Kniga2

онных завес вокруг вертикальных стволов с целью избежания прорывов воды в действующие выработки.

Следует заметить, что в ряде случаев при ликвидации наклонных стволов в прошлом не удалось избежать образования подкровельных пустот по причине несовершенства технологии их засыпки или в результате значительной усадки закладочного материала. В этой связи появляются опасные деформации поверхности. Поэтому сейчас остро стоит вопрос о переликвидации значительного количества старых наклонных выработок. И вышеприведенная технология приемлема для этих целей. В качестве тампонажного материала рекомендуется применять растворы, приготовленные на базе местного сырья (глина комовая, отсев, щебень, горелая порода из отвалов, зола-унос, шламы из хвостохранилищ ЦОФ, шлаки металлургических производств) с добавлением 5–10% вяжущего материала (цемент и жидкое стекло).

Эта же технология может быть использована и на вновь ликвидируемых наклонных стволах самостоятельно или в комбинации с традиционной.

Штольни ликвидируются путем установки одной необслуживаемой изолирующей перемычки на глубине не менее 10 hв (рис. 4.44 в). Выработка до устья заполняется закладочным материалом, а устье в месте портала закрывается изолирующей перемычкой.

Во всех случаях запрещается извлечение крепи на участках выработок, заполняемых закладочным материалом. Способы заполнения выработок закладочным материалом (засыпка, самотечная закладка, закладка с применением машин и механизмов, заполнение твердеющими смесями), ликвидация вентиляционных каналов и технология работ определяется проектом. Вентиляционные каналы в местах сопряжения со стволом перекрываются путем сооружения на расстоянии не менее половины высоты окна сопряжения со стволом глухих перемычек и изолируются глиняным замком толщиной не менее 1 м. (рис 4.6).

У устьев ликвидированных стволов устанавливаются долговременные отличительные знаки, а сами устья ограждаются водоотводными канавами.

Ликвидация стволов, устья которых находятся в поймах рек и водоемов, а также в местах возможного скопления паводковых вод, с целью исключения прорывов воды в подземные выработки, выполняется по проекту, который содержит технические решения и меры по водоотведению.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.

1. Сколько и где устанавливается изолирующих перемычек при ликвидации крутонаклонных, наклонных стволов и штолен?

162

2.Каковы конструкции изолирующих перемычек в крутонаклонных и наклонных стволах?

3.Изложите кратко технологию закладочных работ при ликвидации крутонаклонных и наклонных стволов.

4.Какова технология ликвидации наклонного ствола, если произошло разрушение крепи и образовались завалы выше отметки установки нижней изолирующей перемычки?

5.Каковы способы перекрытия устьев крутонаклонных, наклонных стволов и штолен?

4.3. Ликвидация выработок мелкого заложения

Предотвращение провалов земной поверхности над горизонтальными выработками мелкого заложения осуществляется по четырем основным направлениям.

Первое – заполнение заброшенных выработок пульпой из песка и золы через скважины. Эффективно заполнение выработок и безусадочными твердеющими тампонажными материалами. НПО «Спецтампонажгеология» проведен значительный объем подобных работ под городами на территории п.о. «Антрацит», «Краснодонуголь», «Лисичанскуголь», «Макевуголь», «Торезатрацит», «Артемуголь» и др. Использовались растворы из дешевых местных материалов – суглинков, зол-уносов ТЭС, отходов доломитного производства.

Анализ показал, что на большей территории в интервалах глубин 8-80м полости заполнены разуплотненной породой. Мощность зон разуплотнения от 0,5-1м до 10-15м, а коэффициент пустотности от 0,2 до 0,5 (чаще 0,3-0,4).

Использовались скважины d = 92 мм, радиус обслуживания которых 100-200 м. Опыт показывает, что закладочные смеси из отходов угольных предприятий хорошо прокачиваются по трубам d = 50 мм при плотности 1500-1700 кг/м3. В зависимости от размеров выработок они могут заполняться в напорном и безнапорном режиме.

Благодаря тампонажу полостей в подземных выработках наблюдается также прекращение сквозной фильтрации воды в зоне пульпы и снижение газовыделения.

Второе – взрывоподбутовка подработанного массива. Для этого пробуривают скважину на глубину, превышающую глубину заброшенной выработки на 1-1,5 ее высоты. В данной части располагают заряд ВВ на высоте 1,5-2 высоты выработки от ее кровли и взрывают. При этом целесообразно заряды размещать в относительно прочных породах (не менее 40-50 МПа), так как они сохраняют большой остаточный коэффициент разрых-

163

ления. Этот метод следует рекомендовать для охраны уже построенных над выработкой зданий.

