книги / Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых

вии

2-Змг

от

у с т ь я

скважины-выход

штыба не

превысил 2 ,5 литра с

м е т р а .

Е

скваж инах

4 -6 (к р и вая -б )

уже в навале бурения на первом

м етре

отменен

повышенный

по

сравнению со скважинами 1-3 выход

штыба

(до

3 ,5 л /м ) .

Происходило выбрасывание кусков'угля и пыли,

закли н и вало буровую

ш тангу,

отмечалось потрескивание и стреля­

ние

у гл я

в

окваж ине,

но

после трех метров

эти

признаки

выбросо-

опасности

п р екр ати л и сь .

Р езу л ьтаты

исследований защитного влияния

отработки

сближен­

ных

п л асто в к Тд

и

Kj3 на выбросоопасный пласт Kjg

по показате­

лям

деформаций пород

и

оценки изменения механического

состояния

п л аста

K -g

посредством

опорной

пяты конструкции ВНШИ

/ I /

сог­

ласую тся, с

первыми

нашими экспериментами по оценке напряженного

со сто ян и я вы бросоопасного

пласта

K j2

по выходу буровой мелочи.

Р езу л ьтаты

экспериментов

по опенке напряженного состояния выб­

р о со о п асн о го

п л аста

K j^

по

выходу буровой мелочи свидетельству -

ют о

наличии

защ итного

действия

надработки

при мелдупластье

9Ем

лаже

при

разры ве

во

времени

8 -9

л ет. В окрестности

подготовитель­

ной

вы работки

надработанного

пласта в зоне опорного давления,соз­

д аваем о го

угольными

педиками

вышележащих пластов,

отмечены

по -

вишенные

напряжения,

защищенные

зоны

отсутствую т.

•Измеренные

величины

деформа пий расширения

пород

надработан -

ной

толщи

порядка

I . I 0 ” 3

подтверждают

образование

под выработан­

ным.

пространством вышележащих пластов

зон

разгрузки ,

где

опас­

н ость

возникновения

выбросов

угл я

и га за снижена..

Л И Т Е Р А Т У Р А

I.Наблюдения

за

деформированием пород надработанной толщи при

над-

р аб о тк е вы работок

в

Карвгандинсгом

ба с се й’ге/Р. П. Коре в ной и др.

В к н .:

Материалы 1У семинара

(1 -3

октября 1974

г . ) ,

Новосибирск,

1975 .

УДК Б 22838:6 9 .0 5 9 .2 2 + 6 2 4 .T 3I.4

Л.Б.С>адеев,П. Е.Кяещсв,

Л .д.Х усупбеков

мапий земной п оверхн ости ,

большую роль в гр а е т

правильный

п рогн оз,

несущей способности и полатливости деформируемых при

п о д р аб о тке

гр у н то в оснований..

В действующих нормативных , докум ентах изменение

гео м етр и ч еск о ­

г о

состоян и я гр у н то в оснований на подрабатываемых

тер р и то р и ях

св о ­

ди тся к учету силового

во зд ей стви я

кривизны

и

го р и зон тальн ы х

де

-

формаций. При этом действующие н агрузки

на

сооруж ения

при

искрив­

лении основания реком ендуется рассч и ты вать

на

основе

модели

м ест­

ного уп ругого основания с коэффициентом

п остели

(или

коэффициен -

том

ж есткости , определяемых

по свойствам

гр у н то в

до п о д р аб о тк и .

Некоторые авторы

внесли

предложение

пониж ать

в

этом

с л у ч а е ,

несущую способность грун тов оснований

(модуль

у п р у го с ти ,

сцепле

-

ние и лр» характери сти ки ) на коэффициент,

не связанны й

с

величи

-

ной деформаций грун та при

п о д р аб о тк е,

т . к .

