На главную
На главную

СН 522-79 «Инструкция по проектированию, строительству и эксплуатации гидротехнических сооружений на подрабатываемых горными работами территориях»

Требования Инструкции должны выполняться при проектировании, строительстве и эксплуатации вновь строящихся, расширяемых и реконструируемых гидротехнических сооружений, возводимых на подрабатываемых и ранее подработанных территориях угольных месторождений, а также других полезных ископаемых, если представляется возможным прогнозировать характер и величину деформаций земной поверхности от их подземной разработки. К числу гидротехнических сооружений, строящихся на таких территориях, относятся: плотины, дамбы, водосбросы, водохранилища, шламо- и хвостохранилища и накопители сточных вод, каналы, тоннели и сооружения на них, системы хозяйственно-питьевого водоснабжения, мелиоративные системы.
Требования Инструкции не распространяются на проектирование гидротехнических сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях калийных месторождений.

Обозначение: СН 522-79
Название рус.: Инструкция по проектированию, строительству и эксплуатации гидротехнических сооружений на подрабатываемых горными работами территориях
Статус: действующий
Дата актуализации текста: 01.10.2008
Дата добавления в базу: 01.02.2009
Дата введения в действие: 01.01.1981
Разработан: ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР
Донецкий Промстройниипроект Госстроя СССР
ЛПИ им. М.И. Калинина Минвуза РСФСР
ВНИМИ Минуглепрома СССР
ВНИИГ Минхимпрома
Утвержден: Госстрой СССР (21.12.1979)
Опубликован: Стройиздат № 1981

Государственный комитет СССРпо делам строительства

(Госстрой СССР)

 

ИНСТРУКЦИЯ
по проектированию, строительству и эксплуатации гидротехнических сооружений наподрабатываемых горными работами территориях

 

СН 522-79

 

Утверждена
постановлением Государственного комитета СССР
по делам строительства
от 21 декабря 1979 г. № 247

 

Разработана ВНИИ ВОДГЕОГосстроя СССР совместно с Донецким Промстройниипроектом Госстроя СССР и ВНИМИМинуглепрома СССР с участием Ленинградского политехнического института им. М.И.Калинина Минвуза РСФСР и ВНИИГ Минхимпрома.

Редакторы - инж. В.А.Кулиничев (Госстрой СССР), д-р техн. наук, проф. В.П. Недрига, канд. техн. наукА.И. Тейтельбаум (ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР), канд. техн. наук В.Р. Шнеер(Донпромстройниипроект Госстроя СССР, канд. техн. наук А.Г. Акимов (ВНИМИМинуглепрома СССР).

 


Государственный комитет СССР по делам строительства
(Госстрой СССР)

Строительные нормы и правила

СН 522-79

Инструкция
по проектированию, строительству и эксплуатации гидротехнических сооружений на подрабатываемых горными работами территориях

1. Общие положения

1.1. Требования настоящейИнструкции должны выполняться при проектировании, строительстве и эксплуатациивновь строящихся, расширяемых и реконструируемых гидротехнических сооружений,возводимых на подрабатываемых и ранее подработанных территориях угольныхместорождений, а также других полезных ископаемых, если представляетсявозможным прогнозировать характер и величину деформаций земной поверхности отих подземной разработки.

К числу гидротехническихсооружений, строящихся на таких территориях, относятся: плотины, дамбы,водосбросы, водохранилища, шламо- и хвостохранилища и накопители сточных вод,каналы, тоннели и сооружения на них, системы хозяйственно-питьевоговодоснабжения, мелиоративные системы.

Примечание.Требования настоящей Инструкции не распространяются на проектированиегидротехнических сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях калийныхместорождений.

1.2. Условия безопаснойразработки угольных пластов, расположенных под гидротехническими сооружениями,обеспечиваются выполнением требований "Правил охраны сооружений иприродных объектов от вредного влияния подземных горных работ на угольных месторождениях",утвержденных Минуглепромом СССР.

1.3. При проектировании и строительствегидротехнических сооружений, располагаемых на подрабатываемых территориях,кроме требований настоящей Инструкции, следует выполнять соответствующиетребования "Основ законодательства Союза ССР и союзных республик онедрах", глав СНиП по проектированию и строительству гидротехническихсооружений, по инженерным изысканиям и других нормативных документов,утвержденных или согласованных Госстроем СССР.

1.4. Класс капитальностиводоподпорных, мелиоративных и водопропускных гидротехнических сооружений,располагаемых на подрабатываемых территориях, следует назначать в соответствиис требованиями главы СНиП по проектированию речных гидротехнических сооружений.При этом класс капитальности водоподпорных сооружений следует повышать наединицу против указанного в этой главе СНиП.

1.5. Проектыгидротехнических сооружений, располагаемых на подрабатываемых территориях,следует разрабатывать на основе горногеологических обоснований, которые должнысодержать:

план сооружения снанесенными на нем границами зоны влияния горных работ;

геологические игидрогеологические данные о подрабатываемом массиве горных пород и об основаниигидротехнических сооружений;

планы горных выработок иразрезы вкрест простирания пластов с указанием на них ранее пройденныхвыработок, скважин и данные о перспективе развития горных работ;

сведения охарактере ранее пройденных горных выработок в районе площадки строительства и взатопляемой зоне; характеристику систем разработки полезных ископаемых;

Внесены
институтом ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР

Утверждены
постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства
от 21 декабря 1979 г. № 247

Срок
введения в действие
1 января 1981 г.

данные о наличии иместоположении в районе строительства выходов пластов, тектонических нарушений,границ шахтных полей и предохранительных целиков, шурфов, устьев штолен;

прогноз деформаций земнойповерхности;

данные о границах зонводопроводящих трещин и провалов;

рекомендации о возможныхгорных мерах защиты, направленных на уменьшение влияния деформаций отподработки на гидросооружения.

1.6. Для обеспечениянадежной и долговечной эксплуатации гидротехнических сооружений наподрабатываемых территориях принимаемые в проектах технические решения должныучитывать расположение сооружений относительно простирания пластов и применениестроительных и горных мер защиты.

Меры защиты должныобеспечивать бесперебойную работу гидросооружений и установленного на нихтехнологического оборудования при деформации подрабатываемого основания.

1.7. Горные меры защиты гидротехническихсооружений, следует предусматривать в соответствии с требованиями главы СНиП попроектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях.

1.8. Горные меры защитыпроектируемых гидротехнических сооружений подлежат согласованию с производственнымобъединением, разрабатывающим данное месторождение.

1.9. Размещениегидротехнических сооружений на площадках над ранее пройденными горнымивыработками в случаях, когда возможно образование на них провалов и крупныхтрещин, не допускается.

Условия возможногообразования провалов и крупных трещин при различных углах падения пластов исистемах разработки, а также границы зон возможных провалов и крупных трещин сучетом достоверности контура ранее пройденных выработок устанавливаются всоответствии с требованиями, предусмотренными в п. 3.2 настоящей Инструкции.

1.10. Площадки над ранеепройденными очистными выработками, расположенными на глубине, от 20-кратноймощности пласта (но не менее 25 м) до 80 м при системе разработки без целиков ввыработанном пространстве, должны относиться к группе IV по главе СНиП попроектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. Если этиплощадки будут подрабатываться другими пластами, то к ожидаемым (вероятным)деформациям от проектируемых к отработке пластов добавляются деформации,вызываемые активизацией процесса сдвижения пород от ранее пройденных выработок.

1.11. В случае, когда впласте с ранее пройденными горными выработками при отработке последующихгоризонтов и нижележащих пластов возникает сдвижение пород по напластованию,проектирование гидротехнических сооружений следует производить с учетом деформацийземной поверхности от сдвижения пород по напластованию.

Горногеологические условия,при которых возникает сдвижение пород по напластованию, границы областисдвижения и способ расчета его величины определяются в соответствии с"Правилами охраны сооружений и природных объектов от вредного влиянияподземных горных работ на угольных месторождениях".

