CC BY
0УДК 550.8.012
Н. Н. Грищенков, Е. Т. Сушко, Ф. М. Голубев, Л. А. Иванова, Т. И. Рахманова, В. П. Сажнев
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ НА ГОРНЫХ ОТВОДАХ ЗАКРЫВАЮЩИХСЯ ШАХТ Г. ГОРЛОВКИ
В статье изложены результаты оценки влияния активизации процесса сдвижения земной поверхности на здания г. Горловки, расположенные над затапливаемыми горными выработками закрывающихся шахт, и назначены меры по обеспечению безопасных условий их эксплуатации.
Ключевые слова: горные выработки, горная порода, земная поверхность, здания, уровни затопления, сдвижение и деформации, активизация, безопасность.
Введение. Активизация процесса сдвижения, вызванная затоплением горных выработок, оказывает вредное влияние на объекты земной поверхности. Целью работы является определение безопасных условий эксплуатации зданий г. Горловки, при затоплении горных выработок закрывающихся шахт до проектного и расчётного уровней.
Горловка расположена в Центральном горно-промышленном районе Донбасса и является четвёртым по численности населения городом Донецкой Народной Республики. В пределах её городской черты расположено 10 закрытых крупных угольных шахт, горные выработки которых затапливаются: «Кочегарка», им. В. И. Ленина, «Комсомолец», им. Ю. А. Гагарина, им. М. И. Калинина, «Кондра-тьевка», им. К. А. Румянцева, «Александр-Запад»,
им. Н. А. Изотова и им. А. И. Гаевого.
Поля шахт «Кочегарка», им. В. И. Ленина, «Комсомолец», им. Ю. А. Гагарина и им. А. И. Гаевого расположены в южном крыле, а шахты им. М. И. Калинина, «Кондратьевка»,
им. К. А. Румянцева, «Александр-Запад» и им. Н. А. Изотова - в северном крыле Главной антиклинали Донбасса.
Промышленная угленосность этих шахт приурочена к шести свитам среднего и верхнего отделов карбона. В геологическом строении оцениваемой площади принимают участие отложения свит С23, С24, С25, С26, С27 среднего отдела карбона и частично свита Сз1 верхнего отдела карбона.
Литологически каменноугольные отложения представлены чередующимися толщами песчаников, алевролитов и аргиллитов с маломощными прослоями известняков и углей. Породы карбона перекрыты четвертичными отложениями мощностью от нуля до 15 м, на шахте им. Ю. А. Гагарина - от 10 м до 30 м.
Моноклинальное залегание горных пород осложнено тектонической нарушенностью дизъюнктивного и пликативного характера, а также мелкоамплитудными нарушениями.
Углы падения отработанных угольных пластов от 45 ° до 73
Подготовка шахтных полей - этажная, система разработки -столбовая и сплошная. Управление кровлей - удержание на кострах и полное обрушение.
При затоплении горных выработок вследствие снижения прочностных свойств горных пород происходит активизация процесса сдвижения горных пород и земной поверхности, которая также как и подработка оказывает вредное воздействие на объекты поверхности.
Закрытие шахт предполагает затопление горных выработок до проектного уровня, при котором должны быть обеспечены безопасность окружающей среды и безопасность эксплуатации зданий и сооружений, расположенных на горных отводах закрывающихся шахт. При невозможности по техническим причинам стабилизировать проектный уровень затопления к расчету также принят более высокий уровень затопления, на котором он должен быть стабилизирован - расчётный уровень. Проектные и расчётные уровни затопления горных выработок шахт приняты по согласованию с ГП «Донбассуглереструктуризация».
Водоотлив из горных выработок шахт осуществляется с трёх водоотливных комплексов. Водоотливный комплекс, расположенный на шахте им. В.И. Ленина, предназначенный для водоотлива шахтных вод из четырёх гидравлически связанных шахтах г. Горловки («Кочегарка», им. В.И. Ленина, «Комсомолец» и
им. Ю. А. Гагарина), ещё находился на стадии строительства. К моменту ввода его в действие прогнозная отметка уровня затопления горных выработок должна быть на высотной отметке близкой к +80 м, поэтому к расчёту сдвижений и деформаций были отобраны все блоки лав, вентиляционные горизонты которых не превышали бы эту отметку.