к о л и ч ествен н ая

с в я з ь

между ними до настоящ его времени еще

достоверн о

не

у с т а н о в л е н а ,

хотя и имеются подтвержденные фактическими данными

натурны х .и ссле­

дований

свеления о

том,

ч то

ж е с т к о с т ь ,а ,

с л е д о в а т е л ь н о ,

и

несущая

способность грун тов

на

подрабатываемых тер р и то р и ях

н ах о д и тся

в

прямой зависимости от численных значений

го р и зо н тал ьн ы х

деформа

-

пий

земной п оверхн ости .

Об

этом сви д етел ьству ю т,

в

ч а с т н о с т и ,р е .-

зультаты

инструментальных

наблюдений

за

величиной

в р е за н и я

фунда­

м ентов сооружений в

гр у н т

при различны х

го р и зо н тал ьн ы х

деформаци­

я х

земной поверхности при

их

п одработке

/ I / .

Для получения ч етки х

(

в и звестн о й

степ ен и и деал и зи р о ван ­

ных) зависим остей "н а г р у зк а -о с а д к а "

ф ундаментов

на

о сн о ван и ях

,

подверженных воздействию различны х

по

величине

го р и зо н тал ьн ы х

де­

формаций, были проведены специальные н аследован и я

на

м о д е л я х ,п р е ­

следующие в к ач еств е одной

из частны х

за д а ч

доп олн и тельн ое

обос

-

новенве разработан ной ГНКДО комплексной программы

натурны х

и ссл е ­

дований

взаим одействия ф ундаментов

бо

сдвигающимся

при

п о д р або тке

грунтом

основания.

Моделирование осущ ествлялось на

специально

сконструированном

для

этой

цели объемном

с т е н д е , позволяющем

з а д а в а т ь г р у в т у

гори

-

зонтальнне веформапии,

различны е цо величине

и

а к у .

Р к ач еств е гр у н то во го основание

в сп о л аео в ал ао ь

эк в и в ал ен тн ая

с м есь , состоящ ая из

9751»

м елкого к в ар ц ев о го п еск а

и

3# в е р е те н н о ­

го м ас л а . Моделями ленточных ф ундаментов

служили

деревянны е штам­

пы

шириной бс>.:, длиной

25см

и толщиной

2см ; м одели рован и е

от

-

дельных фундаментов

осущ ествлял о сь

на

штампах разм ерам и

6хбх2см .

- • а

=

:

Р,(*'

№

т

т )

— 7 )

/ ~ \

T] $ № № №

£i(2)

W

Ъ р '

у г )

3 )£ i(2 )

лился

в

соотношении I:4 0 J

Эквивалентный м атери ал

уклады вался

в

стен д

послойно

и укаты вался

м еталлическим

катком

ч е р е з резиновую

п о стел ь

по м етодике

ВНИШ. Осадки

штампов

изм ерялись

п р о ги б о м ер а -

ми 6 ПАО-ЛИСИ, а

п ерем ещ ения'грунта

в о зл е

штампов

ф и кси ровали сь

индикаторами

ч асо в о го

ти п а .

Г-одели

фундаментов

п о сл ед о в ател ь н о

нагруж ались

ступенями

по

0 ,0 0 В Ш а . Горизонтальны е

деформации

ос­

нования в провесов .подработки оп ределялись при помощи

м икром етра

путем

измерения

р ассто ян и й между м аркам и,

расположенными

на

по ­

верхности экви вален тн ого

м атериала, основания

ч е р е з

5см д р у г

од

д р у г а .

Р соответстви и с- принятой программой

лабораторны х

и сслед о ва . —

ний было проведено

8

серий

испытаний

по

изображенным на р и с .1

схемам ( а , б ;в ,г* ,п ^ е)

при -горизонтальны х

деформациях

В

= ( 3 ,6 ,9 , .

1 2 ,1 5 ,2 0 )х К Г 3

в

каждой

серии .

Перед провелением первой серии испытаний было

п р о и зв ед ен о

н а г -

гружение 24 штампов по потери несущей

способности,

на

недеф орм иро-

ванном

основании

с

полью

получения

с е м е й с т в а .граф и ков

"нагрузка**

о садка" моделей отдельных фундаментов

на

неподработавном

м а с с и в е .

