СН 522-79 сторінка 2 з 6

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

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

За границу зоны возможных провалов и крупных трещин в этом случае принимается контур, отстоящий в плане от контура очистных выработок на 15 м. Если нижняя граница горных выработок расположена на глубине более 12m, то на контур очистных выработок со стороны падения пласта принимается изогипса пласта, соответствующая глубине 12m.

3.8. При разработке мощных пластов слоями с обрушением кровли, а также при расстоянии между разрабатываемыми пластами менее трехкратной мощности нижележащего пласта, глубина, при которой возможно образование провалов (воронок), определяется по суммарной мощности пластов (слоев).

3.9. При системах разработки с оставлением целиков в выработанном пространстве (короткие столбы, камеры), а также если система разработки в ранее пройденных выработках неизвестна или контур выработок со стороны падения является недостоверным, то за границу зоны возможных провалов и крупных трещин со стороны падения принимается горизонтальная проекция изогипсы пласта на глубине 20m, а при m меньше 4 м – на глубине 80 м.

В границы очистных выработок включаются 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 пластов с углами падения a > 45° провалы на земной поверхности образуются, как правило, если вертикальная высота целиков, оставленных на выходах пластов под наносы, менее величины h_ц, определяемой по "Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных работ на угольных месторождениях", а при отсутствии для рассматриваемого бассейна (месторождения) таких данных значение h_ц следует определять в зависимости от мощности пластов по табл. 1.

При разработке мощных пластов слоями без закладки выработанного пространства значения h_ц определяются по суммарной мощности пластов.

Таблица 1

Мощность пласта, м

2 и менее

7 и более

h_ц

100

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

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

l_пр = h ctg j (1)

(но не менее 15 м),

где h – мощность наносов в мм;

j – угол сдвижения в наносах, определяемый в соответствии с "Правилами охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных работ на угольных месторождениях";

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

l_в = (H_в + d_в) ctg a + h(ctg j – ctg a) (2)

(но не менее 20 м),

где Н_в – расстояние по вертикали от земной поверхности до верхней границы выработки;

d_в – величина, определяемая по табл. 2.

Таблица 2

Мощность пласта, м

2 и менее

8 и более

d_в

К зоне провалов прилегает зона крупных трещин, ширина которой принимается со стороны висячего бока равной 30 м, а со стороны лежачего бока и по простиранию – 20 м.

3.12. В Донецком бассейне за границу зоны возможных провалов и крупных трещин при углах падения пластов более 45° принимается:

а) по простиранию – линии, проведенная параллельно границе очистной выработки за ее пределами на расстоянии 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

l_в = 35m ctg a (3)

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

3.13. На участках, где фактическая глубина разработки меньше безопасной глубины разработки соответствующего пласта под водными объектами, определяемой согласно “Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных работ на угольных месторождениях”, зона водопроводящих трещин распространяется до земной поверхности.

3.14. За границу зоны водопроводящих трещин по простиранию принимается внешний контур, отстоящий в плане от контура очистной выработки на расстоянии Н_пр ctg d², по восстанию на расстоянии Н_в ctg g² и по падению на расстоянии Н_н ctg b², где Н_пр – глубина залегания пласта в соответствующих точках границ выработки, оконтуривающих ее по простиранию; Н_в и Н_н – глубина залегания пласта на границах выработки, оконтуривающих ее соответственно со стороны восстания и падения; d², g², b² – углы разрывов.

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

3.15. При разработке свиты пластов границы зоны водопроводящих трещин на земной поверхности строятся раздельно от границ очистных выработок каждого пласта.

3.16. Если нижняя граница горных работ располагается на глубине, превышающей безопасную глубину разработки, то за границу зоны водопроводящих трещин на земной поверхности со стороны падения пласта принимается проекция на земную поверхность линии пересечения почвы пласта с горизонтом безопасной глубины. Если граница зоны возможных провалов и крупных трещин по какому-либо направлению располагается в плане дальше от выработанного пространства, чем граница зоны водопроводящих трещин, то она принимается за границу зоны водопроводящих трещин.

4. Особенности проектирования и расчета гидротехнических сооружений 4.1. При определении типов и конструкций гидротехнических сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях, следует исходить из необходимости обеспечения их надежной работы при ожидаемых деформациях земной поверхности.

4.2. Отдельные виды деформаций земной поверхности, возникающие в различные периоды, допускается не учитывать при расчете конструкций гидротехнических сооружений, если установлено, что усилия от таких видов деформаций меньше, чем усилия от других видов нагрузок и воздействий.

4.3. Строительство плотин из грунтовых материалов на подрабатываемых территориях без применения горных мер защиты допускается при величине ожидаемых горизонтальных деформаций растяжения земной поверхности не более 3 мм/м и высоте уступов не более 100 мм.

4.4. При проектировании бетонных и железобетонных плотин, возводимых на нескальном основании, не следует допускать возникновения растягивающих напряжений под подошвой сооружения или его секций при расчетных деформациях земной поверхности.

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

Поверхностные водосбросы следует устраивать вне тела плотины.

Водосбросы открытого типа целесообразно проектировать многоступенчатыми перепадами, позволяющими осуществить разрезку их на секции и устройство деформационных швов.

4.6. Конструкции гидротехнических сооружений, проектируемых для возведения на подрабатываемых территориях, должны удовлетворять требованиям расчета по потере несущей способности (предельное состояние первой группы) и по непригодности к нормальной эксплуатации (предельное состояние второй группы).

4.7. Расчет по предельному состоянию второй группы, исходя из допускаемых деформаций, необходимо производить для ограничения перемещений сооружений пределами, при которых гарантируются нормальные условия эксплуатации сооружения в целом и отдельных его частей и обеспечивается требуемая долговечность.

