (М.: Недра, 1981) рассчитываем максимальные деформации земной поверхности. Они составляют следующие величины:оседание-2,1 м;наклон 13,2χ 10 , горизонтальные деформации 8,4 χ 10-3; кривизна 1,6 χ 10-4 м. При таком оседании уровень грунтовы х вод оказывается выше земной поверхности на 30 см. Это приводит к заболачиванию и гибели лесного массива. Согласно реконструкциям лесного хозяйства уровень грунтовы х вод не должен подниматься выше 1,2 м от земной поверхности. В этом случае сохраняются нормальные условия существования лесного массива. В этом случае можно произвести опускание земной поверхности только на 0,6 м, а 1,5 м необходимо поднять для сохранения уровня на отметке 1,2 м от земной поверхности. В соответствии с указанными "Правилами охраны..." оседание находится из формулы где m - мощность пласта (т=1,5м); a - угол падения (cosa = 0,98); N1, N2 - функции, зависящие от отношения Do/m; D0 - длина очистной выработки (D0 = 255); Η - глубина очистной выработки (307 м). В условия х Донбасса q0 = 0,8, а N2 примем равной единице. Тогда из формулы получим Из таблиц № 21 "Правил охраны,.." находим, что при Тогда при глубине водоупора Нв = 167-180 м, D = 40-55 мм. Поскольку К по данным экспериментальных исследований составляет 50-60 м, то расстояние между линиями скважин в данном случае целесообразно принять от 140 до 170 м. После этого на плане горных работ намечают места закладки линий скважин и положение скважин в каждой линии. До начала влияния горных работ бурят все скважины под номером 1 и 2 и поднимают земную поверхность на 1,5 м. Затем после выяснения скорости подвигания горных работ в очистном забое определяют сроки бурения скважин под 1М?Зи выше. Бурение и создание массива заполнителя должно создавать опережение очистного забоя на С= НСр · ctgδ0, где С - опережение массива заполнителя (13) очистного забоя; Нср - средняя глубина водоупора 14; до граничный угол по простиранию горных пород. При Н ср = 170 м, ctgδ0 = 40, опережение массива заполнителя должно составлять 680 м. В процессе создания массива ведут наблюдения за сдвижением земной поверхности, с помощью которых контролируют подъем, оседание и деформации земной поверхности. Как показывают предварительные расчеты, использование предлагаемого способа сокращает объем работ по возведению заполнителя примерно в два раза, что уменьшает затраты в производственной стадии при подвиганий одного очистного забоя на 100 м на 0,4-0,5 млн.руб.