Затем в каждом принятом ди ап азон е

гори зон тальн ы х

деформаций

р а с ­

тяжения

грун тового

основания, проведено

такж е

по

24

опыта* (1 4 4 на­

гружения

штампов.).

Комплекс графиков

" н а г р у зк а -о с а д к а "

штампов, н а

грун товом

осн о ­

вании при различной степени е го деформирования приведен

на р и с . 2 .

При

горизонтальны х

деформациях

растяж ения

€

= З х 1 (Г 3

графики

зависимости

"к а гр у зк а -о с а л к а "1 в

каждом

из

опытов

были п р а к ти ч е с ­

ки

одинаковы

(р азб р о с

не превышал

3 # )„

в связи с чем для

н агл яд -

вости

эти зависимости

представлены

на р и с .2 , а

одной ли н и ей .

Т акая

*6

идентичность

графиков

" н а г р у зк а -о с а д к а " наблю далась

при

г о -

рвзонтальны х

лзформапиях

растяж ения

£

=6х1СГ3 .

Полученные

зависим ости

" н а г р у з к а -о с а д к а "

штампов

при

у к а з а н ­

ных горизонтальны х

деформациях

растяж ения

сви д етел ьству ю т о

су -

щественном влияний

последних

на

со сто ян и е

гр у н то в о го

м а с с и в а .

При

йеформайийх растяж ения

грунтовой

толщи

£

=3х10“ э

на

поверхности

вк-М далентного м атери ала

с

и н тервалов

8-ТОсм

были вы­

явлены

ыикротрещйны,

раскрываемые в

дальнейшем

ю

м ере

н а р а с т а ­

ния

горизонтальны х

деформаций

растяж ен и я .

ЛискретныГ

г.зр’а к т е р деформирования

подрабаты ваем ого м асси ва

0

-

эм пирический коэф ф ициент, равный

8 0 . t

Аналогично этому

м огут быть полечитаны

соответствую щ ие

эмпири­

ческие

коэффициенты д л я

гори зон тальн ы х деформаций в. п ред ел ах

9х1СГ3«

£

йг20х1(Г 3 ,

для большей гаран ти и приним ается

нижняя г р а ­

ница

ди ап азон а изм енения зависим ости " н а г р у з к а -о с а д к а " ,

В серии

испытаний

(б )

на

поверхности экви вален тн о го

м атериала

была

у стан о вл ен а

21

м одель, ленточных ф ундам ентов. Сначала

испыты­

вались

три

штампа

на

неподрабаты ваемом м ас с и в е ,

затем

нагруж ались-

при

каждой

деформации

растяж ения по

три модели ленточных фундамен­

то в . В каждом

из

7

опытов п рои зведен о

по

21 нагружению

штампов.

Деформации

растяж ения

во

в сей

серии испы таний

зад ав ал и сь перпенди­

кулярно

длинной оси

ленточного

ф ундам ента. При

этом податли вость

основания у вел и ч и вал ась

одинаково

по всей

длине

ф ундам ента. По р е ­

зу л ьтатам

испытаний

получены

зави си м ости ,

аналогичны е

( 1 , 2 , 3 ) ,

о численными

значениями

входящих _в

них эмпирических

коэффипиен

-

т о в ,

равными

с(

= 5 + 4 8 ,4 ;

0 - 2 9 1

0

-

8 1 .

В

сер и ях

(в ) и ( г )

первоначально

за д а в а л а с ь

го р и зо н тал ьн ая д е ­

формация

растяж ения

подрабатываемому

м асси ву ,

к о то р ая

д о сти гал а

величины

£

=Зх1СГ3 ,

затем

м асоив

возвращ али

в

исходное со сто я ­

ние /

£

= 0 /.

На этой п редварительно

деформированной грунтовой тол­

ще,

ко то р ая

имитировала

подработанное

состояние

м асси ва,

произве -

дено

д вад ц ать

испытаний

моделей отдельно стоящих ф ундам ен тов.В сего

при

каждой

гори зон тальн ой деформации

растяж ения

к обратном

в о з

-

вращении

м асоива

в

исходное

состояние

было произведено с то двап -

п ать

испытаний квадратны х штампов

в

серии

(в )

и

столько

же

испы

-

тений м оделей ленточных фундаментов

в

серии ( г ) .