1.12. Площадки надликвидированными вертикальными выработками диаметром более 1 м, имеющими выходна земную поверхность, и вокруг них в радиусе 20 м следует исключать из площадизастройки и размещения гидротехнических напорных сооружений.

1.13. Строительствогидротехнических сооружений на территориях, расположенных над участкамигоризонтальных и наклонных подготовительных выработок, а также наклонныхшахтных стволов, заложенных на глубине менее 10 hв (hвполная высота выработки), допускается предусматривать при условии тщательноговыявления и ликвидации оставшихся пустот.

Опасные участки, исключаемыеиз площади застройки и размещения водохранилищ, должны включать проекциивыработок и бермы шириной 20 м.

При наличии надподготовительными выработками, пройденными на глубине от 10 hв до 80 м, обводненных слабоцементированныхпород проектирование гидротехнических сооружений допускается при наличиизаключения специализированной организации, подтверждающего невозможностьобразования провалов на земной поверхности вследствие выноса грунта в горныевыработки.

1.14. Строительствогидротехнических сооружений на участках, расположенных над выходамитектонических нарушений (осей синклинальных складок) допускается только висключительных случаях при наличии соответствующего заключенияспециализированного института.

В условиях, когдапрогнозирование деформаций земной поверхности над выходом тектоническогонарушения невозможно, проектирование гидротехнических сооружений недопускается.

Примечание.Под участком с выходом тектонического нарушения (оси синклинальной складки) понимаетсяучасток, включающий обозначенный на плане выход сместителя нарушения (осискладки) с включением полос шириной до 60 м в обе стороны от обозначенноговыхода сместителя.

1.15. Тип и конструкциюгидротехнических сооружений, проектируемых на подрабатываемых территориях,следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов. Приэтом следует исходить из целесообразности применения более гибких конструкций спреимущественным использованием местных грунтовых материалов и предусматриватьразрезку бетонных и железобетонных сооружений на отдельные независимые секции сцелью обеспечения нормальной работы при неравномерных деформацияхподрабатываемого основания.

При проектированиигидротехнических сооружений рекомендуется предусматривать возможность полногоопорожнения водохранилищ и временного прекращения эксплуатации сооружений дляпроведения ремонтных работ. При определении размеров поперечного сечения донныхводоспусков следует исходить из допустимой скорости опорожнения водохранилищапо условиям устойчивости откосов плотины и берегов и величины расхода воды внижнем бьефе по условиям затопления и размыва.

1.16. При проектированииводохранилищ необходимо учитывать следующие факторы, обусловленные возможнымоседанием земной поверхности при подработке территории:

изменение топографии чаши,площади зеркала и объема водохранилища;

затопление прилегающихземельных участков;

образование мелководных зон;

подтопление близлежащихподземных объектов.

1.17. К проектамгидротехнических сооружений на подрабатываемых территориях следует прилагатьспециальный паспорт, в котором должны приводиться: краткое описание схемы иконструкции сооружения, строительных и горных мер защиты, данные о деформацияхземной поверхности, о грунтах основания, размещении контрольно-измерительнойаппаратуры для наблюдения за состоянием сооружения и основания в периодстроительства и эксплуатации.

2. Инженерно-геологические игидрогеологические изыскания

2.1. Инженерно-геологическиеи гидрогеологические изыскания для обоснования проектов гидротехническихсооружений на подрабатываемых территориях должны включать весь комплексисследований, предусматриваемый главой СНиП по инженерным изысканиям длястроительства, а также дополнительные изыскания для определения возможныхдеформаций основания гидротехнического сооружения вследствие подработки.

2.2. Состав и объеминженерно-геологических изысканий устанавливаются для каждого объекта с учетомособенностей геологического строения участка намечаемого строительства и типапроектируемого сооружения. Данные изысканий должны использоваться для оценкиследующих возможных изменений на площадке строительства при деформацияхоснования:

изменениегеоморфологических, гидрологических и тектонических условий участкастроительства;

изменение условий стокаповерхностных вод, а также уровня подземных вод с учетом сезонных и многолетнихколебаний;

возможность образованияоползней, провалов, процесса активизации сдвижения пород над ранее пройденнымигорными выработками;

степень развития в коренныхпородах и покровных отложениях макро- и микротрещиноватости, влияющей нафильтрационные и физико-механические свойства пород.

2.3. Планируемый комплексинженерно-геологических изысканий должен соответствовать комплексу,предусмотренному горногеологическим обоснованием. Линии расположенияразведочных скважин следует по возможности задавать параллельными продольной ипоперечной осям сооружения.

2.4. Для обоснованияпроектов гидротехнических сооружений на подрабатываемых участкахинженерно-геологические характеристики грунтов основания должны приниматься порезультатам полевых и лабораторных испытаний образцов грунтов ненарушеннойструктуры, отобранных из шурфов или скважин.

2.5. В соответствии сожидаемым оседанием поверхности и высотой зоны водопроводящих трещин необходимооценивать ожидаемое положение уровня подземных вод.

Учитывая, что грунтыоснования при этом попадают либо в зону увлажнения грунтовыми водами, либо взону, осушаемую водопроводящими трещинами, определение физико-механическихсвойств грунтов необходимо проводить при соответствующих реальным условиям степеняхводонасыщения.

2.6. Положение верхнейграницы зоны, осушаемой водопроводящими трещинами, образующимися при сдвижениипород над очистными выработками, должно быть определено на основании данных натурныхисследований.

2.7. Для оценки утечек водыиз водохранилища или канала, проектируемого на подработанном илиподрабатываемом участке, при глубине ведения горных работ, превышающей высотузоны водопроводящих трещин над очистными выработками, необходимо оценивать водопроницаемостьотдельных видов залегающих пород выше зоны водопроводящих трещин.

Оценка водопроницаемостислоев должна выполняться по результатам опытно-полевых работ (откачек,нагнетаний, наливов).

2.8. Для оценки потерь водыиз водохранилища или канала, характера размыва или кольматации  водопроводящих трещин, а также эффективностипротивофильтрационных экранов в случаях, когда зона водопроводящих трещиндостигает дна водоема, требуется проведение дополнительного комплекса полевыхисследований, определяемого специализированной организацией.

2.9. Расчетные значенияпрочностных и деформативных характеристик грунтов при определении усилий,действующих на гидротехнические сооружения при сдвижении подрабатываемогооснования, следует принимать равными нормативным.

2.10. При учетереологических процессов в грунтах оснований гидросооружений, строящихся наподрабатываемых территориях, должны использоваться характеристики длительногодеформирования грунтов, принимаемые в соответствии с прил. 1.

2.11. Коэффициент фильтрацииКф, критический градиент Iк, критическую скоростьфильтрации vк для грунтовоснования следует определять согласно главе СНиП по проектированию основанийгидротехнических сооружений с учетом возможного изменения свойств грунтов вследствиеподработки.

3. Прогноз деформаций земнойповерхности и распространения водопроводящих трещин

3.1. Величину сдвижений идеформаций земной поверхности следует определять для оценки прочности,устойчивости и надежности проектируемых гидротехнических сооружений, возводимыхна подрабатываемых территориях.

3.2. Прогноз величинсдвижений и деформаций земной поверхности следует выполнять в соответствии стребованиями главы СНиП по проектированию зданий и сооружений наподрабатываемых территориях по методике, изложенной в “Правилах охранысооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных работ наугольных месторождениях”.

Для неизученныхместорождений и районов с особо сложными горногеологическими условиямиподработки прогноз величин сдвижений и деформаций должен проводиться пометодике, разработанной для рассматриваемого объекта специализированными институтами.