Действующий водоотливный комплекс, построенный на шахте им. М. И. Калинина осуществляет водоотлив с гидравлически связанных с ней шахт им. К. А. Румянцева, «Кондратьевка», «Александр-Запад» и им. Н. А. Изотова. Проектный уровень затопления горных выработок шахты им. М. И. Калинина соответствует высотной отметке +60 м, а остальных шахт - +70 м.
Шахта им. А. И. Гаевого гидравлически связана с ликвидируемыми шахтами бывшего ГП «Ороджоникидзеуголь». Строительство водоотлива этой группы шахт находилось на шахте «Красный Октябрь» на стадии завершения. Проектный и расчётный уровни затопления горных выработок шахты им А. И. Гаевого соответствуют высотным отметкам минус 70 м и +100 м.
Теория и методы исследования. Работа по определению безопасных условий эксплуатации жилых и общественных зданий над затопленными горными выработками шахт г. Горловки была разбита на следующие этапы:
- установление границы влияния активизации процесса сдвижения с построением на топографических планах земной поверхности изолиний деформаций земной поверхности;
- выбор зданий, расположенных в зонах максимальных деформаций;
- обследование состояния выбранных зданий и определение их деформационного ресурса;
- расчёт сдвижений и деформаций, вызванных активизацией процесса сдвижения, при затоплении горных выработок до проектных и расчётных уровней;
- определение допустимых и расчётных показателей суммарных деформаций и их сравнение;
- назначение мер защиты, обеспечивающих безопасные условия эксплуатации зданий, для которых расчётные показатели превысят допустимые значения.
Результаты исследования. На первом этапе были созданы цифровые модели земной поверхности и всех отработанных уголь-
ных пластов. Особенностью выполнения работы является необходимость обработки очень больших массивов исходных данных: площадь земной поверхности, соответствующая исследуемой территории горных отводов, - 263 км2; суммарное количество угольных отработанных угольных пластов - 214; суммарное количество принятых к расчёту блоков-лав - 9 730; суммарное количество расчётных точек на земной поверхности - 10 770.
К расчёту сдвижения и активизации были приняты затопленные горные выработки, расположенные на глубинах до 500 м, так как, согласно нормативным документам [1] - [2], активизация процесса сдвижения на земной поверхности незначима при затоплении горных выработок на глубинах более 500 м.
В таблице 1 приведены данные о сроках эксплуатации шахт, количестве отработанных угольных пластов и количестве блоков лав, подготовленных к расчёту сдвижения и деформаций земной поверхности при затоплении горных выработок до проектного и расчётного уровней.
Для обработки большого объёма исходной информации в среде VBA электронных таблиц MS Excel был разработан программный модуль для автоматизированной подготовки значительной части расчётных данных.
Подготовка цифровой модели земной поверхности производилась по космическим снимкам территорий с применением специальной компьютерной программы, разработанной в РАНИМИ. Программа формирует прямоугольную регулярную сетку точек на земной поверхности с шагом 10 м в системе WGS-84 с последующим их перевычислением в систему координат 1942 года и Балтийскую систему высот.
Подготовка цифровых моделей отработанных угольных пластов производились по специальным программам, также разработанным в РАНИМИ. Для этого планы горных выработок по всем рабочим пластам масштаба 1:5 000 были отсканированы с разрешением 300 dpi (0,08 мм). Сканерные изображения планов позиционированы и ориентированы в системе плановых координат 1942 года и Балтийской системе высот.
Действующей методикой расчёта деформаций земной поверхности [1], предусмотрено сглаживание контуров очистных выработок (лав) равновеликими прямоугольниками, ориентированными по простиранию и вкрест простирания пластов.