Р езультаты .п роведен н ы х испытаний

п о к азал и ,

что

на

оонова.ниях,

претерпевш их

горизонтальны е

деформации

растяж ения

£ = ( 3 ,6 ,9 ,1 2 ,

15,20)х1С Г 3

и

возвращ енных

в

исходное

положение,

предельная

не

-

•сущая

сп особн ость

последних

на м оделях

с .отдельными фундаментами

сниж ается на I w ô jjT '

а коэффициент ж есткости основания уменьшает­

ся на TÔ-Ï55&. При моделировании ленточного

фундамента

эти характе­

ристики

сн и зи л и сь,

с о о тв етс тв е н н о ,

на Ï 0 - Î 5

и 10—20%

Отмеченное

о б сто я тел ь ств о имеет

важное

значение

при решении

вопросов о

з а с т ­

ройке

ран ее

подработанных территорий

и должно,

в

ч астн о сти ,

учиты­

в а т ь с я

при

планировании

сроков

инженерных

изысканий таки х терри

-

торий .

В

сер и ях

испытаний

(я ) и (е.) еще

до

подработки

по

четыре

мо

-

доли

фундаментов

были

нагружены н агрузкам и ,

соответствующими

2 5 ,

этом lion

штампом

возникаю т локальные

горизонтальны е

сжимающие

на­

пряжения,

н еско л ько

повышающие

сопротивляем ость

гр у н т а . Наличие

же трещин

вблизи

штампа или

поп

ним

исключает возникновение ло

нальных сжимающих напряжений

поп

штампом,

и

основание

выхолит

в

предельное Состояние, при

н агр у зк е

по

попошве

штампа, равной проч­

ности

гр у н та

на

одноосное

сжатие*

А налогичное влияние

оказывают

трещины й

на

п о п атл и во сть

основания

при

н а гр у зк а х ,

меньших

пре

-

цельной}

вблизи

трещины п о п атл и во сть

выше.

Но

р е зу л ь та та м

штамповых испытаний в

ceptftox

( а , в )

был

оп р ед е-

лен мопуль общей

пеформируемости

см еси ,

имитирующей

наносы

до

и

после

п о д р аб о тки . Мопуль

общей

деформируемости

вы числялся

по

формуле / 2 / :

в

** ~

л

(4 )

где

Eà

-

мопуль

уп ругости

(деформируемости)

слоя

наносов;

В о- общая о сад к а

штампа

(о стато ч н ая

и

у п р у гая )

в

пределах

линейной

зависим ости

между

осадками

В

и удельным

давлением

P

-

коэффициент

формы

площади

и ж есткости

штампа,

равный

0 ,8 8 .

Сравнительный

ан али з

полученных

данных

п о к а за л ,

что

в р е зу л ь ­

та те

подработки

средн ее значение модуля деформируемости наносов

сн и зи лось примерно

в 3 ,8

р а з а . При

этом было отмечено

в о зр а с т а ­

ние

модуля

общей

деформируемости

с

увеличением

рассто ян и я

до бли­

жайшей

трещины (р и с .

4 ) ,

что

и

подтверж дает

изложенный

механизм

изменения несущей способности и деформационных свой ств

наносов

при

их п о д р аб о тк е .

Рассмотрим палее

молель­

ные

испытания

в

сериях

( ж ,з ) ,

преследующих цель

исслоловать

армирующий

эффект

полосы

фуиламен

-

тов

при

влиянии

деформа­

ций

растяж ения,

параллель­

ных

длинной

оси

фундамен­

т а .

Р соответстви и

с

Рис. 4 . График

зависим ости модуля

этим

на

недеформирован­

обшей

леформагии

от

расстоян и я

по

ном

грунтовом

основании

трещин

в гр у н те

основания

были уложены 10 квадрат­

ных штампов

размерами бхОхГсм,

образующих несвязную -ленточную п о -