3.3. К прогнозируемымпараметрам сдвижений и деформаций земной поверхности относятся:

оседания h, мм;

наклоны i, мм/м;

кривизна К, 1/м (радиус кривизны R, км);

горизонтальноесдвижение  x, мм;

горизонтальные деформациирастяжения и сжатия e, мм/м;

величины раскрытия трещин ивысота уступа hу, см;

общая продолжительностьпроцесса сдвижения, период опасных деформаций, а также местоположение зонводопроводящих трещин, провалов и крупных трещин.

В качестве исходных данныхдля проектирования гидротехнических сооружений принимаются наибольшие величиныожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности из полученных на различныхстадиях отработки пластов и горизонтов.

3.4. При проектированиигидротехнических сооружений значительной протяженности (каналы, тоннели)необходимо производить разбивку их на отдельные участки, в зависимости отконкретных горногеологических условий подработки и прогноз деформаций выполнятьдля каждого расчетного участка в отдельности.

3.5. Если значения e < 1 мм/м, R > 20 км, hу< 10 мм, i < 3 мм/м, то припроектировании гидротехнических сооружений, размещаемых на подрабатываемыхтерриториях, за исключением водопроводящих самотечных каналов, допускается непредусматривать специальные защитные мероприятия.

3.6. Условия возможногообразования провалов и крупных трещин на земной поверхности, а также их границыустанавливаются в соответствии с требованиями, предусмотренными пп. 3.7 3.12 настоящей Инструкции, а также "Правилами охраны сооружений иприродных объектов от вредного влияния подземных горных работ на угольных месторождениях".

3.7. При разработке пластов,имеющих углы падения a < 45°,без оставления целиков в выработанном пространстве, провалы (воронки) на земнойповерхности образуются, как правило, при глубине разработки менее 12m, где m вынимаемая мощность пласта.

За границу зоны возможныхпровалов и крупных трещин в этом случае принимается контур, отстоящий в планеот контура очистных выработок на 15 м. Если нижняя граница горных выработокрасположена на глубине более 12m, тона контур очистных выработок со стороны падения пласта принимается изогипсапласта, соответствующая глубине 12m.

3.8. При разработке мощныхпластов слоями с обрушением кровли, а также при расстоянии междуразрабатываемыми пластами менее трехкратной мощности нижележащего пласта,глубина, при которой возможно образование провалов (воронок), определяется посуммарной мощности пластов (слоев).

3.9. При системах разработкис оставлением целиков в выработанном пространстве (короткие столбы, камеры), атакже если система разработки в ранее пройденных выработках неизвестна иликонтур выработок со стороны падения является недостоверным, то за границу зонывозможных провалов и крупных трещин со стороны падения принимаетсягоризонтальная проекция изогипсы пласта на глубине 20m, а при m меньше 4 м на глубине 80 м.

В границы очистных выработоквключаются и подготовительные, если ширина целика между ними менее 0,1Н, где Н расстояние по вертикали от земной поверхности до кровли целика.

3.10. При разработке пластовс углами падения a > 45°провалы на земной поверхности образуются, как правило, если вертикальная высотацеликов, оставленных на выходах пластов под наносы, менее величины hц, определяемой по"Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влиянияподземных горных работ на угольных месторождениях", а при отсутствии длярассматриваемого бассейна (месторождения) таких данных значение hц следует определять в зависимостиот мощности пластов по табл. 1.

При разработке мощныхпластов слоями без закладки выработанного пространства значения hц определяются по суммарноймощности пластов.

Таблица 1

Мощность пласта, м

2 и менее

3

4

5

6

7 и более

hц

60

75

85

90

95

100

3.11. За границу зонывозможных провалов на земной поверхности при разработке пластов с угламипадения a > 45°во всех угольных бассейнах (месторождениях), кроме Донецкого (п. 3.12),  следует принимать в плане:

а) по направлению простиранияпласта линию, проведенную за пределами очистной выработки на расстоянии от ее границы,определяемом по формуле

lпр = h ctg j                                                               (1)

(ноне менее 15 м),

где h мощность наносов в мм;

j угол сдвижения внаносах, определяемый в соответствии с "Правилами охраны сооружений иприродных объектов от вредного влияния подземных горных работ на угольныхместорождениях";

б) со стороны лежачего бока линию, проведенную от выхода почвы пласта под наносы на расстоянии,определяемом так же, как по простиранию;

в) со стороны висячего бока линию, проведенную от выхода кровли пласта под наносы на расстоянии,определяемом по формуле

lв = (Hв + dв)ctg a + h(ctgj ctg a)                       (2)

(ноне менее 20 м),

где Нв расстояние повертикали от земной поверхности до верхней границы выработки;

dв величина,определяемая по табл. 2.

Таблица 2

Мощность пласта, м

2 и менее

3

4

5

6

7

8 и более

dв

10

12

14

16

18

20

22

К зоне провалов прилегаетзона крупных трещин, ширина которой принимается со стороны висячего бока равной30 м, а со стороны лежачего бока и по простиранию 20 м.

3.12. В Донецком бассейне заграницу зоны возможных провалов и крупных трещин при углах падения пластовболее 45°принимается:

а) по простиранию линии, проведенная параллельно границе очистной выработки за ее пределами нарасстоянии 20 м;

б) со стороны лежачего бока линия, проведенная на расстоянии 20 м от выхода почвы пласта под наносы;

в) со стороны висячего бока линия, проведенная от выхода кровли пласта под наносы на расстоянии,определяемом по формуле

lв = 35m ctg a                                                                   (3)

но не менее 30 м и не более величины (80 h) ctg a.

3.13. На участках, гдефактическая глубина разработки меньше безопасной глубины разработкисоответствующего пласта под водными объектами, определяемой согласно “Правиламохраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горныхработ на угольных месторождениях”, зона водопроводящих трещин распространяетсядо земной поверхности.

3.14. За границу зоныводопроводящих трещин по простиранию принимается внешний контур, отстоящий вплане от контура очистной выработки на расстоянии Нпр ctg d², по восстанию на расстоянииНв ctg g² и по падению на расстоянии Нн ctg b², где Нпр глубина залегания пласта в соответствующихточках границ выработки, оконтуривающих ее по простиранию; Нв и Ннглубина залегания пласта на границах выработки, оконтуривающих еесоответственно со стороны восстания и падения; d², g², b² углы разрывов.

Величины углов разрывовопределяются согласно "Правилам охраны сооружений и природных объектов отвредного влияния подземных горных работ на угольных месторождениях". Приотсутствии данных об углах разрывов последние следует принимать на 10°больше соответствующих углов сдвижения в коренных породах, но не более 90°.

3.15. При разработке свитыпластов границы зоны водопроводящих трещин на земной поверхности строятсяраздельно от границ очистных выработок каждого пласта.

3.16. Если нижняя границагорных работ располагается на глубине, превышающей безопасную глубинуразработки, то за границу зоны водопроводящих трещин на земной поверхности состороны падения пласта принимается проекция на земную поверхность линии пересеченияпочвы пласта с горизонтом безопасной глубины. Если  граница зоны возможных провалов и крупных трещин по какому-либонаправлению располагается в плане дальше от выработанного пространства, чемграница зоны водопроводящих трещин, то она принимается за границу зоныводопроводящих трещин.

4. Особенности проектированияи расчета гидротехнических сооружений

4.1. При определении типов иконструкций гидротехнических сооружений, возводимых на подрабатываемыхтерриториях, следует исходить из необходимости обеспечения их надежной работыпри ожидаемых деформациях земной поверхности.

4.2. Отдельные видыдеформаций земной поверхности, возникающие в различные периоды, допускается неучитывать при расчете конструкций гидротехнических сооружений, еслиустановлено, что усилия от таких видов деформаций меньше, чем усилия от другихвидов нагрузок и воздействий.

4.3. Строительство плотин изгрунтовых материалов на подрабатываемых территориях без применения горных мерзащиты допускается при величине ожидаемых горизонтальных деформаций растяженияземной поверхности не более 3 мм/м и высоте уступов не более 100 мм.