Таблица 1 - Данные о сроках эксплуатации шахт, количестве отрабатываемых пластов и числе блоков-лав, принятых к расчёту
bJ OJ
Наименование шахты Годы эксплуатации Количество отрабатываемых пластов Число блоков-лав, принятых к расчёту при уровнях затопления горных выработок
-70 м +30 м +60 м +70 м +80 м +100м Всего по шахте
«Кочегарка» 1883-1997 22 — 1195 — — 1370 — 2565
Им. В.И. Ленина 1892-2014 21 — 746 — — 863 — 1609
«Комсомолец» 1900-1997 24 — 662 — — 715 — 1377
Им. Ю.А. Гагарина 1963-1997 28 — 785 — — 831 — 1616
Им. М.И. Калинина 1946-2014 19 — — 198 — — — 198
Им. К.А. Румянцева 1932-2014 22 — — — 454 — — 454
«Кондратьевка» 1950-1997 22 — — — 254 — — 254
«Александр-Запад» 1957-2007 9 — — — 133 — — 133
Им. H.A. Изотова 1941-1997 26 — — — — 464 — 464
Им. А. И. Гаевого 1898-2014 28 234 — — — 0 826 1060
Итого по шахтам 221 9730
км
Конфигурация очистных выработок на всех рабочих горизонтах по всем шахтам достаточно сложная, что потребовало аппроксимировать контур практически каждой лавы несколькими прямоугольниками (блоками).
Расчёт деформаций земной поверхности, вызванных активизацией процесса сдвижения, для условий поэтапного затопления горных выработок ликвидируемых шахт выполнен в соответствии с нормативными документами [1, 2] с применением разработанного в РАНИМИ программного комплекса «Подработка» версии 2.2. Расчёт выполнен для всех проектных и расчётных уровней затопления дважды, вначале - в точках земной поверхности, расположенных в узлах прямоугольной регулярной сетки с шагом 50 м х 50 м, покрывающей полностью территорию горного отвода шахты. По результатам данного расчёта на планах земной поверхности построены изолинии оседаний, относительных горизонтальных деформаций и высоты уступов по которым были выделены зоны деформаций, оказывающих значимое влияние на объекты поверхности. В выделенных зонах для обследования отобрано 952 здания, из которых 85 общественных и 867 жилых.
Отбирались в первую очередь здания, имеющие общественную значимость (больницы, поликлиники, школы, детские дошкольные учреждения, клубы, дворцы культуры и т.п.), а также жилые дома и общественные здания, получившие значительные повреждения при предшествующих подработках.
В таблице 2 приведены данные о количестве, назначении и этажности обследованных зданий. Большинство обследованных объектов представлены одноэтажными (29,3 %) и двухэтажными жилыми (39,4 %) зданиями. Доля трёхэтажных, четырёхэтажных, пятиэтажных и зданий этажностью больше пяти этажей составляет 6,7 %, 10,8 %, 11,4 % и 2,4 % соответственно. Характер и величины повреждений зданий, расположенных на территориях отработки крутопадающих угольных пластов, во многом определяются образованием в их основании трасс уступов на выходах угольных пластов, пропластков и литологических разностей.
Одноэтажные и двухэтажные жилые дома построены, в основном, в период с 1949 г. по 1958 г. Имеются также двухэтажные жилые дома, построенные в период с 1930 г. по 1933 г. и трёхэтажные жилые дома, построенные в 1950-1954 гг. Все эти дома не имеют конструктивных мер защиты от влияния подработки.
Первые нормативные документы, регламентирующие вопросы проектирования и строительства зданий и сооружений на угленосных территориях, вступили в действие в 1958 г. - ВТУ 01-58 [3] и в 1964 г. - СН 289-64 [4], и рассчитаны только для обычных условий подработки, так как не учитывают ступенчатого деформирования земной поверхности - образования уступов.
Часть четырёхэтажных и пятиэтажных жилых домов построена в 1952-1963 гг. В зданиях, построенных после 1958 года, в качестве мер защиты предусмотрены разделение зданий деформационными швами на короткие отсеки, у части зданий - устройство цокольных и поэтажных железобетонных поясов. Однако предусмотренные меры защиты не рассчитаны на восприятие сосредоточенных деформаций земной поверхности.
