Пример 1. Построение предохранительного целика для отдельно стоящего здания

Пример 1. Построение предохранительного целика для отдельно стоящего здания (рис. 9.1)

Рис. 9.1. Построение предохранительного целика

для отдельно стоящего здания

На одной из шахт Кузнецкого бассейна четырехэтажное здание школы построено на участке, ранее подработанном пластом Инским III. Ко времени начала строительства школы процесс сдвижения земной поверхности на этом участке закончился.

Под зданием школы залегают пласты Полысаевский I и Полысаевский II мощностью соответственно 2,0 и 2,25 м. Угол падения пластов 9°. Мощность наносов 7 м.

Основные характеристики здания следующие: стены кирпичные толщиной 510 мм, перекрытия железобетонные; длина здания 35 м, форма его в плане П-образная; материал основания - сухие суглинки.

При визуальном осмотре наружных стен здания установлено наличие трещин с раскрытием до 1 мм. Большинство трещин - волосные. Согласно Прил. 6 износ здания принимаем равным 10%.

Выбор мер охраны здания. В соответствии с пп. 3.3 и 3.4 для здания школы необходимо определить показатель деформаций и безопасную глубину разработки для свиты пластов, включающую пласты Полысаевский I и II.

Допустимый показатель деформаций определяется по формуле (4.14): .

Четырехэтажное здание школы согласно табл. 4.2 относится к зданиям второго разряда, для которых принимается равным 120 мм.

Значения коэффициентов n со ссылкой на таблицы или пункты, в соответствии с которыми они приняты, приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1

ПРИНИМАЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Подставив полученные значения в формулу (4.14), получим:

.

Для определения рассчитаем допустимый показатель горизонтальных деформаций для здания школы по формуле (4.17):

.

В тех случаях, когда проектируется одновременная совместная разработка пластов Полысаевских I и II, безопасная глубина определяется в соответствии с п. 3.4 по формуле (3.3):

;

,

где:

; - мощности пластов Полысаевского I и II;

находим по табл. 5 Прил. 1;

- мощность междупластья.

Решая уравнение, получаем .

Построение границ предохранительных целиков производим в соответствии с п. 8.1 от границ охраняемой площади. Для этого вокруг здания через его угловые точки строим прямоугольник, стороны которого ориентируем по простиранию и вкрест простирания пласта. Параллельно этим сторонам на расстоянии от них, равном ширине бермы, проводим прямые до их взаимного пересечения.

Ширину бермы определяем по табл. 8.1 в зависимости от допустимого показателя деформаций , Б = 10 м. Получаем контур охраняемой площади АБВГ.

Проектируем границы охраняемой площади на вертикальный разрез вкрест простирания и получаем точки А(Б) и Г(В).

Определяем углы сдвижения , , и по табл. 7.11 и п. 7.2.4, но учитывая пп. 7.2.6, 7.2.7, 7.1.3, табл. 7.3, п. 8.4, получаем:

- для пласта Полысаевского I ; ;

- для пласта Полысаевского II ; ; угол .

На разрезе вкрест простирания от точек А(Б), Г(В) проводим линии в наносах под углом сдвижения и продолжаем их в коренных породах под углами сдвижения и до пересечения с соответствующим пластом. Получаем точки а(б), г(в), д(е), з(ж). Глубины, на которых расположены границы целиков, составят в точках а(б) - 166 м, г(в) - 196 м, д(е) - 220 м, з(ж) - 260 м.

Полученные глубины значительно меньше вычисленной безопасной глубины . Поэтому выемка угля под зданием школы согласно п. 3.3 может производиться только при применении горных и конструктивных мер защиты здания.

Применение конструктивных мер повлекло бы за собой временное прекращение эксплуатации здания, что в период занятий для школы неприемлемо, а горные меры охраны одиночного здания экономически невыгодны. При раздельной разработке пластов Полысаевских I и II с разрывом во времени, превышающим 5 лет, и при ликвидации повреждений школы от предыдущих подработок, безопасная глубина может рассчитываться отдельно от каждого пласта свиты как одиночного (п. 3.5) по формуле (3.1):

для Полысаевского I - ;

для Полысаевского II - .

Указанные значения безопасных глубин превышают глубины расположения нижних границ целиков, поэтому в этих пластах необходимо оставить предохранительные целики, границы которых определяются пересечением плоскостей с пластом, проведенных под углами сдвижения.

Для определения границ предохранительного целика по простиранию строим вертикальный разрез по простиранию и наносим на него с плана границы охраняемой площади точки Б(В) и А(Г). Из этих точек проводим линии в наносах под углом и в коренных породах под углами и до пересечения с горизонтальными линиями, проходящими через точки а(б), г(в), д(е) и з(ж) на разрезе вкрест простирания, и получаем верхние и нижние границы целиков по простиранию в пластах Полысаевских I и II.

Границы предохранительных целиков, полученные на вертикальных разрезах вкрест простирания и по простиранию, переносим на план и получаем контур предохранительного целика по пласту Полысаевскому I - абвг, а по пласту Полысаевскому II - дежз.

Предельно минимальные размеры предохранительных целиков, до которых допускается проведение выработок, определяются следующим образом.

На плане из угловых точек целиков абвг (дежз) проводятся линии, делящие углы, образованные границами целика, пополам, до пересечения с границами контура охраняемой площади (линии , , , ).

Из точек пересечения этих линий (, , , ) с контуром охраняемой площади проводят окружности радиусом, равным минимальному расстоянию от указанных точек до линий границ целика (). Длина радиусов равна длине перпендикуляров, опущенных на линии границ целика из точек , , , . Указанные окружности определяют предельную границу целика (см. рис. 9.1). Если линии , , , не пересекают контур охраняемой площади, то предельная граница целика определяется радиусом окружности, проведенным из точек пересечения прямых: и .

Производим подсчет запасов в предохранительных целиках.