Третья – принудительное обрушение зависшей толщи. Этот метод эффективен, если процесс обрушения дошел почти до поверхности и его просто желательно ускорить. Принудительное обрушение целесообразно производить через разведочные скважины, пробуренные в процессе подготовки нового строительства над подземными выработками. Величина заряда здесь значительно больше для обеспечения надежного обвала зависшей толщи до самой поверхности. Рационально применять в условиях, когда проведение взрывоподбутовки невозможно или неэффективно (слабые сыпучие или глинистые породы, отсутствие в толще устойчивых и прочных слоев).

Рационально разрушать и узкие целики шириной до 3-4-х высот подземных камер.

Четвертое – усиление зависшей толщи и уплотнение ранее обрушавшегося массива (анкерование, установка свай). Эта технология рациональна при наличии устойчивого и мощного (толщиной порядка высоты заброшенной выработками) слоя породы в непосредственной близости к поверхности. Необходимо и нагнетание вяжущих в районе обрушения породы.

Возможно и сочетание описанных методов в зависимости от горногеологических и гидрогеологических условий.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Назовите меры предотвращения провалов над горизонтальными выработками мелкого заложения.

2.Охарактеризуйте условие целесообразности заполнения заброшенных выработок пульпой через скважины, взрывоподбутовки подработанного массива, принудительного обрушения и усиления зависшей толщи.

4.4.Основные технические решения, принимаемые по ранее ликвидированным горным выработкам

Технические решения по ранее ликвидированным выработкам, имеющим выход на дневную поверхность, принимаются на основе предоставляемых заказчиком их исходных характеристик. Эти решения должны обеспечивать безопасность для людей и предотвращать опасное влияние ликвидируемых горных выработок на окружающую природную среду.

164

Ранее ликвидируемые выработки отражаются на планах горных выработок, которые используются при разработке проекта ликвидации шахты. В исходных данных по этим выработкам указываются год ликвидации выработки, угол наклона, фактическое сечение в свету, протяженность, по какому проекту ликвидировалась, материал закладки, полки перекрытия, ограждение устья, наличие провалов, источник получения материалов для засыпки провалов, осуществляется ли контроль метановыделения.

В тех случаях, когда данные о ранее ликвидированных выработках, имеющих выход на дневную поверхность, не полные или недостаточно достоверные обследование горного отвода с целью обнаружения этих выработок проводится геофизическими методами с последующим уточнением буровыми работами.

Ранее выведенные из эксплуатации (погашенные, заброшенные) стволы, устья которых нарушены и отсутствуют сведения о способе ликвидации выработки, состоянии крепи, приводятся в безопасное состояние путем вскрытия устья и закладки доступной части ствола. Как и при ликвидации выработок на уровне земной поверхности устье перекрывается полком или перемычкой, устанавливается газоотводящая труба с ограждением высотой 2,5м, 2м из которого – сборные железобетонные конструкции без входных проемов, и сооружается водоотводная канава с целью исключения возможности попадания ливневых и паводковых вод в ликвидированный ствол через устье. Располагается канава также на расстоянии не менее 1,5м от полка перекрытия устья ствола, а площадь сечения водоотводной канавы принимается не менее 0,5м2. Одновременно водоотводная канава является дополнительным ограждением (препятствием) для исключения возможности проезда автотранспорта. Оконтуриваемая канавой площадь определяется с учетом рельефа местности. В отдельных случаях, когда отведение ливневых и паводковых вод путем сооружения канавы технически трудно осуществимо (особенности рельефа, наличие препятствующих стоку воды сооружений и др.), предусматривается глиняный изолирующий слой (экран) площадью в 1,5 раза больше площади горизонтального сечения ствола и толщиной в 1м. Необходимость сооружения железобетонных лотков над ликвидированными вентиляционными каналами решается в каждой конкретной ситуации проектом.

Во всех случаях технические решения по ранее ликвидированным горным выработкам должны предусматривать:

1) ограждение вокруг устья ликвидированного провала аналогично тому, как это делается при ликвидации горных выработок;

2)сооружение полка перекрытия и фундамента под газоотводящую трубу после выполнения работ по засыпке выработки.

3)контроль метана в устье провала путем монтажа газоотводящего трубопровода, либо при наибольшей глубине – прибором кон-

165

троля газа непрерывного действия за исключением случаев, когда горная выработка погашена более 3 лет назад и выделение газа прекратилось;

4) засыпку провала породой от разборки породного отвала; После выполнения указанных работ при необходимости строится ог-

раждение из плит.