Отобранные пятиэтажные, девятиэтажные и десятиэтажные жилые дома, построенные в 1982-1992 гг., имеют полный комплекс мер защиты от влияния сосредоточенных деформаций земной поверхности - более широкие деформационные швы, разделяющие дома на отсеки, фундаментные, цокольные и поэтажные железобетонные пояса с достаточным для защиты зданий в условиях усту-пообразования армированием. Эти дома построены в соответствии с требованиями по проектированию зданий на воздействие сосредоточенных деформаций в Центральном районе Донбасса, введённых в действие в 1971 г. - РСН 227-71 [5] и СНиП П-А. 14-71 [6].
Общественные здания представлены, в основном, двухэтажными и трёхэтажными зданиями, построенными в 1955-1960 гг. и в 1971-1993 гг. Общественные здания, построенные в 1955-1960 гг., как и жилые дома этого периода застройки, имеют меры защиты недостаточные для подрабатываемых территорий с крутым залеганием горных пород. Полный комплекс мер защиты общественных зданий для условий Центрального района Донбасса осуществлялся при строительстве после 1971 г. В таблице 3 приведены данные о назначении и этажности обследованных общественных зданий, расположенных на горных отводах ликвидируемых шахт.
При обследовании зданий производили сбор информации о конструктивных особенностях и имеющихся повреждениях строительных конструкций, фиксировались деформации и повреждения конструктивных элементов: наличие, расположение и величина раскрытии трещин в стенах, отклонение стен в вертикальной плоскости, изгиб кладки стен и цоколя в горизонтальной и
Таблица 2 - Назначение и этажность обследованных зданий
Наименование шахты Количество зданий по назначению Количество зданий этажностью Всего зданий
общественных жилых 1 эт 2 эт 3 эт 4 эт 5 эт 6 эт 9 эт 10 эт
«Кочегарка» 15 87 2 40 12 35 12 1 — — 102
«Комсомолец» 10 65 4 34 2 1 14 — 19 1 75
Им. В.И. Ленина 20 140 2 67 25 36 28 — 2 — 160
Им. Ю.А. Гагарина 3 98 16 81 2 1 2 — — — 101
Им. М.И. Калинина 4 92 16 29 5 9 37 — — — 96
Им. К.А. Румянцева 8 126 121 13 — — — — — — 134
«Кондратьевка» 13 53 34 12 1 4 15 — — — 66
«Александр-Запад» 3 63 — 37 16 13 — — — — 66
Им. H.A. Изотова 6 85 83 8 — — — — — — 91
Им. А. И. Гаевого 2 59 1 55 1 4 — — — — 61
Всего зданий 84 868 279 375 64 103 108 1 21 1 952
вертикальной плоскостях, состояние кладки и штукатурки стен и цоколя, перекосы оконных и дверных проёмов, срез кладки под опорными частями перемычек, изгиб оконных перемычек и поясов кладки под окнами, повреждения стен и потолков лестничных клеток, перекрытий и стен подвалов, повреждения отмостки, состояние элементов крыши и кровли, повреждение стен и перекрытий подвалов с зарисовкой всех имеющихся дефектов и повреждений на фасадах зданий и фотофиксацией максимальных повреждений конструкций.
Результаты обследования технического состояния всех зданий занесены в базу данных, созданную в рабочей книге MS Excel. Обработка результатов обследования произведена по специально разработанной компьютерной программе, в которой предусмотрено определение деформационного ресурса зданий, определение допустимых и расчётных показателей деформаций земной поверхности и их сравнение.