4.4. При проектированиибетонных и железобетонных плотин, возводимых на нескальном основании, неследует допускать возникновения растягивающих напряжений под подошвойсооружения или его секций при расчетных деформациях земной поверхности.

4.5. Водопропускныесооружения, входящие в состав гидроузла, следует проектировать, как правило,открытого типа, предусматривая при этом конструктивные мероприятия, исключающиевероятность опасных размывов в месте контакта с грунтом основания при деформациях,обусловленных горными работами. Устройство донных водоспусков в теле плотиныдопускается при условии применения металлических труб, укладываемых в галереи.

Поверхностные водосбросыследует устраивать вне тела плотины.

Водосбросы открытого типацелесообразно проектировать многоступенчатыми перепадами, позволяющимиосуществить разрезку их на секции и устройство деформационных швов.

4.6. Конструкциигидротехнических сооружений, проектируемых для возведения на подрабатываемыхтерриториях, должны удовлетворять требованиям расчета по потере несущейспособности (предельное состояние первой группы) и по непригодности кнормальной эксплуатации (предельное состояние второй группы).

4.7. Расчет по предельномусостоянию второй группы, исходя из допускаемых деформаций, необходимопроизводить для ограничения перемещений сооружений пределами, при которыхгарантируются нормальные условия эксплуатации сооружения в целом и отдельныхего частей и обеспечивается требуемая долговечность.

4.8. При определениипредельных величин перемещений и деформаций гидротехнических сооружений необходимоучитывать: допускаемую разность осадок между секциями сооружения и отдельнымиего частями, допускаемый крен (наклон) сооружения, допустимые величины осадок игоризонтальных смещений.

4.9. Расчет конструкцийгидротехнических сооружений должен выполняться на особое сочетание нагрузок ивоздействий, включающих постоянные, временные, длительные и кратковременныенагрузки и воздействия от подработки. Возможные сочетания воздействий отподработки следует принимать согласно требованиям главы СНиП по проектированиюзданий и сооружений на подрабатываемых территориях.

Расчетные схемыгидротехнических сооружений, используемые для определения усилий и деформаций,должны отражать с целесообразной степенью точности действительные условияработы конструкций и особенности их взаимодействия с основанием. В необходимыхслучаях учитываются пространственная работа сооружения, геометрическая ифизическая нелинейность, ползучесть материалов.

4.10. Номенклатура нагрузоки воздействий, их величины и коэффициенты надежности по нагрузке и условийработы должны приниматься в соответствии с главой СНиП на нагрузки ивоздействия, а также с учетом требований глав СНиП по основным положениям проектированияречных гидротехнических сооружений и по проектированию зданий и сооружений наподрабатываемых территориях.

4.11. Расчет конструкций навоздействия от подработки должен производиться из условия совместной работыоснования и сооружения с учетом следующих деформаций основания:

а) деформации от подработки,проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений основания;

б) деформация грунтов отнагрузок, передаваемых на основание сооружения.

4.12. Оценку предельныхсостояний первой группы в гидротехнических сооружениях, их конструкциях иоснованиях при воздействии деформаций подрабатываемого основания следуетпроизводить, исходя из условия

,                                                                    (4)

где Nррасчетное значение суммарного внутреннего усилия;

Р расчетные значения несущей способностисооружения или его конструкции и основания, определяемые с учетом коэффициентанадежности по материалам Км;

mк коэффициентусловий работы;

Кн коэффициентнадежности по капитальности.

Значения коэффициентов Км и Кн определяются согласно требованиям главы СНиП поосновным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений.

4.13. При расчетеконструкций гидротехнических сооружений, предназначенных для строительства наподрабатываемых территориях, на воздействие вертикальных перемещений основания,характеризуемого радиусом кривизны R,расчетное значение суммарного внутреннего усилия должно определяться с учетомвзаимодействия конструкций с искривленным основанием. При этом следуетрассматривать два варианта воздействий от подработки в виде кривизны выпуклостии вогнутости.

4.14. При вертикальных воздействиях,характеризуемых уступами на земной поверхности, расчетное значение обобщенноговнутреннего усилия должно определяться с учетом взаимодействия конструкции соступенчатым основанием.

Расчетное местоположениеуступов в плане сооружения принимается таким, при котором возникающие вконструкциях усилия будут максимальными.

4.15. При определениисуммарных внутренних усилий в конструкциях влияние горизонтальных перемещенийоснования допускается учитывать в качестве дополнительных нагрузок нафундаменты и подземные части сооружений, определяемых в зависимости от конструктивнойсхемы сооружений, в виде:

а) сдвигающих сил по подошвефундаментов;

б) сдвигающих сил по боковымповерхностям фундаментов и подземной части сооружений;

в) нормального давлениясдвигающегося грунта на лобовые поверхности фундаментов и подземной частисооружений.

Величины сдвигающих сил поподошве фундаментов и подземной части сооружений следует определять взависимости от вертикальных нагрузок, угла внутреннего трения и удельногосцепления грунта, а также от величины перемещения грунта относительно сооружения.

4.16. При расчетеконструкций гидротехнических сооружений на воздействие вертикальных игоризонтальных перемещений грунтового массива основание допускается приниматьлинейно- или нелинейно-деформируемым, характеризуемым постоянным илипеременными коэффициентами жесткости.

В зависимости от характеравоздействий, обусловленных влиянием горных выработок, деформационные свойстваоснования на контакте с фундаментами и подземными частями сооруженийхарактеризуются коэффициентами жесткости при сжатии (Ку или Кудл)и сдвиге (Кх или Кхдл),определяемыми в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию зданийи сооружений на подрабатываемых территориях и настоящей Инструкции.

4.17. Дополнительныенагрузки на гидротехнические сооружения от воздействия неравномерныхвертикальных и горизонтальных деформаций допускается определять с учетомреологических свойств грунтов оснований согласно прил. 1.

4.18. В качестве исходныхданных для проектирования гидротехнических сооружений на подрабатываемыхтерриториях необходимо задавать максимальные величины ожидаемых (нормативных)деформаций земной поверхности на участке строительства в направлениях вкрест ипо простиранию пластов.

Проекты гидротехническихсооружений большой протяженности (каналов, тоннелей, системхозяйственно-питьевого водоснабжения, мелиоративных систем) должныразрабатываться для каждого расчетного участка в отдельности. Разбивка нарасчетные участки должна производиться в зависимости от конкретныхгорногеологических условий подработки.

4.19. Расчет конструкцийгидротехнических сооружений должен выполняться для случаев попадания сооружениякак в растянутую, так и сжатую зону мульды сдвижения.

4.20. При проектированиигрунтовых плотин и дамб, возводимых на подрабатываемой территории, следуетвыполнять расчеты устойчивости откосов, экрана и защитного слоя, вертикальных игоризонтальных перемещений тела сооружения и отдельных элементов с учетом деформацийот подработки, а также расчет расхода воды через плотину и ее основание сучетом дополнительного раскрытия швов и возможных трещин от воздействияподработок.

Расчеты должны выполняться всоответствии с требованиями глав СНиП по проектированию плотин из грунтовыхматериалов и оснований гидротехнических сооружений и настоящей Инструкции.

4.21. Вертикальныеперемещения тела грунтовой плотины определяются путем суммирования величиносадок:

возникающих следствиеуплотнения материала тела плотины;

сжимаемого основания от весаплотины;

основания под влияниемподработки территории, определяемого в соответствии с разд. 3 настоящейИнструкции.

4.22. Расчет прочностигрунтовой плотины от влияния деформаций основания, вызванных подработкой,следует производить с целью определения изменений напряженно-деформированногосостояния плотины и выявления зон возможного трещинообразования.

4.23. Расчет, позволяющийнаиболее достоверно установить вероятность появления зон предельного состоянияпрочности и устойчивости плотины, следует выполнять, применяя численный методрасчета ЭВМ; при этом в качестве граничных условий в основании сооруженияследует задавать величины смещений, рассчитанных с учетом прогнозируемыхдеформаций земной поверхности от подработки территории.

4.24. Расчет бетонныхконструкций гидросооружений сводится к расчету:

прочности тела сооруженияпри расчетных деформациях основания;

параметров раскрытия швовмежду отдельными блоками или секциями;

величин раскрытия щелей илитрещин в местах примыкания к земляным сооружениям;

расхода воды через щели приих расчетном раскрытии и при наличии указанной выше контактной фильтрации;

и к оценке вероятностиотрыва подошвы бетонного сооружения от основания.

4.25. Расчет секций бетонныхи железобетонных плотин на общую прочность следует производить с учетом неравномерныхдеформаций основания и дополнительных нагрузок, обусловленных влиянием горизонтальныхперемещений основания. При этом расчет допускается производить раздельно впродольном (поперек потока) и поперечном (вдоль потока) направлениях.

4.26. Конструкции подпорныхстен гидросооружений, водосбросных и других бетонных сооружений, контактирующихс основанием и заглубленных в грунт, должны быть рассчитаны с учетом дополнительныхвоздействий, обусловленных вертикальными и горизонтальными деформациями земнойповерхности.

Водосбросные и водоспускныесооружения башенного типа следует рассчитывать с учетом крена, вызванногонаклоном основания при подработке.

4.27. Конструкциигидротехнических тоннелей следует рассчитывать на дополнительные нормальныенагрузки и сдвигающие силы, вызванные горизонтальными деформациями грунтовогомассива, соответственно в поперечном и продольном направлениях относительно осисооружения.

4.28. При проведениифильтрационных расчетов гидротехнических сооружений следует учитывать степеньизменения проницаемости грунтов основания или тела плотины из грунтовыхматериалов в период активной стадии сдвижения земной поверхности приподработке, которая должна оцениваться на основании данных изысканий и натурныхнаблюдений за состоянием грунтов основания и плотины.

4.29. При проектированииводохранилищ и каналов, возводимых на подрабатываемых территориях, следуетпроизводить оценку потерь воды из водоемов и определять объем водопритока вгорные выработки за счет наличия искусственного водоема. Предварительную оценку потерь воды из водоемовследует производить в соответствии с прил. 2. В обоснованных случаях оценкадолжна производиться путем моделирования условий плоской или пространственнойзадачи фильтрации.

5. Снижение влияния деформации земнойповерхности на конструкции гидротехнических сооружений

5.1. При выборе створаплотин следует учитывать направление простирания пластов. При этом следуетотдавать предпочтение направлению, близкому к простиранию пластов или вкрестпростирания. На площадках, где возможны ступенчатые деформации основания, предпочтениеследует отдавать направлению по нормали к линии уступа.

Исходным материалом дляпроектирования гидротехнических сооружений должны служить совмещенныйкалендарный план горных работ, содержащий указание о времени отработки шахтныхполей, и предварительный расчет сдвижений и деформаций земной поверхности.

5.2. При проектированиинеоднородных плотин с противофильтрационными элементами (ядрами, экранами) изсвязных грунтов для повышения их надежности с верховой и низовой стороны ядра(экрана) следует предусматривать устройство обратного фильтра, подбираемого сучетом залечивания вероятных трещин по всей их высоте.

5.3. В отдельных случаях,при наличии технико-экономического обоснования, при проектировании плотин изгрунтовых материалов для снижения неблагоприятных воздействий от подработкидолжны применяться конструктивные мероприятия (песчаные швы, диафрагмы в зонахпредполагаемого трещинообразования, дренажи и др.).

5.4. При проектированиибетонных конструкций следует ширину шва амежду отдельными секциями, необходимого для компенсации неравномерныхгоризонтальных смещений при подработке, определять по формуле

а ³ ne me eL0 + QH,                                                                       (5)

где L0расстояние между центральными осями смежных секций;

Н высота сооружения;

e относительныедеформации растяжения вследствие подработки;

Q расчетный кренсекций, определяемый по формулам:

 или                                                               (6)

,                                                                          (7)

где             L длина секциисооружения;

hу высота уступа;

R радиус кривизны;

  ne, nк, nhкоэффициенты надежности по нагрузке;

me, mк коэффициенты условий работы, назначаемые всоответствии с приведенными в главе СНиП по проектированию зданий и сооруженийна подрабатываемых территориях.

5.5. Уплотнениедеформационных швов бетонных и железобетонных плотин следует выполнять всоответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных ижелезобетонных плотин. При этом ширина шва а определяется по формуле (5).

5.6. При проектировании трубчатыхводосбросов, прокладываемых в бетонных или железобетонных галереях, ширину шва аr между отдельными секциямиследует назначать исходя из условия

,                                                     (8)

где                 e, R параметры деформаций сдвижения;

Dф диаметр фланцагалереи;

Lо расстояние между центральными осями смежныхсекций:

i, nк,mi, mк соответственно коэффициенты надежности понагрузке и условий работы, определяемые аналогично требованиям п. 5.4 настоящейИнструкции.

5.7. При проектированииводопроводящих каналов и самотечных линий водозаборов, проходящих на участкахподрабатываемой территории, уклоны их ikследует назначать с учетом изменения рельефа за счет деформаций сдвижения приподработке по формуле

iк = iрасч + nimiiсдв,                                                            (9)

где iрасч расчетныйуклон, обеспечивающий нормальную работу без подработки;

icдв ожидаемый наклон основания в результатеподработки на рассматриваемом участке;

ni, miкоэффициенты надежности по нагрузке и условий работы, определяемые, как и в п.5.4 настоящей Инструкции.

5.8. На участках трассыводопроводящих каналов, а также акведуков, проходящих в зоне влияния горныхвыработок, в целях исключения переливов воды вместо увеличения уклонадопускается предусматривать повышение отметок бровок канала (стенок акведука)на расчетную величину оседаний земной поверхности, определяемую в соответствиис разд. 3 настоящей Инструкции.

5.9. На участках канала,проходящего в зоне влияния горных выработок, следует предусматривать облицовкудна и откосов из материалов, способных воспринимать без разрушениянеравномерные деформации основания, связанные с подработкой территории.

5.10. Дюкеры следуетпроектировать из стальных труб (с компенсаторами), укладываемых на подвижныхопорах.

Отметки входного и выходногооголовков дюкеров должны быть заданы с учетом деформаций земной поверхности.

5.11. При проектированииводозаборных сооружений должны предусматриваться мероприятия по обеспечениюнеизменности категории надежности подачи воды потребителям согласно требованиямглавы СНиП по проектированию водоснабжения, наружных сетей и сооружений впериод интенсивного движения грунтового массива вследствие подработки.

5.12. Гидротехническиенапорные и безнапорные тоннели следует проектировать сборными или монолитнымижелезобетонными:

в продольном направлении по податливым схемам с разрезкой на отдельные отсеки деформационными швами;

в поперечном направлении по жестким схемам, при этом предпочтение следует отдавать цельнозамкнутымсистемам с минимальным периметром.

5.13. Предельная длина отсекагидротехнических тоннелей должна определяться в зависимости от величинвоздействия со стороны подрабатываемого грунтового массива и компенсационнойспособности деформационных швов. При проектировании деформационных швов междуотсеками тоннелей следует учитывать воздействия от деформаций сжатия растяжения и искривления подрабатываемой территории.

5.14. Конструкции сооруженийводоприемников, насосных станций, водозаборных и других сооружений, имеющихся всоставе гидроузлов, располагаемых на подрабатываемых территориях, следуетпроектировать в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию зданийи сооружений на подрабатываемых территориях.

5.15. При наличии наплощадке строительства водохранилища ранее пройденных или действующих горныхвыработок, а также при заполнении его хвостами или шламами, содержащимитоксичные вещества, следует предусматривать устройство в ложе водохранилищаэкрана из малопроницаемых глинистых грунтов или полимерных материалов. Параметрыэкрана, его конструкция и толщина устанавливаются проектом с учетом результатовтехнико-экономических проработок.

Пригодность глин илисуглинков для создания качественного экрана определяется на основе результатовлабораторных исследований, их физико-механических и фильтрационных свойств с учетомработы экрана в условиях сжатия и растяжения.

6. Особенности возведения иэксплуатации гидротехнических сооружений

6.1. Производство и приемкустроительно-монтажных работ приемку в эксплуатацию законченных строительствомгидротехнических сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях, следуетосуществлять в соответствии с требованиями III части глав СНиП, общесоюзныхправил, норм и инструкций по строительному производству, утвержденных ГосстроемСССР, а также требованиями настоящей Инструкции.

6.2. При подготовкеоснований под гидротехнические сооружения особое внимание должно уделятьсяконтролю качества строительных работ по тампонажу и заделке вертикальныхвыработок диаметром до 1 м, пройденных при проведении горных работ. Тампонажосуществляется грунтом, аналогичным по проницаемости грунту тампонируемойвыработки, с замачиванием ранее уложенного в нее грунта.

При залегании под днемводоема высокопроницаемого слоя грунта над выработкой устраиваетсяпротивофильтрационный экран из глины.

6.3. При устройствепротивофильтрационного экрана ложа водохранилища следует обеспечиватьтщательный контроль за выполнением строительных работ по его возведению всоответствии с проектом производства работ, особенно на участках,подвергающихся деформациям.

6.4. При проектировании ивозведении плотин из местных строительных материалов на подрабатываемыхтерриториях следует руководствоваться требованиями глав СНиП по проектированиюи строительству плотин из грунтовых материалов. При этом предпочтение следуетотдавать однородным грунтовым плотинам.

6.5. Для проверки качествавыполненных работ по ложу водохранилища с целью обеспечения надежной работыгидротехнического сооружения и безопасной разработки угля в шахтах передзаполнением водохранилища до проектной отметки следует проводить опытное частичноезаполнение по программе, разработанной проектной организацией. В программедолжны указываться:

отметка уровня и времячастичного заполнения;

методика наблюдения засостоянием сооружения и уровнем воды;

методика обследования ложаводохранилища после опорожнения;

способы ликвидациивыявленных очагов утечки воды из водохранилища.

6.6. В процессе эксплуатациигидротехнических сооружений должны проводиться систематические визуальные иинструментальные наблюдения за их состоянием с помощью контрольно-измерительнойаппаратуры по измерению вертикальных и горизонтальных смещений сооружений, ихэлементов и оснований, а также параметров фильтрационного потока в теле иосновании сооружения.

6.7. В период активизациисдвижений от подработки необходимо вести регулярные наблюдения затрещинообразованием в сооружении, состоянием деформационных швов, участкамипримыкания грунтовых и бетонных конструкций, положением фундаментов подоборудованием, изменением параметров фильтрационного потока.

Приложение 1

Учет реологических свойств грунтов при расчете гидросооружений наподрабатываемых территориях

1. Реологические свойствагрунтов при расчете конструкций гидротехнических сооружений на воздействиеискривления земной поверхности следует учитывать с помощью длительногокоэффициента жесткости основания в зоне повышения давления на основание,который вычисляется по формуле

,                                                             (1)

где wz коэффициентформы фундамента, зависящий от отношения сторон, по табл. 1;

Едл модуль длительной деформации грунта, МПа(кгс/см2), по табл. 2;

 m0 коэффициентПуассона грунта по табл. 3;

 F площадьподошвы фундамента (не более 10 м2 для ленточных и 100 м2для плитных фундаментов).

Таблица 1

Отношения сторон

1:1

1:1,5

1:2

1:3

1:5

1:10

Значения wz

1,06

1,07

1,09

1,13

1,22

1,41

Таблица 2

Пределы нормативных показателей консистенции по главе СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений

Модули длительной деформации Едл, МПа (кгс/см2), четвертичных глинистых грунтов при коэффициенте пористости е, равном

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

МПа

кгс/см2

МПа

кгс/см2

МПа

кгс/см2

МПа

кгс/см2

МПа

кгс/см2

IL < 0

30

300

19,5

195

13

130

8,5

85

7

70

0 £ IL < 0,25

22

220

14

140

8,5

85

5,5

55

4,5

45

0,25 £ IL < 0,5

8,5

85

5

50

3,5

35

3

30

Таблица 3

Вид грунта

Глины и суглинки твердые

Глины и суглинки полутвердые

Глины и суглинки тугопластичные

Глины и суглинки мягкопластичные

Значения m0

0,15

0,25

0,35

0,4

Коэффициент жесткостиоснования в зоне разгрузки Крдопускается определять по формуле (1), в которую вместо модуля длительной деформацииЕдл подставляется значениемодуля деформаций грунта, определенное согласно главе СНиП по проектированиюоснований зданий и сооружений.

2. Реологические свойствагрунтов при расчете конструкций на воздействие горизонтальных деформаций земнойповерхности (сдвиг грунта по подошве фундамента) следует учитывать:

в стадии затухающейползучести (t > tlim) с помощью длительногокоэффициента жесткости основания при сдвиге, который определяется по формуле

Кхдл = 0,7 Кудл;                                                                  (2)

в стадии установившейсяползучести (t > tlim) путем учета предельногосдвига по грунту, который определяется по формуле

Dпр = 0,1 Вgпр,                                                                  (3)

где В утроенная ширинаподошвы фундамента при сдвижении грунта вдоль длинной стороны или ширинаподошвы фундамента при сдвижении грунта поперек ленты;

gпр величинаотносительного предельного сдвига грунта, определяемая по табл. 4.

Таблица 4

Пределы нормативных показателей консистенции по главе СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений

Относительный предельный сдвиг gпр четвертичных глинистых грунтов при коэффициенте пористости е, равном

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

IL < 0

0,049

0,117

0,164

0,190

0,175

0 £ IL < 0,25

0,096

0,162

0,210

0,240

0,252

0,25 £ IL < 0,5

0,197

0,249

0,285

0,303

3. Эпюра касательнойнагрузки по подошве фундамента состоит из трех (или менее) прямолинейныхучастков: ОА, АВ, ВС (рисунок).

Рисунок. Эпюра касательныхнапряжений

Абсцисса точки А вычисляется по формуле

,                                                     (4)

где tlim порогползучести при сдвиге, МПа (кгс/см2), определяемый по формуле

tlim = s tg jW + cW,                                                            (5)

где s среднеенормальное давление на грунт, МПа (кгс/см2);

jW уголвнутреннего трения (град) при влажности W,определяемый по табл. 5;

сс структурноесцепление, МПа (кгс/см2), вычисляемое по формуле

cc = cW SW;                                                                                 (6)

cW общее сцепление при влажности W,определяемое по табл, 5;

SW сцеплениесвязанности, принимаемое по табл. 6;

eк собственные(осевые) деформации конструкций, которые допускается принимать, в зонерастяжения 1 мм/м, в зоне сжатия равными нулю.

Таблица 5

Пределы нормативных показателей консистенции по главе СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений

Общее сцепление cW, кПа (кгс/см2), и угол внутреннего трения jW, град, четвертичных глинистых грунтов при коэффициенте пористости е, равном

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

кПа

кгс/см2

кПа

кгс/см2

кПа

кгс/см2

кПа

кгс/см2

кПа

кгс/см2

IL < 0

70

0,7

57

0,57

47

0,47

40

0,4

36

0,36

 

29°

27°

26°

25°

24°

0 £ IL < 0,25

53

0,53

43

0,43

35

0,35

29

0,29

25

0,25

 

25°

23°

22°

21°

20°

0,25 £ IL < 0,5

36

0,36

28

0,28

22

0,22

18

0,18

 

21°

20°

18°

17°

Таблица 6

Пределы нормативных показателей консистенции по главе СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений

Сцепление связности SW, кПа (кгс/см2), четвертичных глинистых грунтов при коэффициенте пористости е, равном

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

кПа

кгс/см2

кПа

кгс/см2

кПа

кгс/см2

кПа

кгс/см2

кПа

кгс/см2

IL < 0

46

0,46

34

0,34

25

0,25

19

0,19

16

0,16

0 £ IL < 0,25

35

0,35

27

0,27

20

0,20

15

0,15

12

0,12

0,25 £ IL < 0,5

23

0,23

16

0,16

11

0,11

8

0,08

Абсцисса xпред и ордината tпред (предельное касательноенапряжение) точки В определяются поформулам:

;                                                            (7)

tпред = s tg jW + cW.                                                                      (8)

Отрезок ВС является горизонталью.

4. Продольные усилия вфундаментных конструкциях от касательной нагрузки по подошве определяются путемсуммирования площади эпюры касательной нагрузки (см. рисунок) по одну сторонуот того сечения, в котором определяется усилие, и умножением этой суммы наширину подошвы фундамента (размер на плоскости эпюры).

Усилия, возникающие поподошве фундаментов, расположенных перпендикулярно направлению сдвижениягрунта, определяются на основании той же эпюры (см. рисунок), но построеннойдля конкретного вида фундаментов. При этом усилие определяется умножением площадиэпюры по длине фундамента на его ширину.

5. Реологические свойствагрунтов при определении величин усилий в фундаментных конструкциях,обусловленных силами трения по боковым поверхностям фундаментов, учитываются поаналогии с нагрузками по подошве фундаментов. При этом пересчету подлежаттолько ординаты tlim и tпред (см. рисунок), вычисляемыедля действующего на боковую поверхность фундамента среднего по высоте нормальногодавления sср и механическиххарактеристик грунтов обратной засыпки.

6. В лабораторных опытаххарактеристики длительного деформирования грунтов оснований определяют вкомпрессионных и срезных приборах, доукомплектованных набором колец дляфиксации высоты скашиваемой части образца грунта. При этом за критерийстабилизации перемещений на конечной стадии загружения принимают 0,001 мм за 24ч.

7. В полевых условияхопределение реологических характеристик грунтов производят вдавливанием и сдвигомстандартных квадратных штампов 5000 см2, при этом за критерийстабилизации перемещений на конечной стадии загружения принимают 0,01 мм за 12ч.

Приложение 2

Прогнозводопритоков в горные выработки при подработке водоемов и водотоков. Оценкапотерь воды из водохранилищ и каналов, создаваемых на подрабатываемыхтерриториях

1. Расчету водопритоков вгорные выработки при ведении очистных работ вблизи водоемов и водотоков, атакже расчету потерь воды из последних предшествуют этапы схематизациигидрогеологических условий.

Определяются контуры горныхвыработок в плане и размеры зон водопроводящих трещин над ними для несколькиххарактерных моментов (после первой посадки основной кровли, при максимальныхразмерах выработанного пространства, в промежуточном положении).

За верхнюю границу зонводопроводящих трещин принимается поверхность, параллельная напластованию,удаленная от разрабатываемого пласта на расстояние, равное максимальной высотеэтой зоны.

Границы зоны водопроводящихтрещин со стороны восстания, падения и простирания пласта определяются насоответствующих вертикальных разрезах линиями, проведенными через границывыработанного пространства под углами разрывов.

Максимальная высота зоныводопроводящих трещин при отсутствии фактических данных принимается равнойбезопасной глубине разработки, определяемой по "Правилам охраны сооруженийи природных объектов от вредного влияния подземных горных работ на угольныхместорождениях".

2. Выделяются отдельныеводоносные горизонты, вскрываемые непосредственно горной выработкой илиобразовавшейся над ней зоной водопроводящих трещин. Для каждого выделенноговодоносного горизонта устанавливаются его фильтрационные параметры: коэффициентфильтрации (Кф, м/сут),мощность горизонта (М, м), его проводимость(Т, м2/сут), водоотдача (m).

Допускается объединениенескольких водоносных горизонтов с близкими величинами фильтрационныхпараметров в единый водоносный горизонт, характеризующийся средним значениемуказанных параметров.

3. Устанавливаются контурывнешних границ области фильтрации для водоносных горизонтов, которыми обычноявляются выходы водоносных горизонтов непосредственно под водоемы и водотоки:эти контуры можно рассматривать как границы обеспеченного питания соответствующихводоносных горизонтов.

4. Устанавливаются контурыдренажа для водоносных горизонтов, которые соответствуют линии пересеченияпочвы каждого водоносного горизонта с границами выработанного пространства илизоны водопроводящих трещин.

5. Определяютсяпьезометрические напоры на границах питания и контурах дренажа; напорыотсчитываются от единой условной горизонтальной плоскости сравнения(проведенной, например, на уровне минимальной отметки горных выработок) ипринимаются постоянными во времени.

6. Определяется времядостижения установившегося (стационарного) режима фильтрации к горной выработке(для каждого водоносного горизонта) по формуле

,                                                                         (1)

где tст времястабилизации режима фильтрации, отсчитываемое от момента первой посадкиосновной кровли рассматриваемой выработки, сут;

Lmin минимальноерасстояние от выработки в момент первой посадки основной кровли до границыобеспеченного питания водоносного горизонта, м;

ау коэффициент пьезопроводности(уровнепроводности), м2/сут., определяемый по формуле

.                                                                             (2)

7. В тех случаях, когдарассчитывается приток к выработке или группе выработок на момент времени t > tст, расчет притоков следует проводить по формулам дляустановившейся фильтрации, а при t< tстпо формулам неустановившейся фильтрации; последний вариант является менеетипичным для расчета водопритоков к выработкам, пройденным вблизи водоемов иливодотоков. В случае необходимости расчет притоков к выработке принеустановившемся режиме фильтрации можно проводить согласно пп. 2127настоящего приложения.

8. Установившийся приток изводного объекта к различным участкам одиночной выработки (или группы выработок,рассматриваемой как единая выработка), расположенной параллельно прямолинейномуконтуру питания (рис. 1) за счет каждого из водоносных горизонтов вскрываемыхвыработкой или образовавшейся над ней зоной водопроводящих трещин, определяетсяпо приближенным формулам.

Рис. 1. Схема к расчетуводопритоков к одиночной выработке

9. Для участка ГД контура выработки (см. рис. 1),обращенного к контуру питания водоносного горизонта, приток определяется по формуле

,                                                           (3)

где   Q1 приток кучастку ГД, м3/сут;

    Т проводимостьводоносного горизонта, м2/сут;

Н1, Н2напоры соответственно на контуре питания и на контуре дренажа (ГД), м;

  А длина участка ГД, м;

Ln расстояние от границы питания до контура дренажа, м.

Величина Т определяется следующим образом:

а) для напорного водоносногогоризонта по формуле

Т = КфМ,                                                                         (4)

где Кфкоэффициент фильтрации, м/сут;

  М мощностьводоносного горизонта, м;

б) для безнапорноговодоносного горизонта по формуле

,                                                                 (5)

где h1 и hnглубина безнапорного потока, отсчитываемая от относительного водоупора,соответственно на контуре питания и на контуре дренажа.

Формулой (5) можнопользоваться и для водоносных горизонтов, подстилаемых наклонным водоупором.

10. Для торцевых участковвыработки ГЖ и ДЕ (см. рис. 1) приток определяется по формуле

,                          (6)

где Q2приток к участкам ГЖ и ДЕ, м3/сут;

  В длинаторцевого участка выработки, м;

Н3 средняявеличина напора на участке ГЖ или ДЕ.

11. Для участка выработки,обращенного в сторону, противоположную границе питания, приток определяется поформуле

Q3 = (Н1 Н4),                                       (7)

где Q3приток к участку ЕЖ, м3/сут;

Н4 средний напорна участке ЕЖ дренажного контура.

12. Общий приток к выработке(Qc, м3/сут) засчет рассматриваемого водоносного горизонта определяется путем суммирования водопритоковпо всем участкам:

Qc  = Q1 + Q2ЕЖ + Q3.                                                      (8)

В том случае, когда зонойводопроводящих трещин вскрывается несколько самостоятельных водоносныхгоризонтов, водоприток в выработку определяется суммой притоков по всемгоризонтам.

Потери воды из водохранилищаможно определять по формуле (8), если горная выработка является единственнойобластью дренажа.

13. Кроме притоков,поступающих по контуру выработки или по контуру зоны водопроводящих трещин вплане, в горную выработку может поступать приток по площади за счет водоема,расположенного над зоной водопроводящих трещин.

Этот приток (QF, м/сут) определяется поформуле

,                                                                   (9)

где Кф среднийкоэффициент фильтрации пород по вертикали над зоной водопроводящих трещин,м/сут;

  Нz напор вводоеме, отсчитываемый от верхней границы зоны водопроводящих трещин в контуревыработки, м;

Fв площадьвыработки в плане, м2;

z мощность породного целика по вертикали междуверхней границей зоны водопроводящих трещин и водоемом, м.

14. В случаях,предусмотренных в п. 8 (сложная конфигурация области питания и контура дренажа,их произвольное взаимное расположение, наличие нескольких взаимодействующихвыработок), следует применять методику прогнозирования водопритоков по лентамтока либо математическое моделирование. Расчет притока по лентам токапроизводится по пп. 1517.

15. На планерассматриваемого участка, содержащем границы питания и контура дренажа, атакже, по возможности, гидроизогипсы (изопьезы), от границ выделенных характерныхучастков контура дренажа в направлении к границам питания проводятся линиитока, которые должны располагаться по нормали к указанным границам и к промежуточнымгидроизогипсам (изопьезам). Каждые две смежные линии тока являются боковымиграницами соответствующих лент тока, по которым производится определениефильтрационных расходов.

16. Расчет по каждой из ленттока (qл, м3/сут)проводится по формуле

,                                                             (10)

где l среднее расстояние поленте от контура дренажа до границы питания, м;

b средняя ширина ленты, м.

17. Общий приток к горнойвыработке за счет расчетного водоносного горизонта определяется суммированиемрасходов по всем лентам тока по формуле

.                                                                         (11)

18. Создание под дномискусственного водоема или канала сплошного глинистого экрана или наличие вразрезе покровных отложений слоев пород глинистого состава (глин, суглинков),предотвращает существенные потери воды из водных объектов и ограничивает водопритокив горные выработки.

При наличии (илипроектировании) под дном водоема (канала) глинистого слоя (экрана), отделяющегодренируемый горной выработкой водоносный горизонт от границы обеспеченногопитания, расчет водопритоков в горную выработку следует производить по формулам(3) (4), в которых параметр Lnопределяется по формуле

,                                                                (12)

где L1 расстояние отконтура дренажа до подошвы глинистого слоя (экрана), м;

mo, Кф0мощность (м) и коэффициент фильтрации глинистого слоя (м/сут);

Кф1 коэффициент фильтрации пород дренируемогогоризонта (м/сут).

При расчете притоков вгорную выработку по лентам тока параметр lв формуле (10) следует принимать равным:

,                                                                    (13)

где l1 расстояние поленте тока от контура дренажа до подошвы глинистого слоя (экрана).

Расчет потерь воды изводохранилища или канала производится по формуле (8), где слагаемыеопределяются с учетом формул (12) и (13).

19. Расчет притоков в горнуювыработку, расположенную под экранированным водоемом, следует вести по формуле (9),где параметр z определяется поформуле

,                                                                   (14)

где z1 мощностьпородного целика (м) с коэффициентом фильтрации Кф1 (между верхней границей зоны водопроводящих трещин иподошвой глинистого слоя).

20. Определение водопритоковк горным выработкам, пройденным под каналом (расчет потерь воды из последнего)можно проводить с учетом зависимости (14) по формуле (9), в которой в качестве Fв следует принимать площадьучастка канала в контурах очистной выработки.

21. Расчет неустановившегосяпритока к горной выработке производится для нескольких значений расчетноговремени t < tст, для которых наличие водоема не влияет на величинуводопритоков к выработке, а наличие последней не сказывается на величине потерьводы из водоема.

22. Общий неустановившийсяприток к одиночной выработке (м3/сут) определяется по формуле

.                                                            (15)

где Fвплощадь выработки на момент времени 0,5t2.

23. Расчет неустановившегосяпритока к движущемуся очистному забою следует производить с учетом скоростидвижения последнего с (м/сут) при выполнении условий.

,                                                                            (16)

где t промежуток времени отмомента первой посадки основной кровли до момента, на который производитсярасчет притока, сут.

Удельный приток на 1 м длинызабоя лавы qt3/сут)определяется по формуле

,                                                              (17)

где to определяетсяпо графику (рис. 2) в зависимости от величины to, определяемой по формуле

.                                                                            (18)

При  скоростью движениязабоя можно пренебречь.

Рис. 2. График дляопределения величины l0

24. При сложной конфигурацииграниц питания и контуров горной выработки расчет неустановившегося притокаможно производить по лентам тока, построенным исходя из карты гидроизогипс,составленной на момент ввода в действие расчетной горной выработки.

25. Расчет неустановившегосяпритока по каждой из выделенных лент тока, определяемого на конец расчетногопериода, производится по формуле (10), в которой величина l вычисляется по формуле

,                                                                     (19)

где t расчетное время(сут), на которое определяется приток, отсчитываемое от момента формированиярасчетного дренажного контура.

Величина b в формуле (10) при этом вариантеопределяется для ленты длиной lt.В качестве напора Н1 вформуле (10) принимается напор, соответствующий гидроизогипсе, удаленной отконтура дренажа по ленте на расстояние ltна момент формирования расчетного дренажного контура.

26. Расчеты неустановившихсярасходов по лентам тока следует проводить при выполнении условия , где lлдействительное расстояние по лентам от границы дренажа до области питания. При  приток посоответствующей ленте будет установившимся.

27. Общие приток к выработкена расчетный момент времени определяется суммированием расходов по всемрасчетным лентам тока и всем водоносным горизонтам, дренируемым непосредственновыработкой и зоной водопроводящих трещин.

28. При разработке свитыпластов водопритоки к выработкам нижележащих пластов расчитываются без учетавзаимодействия с выработками вышележащих пластов, если между этими пластамиимеются относительные водоупоры, а зона водопроводящих трещин над выработкаминижележащего пласта не распространяется до выработок вышележащего пласта.

29. Если зона водопроводящихтрещин над выработками нижележащего пласта достигает выработок вышележащегопласта, то все выработки вместе с образовавшимися над ними зонамиводопроводящих трещин рассматриваются как единая одиночная выработка соответствующейконфигурации, суммарный водоприток в которую может быть определен согласноизложенной выше методике.

Содержание

1. Общие положения

2. Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания

3. Прогноз деформаций земной поверхности и распространения водопроводящих трещин

4. Особенности проектирования и расчета гидротехнических сооружений

5. Снижение влияния деформаций земной поверхности на конструкции гидротехнических сооружений

6. Особенности возведения и эксплуатации гидротехнических сооружений

Приложение 1. Учет реологических свойств грунтов при расчете гидросооружений на подрабатываемых территориях

Приложение 2. Прогноз водопритоков в горные выработки при подработке водоемов и водотоков. Оценка потерь воды из водохранилищ и каналов, создаваемых на подрабатываемых территориях.

 

Мне нравится
Комментировать Добавить в закладки

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.