Для исключения возможности обрушения перекрытий подземных сооружений (емкости, подвалы, тоннели, каналы) после потери их несущей способности в результате коррозии, предусматривается полная разборка этих перекрытий и засыпка сооружений в полном объеме. Засыпка может производиться глинистым грунтом с послойным уплотнением. Коэффициент уплотнения достигает 0,96.

Калориферные и вентиляционные каналы, примыкающие к стволам и выходящие на поверхность, засыпаются породой. При глубоком их заложении они ликвидируются как горные выработки.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. На основании каких данных принимаются решения по ранее ликвидированным выработкам, имеющим выход на дневную поверхность?

2.Как поступают в тех случаях, когда данные о ранее ликвидированных выработках недостаточно достоверны?

3.Каковы технологии приведение в безопасное состояние ранее погашенных, заброшенных стволов, устья которых нарушены?

4.Что в обязательном порядке должны предусматривать технические решения по ранее ликвидированным горным выработкам?

4.5.Организация мониторинга ликвидированных горных выработок

Все устья ликвидированных горных выработок, имеющих выход на дневную поверхность, подлежат периодической проверке правопреемником или по его поручению специализированной организацией в объемах и в сроки, установленные действующими нормативными документами. Согласно требованиям «ПБ в угольных шахтах» они не реже одного раза в год (после схода снегового покрова) осматриваются комиссиями и результаты оформляются актами.

166

После ликвидации горных выработок, имеющих выход на дневную поверхность, предусматривается мониторинг уровня закладочного материала в вертикальных и крутых стволах, в которых предусматривается дозасыпка; состояния и положения полка перекрытия устья ствола; оседания земной поверхности в зоне постоянного контроля (участок поверхности в районе ликвидированного ствола, на котором с течением времени могут возникать опасные деформации поверхности), а также зданий и сооружений, находящихся в зоне постоянного контроля. Начальные – базисные измерения выполняются маркшейдерской службой организации, осуществлявшей ликвидацию ствола, мониторинг осуществляет организация-правопреемник.

Зоны постоянного контроля устанавливаются для ликвидированных крутых и крутонаклонных стволов, скважин, то есть при углах наклона выработок, когда возможен перепуск пород (рис. 4.51). Границы зон оконтуриваются железобетонными опознавательными столбами, устанавливаемыми через 5-10 м на криволинейных участках. Величина заглубления столба в почву 1 м, длина выступающей над поверхностью части – 0,5 м. Как уже отмечалось согласно рекомендации «Правил…» зоны постоянного контроля ограничиваются у вертикальных стволов радиусом Rо = 20 м от центра ствола при мощности наносов hH = 20 м и радиусом Rо = hH, не более 40 м, если hH>20 м.

Величина зоны постоянного контроля (опасной зоны) в конкретных условиях может быть подсчитана по методике, приведенной в 4.1.7.

Ускважин диаметром 0,5 – 2,0 м радиус опасной зоны в два раза меньше, чем у вертикальных стволов.

Укрутых стволов зона постоянного контроля ограничивается: со

стороны восстания пластов полуокружностью радиусом Rо; со стороны падения - полуокружностью радиусом Rо, проведенной из проекции на земную поверхность точки кровли ствола на глубине НП; вдоль продольной оси ствола – параллельными линиями, отстоящими от оси ствола на lo=Ro.

Укрутонаклонных стволов: со стороны восстания – линией, перпендикулярной оси ствола и отстоящей от устья на 10 м, со стороны падения – линией, перпендикулярной оси ствола и проходящей через проекцию на

земную поверхность точки, находящейся на глубине 10hв; вдоль продольной оси ствола – прямыми линиями, отстоящими от ствола на 10hв со стороны падения и на 10 м у устья.

Границы зоны постоянного контроля у наклонных стволов и штолен

при засыпке их до предельной глубины НП, ниже которой опасные деформации не возникают, не строятся; у стволов, ликвидируемых без полной засыпки, - устанавливаются на основании заключения УкрНИМИ.

В случаях, когда проектом предусматривается дозасыпка ствола, уровень закладочного материала в стволе измеряется не реже одного раза в год с помощью оптического, механического или другого глубиномера. При

167

понижении уровня закладки ниже отметки, определенной проектом (чаще всего не более 10 м от полка перекрытия устья ствола) производится его дозасыпка.