В таблице 4 приведены данные об остаточном деформационном ресурсе кр обследованных зданий. В соответствии с принятым в Российской Федерации стандартом [7] произведена оценка технического состояния 952 зданий, согласно которой:
- 49 зданий находятся в исправном техническом состоянии, при котором их состояние отвечает всем требованиям, предъявляемым к нормативно-технической и проектной документации;
- 752 здания находятся в работоспособном состоянии со значениями кр в диапазоне от 0,3 до 0,75, когда некоторые из числа контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта или норм, но в данных условиях эксплуатации не приводят к нарушению работоспособности, то есть несущая способность конструкций обеспечивается;
- 110 зданий имеют ограниченный остаточный деформационный ресурс в диапазоне от 0,1 до 0,2, их состояние ограниченно-работоспособное, при котором дефекты и повреждения привели к снижению несущей способности конструкций и условий эксплуатации, но при этом отсутствует опасность внезапного разрушения, эксплуатация зданий возможна после проведения необходимых мероприятий по восстановлению или усилению конструкций;
« s
3
n
со
x x
<u PQ
ё <D
В vo о
я
3
«
о
4
<u
4 о VO о о
PQ
ё <и сг
5
ч §
<и S X
<D
я
со й =г я ч ю й н
Всего lO 00 Os lO OS т 6 (N lO 00
Складские здания 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 -
Храмы, церкви 1 1 - 1 1 1 - - 1 1
ж К £ сп X Я w £ « о д <D п о ю Общежития - 1 - - 1 1 1 - 1 - чо
Административные здания 1 1 т - 1 1 1 1 1 1
Магазины, кафе, рынки (N - 1 1 - lO т 1 2 - lo
о о « н о <D Офисы предприятий (N 1 т - 1 (N - 1 1 1 Os
К ч о « Детские сады, ясли (N - - - 1 1 1 1 1 Os
Учебные заведения, библиотеки т т - - - 1 00 - 1 1 00
Больницы и поликлиники - - OS 1 - 1 1 - 2 1
Дома культуры, кинотеатры (N - 1 1 1 - 1 1 1 1
о С
Наименование шахты «Кочегарка» «Комсомолец» Им. В.И. Ленина Им. Ю.А. Гагарина Им. М.И. Калинина Им. К.А. Румянцева «Кондратьевка» «Александр-Запад» Им. Н.А. Изотова Им. А. И. Гаевого Количество зданий всем шахтам
Таблица 4 - Остаточный деформационный ресурс обследованных зданий
bJ чО
Наименование шахты Количество зданий Количество зданий с коэффициентом остаточного деформационного ресурса
кр = 0 кР = 0,1 кр = 0,2 кр = 0,3 кр = 0,45 кр = 0,6 кр = 0,75 кр = 1
«Кочегарка» 102 9 15 12 11 11 23 21 -
Им. В.И. Ленина 160 14 25 10 22 16 41 30 2
«Комсомолец» 75 3 5 - 3 11 13 39 1
Им. Ю.А. Гагарина 101 4 6 7 5 19 35 25 0
Им. М.И. Калинина 96 1 2 2 1 16 34 31 9
Им. К.А. Румянцева 134 4 3 - 11 21 45 34 16
«Кондратьевка» 66 1 4 - 2 9 28 13 9
«Александр-Запад» 66 2 2 3 4 2 42 9 2
Им. H.A. Изотова 91 2 4 4 10 18 33 11 9
Им. А. И. Гаевого 61 1 4 2 4 17 30 2 1
Всего зданий 952 41 70 40 73 140 324 215 49
км
- деформационный ресурс 41 здания полностью исчерпан (кр = 0), здания находятся в неработоспособном (аварийном) состоянии, нарушены условия их безопасной эксплуатации, которая возможна только после проведения ремонтных работ по восстановлению или усилению конструкций.
Второй расчёт сдвижения и деформаций земной поверхности произведён в точках, соответствующих расположению отобранных зданий на плане земной поверхности. Для каждого здания выполнен расчёт допустимых и расчётных показателей деформаций земной поверхности и уступов. Значения максимальных сдвижений и деформаций земной поверхности и расчётных показателей деформаций земной поверхности и уступов приведены в таблице 5.
Необходимость применения мер защиты зданий установлена на основании сравнения расчётных и допустимых показателей деформаций земной поверхности. Результаты выполненных расчётов приведены в таблице 6.
Для зданий с нулевым деформационным ресурсом любые значения расчётных показателей деформаций и уступов превысят допустимые значения. Поэтому для этих зданий, а также зданий, для которых расчётные показатели деформаций или уступов превысили допустимые значения, назначены строительные меры защиты - меры по восстановлению или усилению деформированных конструкций, обеспечивающие эксплуатационную пригодность зданий.