4.8. При определении предельных величин перемещений и деформаций гидротехнических сооружений необходимо учитывать: допускаемую разность осадок между секциями сооружения и отдельными его частями, допускаемый крен (наклон) сооружения, допустимые величины осадок и горизонтальных смещений.

4.9. Расчет конструкций гидротехнических сооружений должен выполняться на особое сочетание нагрузок и воздействий, включающих постоянные, временные, длительные и кратковременные нагрузки и воздействия от подработки. Возможные сочетания воздействий от подработки следует принимать согласно требованиям главы СНиП по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях.

Расчетные схемы гидротехнических сооружений, используемые для определения усилий и деформаций, должны отражать с целесообразной степенью точности действительные условия работы конструкций и особенности их взаимодействия с основанием. В необходимых случаях учитываются пространственная работа сооружения, геометрическая и физическая нелинейность, ползучесть материалов.

4.10. Номенклатура нагрузок и воздействий, их величины и коэффициенты надежности по нагрузке и условий работы должны приниматься в соответствии с главой СНиП на нагрузки и воздействия, а также с учетом требований глав СНиП по основным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений и по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях.

4.11. Расчет конструкций на воздействия от подработки должен производиться из условия совместной работы основания и сооружения с учетом следующих деформаций основания:

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

б) деформация грунтов от нагрузок, передаваемых на основание сооружения.

4.12. Оценку предельных состояний первой группы в гидротехнических сооружениях, их конструкциях и основаниях при воздействии деформаций подрабатываемого основания следует производить, исходя из условия

, (4)

где N_р – расчетное значение суммарного внутреннего усилия;

Р – расчетные значения несущей способности сооружения или его конструкции и основания, определяемые с учетом коэффициента надежности по материалам К_м;

m_к – коэффициент условий работы;

К_н – коэффициент надежности по капитальности.

Значения коэффициентов К_м и К_н определяются согласно требованиям главы СНиП по основным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений.

4.13. При расчете конструкций гидротехнических сооружений, предназначенных для строительства на подрабатываемых территориях, на воздействие вертикальных перемещений основания, характеризуемого радиусом кривизны R, расчетное значение суммарного внутреннего усилия должно определяться с учетом взаимодействия конструкций с искривленным основанием. При этом следует рассматривать два варианта воздействий от подработки в виде кривизны выпуклости и вогнутости.

4.14. При вертикальных воздействиях, характеризуемых уступами на земной поверхности, расчетное значение обобщенного внутреннего усилия должно определяться с учетом взаимодействия конструкции со ступенчатым основанием.

Расчетное местоположение уступов в плане сооружения принимается таким, при котором возникающие в конструкциях усилия будут максимальными.

4.15. При определении суммарных внутренних усилий в конструкциях влияние горизонтальных перемещений основания допускается учитывать в качестве дополнительных нагрузок на фундаменты и подземные части сооружений, определяемых в зависимости от конструктивной схемы сооружений, в виде:

а) сдвигающих сил по подошве фундаментов;

б) сдвигающих сил по боковым поверхностям фундаментов и подземной части сооружений;

в) нормального давления сдвигающегося грунта на лобовые поверхности фундаментов и подземной части сооружений.

Величины сдвигающих сил по подошве фундаментов и подземной части сооружений следует определять в зависимости от вертикальных нагрузок, угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта, а также от величины перемещения грунта относительно сооружения.

4.16. При расчете конструкций гидротехнических сооружений на воздействие вертикальных и горизонтальных перемещений грунтового массива основание допускается принимать линейно- или нелинейно-деформируемым, характеризуемым постоянным или переменными коэффициентами жесткости.

В зависимости от характера воздействий, обусловленных влиянием горных выработок, деформационные свойства основания на контакте с фундаментами и подземными частями сооружений характеризуются коэффициентами жесткости при сжатии (К_у или К_у_дл) и сдвиге (К_х или К_х_дл), определяемыми в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях и настоящей Инструкции.

4.17. Дополнительные нагрузки на гидротехнические сооружения от воздействия неравномерных вертикальных и горизонтальных деформаций допускается определять с учетом реологических свойств грунтов оснований согласно прил. 1.

4.18. В качестве исходных данных для проектирования гидротехнических сооружений на подрабатываемых территориях необходимо задавать максимальные величины ожидаемых (нормативных) деформаций земной поверхности на участке строительства в направлениях вкрест и по простиранию пластов.

Проекты гидротехнических сооружений большой протяженности (каналов, тоннелей, систем хозяйственно-питьевого водоснабжения, мелиоративных систем) должны разрабатываться для каждого расчетного участка в отдельности. Разбивка на расчетные участки должна производиться в зависимости от конкретных горногеологических условий подработки.

4.19. Расчет конструкций гидротехнических сооружений должен выполняться для случаев попадания сооружения как в растянутую, так и сжатую зону мульды сдвижения.

4.20. При проектировании грунтовых плотин и дамб, возводимых на подрабатываемой территории, следует выполнять расчеты устойчивости откосов, экрана и защитного слоя, вертикальных и горизонтальных перемещений тела сооружения и отдельных элементов с учетом деформаций от подработки, а также расчет расхода воды через плотину и ее основание с учетом дополнительного раскрытия швов и возможных трещин от воздействия подработок.

Расчеты должны выполняться в соответствии с требованиями глав СНиП по проектированию плотин из грунтовых материалов и оснований гидротехнических сооружений и настоящей Инструкции.

4.21. Вертикальные перемещения тела грунтовой плотины определяются путем суммирования величин осадок: