Одним из самых важных составляющих развития современной экономики являются дороги. Создание новых, ремонт, восстановление и поддержание существующих дорог, различного народнохозяйственного назначения является приоритетным при решении многих экономических задач.
Добыча полезных ископаемых зачастую весьма негативно влияет на состояние наземных транспортных сооружений, в том числе и на дороги, сеть которых постоянно сгущается, пересекая все расширяющиеся площади земной поверхности, подверженные влиянию подземных горных разработок. В результате дорожное полотно испытывает опасные деформации, при которых эксплуатация дорог становится невозможной. Деформации земной поверхности могут быть: вертикальные (наклоны, кривизна), горизонтальные (растяжение, сжатие), а также трещины, уступы, провалы, подтопления. .
Согласно [1] автомагистрали охраняются от образования под ними провалов и больших трещин, размеры которых могут значительными: трещины - до 300 - 500 мм, диаметры провалов до 3 м, глубиной до 5м и более. На угольных месторождениях выемка пластов под дорогами может производиться на глубинах в зависимости от угла падения пластов α: не менее 20 мощностей пласта и не менее 25 м при α ≤ 45°. При α ≥ 45° размер целика hц увеличивается до 1.2 hц ± h; где h - мощность наносов, м.
Величина hц может быть определена по табл. 1.
Таблица 1.
|
Мощность пласта, м |
≤ 2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 ≥ |
|
hц , м |
60 |
75 |
85 |
90 |
95 |
100 |
За границы зоны возможных провалов на земной поверхности при разработке пластов с углами падения α ≥ 45° принимаются на плане:
а) по простиранию - линия, проведенная параллельно границе очистной выработке за ее пределами на расстоянии Lп, определяемом:
Lп = hctgφ,(но не менее 15 м); (1)
где φ - угол сдвижения в наносах, град.
б) со стороны лежачего бока - линия, проведенная на расстоянии Lл от выхода почвы пласта под наносы, определяемом по формуле:
Lл = h ctg φ, (но не менее 15 м); (2)
в) со стороны висячего бока - линия, проведенная на расстоянии Lв от выхода кровли пласта под наносы, определяемом из выражения:
Lв =(Hв + dв)ctg α + h (ctg φ + ctg α),≥ 20м;(Нв < hц ± h); (3)
где Нв - расстояние по вертикали от земной поверхности до верхней границы выработки, м;
dв - величина, определяемая в зависимости от мощности пласта.
Таблица 2. Значения dв, м.
|
Мощность пласта m, м |
2 и менее |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 и более |
|
dв, м |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
Вероятностная частота Р появления провала на земной поверхности при разработке угольных пластов непосредственно под целиком, оставленным на выходах пластов под наносы, высотой менее hц, например, для Челябинского бассейна характеризуется зависимостью, представленной в табл. 3.
Таблица 3.
|
m, м
|
hц, м
|
P,%
|
m , м
|
hц, м
|
P, %
|
|
2 |
30 |
0 |
8 |
65 |
0 |
|
|
15 |
30 |
|
40 |
20 |
|
|
10 |
60 |
|
20 |
60 |
|
|
5 |
100 |
|
7 |
100 |
|
4 |
50 |
0 |
10 |
70 |
0 |
|
|
30 |
20 |
|
45 |
20 |
|
|
20 |
40 |
|
30 |
40 |
|
|
10 |
80 |
|
15 |
80 |
|
|
5 |
100 |
|
10 |
100 |
|
6 |
65 |
0 |
15 |
70 |
0 |
|
|
45 |
10 |
|
55 |
20 |
|
|
35 |
20 |
|
35 |
55 |
|
|
20 |
50 |
|
30 |
65 |
|
|
5 |
100 |
|
15 |
100 |
Объем провала, если известны границы по простиранию пласта, определяется из выражения:
Vn = V0PД; (4)
где Д - размер выработки по простиранию, м;
Vт - единичный объём зоны трещин над выработкой, м3;
Vвп - объём выработанного пространства на 1м простирания пласта, м3;
V0- объем «одиночного» провала, т.е. на 1 м простирания пласта, м3:
V0 = Kп (Vвп -0,1Vт); (5)
где Кп - коэффициент, учитывающий степень заполнения выработанного пространства за счет прогиба вмещающих пород (табл. 4).
Таблица 4.
|
Нижняя глубина разработки , м |
Коэффициент, Кп |
|
100 |
0,50 |
|
200 |
0,60 |
|
275 |
0,80 |
|
300 |
1,00 |
После этого определяется общий объем провалов, канавообразных углублений и больших трещин, которые должны быть засыпаны для безопасной и экономичной эксплуатации автомагистралей.
Величина оседаний земной поверхности при подработке дорог может быть определена, в соответствии с методикой [2].
Таким образом, проведение мониторинга дорог в районах ведения горных работ является необходимой и обязательной мерой для их безопасной эксплуатации в современных условиях, когда с увеличением глубины подземных горных выработок и сложности их ведения, увеличивается область их влияния, а сдвижение и деформации земной поверхности становятся недопустимо опасными.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. - СПб.,1998. -291 с.
- Калентьева Л.Г., Барсуков И.В. Влияние сдвижения земной поверхности на эксплуатацию транспорта. В кн. «Эксплуатация лесовозного подвижного состава». Межвуз. научн. темат. сб. - Свердловск. - 1990. - С. 95-104.