Как следует из таблицы 6, расчётные показатели деформаций превысили допустимые значения для 53 зданий из 952 обследованных, из них для 8 общественных зданий: дворцы культуры - 2, школы - 1; больницы и поликлиники - 4; библиотеки - 1. Расчётные показатели деформаций земной поверхности для 37 зданий из 53 имеют нулевой и ограниченный деформационный ресурс (кр = 0,1 и кр = 0,2). Для 16 зданий, расположенных на горном отводе шахты им. Н. А. Изотова, расчётные показатели деформаций превысили допустимые при коэффициентах остаточного деформационного ресурса кр от 0,3 до 1.
Для шахты им. Н. А. Изотова причиной образования значительных величин сдвижений и деформаций земной поверхности, а следовательно, и значений расчётных показателей деформаций зданий, явился большой объём затапливаемых очистных горных выработок на глубинах в интервале от 40 м до 100 м.
Таблица 5 - Максимальные деформации земной поверхности и расчётные показатели деформаций зданий при проектном и расчётном уровнях затопления горных выработок
UJ
Наименование шахты Уровень затопления горных выработок, м Оседание, Г), мм Горизонтальное сдвижение, мм Горизонтальные деформации, 8, 10"3 Высота уступа, /?, мм Расчётные показатели деформаций
растяжение сжатие суммарных деформаций, А/, ММ высоты уступа, мм
«Кочегарка» +80 94 121 0,63 -0,16 7 14,8 6,7
+30 79 99 0,34 -0,18 3 10,6 3,2
Им. В.И. Ленина +80 154 217 1,25 -0,34 10 12,5 9,9
+30 123 175 0,82 -0,36 8 8,2 7,8
«Комсомолец» +80 103 151 0,83 -0,55 12 29,8 12
+30 98 147 0,80 -0,31 11 16,7 11,4
Им. Ю.А. Гагарина +80 61 101 0,41 -0,05 3 15,8 3,5
+30 57 92 0,33 -0,03 3 14,5 2,8
Им. М.И. Калинина +60 89 119 0,36 -0,14 4 3,4 4,3
Им. К.А. Румянцева +70 166 265 0,58 -0,71 10 15 10
«Кондратьевка» +70 110 192 0,53 -0,26 4 10,8 7,4
«Александр-Запад» +70 52 73 0,3 -0,23 5 5,3 4,8
Им. H.A. Изотова +80 325 381 4,46 -6,15 120 113 120
Им. А. И. Гаевого +100 143 324 0,9 -1Д 25 27,3 24,6
-70 43 102 0,4 -од 10 12,2 9,5
<М км
с* с*
OJ
to
Таблица 6 - Определение безопасных условий затопления горных выработок
Наименование шахты Уровень затопления горных выработок, м Количество зданий, для которых расчётные деформации превышают допустимые значения Количество зданий, для которых назначены меры защиты Наблюдательные станции для мониторинга деформаций земной поверхности
кр= 0 кр= 0,1-0,2 кр = 0,3-1 расчетные деформации превышают допустимые кр = 0-0,2 количество профильных линий Количество реперов
«Кочегарка» +80 3 - - 3 22 2 121
+30 3 - - 3 22
Им. В.И. Ленина +80 - - - - 39 2 150
+30 - - - - 39
«Комсомолец» +80 3 - - 3 7 2 46
+30 3 - - 3 7
Им. Ю.А. Гагарина +80 2 1 - 3 10 2 62
+30 2 1 - 3 10
Им. М.И. Калинина +60 1 - - 1 4 1 29
Им. К. А. Румянцева +70 4 2 - 6 1 2 49
«Кондратьевка» +70 1 - - 1 4 1 33
«Александр-Запад» +70 2 - - 2 5 1 31
Им. Н А. Изотова +80 2 3 16 21 26 4 65
Им. А. И. Гаевого +100 1 - - 1 5 1 37
-70 1 2 - 3 3
Итого по всем шахтам 28 9 16 53 204 18 623
н н
>-! ТЗ
в ^
% S
р Е
о > р Щ
о К
2 ^ ьч Г?