Для выполнения мониторинга в зоне постоянного контроля оборудуется наблюдательная станция, которая включает репер полка перекрытия

168

Рисунок 4.51. Схемы расположения реперов в зонах постоянного контроля: 1 – репер полка перекрытия; 2 – рабочий репер; 3 – гранитный репер; 4 – зона постоянного контроля.

169

устья ствола и рабочие реперы профильных линий. Репер полка перекрытия устья ствола представляет собой металлический стержень диаметром не менее 20 мм или трубу диаметром не менее 30 мм, закрепленный в полке и выступающий на 3-5 см.

Профильные линии ориентированы у вертикальных стволов – по простиранию и в крест простирания пород и пересекаются в центре ствола (рис. 4.51 а), у крутых стволов – вдоль проекции оси ствола и перпендикулярно оси с пересечением в центре устья ствола (рис. 4.51 б), а крутонаклонных – вдоль проекции оси ствола и перпендикулярно ей с пересечением в проекции точки кровли ствола, находящейся на глубине 5hв (рис. 4.51 в).

Расстояние между соседними рабочими реперами принимается равным 10 м, а опорные реперы (не менее двух) закладываются на расстоянии не менее 100 м от границы зоны постоянного контроля вне области влияния горных работ.

Инструментальные наблюдения за сдвижением земной поверхности осуществляются в первый год после ликвидации ствола дважды, а в последующий период – не реже одного раза в год. При этом измеряется глубина уровня закладки в стволе.

Мониторинг в районе приведенных в безопасное состояние ранее погашенных стволов осуществляется аналогично описанному.

Положения полка перекрытия устья ствола и земной поверхности в опасной зоне контролируются посредством геометрического нивелирования. При фактическом оседании полка или земной поверхности более 50 мм разрабатываются меры безопасности в районе ликвидированного ствола.

Контроль за выделением шахтного газа по газоотводящим трубам осуществляется в соответствии с требованиями «Инструкции по защите зданий от проникновения метана».

Результаты мониторинга оформляются актом.

Однако следует иметь в виду, что массовое закрытие шахт, особенно путем их полного затопления, может спровоцировать активизацию сдвижений массива горных пород на больших площадях. Поэтому важным является изучение и выявление закономерностей изменения состояния земной поверхности в натурных условиях – организация геомеханического мониторинга территорий ликвидируемых шахт. Эту задачу можно выполнить путем проведения маркшейдерских наблюдений за деформациями земной поверхности, зданиями и сооружениями.

Специалисты считают, что система геомеханического мониторинга должна состоять из 4-х уровней, строящихся по принципу от общего к частому: региональная сеть, основные профильные линии, локальные профильные линии и специальные наблюдательные станции для изучения деформаций объектов поверхности.

Региональная сеть строится в виде пространственной геодезической

170

сети. Пункты сети располагаются на расстоянии 500-800 м один от другого. Исходные пункты этой сети должны быть заложены по периметру исследуемого участка вне зоны как старых, так и современных, и перспективных горных работ.

Основные профильные линии состоят из реперов, расположенных на расстоянии 80–120 м, пересекают основные структуры шахтных полей, поселков и микрорайонов. При этом не менее двух реперов каждой основной профильной линии должны входить в глобальную сеть.

Локальные профильные линии целесообразно располагать в местах, где в период эксплуатации зафиксированы значительные величины сдвижений и деформаций. Интервал закладки реперов 5–20 м. Один или два репера локальных линий включаются в глобальную наблюдательную сеть.

И, наконец, специальные наблюдательные станции закладываются в зданиях и сооружениях для изучения их деформационного состояния. По таким принципам, в частности, построена в 2001 году наблюдательная система мониторинга в Стахановском регионе Луганской области. Проводимые наблюдения позволяет своевременно зафиксировать изменения состояния земной поверхности, принять необходимые упреждающие меры в случае появления опасности, а в дальнейшем и прогнозировать характер протекания геомеханических процессов в аналогичных горногеологических условиях.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.

1. Кто и в какие сроки осуществляют периодическую проверку устьев ликвидированных горных выработок?

2.Что подлежит контролю после ликвидации горных выработок, имеющих выход на дневную поверхность?

3.Для каких выработок устанавливаются зоны постоянного контроля?

4.Как определяются границы зон постоянного контроля у вертикальных, крутых, крутонаклонных стволов и скважин? Чем они оконтуриваются?

5.Что представляет собой наблюдательная станция в зоне постоянного контроля, какие функции она выполняет?

6.Каковы принципы организации геомеханического мониторинга территорий ликвидируемых шахт?

171