£
Ю О
to
ю о
Ul
^ ¿J
^ On
'ZtJ" их ю I о
LO ю
to о ю
В пределах горных отводов всех шахт выявлено 204 здания, из 952 обследованных, имеющих нулевой и ограниченный деформационный ресурс. Указанные здания получили значительные повреждения и не были восстановлены после подработки. Из них шесть общественных зданий: школы - 2, больницы и поликлиники - 2; магазин - 1; детский сад - 1. Для обеспечения безопасной эксплуатации этих зданий также назначены меры защиты.
Из анализа данных, представленных в таблицах 5 и 6, следует, что на горных отводах шахт «Кочегарка», им. В. И. Ленина, «Комсомолец», им. Ю. А. Гагарина и им. А. И. Гаевого влияние активизации деформаций земной поверхности на здания при затоплении горных выработок до проектного и расчетного уровней значимого различия не имеет, так как количество зданий, для которых назначены строительные меры защиты, при обоих уровнях затопления горных выработок осталось неизменным. В этой связи для указанных шахт целесообразно принять более высокий расчётный уровень затопления горных выработок, при котором затраты на водоотлив будут меньше, чем при затоплении выработок до проектного уровня. Для зданий, расположенных на горных отводах шахт им. М. И. Калинина, «Кондратьевка», им. К. А. Румянцева, «Александр-Запад» и им. Н. А. Изотова, расчёты вызванных активизацией процесса сдвижения деформаций и определение безопасного уровня затопления выполнены только для проектного уровня.
Учитывая большое количество зданий, для которых назначены меры защиты (всего 257, что составляет 27 % от обследованных), осуществление мер защиты рекомендовано производить поэтапно. Очередность применения мер защиты необходимо устанавливать по результатам маркшейдерских наблюдений за деформациями земной поверхности на 18 профильных линиях грунтовых реперов и по результатам обследования зданий, для которых назначены меры защиты, а также зданий, расположенных на участках возможного подтопления. Инструментальные наблюдения за сдвижением и деформациями земной поверхности необходимо производить в соответствии с требованиями «Инструкции по наблюдениям...» [8].
Заключение. На основании анализа состояния обследованных зданий, расположенных на горных отводах закрывающихся шахт г. Горловки, влияния на них деформаций, вызванных активизацией процесса сдвижения над затопленными горными выработками закрывающихся шахт, сделаны следующие выводы:
1. Деформации земной поверхности, вызванные активизацией процесса сдвижения при затоплении горных выработок на глубинах 100 м и более, окажут значимое влияние только на здания с ограниченным деформационным ресурсом (кр = 0,1-0,2). Для этих зданий расчётные показатели деформаций земной поверхности превысили допустимые значения.
2. На горных отводах шахт «Кочегарка», им. В. И. Ленина, «Комсомолец», им. Ю. А. Гагарина и им. А. И. Гаевого количество зданий, для которых назначены строительные меры защиты, при проектном и расчётном уровнях затопления горных выработок остаётся неизменным. В этой связи для указанных шахт целесообразно принять более высокий расчётный уровень затопления горных выработок при котором затраты на водоотлив будут меньше, чем при затоплении выработок до проектного уровня.
3. Нарушение условий безопасности для 16 зданий с коэффициентом деформационного ресурса (кр = 0,3-1,0), расположенных на горном отводе шахты им. Н. А. Изотова, обусловлено значительным увеличением деформаций земной поверхности при затоплении горных выработок на малых глубинах - от 40 м до 100 м.
4. Для обеспечения безопасной эксплуатации зданий, расчётные показатели деформаций которых превысили допустимые значения, и зданий с ограниченным деформационным ресурсом, назначены строительные меры защиты и мониторинг деформаций земной поверхности.
Исследования проводились в ФГБНУ «РАНИМИ» в рамках государственного задания (№ госрегистрации 1023020600011-02.7.5).
ЛИТЕРАТУРА
1. НД.12.004-98. Ликвидация угольных шахт. Защита земной поверхности от затопления горных выработок. / Министерство угольной промышленности Украины. - Введ. 01.01.1998. -Донецк. -46 с.
2. ГСТУ 101.00159226.001 - 2003. Правила подработки зданий, сооружений и природных объектов при добыче угля подземным способом - Введ. 01.01.2004. - К., 2004. - 128 с.
3. ВТУ-01-58. Временные технические условия проектирова-
ния и строительства зданий и сооружений на угленосных площадях Донецкого угольного бассейна. - Введ. 15.04.1958. - К., 1958. - 68 с.
4. СН 289-64. Указания по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. - Введ. 01.01.1965. -Москва. - 83 с.
5. РСН 227-71. Указания по проектированию бескаркасных зданий в Центральном районе Донбасса на площадях залегания крутопадающих пластов. - Введ. 01.10.1971. - Донецк, 1971. - 60 с.
6. СНиП 11-А. 14-71. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях. - Введ. 01.02.1972. - М., 1972. - 14 с.
7. ГОСТ Р 53778-2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. Введ. 01.01.2011. - М., 2010. - 90 с.
8. Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород, земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями на угольных и сланцевых месторождениях. - Утв. Минуглепром СССР 30.12.87. - М.: Недра, 1989. - 96 с.
Грищенков Николай Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом сдвижения земной поверхности и защиты подрабатываемых объектов, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, grinmail104@mail.ru.
Сушко Евгений Тихонович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник отдела сдвижения земной поверхности и защиты подрабатываемых объектов ФГБНУ «РАНИМИ», Росиия, ДНР, Донецк, esushko@mail.ru.
Голубев Филипп Максимович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник отдела сдвижения земной поверхности и защиты подрабатываемых объектов ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, f_golubev@list.ru.
Иванова Лариса Александровна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела сдвижения земной поверхности и защиты подрабатываемых объектов ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, ivlarisa213@yandex.ru.
Рахманова Татьяна Ивановна, старший научный сотрудник отдела сдвижения земной поверхности и защиты подрабатываемых объектов ФГБНУ «РАНИ-МИ», Россия, ДНР, Донецк, rahmanovatata@yandex.ru.
Сажнев Вячеслав Петрович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела сдвижения земной поверхности и защиты подрабатываемых объектов ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, vyacheslav.p.sazhnev@yandex.ru.
DETERMINATION OF SAFE OPERATING CONDITIONS OF RESIDENTIAL AND PUBLIC BUILDINGS ON MINING ALLIANCES OF CLOSURE MINES OF THE CITY OF GORLOVKA
The article presents the results of assessing the impact of the intensification of the process of displacement of the earth's surface on the buildings of the city of Gorlov-ka, located above the flooded mine workings of closing mines, and measures are prescribed to ensure safe conditions for their operation. The article is recommended for publication, as it is of interest from the point of view of the methodology for solving the assigned problems to ensure the safe operation of buildings in a large city above the flooded mine workings of closing mines.
Keywords: mine workings, rock, earth's surface, buildings, flood levels, displacement and deformation, activation, safety.
Grishchenkov Nikolay Nikolaevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Earth's Surface Movement and Protection of Mining Objects, Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, grin-mail104@mail.ru.
Sushko Evgeniy Tikhonovich, Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher of the Department of Earth's Surface Movement and Protection of Mining Objects of the Federal State Budgetary Scientific Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, esushko@mail.ru.
Golubev Philipp Maksimovich, Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher of the Department of Earth's Surface Movement and Protection of Undermined Objects, Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, f_golubev@list.ru.
Ivanova Larisa Aleksandrovna, Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher of the Department of Earth's Surface Movement and Protection of Under-Working Objects of the Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, ivlarisa213@yandex.ru.
Rakhmanova Tatyana Ivanovna, senior researcher of the department of displacement of the earth's surface and protection of undermined objects of the Federal State Budgetary Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, rahmanovatata@yandex.ru.
Sazhnev Vyacheslav Petrovich, Candidate of Technical Sciences, senior researcher in the department of displacement of the earth's surface and protection of undermined objects of the Federal State Budgetary Scientific Institution «RANIMI», Russia, DPR, Donetsk, vyacheslav.p.sazhnev@yandex.ru.
